2024高中物理第四章電磁感應章末質(zhì)量評估含解析新人教版選修3-2

PAGE10-章末質(zhì)量評估（一）（時間：90分鐘分值：100分）一、單項選擇題（本題共10小題，每小題3分，共30分.在每小題給出的四個選項中，只有一項符合題目要求）1.下列說法正確的是（）A.奧斯特發(fā)覺了電流磁效應；法拉第發(fā)覺了電磁感應現(xiàn)象B.閉合電路在磁場中做切割磁感線運動，電路中肯定會產(chǎn)生感應電流C.線圈中磁通量改變越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢肯定越大D.渦流的形成不遵循法拉第電磁感應定律解析：由物理學史可知A正確；B項中做切割磁感線運動且使磁通量改變才產(chǎn)生感應電流，故B錯誤；C項中，感應電動勢與磁通量改變率成正比，故C錯誤；渦流也是感應電流，也遵循法拉第電磁感應定律，D項錯誤.答案：A2.如圖所示，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上，細線從一水平金屬圓環(huán)中穿過.現(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達位置Ⅱ.設環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端旁邊時細線的張力分別為FT1和FT2，重力加速度大小為g，則（）A.FT1>mg，F(xiàn)T2>mg B.FT1<mg，F(xiàn)T2<mgC.FT1>mg，F(xiàn)T2<mg D.FT1<mg，F(xiàn)T2>mg解析：當圓環(huán)經(jīng)過磁鐵上端時，磁通量增加，依據(jù)楞次定律可知磁鐵要把圓環(huán)向上推，又依據(jù)牛頓第三定律可知圓環(huán)要給磁鐵一個向下的磁場力，因此有FT1>mg.當圓環(huán)經(jīng)過磁鐵下端時，磁通量削減，依據(jù)楞次定律可知磁鐵要把圓環(huán)向上吸，又依據(jù)牛頓第三定律可知圓環(huán)要給磁鐵一個向下的磁場力，因此有FT2>mg，所以只有A正確.答案：A3.如圖所示，通電螺線管兩側(cè)各懸掛一個小銅環(huán)，銅環(huán)平面與螺線管截面平行，當開關S接通一瞬間，兩銅環(huán)的運動狀況是（）A.同時向兩側(cè)推開B.同時向螺線管靠攏C.一個被推開，一個被吸引，但因電源正負極未知，無法詳細推斷D.同時被推開或同時向螺線管靠攏，但因電源正負極未知，無法詳細推斷解析：通電前，穿過兩個銅環(huán)的磁通量均為零，通電時，穿過兩個銅環(huán)的磁通量突然增大，依據(jù)楞次定律，兩銅環(huán)向兩側(cè)推開.答案：A4.如圖所示，邊長為l的正方形導體框勻速地從磁場左邊穿過磁場運動到磁場右邊，磁場的寬度為d，線框的速度為v.若l＜d，則線框中存在感應電流的時間為（）A.eq\f(l,v) B.eq\f(2l,v)C.eq\f(d,v) D.eq\f(2d,v)解析：線框從起先進到完全進入，從起先出到完全出來的過程，線框中存在感應電流.所以線框中存在感應電流的時間t＝eq\f(l,v)＋eq\f(l,v)＝eq\f(2l,v)，故選項B正確.答案：B5.如圖所示，閉合金屬導線框放置在豎直向上的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應強度的大小隨時間改變.下列說法正確的是（）①當磁感應強度增大時，線框中的感應電流可能減?、诋敶鸥袘獜姸仍龃髸r，線框中的感應電流肯定增大③當磁感應強度減小時，線框中的感應電流肯定增大④當磁感應強度減小時，線框中的感應電流可能不變A.只有②④正確 B.只有①③正確C.只有②③正確 D.只有①④正確解析：I＝eq\f(E,R)，而由法拉第電磁感應定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)得E與B的增大還是減小無關，而與磁通量的改變率有關.答案：D6.材料、粗細相同，長度不同的電阻絲做成ab、cd、ef三種形態(tài)的導線，分別放在電阻可忽視的光滑金屬導軌上，并與導軌垂直，如圖所示，勻強磁場方向垂直導軌平面對內(nèi).外力使導線水平向右做勻速運動，且每次外力所做功的功率相同，已知三根導線在導軌間的長度關系是Lab<Lcd<Lef，則（）A.ab運動速度最大B.ef運動速度最大C.三根導線每秒產(chǎn)生的熱量不同D.因三根導線切割磁感線的有效長度相同，故它們產(chǎn)生的感應電動勢相同解析：三根導線長度不同，故它們連入電路的阻值不同，有Rab<Rcd<Ref.但它們切割磁感線的有效長度相同，依據(jù)P＝Fv，I＝eq\f(Blv,R)，F(xiàn)＝BIl，可得v2＝eq\f(PR,B2l2)，所以三根導線的速度關系為vab<vcd<vef，A錯誤，B正確.依據(jù)E＝Blv，可知三者產(chǎn)生的電動勢不同，D錯誤.運動過程中外力做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯誤.答案：B7.鐵路上運用一種電磁裝置向限制中心傳輸信號以確定火車的位置.能產(chǎn)生勻強磁場的磁鐵被安裝在火車首節(jié)車廂下面，如圖甲所示（俯視圖）.當它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的線圈時，便會產(chǎn)生一電信號，被限制中心接收.當火車通過線圈時，若限制中心接收到的線圈兩端的電壓信號如圖乙所示，則說明火車在做（）圖甲圖乙A.勻速直線運動B.勻加速直線運動C.勻減速直線運動D.加速度漸漸增大的變加速直線運動答案：B8.如圖所示，閉合線圈abcd從高處自由下落一段時間后垂直于磁場方向進入一有界磁場.從ab邊剛進入磁場到cd邊剛進入磁場的這段時間內(nèi)，下列說法正確的是（）A.a端的電勢高于b端B.ab邊所受安培力方向為水平向左C.線圈可能始終做勻速運動D.線圈可能始終做勻加速直線運動解析：此過程中ab邊始終切割磁感線，ab邊為電源，由右手定則可知電流為逆時針方向，由a流向b，電源內(nèi)部電流從低電勢流向高電勢，故a端的電勢低于b端，選項A錯誤；由左手定則可知ab邊所受安培力方向豎直向上，選項B錯誤；假如剛進入磁場時安培力等于重力，則始終勻速進入，假如安培力不等于重力，則mg－eq\f(B2l2v,R)＝ma，做變加速運動，選項C正確，D錯誤.答案：C9.在如圖所示的電路中，a、b為兩個完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開關.關于兩燈泡點亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是（）A.合上開關，a先亮，b漸漸變亮；斷開開關，a、b同時熄滅B.合上開關，b先亮，a漸漸變亮；斷開開關，a先熄滅，b后熄滅C.合上開關，b先亮，a漸漸變亮；斷開開關，a、b同時熄滅D.合上開關，a、b同時亮；斷開開關，b先熄滅，a后熄滅解析：合上開關S后，電流由零突然變大，電感線圈產(chǎn)生較大的感應電動勢，阻礙電流的增大，故Ib>Ia，隨電流漸漸增大至穩(wěn)定過程，電感的阻礙作用越來越小，故合上開關，b先亮，a漸漸變亮；開關S斷開后，由于電感L產(chǎn)生自感電動勢，燈a、b回路中電流要延遲一段時間再熄滅，且同時熄滅，故選C.答案：C10.如圖所示，用絲線懸掛一個金屬環(huán)，金屬環(huán)套在一個通電螺線管上，并處于螺線管正中心位置.如通入螺線管中的電流突然增大，則（）A.圓環(huán)會受到沿半徑向外拉伸的力B.圓環(huán)會受到沿半徑向里擠壓的力C.圓環(huán)會受到向右的力D.圓環(huán)會受到向左的力解析：無論通入螺線管的電流是從a流向b還是從b流向a，電流增大時，穿過金屬環(huán)的磁通量必增加.由于穿過金屬環(huán)的磁通量由螺線管內(nèi)、外兩部分方向相反的磁通量共同確定，其等效磁場方向由管內(nèi)磁場方向確定.依據(jù)楞次定律，環(huán)內(nèi)感應電流的磁場要阻礙引起感應電流的磁通量的改變，即要阻礙穿過環(huán)的磁通量的增加，因此有使環(huán)擴張的趨勢，從而使環(huán)受到沿半徑向外拉伸的力.答案：A二、多項選擇題（本題共4小題，每小題6分，共24分.在每小題給出的四個選項中有多項符合題目要求，全部選對得6分，漏選得3分，錯選或不選得0分）11.今將磁鐵緩慢或者快速地插入一閉合線圈中（始末位置相同），試對比在上述兩個過程中，相同的物理量是（）A.磁通量的改變量B.磁通量的改變率C.線圈中產(chǎn)生的感應電流D.流過線圈導線截面的電荷量解析：由ΔΦ＝Φ2－Φ1和題意知，A選項正確.因Δt1和Δt2不等，故eq\f(ΔΦ,Δt)不同，B選項錯誤，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)知，感應電動勢不相等，故C選項錯誤；由q＝neq\f(ΔΦ,R＋r)知D選項正確.答案：AD12.如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通溝通電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來.若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有（）A.增加線圈的匝數(shù)B.提高溝通電源的頻率C.將金屬杯換為瓷杯D.取走線圈中的鐵芯解析：當線圈上通溝通電時，金屬杯由于發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，杯中有感應電流，對水加熱，若要增大感應電流，則須要增大感應電動勢或者減小杯體的電阻.增加線圈的匝數(shù)，使得穿過金屬杯的磁場增加，感應電動勢增大，選項A正確；提高溝通電的頻率，使得磁通量的改變率增大，感應電動勢增大，選項B正確；若將金屬杯換為瓷杯，則不會產(chǎn)生感應電流，選項C錯誤；取走線圈中的鐵芯，磁場會大大減弱，感應電動勢減小，選項D錯誤.答案：AB13.單匝線圈所圍的面積為0.1m2，線圈電阻為1Ω.規(guī)定線圈中感應電流I的正方向從上往下看是順時針方向，如圖甲所示.磁場的磁感應強度B隨時間t的改變規(guī)律如圖乙所示.則以下說法正確的是（）圖甲圖乙A.在時間0～5s內(nèi)，I的最大值為0.01AB.在第4s時刻，I的方向為逆時針C.前2s內(nèi)，通過線圈某截面的總電荷量為0.01CD.第3s內(nèi)，線圈的發(fā)熱功率最大解析：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)·S，由題圖乙知，在0～5s內(nèi)，0時刻eq\f(ΔB,Δt)最大，此時E＝0.01V，所以I＝eq\f(E,R)＝0.01A，A正確；在第4s時刻，B處于削減過程中，由楞次定律得I的方向為逆時針，B正確；前2s內(nèi)，q＝·Δt＝eq\f(E,R)·Δt＝eq\f(n\f(ΔΦ,Δt),R)Δt＝neq\f(ΔΦ,R)＝0.01C，C正確；第3s內(nèi)，B不變，I＝0，D錯誤.答案：ABC14.如圖所示，平行金屬導軌光滑并且固定在水平面上，導軌一端連接電阻R，其他電阻不計，垂直于導軌平面有一勻強磁場，磁感應強度為B，當一質(zhì)量為m的金屬棒ab在水平恒力F作用下由靜止向右滑動（）A.棒從靜止到最大速度過程中，棒的加速度不斷增大B.棒從靜止到最大速度過程中，棒克服安培力所做的功等于棒的動能的增加量和電路中產(chǎn)生的內(nèi)能C.棒ab做勻速運動階段，外力F做的功等于電路中產(chǎn)生的內(nèi)能D.無論棒ab做何運動，它克服安培力做的功肯定等于電路中產(chǎn)生的內(nèi)能解析：金屬棒所受的安培力F安＝eq\f(B2L2v,R)，又a＝eq\f(F－F安,m)，可知金屬棒的速度增大時，安培力增大，則加速度減小，故選項A錯誤；依據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，可知無論棒ab做何運動，克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的內(nèi)能.棒從靜止到最大速度過程中，外力F做的功等于棒的動能的增加量和電路中產(chǎn)生的內(nèi)能之和，故選項B錯誤，D正確；當ab棒勻速運動時，F(xiàn)安＝F，外力做的功全部轉(zhuǎn)化為電路中的電能，則外力F做的功等于電路中產(chǎn)生的內(nèi)能.故選項C正確.答案：CD三、試驗題（10分）15.在探討電磁感應現(xiàn)象的試驗中，所需的試驗器材如圖所示.現(xiàn)已用導線連接了部分試驗電路.（1）請畫實線作為導線從箭頭1和2處連接其余部分電路.（2）試驗時，將線圈L1插入線圈L2中，閉合開關的瞬間，視察到檢流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這個現(xiàn)象揭示的規(guī)律是____________________________________________________.（3）某同學設想使線圈L1中電流逆時針（俯視）流淌，線圈L2中電流順時針（俯視）流淌，可行的試驗操作是.A.抽出線圈L1B.插入軟鐵棒C.使變阻器滑片P左移D.斷開開關解析：（1）將箭頭1、線圈L1、箭頭2依次連接起來組成閉合回路.線圈L2與檢流計連接起來組成閉合回路.（2）閉合開關的瞬間，流過線圈L1的電流瞬間增大，產(chǎn)生的磁感應強度增大，穿過線圈L2的磁通量增大，線圈L2中產(chǎn)生感應電動勢，有感應電流流過檢流計；該試驗表明“穿過閉合電路中的磁通量發(fā)生改變，閉合電路中就會產(chǎn)生感應電流”.（3）要使兩線圈中的電流方向相反，只需使線圈L1產(chǎn)生的磁通量漸漸增大，可行的方法有插入軟鐵棒或增大線圈L1中的電流（即使變阻器滑片P左移），選項B、C正確.答案：（1）如圖所示.（2）穿過閉合電路中的磁通量發(fā)生改變，閉合電路中就會產(chǎn)生感應電流（3）BC四、計算題（本題共3小題，共36分，解答時應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位）16.（10分）如圖所示，用同樣導線制成的圓環(huán)a和b所包圍的面積之比為4∶1，直導線的電阻可忽視，將a環(huán)放在垂直于環(huán)面且勻稱改變的勻強磁場內(nèi)，b環(huán)放在磁場外，A、B兩點間的電勢差為U1；若將a環(huán)與b環(huán)的位置互換，A、B兩點間的電勢差為U2，則U1與U2的比值為多大？解析：a、b環(huán)的面積之比為4∶1，所以周長之比為2∶1，即電阻之比為2∶1，當a環(huán)置于勻稱改變的磁場中時，U1＝eq\f(E感a·Rb,Ra＋Rb)＝eq\f(ΔBSaRb,Δt（Ra＋Rb）)①當b環(huán)置于勻稱改變的磁場中時，U2＝eq\f(E感b·Ra,Ra＋Rb)＝eq\f(ΔBSbRa,Δt（Ra＋Rb）)②eq\f(①,②)得eq\f(U1,U2)＝eq\f(SaRb,SbRa)＝eq\f(2,1).即U1∶U2＝2∶1.17.（12分）勻稱導線制成的單匝正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m.將其置于磁感應強度為B的水平勻強磁場上方h處，如圖所示.線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行.當cd邊剛進入磁場時：（1）求線框中產(chǎn)生的感應電動勢大??；（2）求c、d兩點間的電勢差大??；（3）若此時線框加速度恰好為零，求線框下落的高度h.解析：（1）cd邊剛進入磁場時，線框速度v＝eq\r(2gh)，線框中產(chǎn)生的感應電動勢E＝BLv＝BLeq\r(2gh).（2）此時線框中的電流I＝eq\f(E,R).cd切割磁感線相當于電源，c、d兩點間的電勢差即路端電壓，為U＝I·eq\f(3,4)R＝eq\f(3,4)BLeq\r(2gh).（3）安培力F安＝BIL＝eq\f(B2L2\r(2gh),R)，依據(jù)牛頓其次定律，得mg－F安＝ma，由a＝0，解得下落高度h＝eq\f(m2gR2,2B4L4).18.（14分）如圖所示，MN、PQ為間距L＝0.5m足夠長的平行導軌，NQ⊥MN.導軌平面與水平面間的夾角θ＝37°，NQ間連接有一個R＝5Ω的電阻.有一勻強磁場垂直于導軌平面，磁感應強度為B＝1T.將一根質(zhì)量為m＝0.05kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導軌上，且與導軌接觸良好，導軌與金屬棒的電阻均不計.現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導