新教材2024高中物理第二章電磁感應(yīng)質(zhì)量評估新人教版選擇性必修第二冊

其次章質(zhì)量評估(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的.1.如圖所示,在載流直導(dǎo)線旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B,導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi),在導(dǎo)軌上有兩根可自由滑動的導(dǎo)體ab和cd.當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流漸漸增加時,導(dǎo)體ab和cd的運動狀況是 ()A.一起向左運動B.一起向右運動C.ab和cd相向運動,相互靠近D.ab和cd相背運動,相互遠(yuǎn)離解析:當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流漸漸增加時,穿過閉合回路的磁通量增大,依據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙穿過回路磁通量的改變,所以兩導(dǎo)體相互靠近,減小面積,達(dá)到阻礙磁通量增大的目的.故選C.答案:C2.如圖所示,兩個相同的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平光滑絕緣桿上,當(dāng)一條形磁體向左運動靠近兩環(huán)時,兩環(huán)的運動狀況是 ()A.同時向左運動,間距變大B.同時向左運動,間距變小C.同時向右運動,間距變小D.同時向右運動,間距變大解析:磁體向左運動,穿過兩環(huán)的磁通量均增加.依據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場將阻礙原磁通量增加,所以兩環(huán)都向左運動.另外,兩環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同,依據(jù)安培定則和左手定則可以推斷兩環(huán)之間相互吸引.選項A、C、D錯誤,選項B正確.答案:B3.單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量Φ隨時間t的改變圖像如圖所示,則()A.在t=0時,穿過線圈的磁通量最大,感應(yīng)電動勢也最大B.在t=1×10-2s時,感應(yīng)電動勢最大C.在t=2×10-2s時,感應(yīng)電動勢最大D.在0~2×10-2s時間內(nèi),線圈中感應(yīng)電動勢的平均值為0解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律知E∝ΔΦΔt,故t=0及t=2×10-2s時刻,E=0;t=1×10-2s時刻,E最大,選項A、C錯誤,選項B正確.0~2×10-2s,ΔΦ≠0,答案:B4.一矩形線框置于勻強磁場中,線框平面與磁場方向垂直.先保持線框的面積不變,將磁感應(yīng)強度在1s時間內(nèi)勻稱地增大到原來的2倍.接著保持增大后的磁感應(yīng)強度不變,在1s時間內(nèi),再將線框的面積勻稱地減小到原來的一半.先后兩個過程,線框中感應(yīng)電動勢的比值為 ()A.12解析:依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=ΔΦΔt,設(shè)初始時刻磁感應(yīng)強度為B0,線框面積為S0.第一種狀況下的感應(yīng)電動勢為E1=ΔΦΔt=(2B0-B0)S答案:B5.如圖所示,用鋁板制成U形框,將一質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛在框的上方,使該裝置在勻強磁場中沿垂直于磁場的方向向左以速度v勻速運動,懸線拉力為FT,則 ()A.懸線豎直FT=mgB.懸線豎直FT>mgC.懸線豎直FT<mgD.無法確定FT的大小和方向解析:設(shè)兩板間的距離為l,向左運動過程中豎直板切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,用右手定則推斷下板電勢高于上板電勢,感應(yīng)電動勢大小E=Blv,即帶電小球處于電勢差為Blv的電場中.小球所受電場力F電=qEl=qBlvl=qvB.若小球帶正電,則電場力方向向上,同時小球所受洛倫茲力F洛=qvB,方向向下,F電+F洛=0;若小球帶負(fù)電,同樣可得出F電'+F洛'=0.故無論小球帶什么電,怎樣運動,都有FT=mg答案:A6.如圖所示的電路中,S閉合且電路穩(wěn)定后流過電感線圈的電流是2A,流過燈泡的電流是1A,現(xiàn)將S突然斷開,S斷開前后,能正確反映流過燈泡的電流i隨時間t改變關(guān)系的圖像是 ()ABCD解析:開關(guān)S斷開前,通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的,其值為1A.開關(guān)S斷開瞬間,線圈由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的感應(yīng)電流,線圈中的電流從原來的2A漸漸減小,方向不變,且同燈泡D構(gòu)成回路,通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同,也是從2A漸漸減小到0,但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反,D正確.答案:D7.兩個完全相同的銅環(huán)C、D可繞固定軸OO'旋轉(zhuǎn),當(dāng)兩環(huán)以相同的初始角速度起先轉(zhuǎn)動后,由于阻力,經(jīng)相同的時間后停止轉(zhuǎn)動.將兩環(huán)置于磁感應(yīng)強度大小均為B,但方向不同的勻強磁場中,C環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行,D環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直,如圖所示,當(dāng)C、D兩環(huán)同時以相同的角速度起先轉(zhuǎn)動后,下列推斷正確的是 ()甲乙A.C環(huán)先停下B.D環(huán)先停下C.兩環(huán)同時停下D.無法推斷兩環(huán)停止的先后依次解析:依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,D環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流,機械能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而C環(huán)不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D環(huán)先停下來,選項B正確.答案:B二、多項選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求.全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分.8.將閉合多匝線圈置于磁感應(yīng)強度隨時間勻稱改變的磁場中,線圈平面與磁場方向垂直,線圈直徑保持不變.關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,下列表述正確的是 ()A.感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B.當(dāng)穿過線圈的磁通量為0時,感應(yīng)電動勢不為0C.穿過線圈的磁通量改變越快,感應(yīng)電動勢越大D.感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的改變量成正比解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電動勢E=nΔΦΔ答案:BC9.如圖所示,傾角為θ的光滑斜面固定在水平面上,水平虛線CD下方有垂直于斜面對下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,正方形閉合金屬線框邊長為h,質(zhì)量為m,電阻為R,置于CD上方肯定距離處,保持線框底邊ab與CD平行并由靜止釋放,當(dāng)ab邊到達(dá)CD時,線框速度為v0,ab邊到達(dá)CD下方距離d(d>h)處時,線框速度也為v0,下列說法正確的是 ()A.ab邊剛進(jìn)入磁場時,電流方向為a→bB.ab邊剛進(jìn)入磁場時,線框加速度沿斜面對下C.線框進(jìn)入磁場過程中的最小速度小于mgRD.線框進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的熱量為mgdsinθ解析:依據(jù)右手定則知,ab邊剛進(jìn)入磁場時,電流方向為a→b,選項A正確.當(dāng)ab邊到達(dá)CD時,線框速度為v0,ab邊到達(dá)CD下方距離d處時,線框速度也為v0,知線框進(jìn)入磁場時做減速運動,完全進(jìn)入磁場后做加速運動,則ab邊剛進(jìn)入磁場時,線框加速度方向沿斜面對上,選項B錯誤.線框從進(jìn)入磁場到完全進(jìn)入的過程中,做減速運動時,完全進(jìn)入的瞬間速度最小,此時安培力大于重力沿斜面方向的分力,E=Bhv,I=BhvR,FA=BIh,依據(jù)FA>mgsinθ,有B2h2vR>mgsinθ,解得v=Q,選項D正確.答案:AD10.空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時間勻稱改變的勻強磁場,其邊界如圖甲中虛線MN所示,一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S,將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心O在MN上.t=0時,磁感應(yīng)強度的方向如圖甲所示,磁感應(yīng)強度B隨時間t的改變關(guān)系如圖乙所示,則在t=0到t=t1的時間間隔內(nèi) ()甲乙A.圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向C.圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為BD.圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為B解析:在t=0到t=t0的時間間隔內(nèi),磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面對里且漸漸減弱,依據(jù)楞次定律和安培定則可知圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向,且圓環(huán)所受安培力的方向水平向左;在t=t0到t=t1的時間間隔內(nèi),磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面對外且漸漸增加,依據(jù)楞次定律和安培定則可知圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向,且圓環(huán)所受安培力的方向水平向右,故選項A錯誤,選項B正確.圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為E=ΔΦΔt=ΔB·SΔt=B0t0·πr22答案:BC三、非選擇題:共54分.11.(9分)視察右圖所示的試驗裝置,試驗操作中,當(dāng)導(dǎo)體棒AB沿著磁感線方向上下運動時,電流計指針(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”);當(dāng)導(dǎo)體棒AB垂直于磁感線方向左右運動時,電流計指針(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”);若電流從電流計的右接線柱進(jìn)入,指針就往右偏轉(zhuǎn),則為使圖中電流計指針往左偏轉(zhuǎn),導(dǎo)體棒AB應(yīng)向(選填“上”“下”“左”或“右”)運動.

解析:當(dāng)導(dǎo)體棒AB沿著磁感線方向上下運動時,不切割磁感線,無感應(yīng)電流產(chǎn)生,所以電流計指針不偏轉(zhuǎn);當(dāng)導(dǎo)體棒AB垂直于磁感線方向左右運動時,切割磁感線,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,所以電流計指針偏轉(zhuǎn);電流從電流計的右接線柱進(jìn)入,指針就向右偏轉(zhuǎn),為使圖中電流計指針向左偏轉(zhuǎn),即電流從左接線柱流入,依據(jù)右手定則可知,導(dǎo)體棒AB應(yīng)向右運動.答案:不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)右12.(9分)用下圖所示裝置探討電磁感應(yīng)現(xiàn)象.(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,將實物圖連接成試驗電路.(2)若試驗時,在開關(guān)閉合瞬間,視察到靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn),則開關(guān)閉合一段時間后,為使靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn),可行的方法:;

.(至少寫出兩種方法)

解析:試驗時,開關(guān)閉合瞬間,穿過線圈的磁通量增加,靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn),若要使靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn),可斷開開關(guān)或?qū)⒒瑒幼冏杵鞯幕蛴乙苿?也可拔出A線圈.答案:(1)如圖所示.(2)斷開開關(guān)將滑動變阻器的滑片向右移動(或拔出A線圈)13.(10分)如圖甲所示,固定在水平面上電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌間的距離d=0.5m.導(dǎo)軌右端接一阻值為4Ω的小燈泡L,在矩形CDEF區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B按圖乙所示規(guī)律改變.CF長l=2m.在t=0時,ab金屬棒從圖中位置由靜止在恒力F作用下向右運動,某時刻到達(dá)EF位置,整個過程中,小燈泡亮度始終不變.已知ab金屬棒接入電路部分的電阻為1Ω.(1)求通過小燈泡的電流.(2)求恒力F的大小.(3)求金屬棒的質(zhì)量.甲乙解析:(1)電路總電阻R總=RL+Rab=5Ω,金屬棒未進(jìn)入磁場時,回路中感應(yīng)電動勢E1=ΔΦΔt=ΔB燈泡中的電流I=E1R總=0(2)因燈泡亮度不變,故在t=4s末金屬棒剛好進(jìn)入磁場,且做勻速運動,此時金屬棒中的電流I'=I=0.1A,恒力F=F安=BI'd=0.1N.(3)因燈泡亮度不變,金屬棒在磁場中運動時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2=E1=0.5V,金屬棒在磁場中的速度v=E2Bd=0金屬棒未進(jìn)入磁場時的加速度a=vt=0.125m/s2故金屬棒的質(zhì)量m=Fa=0.8kg答案:(1)0.1A(2)0.1N(3)0.8kg14.(12分)把總電阻為2R的勻稱電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán),將其水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,如圖所示,一長度為2a,電阻等于R,粗細(xì)勻稱的金屬棒MN放在圓環(huán)上,它與圓環(huán)始終接觸良好,當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過圓環(huán)圓心O時,求:(1)金屬棒上電流的大小、方向及棒兩端的電壓UMN;(2)圓環(huán)消耗的熱功率、圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率.解析:(1)金屬棒MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Blv=2Bav,外電路的總電阻為R外=R·RR+金屬棒上電流的大小I=ER外+R=2Bav1金屬棒兩端的電壓為路端電壓UMN=IR外=23(2)圓環(huán)消耗的熱功率為外電路的總功率P外=I2R外=8B圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率為電路的總功率P總=IE=8B答案:(1)4Bav3R電流方向為N→M23Bav15.(14分)如圖所示,間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在水平面上,垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l、電阻均為R,兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好.MN兩端通過開關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連,線圈內(nèi)存在豎直向下勻稱增加的磁場,磁通量改變率為常量k.圖中虛線右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面對下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B.PQ的質(zhì)量為m,金屬導(dǎo)軌足夠長,電阻忽視不計.(1)閉合S,若使PQ保持靜止,則需在其上加多大的水平恒力F,并指出其方向.(2)斷開S,PQ在上述恒力作用下,由靜止起先到速度大小為v的加速過程中流過PQ的電荷量為q,求該過程安培力做的功W.解析:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律E=ΔΦΔt可得線圈中的感應(yīng)電動勢EPQ與MN并聯(lián),并聯(lián)部分電阻R并=R2閉合S時,依據(jù)閉合電路歐姆定律得線圈中的電流I=ERPQ中的電流IPQ=IMN