人教版(新教材)高中物理選擇性必修2第二章電磁感應(yīng)章末檢測試卷(二)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE1章末檢測試卷(二)(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．在北半球上，地磁場豎直分量向下．飛機在我國上空勻速巡航，機翼保持水平，飛行高度不變．由于地磁場的作用，金屬機翼上有電勢差，設(shè)飛行員左方機翼末端處的電勢為φ1，右方機翼末端處的電勢為φ2，則()A．若飛機從西往東飛，φ2比φ1高B．若飛機從東往西飛，φ2比φ1高C．若飛機從南往北飛，φ1比φ2高D．若飛機從北往南飛，φ2比φ1高〖答案〗C〖解析〗若飛機從西往東飛，磁場豎直分量向下，手心向上，拇指指向飛機飛行方向，四指指向左翼末端，故φ1>φ2，選項A錯誤；同理，飛機從東往西飛，從南往北飛，從北往南飛，都是φ1>φ2，選項C正確，B、D錯誤．2．如圖1所示，螺線管與靈敏電流計相連，磁體從螺線管的正上方由靜止釋放，向下穿過螺線管．下列說法正確的是()圖1A．電流計中的電流先由a到b，后由b到aB．a(chǎn)點的電勢始終低于b點的電勢C．磁體減少的重力勢能等于回路中產(chǎn)生的熱量D．磁體剛離開螺線管時的加速度小于重力加速度〖答案〗D〖解析〗在磁體進入螺線管的過程中，穿過螺線管的磁通量增大，且方向向下，由楞次定律可知，感應(yīng)電流由b經(jīng)電流計流向a；在磁體穿出螺線管的過程中，磁通量減小，且方向向下，由楞次定律可知，感應(yīng)電流由a經(jīng)電流計流向b，則a點電勢先低于b點電勢，后高于b點電勢，故A、B錯誤；磁體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和磁體的動能，故C錯誤；磁體剛離開螺線管時，由楞次定律的“來拒去留”結(jié)論可知，磁體受到向上的安培力，則磁體受到的合外力小于重力，即磁體剛離開螺線管時的加速度小于重力加速度，故D正確．3.如圖2，邊長L＝20cm的正方形線框abcd共有10匝，靠著墻角放著，線框平面與地面的夾角α＝30°.該區(qū)域有磁感應(yīng)強度B＝0.2T、水平向右的勻強磁場．現(xiàn)將cd邊向右拉動，ab邊經(jīng)0.1s著地．在這個過程中線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與感應(yīng)電流的方向分別是()圖2A．0.8V方向為adcbB．0.8V方向為abcdC．0.4V方向為adcbD．0.4V方向為abcd〖答案〗C〖解析〗初狀態(tài)的磁通量Φ1＝BSsinα，末狀態(tài)的磁通量Φ2＝0，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(BSsinα,t)＝10×eq\f(0.2×0.22×0.5,0.1)V＝0.4V，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向為adcb，故C正確．4．如圖3所示，有兩個完全相同的燈泡A、B，A與一自感線圈L相連接，線圈L的直流電阻阻值為R；B與一定值電阻相連，定值電阻的阻值為R.下列說法正確的是()圖3A．開關(guān)閉合瞬間A、B兩燈一起亮B．穩(wěn)定后A燈比B燈亮C．開關(guān)斷開瞬間A燈會閃亮一下，B燈不會閃亮一下D．開關(guān)斷開后兩燈緩慢熄滅〖答案〗D〖解析〗由于A、B為兩個完全相同的燈泡，當開關(guān)閉合瞬間，B燈泡立刻發(fā)光，由于線圈的自感現(xiàn)象，導致A燈泡漸漸變亮，因線圈L的直流電阻阻值為R，當電流穩(wěn)定時，兩個燈一樣亮，故A、B錯誤；因線圈L的直流電阻阻值為R，說明穩(wěn)定時，兩個支路電阻相等，兩個支路電流相等，所以開關(guān)斷開瞬間，通過兩個燈泡的電流不會突然變大，所以兩燈都不會閃亮，而是緩慢熄滅，故D正確，C錯誤．5.(2020·黑龍江鶴崗一中高二月考)如圖4所示是圓盤發(fā)電機的示意圖，銅盤安裝在水平的銅軸上，它的盤面恰好與勻強磁場垂直，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸．若銅盤半徑為L，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，回路的總電阻為R，從左往右看，銅盤以角速度ω沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動．則()圖4A．由于穿過銅盤的磁通量不變，故回路中無感應(yīng)電流B．回路中感應(yīng)電流大小不變，為eq\f(BL2ω,2R)C．回路中感應(yīng)電流方向不變，為D→C→R→DD．回路中有周期性變化的感應(yīng)電流〖答案〗B〖解析〗把銅盤視為閉合回路的一部分，在銅盤以角速度ω沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動時，銅盤切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，回路中有感應(yīng)電流，選項A錯誤；銅盤切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為E＝eq\f(1,2)BL2ω，回路中感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BL2ω,2R)，選項B正確，D錯誤；由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向為C→D→R→C，選項C錯誤．6．(2020·甘肅靖遠四中高二上月考)如圖5甲所示，在虛線所示的區(qū)域有垂直紙面向里的勻強磁場，磁場的變化規(guī)律如圖乙所示，面積為S的單匝金屬線框處在磁場中，線框與電阻R相連，若金屬線框的電阻為eq\f(R,2)，下列說法正確的是()圖5A．流過電阻R的感應(yīng)電流由b到aB．線框cd邊受到的安培力方向向上C．感應(yīng)電動勢大小為eq\f(2B0S,t0)D．a(chǎn)、b間的電壓大小為eq\f(2B0S,3t0)〖答案〗D〖解析〗穿過線框的磁通量在增大，根據(jù)楞次定律結(jié)合安培定則可得感應(yīng)電流沿逆時針方向，故流過電阻R的感應(yīng)電流由a到b，選項A錯誤；電流從c到d，根據(jù)左手定則可得線框cd邊受到的安培力方向向下，選項B錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(B0S,t0)，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得a、b間的電壓大小為U＝eq\f(R,R＋\f(R,2))E＝eq\f(2B0S,3t0)，選項C錯誤，D正確．7．(2020·江蘇高二月考)如圖6所示，一個直角邊長為2L的等腰直角三角形ABC區(qū)域內(nèi)，有垂直紙面向里的勻強磁場，其左側(cè)有一個用金屬絲制成的邊長為L的正方形線框abcd，線框以水平速度v勻速通過整個勻強磁場區(qū)域，設(shè)電流順時針方向為正．則在線框通過磁場的過程中，線框中感應(yīng)電流i隨時間t變化的規(guī)律正確的是()圖6〖答案〗B〖解析〗線框剛進入磁場中時，只有bc邊切割磁感線，根據(jù)楞次定律可知，電流方向為逆時針方向，即為負，在線框完全進入磁場之前，電流方向與大小不變；當ad邊剛進入磁場時感應(yīng)電流為零，接著bc邊開始出磁場，回路中的感應(yīng)電動勢為邊ad產(chǎn)生的電動勢減去bc邊在磁場中產(chǎn)生的電動勢，隨著線框的運動回路中電動勢逐漸增大，電流逐漸增大，方向為順時針，即為正；在前進2L后，bc完全出磁場，ad也開始出磁場，切割磁感線的長度逐漸減小，電流逐漸減小，方向為順時針方向，即為正，直至線框完全脫離磁場，電流減小為零，綜上分析可知，B正確，A、C、D錯誤．8．(2018·全國卷Ⅰ)如圖7所示，導體軌道OPQS固定，其中PQS是半圓弧，Q為半圓弧的中點，O為圓心．軌道的電阻忽略不計．OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動的金屬桿，M端位于PQS上，OM與軌道接觸良好．空間存在與半圓所在平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B.現(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過程Ⅰ)；再使磁感應(yīng)強度的大小以一定的變化率從B增加到B′(過程Ⅱ)．在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過OM的電荷量相等，則eq\f(B′,B)等于()圖7A.eq\f(5,4)B.eq\f(3,2)C.eq\f(7,4)D．2〖答案〗B〖解析〗設(shè)半圓弧PQS的半徑為r，在過程Ⅰ中，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有E1＝eq\f(ΔΦ1,Δt1)＝eq\f(B\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)πr2－\f(1,4)πr2)),Δt1)＝eq\f(B·\f(1,4)πr2,Δt1)根據(jù)閉合電路歐姆定律，有I1＝eq\f(E1,R)且q1＝I1Δt1在過程Ⅱ中，有E2＝eq\f(ΔΦ2,Δt2)＝eq\f(B′－B\f(1,2)πr2,Δt2)I2＝eq\f(E2,R)q2＝I2Δt2又q1＝q2，即eq\f(B·\f(1,4)πr2,R)＝eq\f(B′－B\f(1,2)πr2,R)所以eq\f(B′,B)＝eq\f(3,2).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．(2018·全國卷Ⅰ)如圖8，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關(guān)與電源連接，另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導線連接成回路．將一小磁針懸掛在直導線正上方，開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止狀態(tài)．下列說法正確的是()圖8A．開關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動B．開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C．開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D．開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動〖答案〗AD〖解析〗根據(jù)安培定則，開關(guān)閉合時鐵芯中產(chǎn)生水平向右的磁場，開關(guān)閉合后的瞬間，根據(jù)楞次定律，直導線上將產(chǎn)生由南向北的電流，直導線上方的磁場垂直紙面向里，故小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動，A項正確；開關(guān)閉合并保持一段時間后，直導線上沒有感應(yīng)電流，故小磁針的N極指北，B、C項錯誤；開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，根據(jù)楞次定律，直導線上將產(chǎn)生由北向南的電流，直導線上方的磁場垂直紙面向外，故小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動，D項正確．10.如圖9所示，在磁感應(yīng)強度B＝1.0T的勻強磁場中，金屬桿PQ在外力F作用下在粗糙U形導軌上以速度v＝2m/s向右勻速滑動，兩導軌間距離l＝1.0m，電阻R＝3.0Ω，金屬桿的電阻r＝1.0Ω，導軌電阻忽略不計，則下列說法正確的是()圖9A．通過R的感應(yīng)電流的方向為由a到dB．金屬桿PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為2.0VC．金屬桿PQ受到的安培力大小為0.5ND．外力F做功的數(shù)值等于電路產(chǎn)生的焦耳熱〖答案〗ABC〖解析〗由右手定則判斷知，當金屬桿滑動時產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，通過R的感應(yīng)電流的方向為由a到d，故A正確；金屬桿PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為E＝Blv＝1.0×1.0×2V＝2.0V，故B正確；整個回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R＋r)，代入數(shù)據(jù)得I＝0.5A，由安培力公式F安＝BIl，代入數(shù)據(jù)得F安＝0.5N，故C正確；金屬桿PQ在外力F作用下在粗糙U形導軌上以速度v向右勻速滑動，外力F做功大小等于電路產(chǎn)生的焦耳熱和金屬桿與導軌之間的摩擦力產(chǎn)生的內(nèi)能之和，故D錯誤．11.如圖10所示，一個水平放置的“∠”形光滑金屬導軌固定在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，ab是粗細、材料與導軌完全相同的導體棒，導體棒與導軌接觸良好．在外力作用下，導體棒以恒定速度v向右平動，導體棒與導軌一邊垂直，以導體棒在圖中所示位置的時刻作為計時起點，則下列關(guān)于回路中感應(yīng)電動勢E、感應(yīng)電流I、導體棒所受外力的功率P和回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q隨時間變化的圖像正確的是()圖10〖答案〗AC〖解析〗設(shè)“∠”形導軌的夾角為θ，經(jīng)過時間t，導體棒的水平位移為x＝vt，導體棒切割磁感線的有效長度L＝vt·tanθ，所以回路中感應(yīng)電動勢E＝BLv＝Bv2t·tanθ，感應(yīng)電動勢與時間t成正比，A正確；相似三角形的三邊長之比為定值，故組成回路的三角形導軌總長度與時間成正比，而感應(yīng)電動勢與時間也成正比，故感應(yīng)電流大小與時間無關(guān)，為定值，B錯誤；導體棒勻速移動，外力F與導體棒所受安培力為一對平衡力，故外力的功率P＝Fv＝BILv＝BIv2t·tanθ，與時間t成正比，C正確；回路產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2Rt，回路電阻R與t成正比，故焦耳熱Q與t2成正比，D錯誤．12．如圖11甲所示，閉合矩形導線框abcd固定在勻強磁場中，磁場的方向與導線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示．規(guī)定垂直紙面向里為磁場的正方向，abcda方向為導線框中感應(yīng)電流的正方向，水平向右為安培力的正方向，關(guān)于導線框中的電流i與ad邊所受的安培力F隨時間t變化的圖像，下列選項正確的是()圖11〖答案〗BD〖解析〗由題圖B－t圖像可知，0～1s內(nèi)，線框中向里的磁通量增大，由楞次定律可知，線框中電流方向為逆時針，沿adcba方向，即電流為負方向；同理可知1～2s內(nèi)，電流為正方向；2～3s內(nèi)，磁通量不變，則感應(yīng)電流為零；3～4s內(nèi)，電流為負方向，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB·S,Δt)，則I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔB·S,RΔt)，由于一段時間內(nèi)磁感應(yīng)強度均勻變化，所以該時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流保持不變，故A錯誤，B正確；0～1s內(nèi)，電路中電流方向為逆時針，沿adcba方向，根據(jù)左手定則可知，ad棒受到的安培力的方向向右，為正值；同理可知1～2s內(nèi)，ad棒受到的安培力為負值；2～3s內(nèi)，不受安培力；3～4s內(nèi)，ad棒受到的安培力為負值；根據(jù)安培力的公式F＝BIL，安培力的大小與磁感應(yīng)強度成正比，故C錯誤，D正確．三、非選擇題(本題共5小題，共60分)13．(8分)(2020·啟東中學期末)我們可以通過實驗探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律．以下是實驗探究過程的一部分．圖12(1)如圖12甲所示，當磁體的N極向下運動時，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，若要探究線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向，必須知道____________________________________________________．(2)如圖乙所示，實驗中發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)時，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)．電路穩(wěn)定后，若向右移動滑動變阻器的滑片，此過程中電流表指針向________偏轉(zhuǎn)，若將線圈A抽出，此過程中電流表指針向________偏轉(zhuǎn)．(均選填“左”或“右”)(3)某同學按圖丙所示電路完成探究實驗，在完成實驗后未斷開開關(guān)，也未把A、B兩線圈和鐵芯分開放置，在拆除電路時突然被電擊了一下，則被電擊是在拆除________(選填“A”或“B”)線圈所在電路時發(fā)生的，分析可知，要避免電擊發(fā)生，在拆除電路前應(yīng)______________(選填“斷開開關(guān)”或“把A、B線圈分開放置”)．〖答案〗(1)電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系(2分)(2)左(1分)左(1分)(3)A(2分)斷開開關(guān)(2分)〖解析〗(1)如題圖甲所示，當磁體的N極向下運動時，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，若要探究線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向，必須知道電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系．(2)如題圖乙所示，實驗中發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)時，穿過線圈B的磁通量增加，電流表指針向右偏；電路穩(wěn)定后，若向右移動滑動變阻器的滑片，通過線圈A的電流減小，磁感應(yīng)強度減小，穿過線圈B的磁通量減少，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)；若將線圈A抽出，穿過線圈B的磁通量減少，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)．(3)在完成實驗后未斷開開關(guān)，也未把A、B兩線圈和鐵芯分開放置，在拆除電路時，線圈A中的電流突然減少，從而出現(xiàn)斷電自感現(xiàn)象，線圈中會產(chǎn)生自感電動勢，進而會突然被電擊一下，為了避免此現(xiàn)象，則在拆除電路前應(yīng)斷開開關(guān)．14.(10分)(2020·浙江杭州高二上月考)如圖13所示，邊長為L的單匝正六邊形金屬框質(zhì)量為m，電阻為R，用細線把它懸掛于一個有界勻強磁場中，金屬框的下半部處于磁場中，磁場方向與金屬框平面垂直，磁感應(yīng)強度大小隨時間變化的規(guī)律為B＝kt(k>0)．重力加速度為g，求：圖13(1)金屬框中感應(yīng)電流的方向；(2)金屬框中感應(yīng)電動勢的大小；(3)從t＝0時刻開始，經(jīng)多長時間細線的拉力為零？〖答案〗(1)逆時針方向(2)eq\f(3\r(3)L2k,4)(3)eq\f(2\r(3)Rmg,9L3k2)〖解析〗(1)磁場逐漸增強，則穿過金屬框的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，根據(jù)安培定則可知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向．(2分)(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB·S,Δt)＝k×3×eq\f(1,2)×L×eq\f(\r(3),2)L＝eq\f(3\r(3)L2k,4)(3分)(3)由題意可知，金屬框所受安培力方向向上，且當磁感應(yīng)強度增大時，細線拉力減小，當細線拉力為零時，有mg＝F安(2分)而F安＝BI·2L＝2ILB(1分)由閉合電路歐姆定律可知I＝eq\f(E,R)(1分)且B＝kt聯(lián)立解得t＝eq\f(2\r(3)Rmg,9L3k2)(1分)15．(12分)如圖14所示，在范圍足夠大的勻強磁場中傾斜放置兩根平行光滑的金屬導軌，它們所構(gòu)成的導軌平面與水平面的夾角θ＝30°，平行導軌的間距L＝1.0m．勻強磁場方向垂直于導軌平面向下，磁感應(yīng)強度B＝0.2T．兩根金屬桿ab和cd可以在導軌上無摩擦地滑動．兩金屬桿的質(zhì)量均為m＝0.2kg，電阻均為R＝0.2Ω.若用與導軌平行的拉力作用在金屬桿ab上，使ab桿沿導軌勻速上滑并使cd桿在導軌上保持靜止，整個過程中兩金屬桿均與導軌垂直且接觸良好．金屬導軌的電阻可忽略不計，取重力加速度g＝10m/s2.求：圖14(1)cd桿受到的安培力F安的大?。?2)通過金屬桿的感應(yīng)電流大小I；(3)作用在金屬桿ab上拉力的功率．〖答案〗(1)1.0N(2)5.0A(3)20W〖解析〗(1)金屬桿cd靜止在金屬導軌上，所受安培力方向平行于導軌平面向上．則F安＝mgsin30°(2分)解得：F安＝1.0N(1分)(2)F安＝BIL(2分)解得：I＝5.0A(1分)(3)金屬桿ab所受安培力方向平行于導軌平面向下，金屬桿ab在拉力F、安培力F安和重力mg沿導軌方向分力作用下勻速上滑，則F＝BIL＋mgsin30°(2分)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬桿ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝BLv(1分)根據(jù)閉合電路歐姆定律，通過金屬桿ab的電流I＝eq\f(E,2R)(1分)根據(jù)功率公式及上述各式得：P＝Fv＝20W．(2分)16.(14分)(2020·常州市高二上期中)如圖15所示，光滑導軌MN和PQ固定在豎直平面內(nèi)，導軌間距為L，兩端分別接有阻值均為R的定值電阻R1和R2.兩導軌間有一邊長為eq\f(L,2)的正方形區(qū)域abcd，該區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場．一質(zhì)量為m的金屬桿與導軌相互垂直且接觸良好，從ab處由靜止釋放，若金屬桿離開磁場前已做勻速運動，其余電阻均不計．重力加速度為g，求：圖15(1)金屬桿離開磁場前的瞬間流過R1的電流大小和方向；(2)金屬桿離開磁場時速度的大小；(3)金屬桿穿過整個磁場過程中通過金屬桿的電荷量．〖答案〗(1)eq\f(mg,BL)方向從P到M(2)eq\f(2mgR,B2L2)(3)eq\f(BL2,2R)〖解析〗(1)設(shè)金屬桿離開磁場前瞬間流過金屬桿的電流為I，由平衡條件可得mg＝BI·eq\f(L,2)(2分)解得I＝eq\f(2mg,BL)(1分)