2017-2018學(xué)年套餐之物理教科版選修3-2講義第1章電磁感應(yīng)章末檢測卷_第1頁
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文檔簡介

章末檢測卷(時(shí)間:90分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題,每小題4分,共32分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.宇航員登月后想探測一下月球表面是否有磁場,他手邊有一只靈敏電流表和一個(gè)小線圈,則下列推斷正確的是()A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數(shù)來判斷磁場有無B.將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng),如果電流表無示數(shù),則判斷月球表面無磁場C.將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng),如果電流表有示數(shù),則可判斷月球表面有磁場D.將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈在某個(gè)平面內(nèi)沿兩個(gè)互相垂直的方向運(yùn)動(dòng),月球表面若有磁場,則電流表至少有一次示數(shù)不為零答案C解析電流表有示數(shù)時(shí)可判斷有磁場存在,沿某方向運(yùn)動(dòng)而無示數(shù)不能確定磁場是否存在,只有C正確.2.如圖1,一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一豎直面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距.兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流.若()圖1A.金屬環(huán)向上運(yùn)動(dòng),則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B.金屬環(huán)向下運(yùn)動(dòng),則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向C.金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向D.金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向答案D解析根據(jù)楞次定律,當(dāng)金屬環(huán)上、下移動(dòng)時(shí),穿過環(huán)的磁通量不發(fā)生變化,故沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;當(dāng)金屬環(huán)向左移動(dòng)時(shí),則穿過環(huán)的磁場垂直紙面向外并且增強(qiáng),故根據(jù)楞次定律和安培定則可以知道,產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)金屬環(huán)向右移動(dòng)時(shí),則穿過環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強(qiáng),故根據(jù)楞次定律和安培定則可以知道,產(chǎn)生的感應(yīng)電流為逆時(shí)針,故選項(xiàng)D正確.3.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(gè)半徑為r的圓環(huán),ab為圓環(huán)的一條直徑.如圖2所示,在ab的左側(cè)存在一個(gè)勻強(qiáng)磁場,磁場垂直圓環(huán)所在平面,方向如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率eq\f(ΔB,Δt)=k(k<0).則()圖2A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.圓環(huán)具有收縮的趨勢C.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為|eq\f(krS,2ρ)|D.圖中a、b兩點(diǎn)間的電勢差大小為Uab=|eq\f(1,4)πkr2|答案D解析由題意可知磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小,穿過圓環(huán)的磁通量減小,根據(jù)楞次定律和安培定則可以判斷,圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢,故A、B錯(cuò)誤;圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E=eq\f(ΔΦ,Δt)=eq\f(ΔB,Δt)S=|eq\f(1,2)πr2k|,圓環(huán)的電阻為R=ρeq\f(l,S)=eq\f(2πρr,S),所以圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為I=eq\f(E,R)=|eq\f(krS,4ρ)|,故C錯(cuò)誤;圖中a、b兩點(diǎn)間的電勢差Uab=I×eq\f(1,2)R=|eq\f(1,4)πkr2|,故D正確.4.如圖3所示,一個(gè)閉合三角形導(dǎo)線框ABC位于豎直平面內(nèi),其下方(略靠前)固定一根與導(dǎo)線框平面平行的水平直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流.釋放導(dǎo)線框,它由實(shí)線位置下落到虛線位置未發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),在此過程中()圖3A.導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向依次為ACBA→ABCA→ACBAB.導(dǎo)線框內(nèi)的磁通量為零時(shí),感應(yīng)電流也為零C.導(dǎo)線框所受安培力的合力方向依次為向上→向下→向上D.導(dǎo)線框所受安培力的合力為零,做自由落體運(yùn)動(dòng)答案A解析根據(jù)右手螺旋定則可知導(dǎo)線上方的磁場方向垂直紙面向外,下方的磁場方向垂直紙面向里,而且越靠近導(dǎo)線磁場越強(qiáng),所以閉合導(dǎo)線框ABC在下降過程中,導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向外的磁通量先增大,當(dāng)BC邊與導(dǎo)線重合時(shí),達(dá)到最大,再向下運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向外的磁通量逐漸減小至零,然后隨導(dǎo)線框的下降,導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向里的磁通量增大,當(dāng)達(dá)到最大,繼續(xù)下降時(shí)由于導(dǎo)線框逐漸遠(yuǎn)離導(dǎo)線,使導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面向里的磁通量再逐漸減小,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化,所以感應(yīng)電流的磁場先向里,再向外,最后向里,所以導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向依次為ACBA→ABCA→ACBA,A正確;當(dāng)導(dǎo)線框內(nèi)的磁通量為零時(shí),內(nèi)部的磁通量仍然在變化,有感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生,所以感應(yīng)電流不為零,B錯(cuò)誤.根據(jù)對楞次定律的理解,感應(yīng)電流的效果總是阻礙導(dǎo)體間的相對運(yùn)動(dòng),由于導(dǎo)線框一直向下運(yùn)動(dòng),所以導(dǎo)線框所受安培力的合力方向一直向上,不為零,C、D錯(cuò)誤.5.如圖4所示,螺線管匝數(shù)n=1000匝,橫截面積S=10cm2,螺線管導(dǎo)線電阻r=1Ω,電阻R=9Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的B-t圖像如圖所示(以向右為正方向),則()圖4A.感應(yīng)電動(dòng)勢為0.6VB.感應(yīng)電流為0.06VC.電阻R兩端的電壓為0.54VD.0~1s內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)閺腃點(diǎn)通過R流向A點(diǎn)答案D解析由圖像可知eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔB,Δt)))=6T/s,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E=neq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,Δt)))=neq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔB,Δt)))S=1000×6×10×10-4V=6V,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;感應(yīng)電流為I=eq\f(E,R+r)=eq\f(6,9+1)A=0.6A,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電阻R兩端的電壓為U=IR=0.6×9V=5.4V,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;0~1s通過螺線管的磁通量在增加,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閺腃點(diǎn)通過R流向A點(diǎn),故選項(xiàng)D正確.6.勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面,規(guī)定向里的方向?yàn)檎?,磁感?yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖5甲所示.在磁場中有一細(xì)金屬圓環(huán),圓環(huán)平面位于紙面內(nèi),t=0時(shí)刻磁場的方向垂直紙面向里,如圖乙所示,令I(lǐng)1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應(yīng)電流,F(xiàn)1、F2、F3分別表示感應(yīng)電流為I1、I2、I3時(shí)金屬圓環(huán)上很小一段受到的安培力,則()圖5A.I1沿逆時(shí)針方向,I2沿順時(shí)針方向B.I2沿逆時(shí)針方向,I3沿順時(shí)針方向C.F1方向指向圓心,F(xiàn)2方向指向圓心D.F2方向背離圓心向外,F(xiàn)3方向背離圓心向外答案A解析根據(jù)楞次定律“增反減同”的規(guī)律可推知A正確,B錯(cuò)誤;由“增縮減擴(kuò)”的規(guī)律可知,F(xiàn)1與F3的方向指向圓心,F(xiàn)2方向背離圓心向外,故C、D錯(cuò)誤.7.在邊長為L的等邊三角形區(qū)域abc內(nèi)存在著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,一個(gè)邊長也為L的等邊三角形導(dǎo)線框def在紙面上以某一速度向右勻速運(yùn)動(dòng),底邊ef始終與磁場的底邊界bc在同一直線上,如圖6所示.取沿順時(shí)針的電流為正,在線框通過磁場的過程中,其感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像是()圖6答案B解析線框進(jìn)入磁場后,切割的有效長度為:l=eq\f(1,2)vttan60°,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為:E=Blv=eq\f(1,2)Bv2ttan60°,所以感應(yīng)電流為:I=eq\f(\f(1,2)Bv2ttan60°,R),從開始進(jìn)入磁場到d與a重合之前,電流與t是成正比的,由楞次定律判得線框中的電流方向是順時(shí)針的,此后線框切割的有效長度均勻減小,電流隨時(shí)間變化仍然是線性關(guān)系,由楞次定律判得線框中的電流方向是逆時(shí)針的,綜合以上分析可知B正確,A、C、D錯(cuò)誤.8.如圖7所示是研究通電自感實(shí)驗(yàn)的電路圖,A1、A2是兩個(gè)規(guī)格相同的小燈泡,閉合開關(guān)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭,使兩個(gè)燈泡的亮度相同,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1的滑動(dòng)觸頭,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()圖7A.閉合瞬間,A1立刻變亮,A2逐漸變亮B.閉合瞬間,A1、A2均立刻變亮C.穩(wěn)定后,L和R兩端的電勢差一定相同D.穩(wěn)定后,A1和A2兩端的電勢差不相同答案C解析斷開開關(guān)再重新閉合開關(guān)的瞬間,根據(jù)自感原理可判斷,A2立刻變亮,而A1逐漸變亮,A、B均錯(cuò)誤;穩(wěn)定后,自感現(xiàn)象消失,根據(jù)題設(shè)條件可判斷,閉合開關(guān)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭,使兩個(gè)燈泡的亮度相同,說明此時(shí)滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值與線圈L的電阻一樣大,線圈L和R兩端的電勢差一定相同,A1和A2兩端的電勢差也相同,所以C正確,D錯(cuò)誤.二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題5分,共20分.每小題至少有兩個(gè)選項(xiàng)正確,選對得5分,漏選得3分,錯(cuò)選得0分)圖89.如圖8所示是電表中的指針和電磁阻尼器,下列說法中正確的是()A.2是磁鐵,1中產(chǎn)生渦流B.1是磁鐵,2中產(chǎn)生渦流C.該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動(dòng)D.該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定下來答案AD解析當(dāng)指針擺動(dòng)時(shí),1隨之轉(zhuǎn)動(dòng),2是磁鐵,那么在1中產(chǎn)生渦流,2對1的安培力將阻礙1的轉(zhuǎn)動(dòng).總之,不管1向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng),2對1的效果總是起到阻尼作用,所以它能使指針很快地穩(wěn)定下來.10.如圖9所示,一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場,圓盤開始減速.在圓盤減速過程中,以下說法正確的是()圖9A.處于磁場中的圓盤部分,靠近圓心處電勢高B.所加磁場越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)C.若所加磁場反向,圓盤將加速轉(zhuǎn)動(dòng)D.若所加磁場穿過整個(gè)圓盤,圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)答案ABD解析由右手定則可知,處于磁場中的圓盤部分,靠近圓心處電勢高,選項(xiàng)A正確;根據(jù)E=BLv可知所加磁場越強(qiáng),則感應(yīng)電動(dòng)勢越大,感應(yīng)電流越大,產(chǎn)生的阻礙圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的安培力越大,則圓盤越容易停止轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;若加反向磁場,根據(jù)楞次定律可知安培力阻礙圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng),故圓盤仍減速轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若所加磁場穿過整個(gè)圓盤,則圓盤中無感應(yīng)電流,不產(chǎn)生安培力,圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)D正確.11.如圖10所示,勻強(qiáng)磁場垂直于軟導(dǎo)線回路平面,由于磁場發(fā)生變化,回路變?yōu)閳A形.則該磁場()圖10A.逐漸增強(qiáng),方向向外B.逐漸增強(qiáng),方向向里C.逐漸減弱,方向向外D.逐漸減弱,方向向里答案CD解析對于導(dǎo)線回路來說,圓形面積最大,即由于磁場變化,導(dǎo)致導(dǎo)線回路面積變大,根據(jù)楞次定律“增縮減擴(kuò)”,可判斷磁場在減弱,可能是方向垂直軟導(dǎo)線回路平面向外的磁場逐漸減弱,也可能是方向垂直軟導(dǎo)線回路平面向里的磁場逐漸減弱,選項(xiàng)C、D對.12.如圖11所示,豎直平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ上端接有電阻R,金屬桿ab質(zhì)量為m,跨在平行導(dǎo)軌上,垂直導(dǎo)軌平面的水平勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,不計(jì)ab與導(dǎo)軌電阻及一切摩擦,且ab與導(dǎo)軌接觸良好.若ab桿在豎直向上的外力F作用下勻速上升,則以下說法正確的是()圖11A.拉力F所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量B.桿ab克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量C.電流所做的功一定等于重力勢能的增加量D.拉力F與重力做功的代數(shù)和等于電阻R上產(chǎn)生的熱量答案BD解析當(dāng)外力F拉著金屬桿勻速上升時(shí),拉力要克服重力和安培力做功,拉力做的功等于克服安培力和重力做功之和,即等于電阻R上產(chǎn)生的熱量和金屬桿增加的重力勢能之和,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,D正確.克服安培力做多少功,電阻R上就產(chǎn)生多少熱量,選項(xiàng)B正確.三、填空題(本題共2小題,共10分)13.(4分)為判斷線圈繞向,可將靈敏電流計(jì)G與線圈L連接,如圖12所示.已知線圈由a端開始繞至b端:當(dāng)電流從電流計(jì)G的左端流入時(shí),指針向左偏轉(zhuǎn).圖12(1)將磁鐵的N極向下從線圈上方豎直插入線圈L時(shí),發(fā)現(xiàn)電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn).俯視線圈,其繞向?yàn)開_______(選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”).(2)當(dāng)條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠(yuǎn)離線圈L時(shí),發(fā)現(xiàn)電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn).俯視線圈,其繞向?yàn)開_______(選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”).答案(1)順時(shí)針(2)逆時(shí)針解析(1)由題可知在線圈L內(nèi)電流從b流向a,而根據(jù)楞次定律(增反減同)知,線圈L中產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相反(向上),再根據(jù)安培定則可知,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向(俯視線圈),因此線圈繞向?yàn)轫槙r(shí)針方向(俯視線圈).(2)由題意可知在線圈L內(nèi)電流從a流向b,而根據(jù)楞次定律(增反減同)知,線圈L中產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相同(向上),再根據(jù)安培定則可知,感應(yīng)電流方向與(1)問相同,而電流的流向與(1)問相反,因此線圈繞向一定與(1)問相反,為逆時(shí)針方向(俯視線圈).14.(6分)如圖13所示為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置.圖13(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整;(2)如果在閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)一下,那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有:A.將線圈A迅速插入線圈B時(shí),靈敏電流計(jì)指針將________.B.線圈A插入線圈B后,將滑動(dòng)變阻器的滑片迅速向左拉時(shí),靈敏電流計(jì)指針________.答案(1)見解析圖(2)向右偏轉(zhuǎn)一下向左偏轉(zhuǎn)一下解析(1)如圖所示(2)根據(jù)楞次定律及靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向與流過它的電流方向的關(guān)系來判定,則A.向右偏轉(zhuǎn)一下;B.向左偏轉(zhuǎn)一下.四、計(jì)算題(本題共3小題,共38分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明,只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.)15.(10分)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”,如圖14所示,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡.線圈的水平邊長L=0.1m,豎直邊長H=0.3m,匝數(shù)為N1.線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1.0T,方向垂直線圈平面向里.線圈中通有可在0~2.0A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I.掛盤放上待測物體后,調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡,測出電流即可測得物體的質(zhì)量.(重力加速度取g=10m/s2)圖14圖15(1)為使“電磁天平”的量程達(dá)到0.5kg,線圈的匝數(shù)N1至少為多少?(2)進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,另選N2=100匝、形狀相同的線圈,總電阻R=10Ω.不接外電流,兩臂平衡.如圖15所示,保持B0不變,在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大,磁場區(qū)域?qū)挾萪=0.1m.當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01kg的物體時(shí),天平平衡,求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率eq\f(ΔB,Δt).答案(1)25匝(2)0.1T/s解析(1)“電磁天平”中的線圈受到安培力,I=2.0A時(shí)線圈的匝數(shù)最少F=N1B0IL由天平平衡可知:mg=N1B0IL代入數(shù)據(jù)解得:N1=25匝.(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E=N2eq\f(ΔΦ,Δt)=N2eq\f(ΔB,Δt)Ld由歐姆定律得:I′=eq\f(E,R)線圈受到的安培力F′=N2B0I′L由天平平衡可得:m′g=F′聯(lián)立各式,代入數(shù)據(jù)可得eq\f(ΔB,Δt)=0.1T/s.16.(13分)如圖16所示,水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻,質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上.t=0時(shí),金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng).t0時(shí)刻,金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,且在磁場中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng).桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì),兩者始終保持垂直且接觸良好,兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.重力加速度大小為g.求:圖16(1)金屬桿在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢的大小;(2)電阻的阻值.答案(1)Blt0(eq\f(F,m)-μg)(2)eq\f(B2l2t0,m)解析(1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場前的加速度大小為a,由牛頓第二定律得F-μmg=ma①設(shè)金屬桿到達(dá)磁場左邊界時(shí)的速度為v,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v=at0②當(dāng)金屬桿以速度v在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),由法拉第電磁感應(yīng)定律知產(chǎn)生的電動(dòng)勢為E=Blv③聯(lián)立①②③式可得E=Blt0(eq\f(F,m)-μg)④(2)設(shè)金屬桿在磁場區(qū)域中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),金屬桿中的電流為I,根據(jù)歐姆定律I=eq\f(E,R)⑤式中R為電阻的阻值.金屬桿所受的安培力為F安=BlI⑥因金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng),有F-μmg-F安=0⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式得R=eq\f(B2l2t0,m).17

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