新教材適用高中物理第2章電磁感應(yīng)測評新人教版選擇性必修第二冊

其次章測評(時間:90分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共8小題,每小題3分,共24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.在如圖所示的幾種狀況中,金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Blv的是()A.乙和丁 B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙答案:B解析:甲、乙、丁三圖中,B、v、l兩兩垂直,且l為有效切割長度,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢都為E=Blv,丙圖中E=Blvsinθ。2.首先發(fā)覺電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的物理學(xué)家分別是()A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次C.奧斯特和安培 D.奧斯特和法拉第答案:D解析:1820年,丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)覺了電流的磁效應(yīng);1831年,英國物理學(xué)家法拉第發(fā)覺了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,選項D正確。3.電磁爐利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的渦流使鍋體發(fā)熱從而加熱食物。下列相關(guān)的說法正確的是()A.電磁爐中通入電壓足夠高的直流也能正常工作B.鍋體中渦流的強(qiáng)弱與磁場改變的頻率有關(guān)C.金屬或環(huán)保絕緣材料制成的鍋體都可以利用電磁爐來烹飪食物D.電磁爐的上表面一般都用金屬材料制成,以加快熱傳遞、削減熱損耗答案:B解析:直流不能產(chǎn)生改變的磁場,在鍋體中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,電磁爐不能運(yùn)用直流,故A錯誤;鍋體中渦流的強(qiáng)弱與磁場改變的頻率有關(guān),故B正確;鍋體只能用鐵磁性導(dǎo)體材料,不能運(yùn)用絕緣材料制作鍋體,故C錯誤;電磁爐的上表面假如用金屬材料制成,運(yùn)用電磁爐時,上表面材料發(fā)生電磁感應(yīng)要損失電能,電磁爐上表面要用絕緣材料制作,故D錯誤。4.一閉合圓形線圈放在勻強(qiáng)磁場中,線圈的軸線與磁場方向成30°角,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間勻稱改變。在下列方法中能使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是()A.把線圈匝數(shù)增大一倍B.把線圈面積增大一倍C.把線圈半徑增大一倍D.把線圈匝數(shù)削減到原來的一半答案:C解析:設(shè)感應(yīng)電流為I,電阻為R,匝數(shù)為n,線圈半徑為r,線圈面積為S,導(dǎo)線橫截面積為S',電阻率為ρ。由法拉第電磁感應(yīng)定律知E=nΔΦΔt=nΔBScos30°Δt,由閉合電路歐姆定律知I=ER,由電阻定律知R=ρn·2πrS5.如圖所示,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,將一水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出,設(shè)在整個過程中棒的方向不變且不計空氣阻力,則在金屬棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小改變狀況是()A.越來越大 B.越來越小C.保持不變 D.無法推斷答案:C解析:棒ab水平拋出后,其速度越來越大,但只以水平分速度v0切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,故E=Blv0保持不變。6.如圖所示,勻強(qiáng)磁場的方向垂直于紙面,規(guī)定向里的方向為正,在磁場中有一細(xì)金屬圓環(huán),線圈平面位于紙面內(nèi),現(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t改變,先按圖所示的Oa圖線改變,后來又按bc和cd改變,令E1、E2、E3分別表示這三段改變過程中感應(yīng)電動勢的大小,I1、I2、I3分別表示對應(yīng)的感應(yīng)電流,則下列說法正確的是()A.E1<E2,I1沿逆時針方向,I2沿順時針方向B.E1<E2,I1沿順時針方向,I2沿逆時針方向C.E2<E3,I2沿逆時針方向,I3沿順時針方向D.E2=E3,I2沿逆時針方向,I3沿順時針方向答案:A解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律可知E=nΔBSΔt,由題圖知第1段中磁通量的改變率較小,而bc、cd兩段中磁通量的改變率相同,故有E1<E2=E3;由楞次定律可推斷出I1沿逆時針方向,I2與7.如圖所示,有一匝接在電容器C兩端的圓形導(dǎo)線回路,其內(nèi)存在著垂直于回路平面對里的勻強(qiáng)磁場B,已知圓的半徑r=5cm,電容C=20μF,當(dāng)磁場B以4×10-2T/s的改變率勻稱增加時,則()A.電容器a板帶正電,電荷量為2π×10-9CB.電容器a板帶負(fù)電,電荷量為2π×10-9CC.電容器b板帶正電,電荷量為4π×10-9CD.電容器b板帶負(fù)電,電荷量為4π×10-9C答案:A解析:依據(jù)楞次定律可推斷a板帶正電,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=ΔBΔtπr2=4×10-2×π×25×10-4V=π×10-4V,板上所帶的電荷量Q=CE=2π×108.如圖所示,一底邊長為l、底邊上的高也為l的等腰三角形導(dǎo)體線框以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過長為2l、寬為l的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面對里。t=0時刻,三角形導(dǎo)體線框的底邊剛進(jìn)入磁場,取沿逆時針方向的感應(yīng)電流為正,則在三角形導(dǎo)體線框穿過磁場區(qū)域的過程中,感應(yīng)電流i隨時間t改變的圖線可能是()答案:A解析:依據(jù)E=Blv,I=ER=Blv二、多項選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16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4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)9.圖甲所示線圈的匝數(shù)n=100,橫截面積S=50cm2,線圈總電阻r=10Ω,沿軸向有勻強(qiáng)磁場。設(shè)圖示磁場方向為正,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按如圖乙所示規(guī)律改變,則在起先的0.1s內(nèi)()A.磁通量的改變量為0.25WbB.磁通量的改變率為2.5×10-2Wb/sC.a、b間電壓為0D.在a、b間接一個志向電流表時,電流表的示數(shù)為0.25A答案:BD解析:通過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān),若設(shè)Φ2=B2S為正,則線圈中磁通量的改變量為ΔΦ=B2S-(-B1S),代入數(shù)據(jù),即ΔΦ=(0.1+0.4)×50×10-4Wb=2.5×10-3Wb,A錯;磁通量的改變率ΔΦΔt=2.5×10-30.1Wb/s=2.5×10-2Wb/s,B正確;依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,當(dāng)a、b間斷開時,其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電動勢大小為E=nΔΦΔt10.用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán),ab為圓環(huán)的一條直徑。如圖所示,在ab的左側(cè)存在一個勻強(qiáng)磁場,磁場垂直于圓環(huán)所在平面,方向如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間的改變率ΔBΔt=k(k<A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流B.圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢C.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為krSD.圖中a、b兩點(diǎn)間的電勢差大小為Uab=1答案:BD解析:由題意可知磁感應(yīng)強(qiáng)度勻稱減小,穿過閉合線圈的磁通量減小,依據(jù)楞次定律可以推斷,圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢,故A錯誤,B正確;圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=ΔΦΔt=ΔBΔtS=12πr2k,圓環(huán)的電阻為R=ρlS=11.法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸,關(guān)于流過電阻R的電流,下列說法正確的是()A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定,則電流大小恒定B.若從上往下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,則圓盤中心電勢比邊緣高C.若從上往下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,則電阻R中電流沿a到b的方向流淌D.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變,角速度大小發(fā)生改變,則電流方向可能發(fā)生改變答案:ABC解析:銅盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=12Bl2ω,B、l、ω不變,E不變,電流大小恒定不變,A正確;回路中電流方向不變,若從上往下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,由右手定則知,電阻R中電流沿a到b的方向流淌,故C正確;因電阻R中電流沿a到b12.如圖所示,邊長為l、不行形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場區(qū)域,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的改變關(guān)系為B=kt(常量k>0)?；芈分谢瑒幼冏杵鱎的最大阻值為R0,滑片P位于滑動變阻器中心,定值電阻R1=R0、R2=R02。閉合開關(guān)S,電壓表的示數(shù)為U,不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢,則(A.R2兩端的電壓為UB.電容器的a極板帶正電C.滑動變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍D.正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動勢為kl2答案:AC解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt=nΔBΔtS有E=kπr2,D錯誤;因k>0,由楞次定律知線框內(nèi)感應(yīng)電流沿逆時針方向,故電容器b極板帶正電,B錯誤;由題圖知外電路結(jié)構(gòu)為R2與R的右半部并聯(lián),再與R的左半部、R1相串聯(lián),故R2兩端電壓U2=R02·12R0+R02+R02·12三、非選擇題(本題共6小題,共60分)13.(6分)在探討電磁感應(yīng)現(xiàn)象的試驗中,所需的試驗器材如圖所示?，F(xiàn)已用導(dǎo)線連接了部分試驗電路。(1)請畫實線作為導(dǎo)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(guān)的瞬間,視察到電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),這個現(xiàn)象揭示的規(guī)律是

。

(3)某同學(xué)設(shè)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(guān)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(yīng)電流(3)BC解析:本題主要考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象試驗操作和現(xiàn)象分析,意在提高學(xué)生的科學(xué)探究實力。(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(guān)的瞬間,流過線圈L1的電流瞬間增大,產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大,穿過線圈L2的磁通量增大,線圈L2中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,有感應(yīng)電流流過電流計;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(yīng)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。14.(8分)右圖是探討通電自感試驗的電路圖,A1、A2是兩個規(guī)格相同的小燈泡,閉合開關(guān)調(diào)整滑動變阻器R的滑片,使兩個燈泡的亮度相同,調(diào)整滑動變阻器R1的滑片,使它們都正常發(fā)光,然后斷開開關(guān)S。重新閉合開關(guān)S,則閉合瞬間,A1變亮,A2變亮(選填“立即”或“漸漸”);穩(wěn)定后,L和R兩端的電勢差,A1和A2兩端的電勢差(選填“相同”或“不相同”)。

答案:漸漸立即相同相同解析:依據(jù)題設(shè)條件可知,閉合開關(guān)調(diào)整滑動變阻器R的滑片,使兩個燈泡的亮度相同,說明此時滑動變阻器R接入電路的阻值與線圈L的電阻一樣大,斷開開關(guān)再重新閉合開關(guān)的瞬間,依據(jù)自感原理可推斷,A2立即變亮,而A1漸漸變亮;穩(wěn)定后,自感現(xiàn)象消逝,依據(jù)題設(shè)條件可推斷,線圈L和R兩端的電勢差肯定相同,A1和A2兩端的電勢差也相同。15.(8分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。一個匝數(shù)n=50的矩形線圈邊長lab=0.2m,lbc=0.1m,以角速度ω=314rad/s繞ab邊所在直線勻速轉(zhuǎn)動。求:(1)圖示位置時的瞬時感應(yīng)電動勢;(2)由圖示位置轉(zhuǎn)過90°這段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。答案:(1)157V(2)100V解析:(1)在圖示位置的瞬時感應(yīng)電動勢由公式E=nBlv得E=50×0.5×0.2×0.1×314V=157V。(2)這段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢由公式E=nΔΦE=50×0.5×16.(10分)如圖所示,邊長為l的正方形金屬框,質(zhì)量為m,電阻為R,用細(xì)線把它懸掛于一個有界的勻強(qiáng)磁場邊緣,金屬框的上半部處于磁場內(nèi),下半部處于磁場外,磁場隨時間改變規(guī)律為B=kt(k>0)。已知細(xì)線所能承受的最大拉力為2mg,求從0時刻起先,經(jīng)過多長時間細(xì)線會被拉斷。答案:2解析:由題意知ΔB依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知E=ΔBΔt·S=k·當(dāng)繩剛要斷開時,mg=F安=BIl ②I=ER=B=kt ④聯(lián)立②③④解得t=2mgR17.(12分)如圖甲所示,一個匝數(shù)n=100的圓形導(dǎo)體線圈,面積S1=0.4m2,電阻r=1Ω。在線圈中存在面積S2=0.3m2的垂直于線圈平面對外的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t改變的關(guān)系如圖乙所示。有一個R=2Ω的電阻,將其兩端a、b分別與圖甲中的圓形線圈相連接,求:(1)ab兩點(diǎn)間的電勢差Uab;(2)在0~4s時間內(nèi)通過電阻R的電荷量;(3)在0~4s時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量。答案:(1)-3V(2)6C(3)18J解析:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律可得E=nΔ解得E=4.5V電流I=Er+R=Uab=-IR=-3V。(2)通過電阻R的電荷量q=IΔt=6C。(3)由焦耳定律可得Q=I2Rt,得Q=18J。18.(16分)如圖甲所示,MN、PQ是間距l(xiāng)為0.5m的足夠長的平行導(dǎo)軌,NQ⊥MN,導(dǎo)軌的電阻均不計。導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ為37°,NQ間連接有一個R為4Ω的電阻。有一勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面且方向向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B0為1T。將一根質(zhì)量m為0.05kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好?，F(xiàn)由靜止釋放金屬棒,當(dāng)金屬棒滑行至cd處時達(dá)到穩(wěn)定速度,已知在此過程中通過金屬棒截面的電荷量q為0.2C,且金屬棒的加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示,設(shè)金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動過程中始終與NQ平行。sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。求:(1)金屬棒與導(dǎo)軌間的動