高二物理選修3-2達標檢測試題16

滾動檢測(二)感應(yīng)電動勢及應(yīng)用(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(每小題5分，共40分，選不全但正確的得3分)1．關(guān)于楞次定律，下列說法中正確的是 ()．A．感應(yīng)電流的磁場方向總是與外磁場的方向相反B．感應(yīng)電流的磁場方向總是與外磁場的方向相同C．感應(yīng)電流的磁場方向取決于磁通量是增大還是減小D．感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原來磁場的變化解析不能簡單地認為感應(yīng)電流的磁場方向和原來磁場方向是相同還是相反，還要看原磁通量是如何變化的，如果原磁通量增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相反，阻礙原磁通量的增加；如果原來磁通量減小，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向和原磁場方向相同，阻礙原來的磁通量減弱，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總是阻礙原磁通量的變化．答案C圖12．如圖1所示，空間有一個水平方向的有界磁場區(qū)域，一個矩形線框，自磁場上方某一高度下落，然后進入磁場，進入磁場時，導(dǎo)線框平面與磁場方向垂直，則在進入時導(dǎo)線框不可能 ()．A．變加速下落 B．變減速下落C．勻速下落 D．勻加速下落解析如果線框下落時的高度不同，則進入磁場時的速度、產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流、線框所受的安培力等也不相同，可能出現(xiàn)安培力大于、等于或小于線框重力等三種情況，所對應(yīng)的運動則分別是變減速、勻速或變加速運動，只有D項是不可能的．答案D圖23．如圖2所示，矩形線框abcd垂直放在勻強磁場中，ab上接有一個電壓表，cd上接有一個電流表，現(xiàn)使線框abcd以速度v向右切割磁感線運動，運動過程中線圈不穿出磁場，不發(fā)生變形，則下列正確的是 ()．A．電流表無讀數(shù)，ab間有電勢差，電壓表無讀數(shù)B．電流表有讀數(shù)，ab間有電勢差，電壓表無讀數(shù)C．電流表無讀數(shù)，ab間無電勢差，電壓表無讀數(shù)D．電流表無讀數(shù)，ab間有電勢差，電壓表有讀數(shù)解析導(dǎo)線框切割磁感線運動，所以ab、cd上會有感應(yīng)電動勢，但線框中的磁通量不發(fā)生變化，故沒有感應(yīng)電流．電流表和電壓表的示數(shù)原理都是有電流通過時指針才會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此兩表都沒有示數(shù)．答案A4．關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法中正確的是 ()．A．自感現(xiàn)象是線圈自身的電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．自感電動勢總是阻止原電流的變化C．自感電動勢的方向總與原電流方向相反D．自感電動勢的方向總與原電流方向相同解析自感現(xiàn)象是線圈自身的電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在自感現(xiàn)象中自感電動勢總是阻礙原電流的變化，不是阻止，所以選項B錯．當原電流減小時，自感電動勢與原電流的方向相同，當原電流增加時，自感電動勢與原電流方向相反，所以選項C、D錯．答案A圖35．如圖3所示是世界上早期制作的發(fā)電機以及發(fā)電機的實驗裝置，A盤和B盤分別是兩個可繞固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的銅盤，實驗時用導(dǎo)線把A盤的中心和B盤的邊緣連接起來，用另一根導(dǎo)線把B盤的中心和A盤的邊緣連接起來．當A盤在外力的作用下轉(zhuǎn)動起來時，B盤也會轉(zhuǎn)動．則下列說法正確的是 ()．A．不斷轉(zhuǎn)動A盤使得銅盤沿徑向排列的無數(shù)根銅條做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并獲得持續(xù)電流B．不斷轉(zhuǎn)動A盤使得銅盤盤面上無數(shù)個同心圓環(huán)中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并獲得持續(xù)電流C．當A盤順時針轉(zhuǎn)動時，B盤逆時針轉(zhuǎn)動，A盤中心的電勢比盤邊緣高D．當A盤順時針轉(zhuǎn)動時，B盤也順時針轉(zhuǎn)動，A盤中心的電勢比盤邊緣低解析當A盤順時針轉(zhuǎn)動時，A盤沿徑向排列的無數(shù)根銅條切割磁感線相當于電源，由右手定則判斷知，銅盤的邊緣相當于電源的正極，則A盤中心的電勢比盤邊緣處低；又根據(jù)A、B兩盤的連結(jié)關(guān)系可知，A盤對B盤提供的電流為從B盤的中心沿徑向流向邊緣處，則由左手定則判斷得，B盤受安培力做逆時針方向的轉(zhuǎn)動．答案A圖46．如圖4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線懸掛在框的上方，使整體在勻強磁場中沿垂直于磁場方向向左以速度v勻速運動，懸掛拉力為T，則 ()．A．懸線豎直，T＝mgB．懸線豎直，T>mgC．懸線豎直，T<mgD．無法確定T的大小和方向解析設(shè)兩板間的距離為L，由于向左運動過程中豎直板切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由右手定則判斷下板電勢高于上板，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，所受電場力F電＝qE＝qeq\f(U,L)＝qeq\f(BLv,L)＝qvB.若設(shè)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，方向由左手定則判斷豎直向下，即F電＝F洛，故無論小球帶什么電怎樣運動，都有T＝mg.選項A正確．答案A7．如圖5所示，abcd是由粗細均勻的電阻絲制成的正方形線框，導(dǎo)體棒MN是由相同電阻絲制成的，可在ad邊與bc邊上無摩擦滑動，且接觸良好，線框處于垂直于紙面向里的勻強磁場中，當MN棒由靠ab邊處向cd邊勻速移動的過程中，下列說法正確的是 ()．圖5A．MN棒中電流先減小后增大B．MN棒兩端電壓先減小后增大C．MN棒上拉力的功率先增大后減小D．矩形線框中消耗的電功率先減小后增大解析MN勻速移動，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為定值，在MN向右移動的過程中，等效外電路的電阻先增大后減小，所以MN中的電流先減小后增大，A正確；MN兩端電壓可等效為路端電壓，所以其先增大后減小，B錯；MN上的力先減小后增大，所以其功率Fv先減小后增大，C錯；因矩形線框的等效總電阻一直小于等效電源MN的電阻，根據(jù)電源輸出功率的圖象可以判斷，在MN從左向右滑動的過程中，矩形線框消耗的功率先增大后減小，D錯．答案A8．有一勻強磁場，磁場方向垂直于紙面，規(guī)定向里為正方向，在磁場中有一金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面位于紙面內(nèi)，如圖6所示，現(xiàn)令磁感應(yīng)強度B隨時間變化，先按照如圖6所示的Oa圖線變化，后來又按照圖線bc、cd變化，令E1、E2、E3分別表示這三段變化過程中的感應(yīng)電動勢的大小，I1、I2、I3分別表示對應(yīng)的感應(yīng)電流．則 ()．圖6A．E1>E2，I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向B．E1<E2，I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向C．E1<E2，I2沿順時針方向，I3沿順時針方向D．E3＝E2，I2沿順時針方向，I3沿逆時針方向解析B－t圖象的斜率表示磁感應(yīng)強度的變化率eq\f(ΔB,Δt)，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，E＝Seq\f(ΔB,Δt)∝eq\f(ΔB,Δt)，可見，E1<E2＝E3；又根據(jù)楞次定律可判斷出，I1沿逆時針方向，I2和I3都沿順時針方向．答案BC二、實驗題(每題10分，共20分)9．在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗中，首先按圖7(甲)接線，以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的關(guān)系；然后按圖7(乙)將電流表與線圈B連成一個閉合回路，將線圈A、電池、滑動變阻器和開關(guān)串聯(lián)成另一個閉合電路，在圖(甲)中，當閉合S時，觀察到電流表指針向左偏，不通電時電流表指針停在正中央．在圖(乙)中(1)S閉合后，將螺線管A插入螺線管B的過程中，電流表的指針________；(2)線圈A放在B中不動時，指針將________；圖7(3)線圈A放在B中不動，突然斷開開關(guān)S，電流表指針將________．解析(1)由圖(甲)知電流從左接線柱流入電流表時，其指針向左偏轉(zhuǎn)．S閉合后，將A插入B中，磁通量增大，由楞次定律和安培定則可判斷B中電流方向向上，從右接線柱流入，故電流表指針向右偏轉(zhuǎn)；(2)A放在B中不動，磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流；(3)斷開開關(guān)，穿過B的磁通量減小，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)．答案(1)向右偏轉(zhuǎn)(2)停在中央位置(3)向左偏轉(zhuǎn)10．在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗中所用器材如圖8所示．它們是：①電流表；②直流電源；③帶鐵芯的線圈A；④線圈B；⑤開關(guān)；⑥滑動變阻器(用來控制電流以改變磁場強弱)．(1)試按實驗的要求在實物圖上連線(圖中已連好一根導(dǎo)線)．(2)若連接滑動變阻器的兩根導(dǎo)線接在接線柱C和D上，而在開關(guān)剛剛閉合時電流表指針右偏，則開關(guān)閉合后滑動變阻器的滑動觸頭向接線柱C移動時，電流表指針將________(填“左偏”、“右偏”或“不偏”)．圖8解析開關(guān)閉合時，電流表指針向右偏，說明B中磁通量增加時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流使指針向右偏．而如圖接法，當滑動觸頭向C移動時，A回路中電流減小，通過B回路的磁通量減少，此時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與開關(guān)閉合時相反，故指針向左偏．答案(1)見解析(2)左偏三、計算題(共40分)11．(13分)截面積S＝0.2m2，n＝100匝的圓形線圈A，處在如圖9所示的磁場中，磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律是B＝(0.6－0.02t)T，開始時S未閉合，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C圖9(1)閉合開關(guān)S后，通過R2的電流大小和方向；(2)閉合開關(guān)S一段時間后斷開，問切斷后通過R2的電荷量是多少．解析(1)根據(jù)B＝0.6－0.02t.可知eq\f(ΔB,Δt)＝－0.02T/s，B是不斷減弱的．E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(nSΔB,Δt)＝100×0.2×0.02V＝0.4V，I＝eq\f(E,R1＋R2)＝eq\f(0.4,4＋6)A＝0.04A.由于磁感應(yīng)強度不斷減弱，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是順時針的，即電流從R1流向R2，方向是從上而下流過R2的．(2)R2兩端的電壓為U2＝IR2＝0.04×6V＝0.24V.切斷S后，C與R2形成回路，放電．解得Q＝CU2＝30×10－6×0.24C＝7.2×10－6C.答案(1)0.04A自上而下流過R2(2)7.2×10－6圖1012．(12分)如圖10所示，金屬框中ad、be、cf三段導(dǎo)體長都是L，電阻都是R.導(dǎo)體abc和def的電阻不計．金屬框處于垂直紙面向里的勻強磁場中，在外力的作用下，以不變的速度v向左被拉出，試求：(1)金屬框在運動過程中通過如圖10所示位置時，各段導(dǎo)體中電流的大小和方向；(2)作用在金屬框上的外力的大小和方向．解析在題圖中所示位置時，線框中的be、cf邊切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小均為E＝BLv，方向為從b→e和從c→f，其等效電路如圖所示．(1)根據(jù)電源并聯(lián)的特點知流過導(dǎo)線ad的電流Iad＝eq\f(E,R＋\f(R,2))＝eq\f(2BLv,3R)，方向從d→a，通過導(dǎo)體be和cf的電流為：Ibe＝eq\f(Iad,2)＝eq\f(BLv,3R).(2)導(dǎo)體be、cf在磁場中受安培力作用，根據(jù)左手定則可判定方向向右，大小為F＝2BIbeL＝eq\f(2B2L2v,3R)，整個線框勻速運動，合力為零，故有F外＝F＝eq\f(2B2L2v,3R)，方向向左，即金屬框運動方向．答案(1)Iad＝eq\f(2BLv,3R)d→aIbe＝Icf＝eq\f(BLv,3R)b→ec→f(2)eq\f(2B2L2v,3R)向左圖1113．(15分)如圖11所示，用相同的絕緣導(dǎo)線圍成兩個圓環(huán)P、Q，每個圓環(huán)的半徑均為r，電阻均為R，兩環(huán)均過對方的圓心，交疊于A、C兩點，交點彼此絕緣．在兩環(huán)交疊區(qū)域內(nèi)，有垂直于圓環(huán)平面向外的勻強磁場，交疊區(qū)域的圓環(huán)導(dǎo)線恰好在磁場邊緣．當磁場的磁感應(yīng)強度從零按規(guī)律B＝kt均勻增加時，求：(1)通過兩環(huán)感應(yīng)電流的大小和方向；(2)當磁感應(yīng)強度增加到B0時，圓環(huán)P受到的磁場力的大小和方向．解析(1)磁場區(qū)域(即兩圓交疊區(qū)域)的面積為S＝2[πr2×eq\f(120°,360°)－eq\f(r,2)×eq\r(r2－\f(r,2)2)]＝eq\f(4π－3\r(3),6)r2(扇形的面積減去三角形的面積)．每個圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為E＝eq\f(ΔBS,Δt)＝kS；感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(4π－3\r(3)kr2,6R)；根據(jù)楞次定律可判斷方向為：兩環(huán)都是順時針方向．(2)圓環(huán)P所受的安培力的大小等效于長度等于弦AC的直導(dǎo)線所受的安培力F＝B0ILA