人教版选修32 电磁感应 单元测试 2.docx
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人教版选修32电磁感应单元测试2
电磁感应
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分。
在第4、6、7、8、9、10题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第1、2、3、5题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
）
1.[2014·长春高二检测]下列说法正确的是（ ）
A.奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B.闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流
C.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
D.涡流的形成一定遵循法拉第电磁感应定律
解析：
A项由物理学史可知A正确；B项中做切割磁感线运动且使磁通量变化才产生感应电流，故B错；C项中，感应电动势与磁通量变化率成正比，故C错；D项正确。
答案：
AD
2.[2014·江苏高考]如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。
若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（ ）
A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率
C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯
解析：
当线圈上通交流电时，金属杯由于发生电磁感应现象，杯中有感应电流，对水加热，若要增大感应电流，则需要增大感应电动势或者减小杯体的电阻。
增加线圈的匝数，使得穿过金属杯的磁场增强，感应电动势增大，选项A正确；提高交流电的频率，使得磁通量的变化率增大，感应电动势增大，选项B正确；若将金属杯换为瓷杯，则不会产生感应电流，选项C错误；取走线圈中的铁芯，磁场会大大减弱，感应电动势减小，选项D错误。
答案：
AB
3.如图所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，这时灯泡具有一定的亮度，若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，则将看到（ ）
A．灯泡变暗 B．灯泡变亮
C．螺线管缩短D．螺线管伸长
解析：
加上软铁棒，使螺线管磁场变强，则螺线管产生自感电动势来阻碍磁场的变强，使原电流减小，故灯泡变暗，螺线管各匝间吸引力变小，从而螺线管伸长。
答案：
AD
4.当一段导线在磁场中做切割磁感线运动时，则（ ）
A.导线中一定有感应电流
B.导线中一定有感应电动势
C.导线上一定会产生焦耳热
D.导线一定受到磁场的作用力，这个力阻碍导线运动
解析：
导体切割磁感线一定能产生感应电动势，但如果不是闭合回路，则没有感应电流，也不会产生焦耳热，也不会受安培力，故B正确，A、C、D错。
答案：
B
5.[2014·汕头高二检测]如图甲、乙电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都很小。
接通S，使电路达到稳定，电灯D发光，则（ ）
A.在电路甲中，断开S，电灯D将渐渐变暗
B.在电路甲中，断开S，电灯D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C.在电路乙中，断开S，电灯D将渐渐变暗
D.在电路乙中，断开S，电灯D将先变得更亮，然后渐渐变暗
解析：
甲图中，电灯D与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以，开关断开的瞬间，电灯D的电流不变，以后电流渐渐变小。
因此，电灯渐渐变暗，A对B错；乙图中，电灯D所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小（因为电感线圈的电阻很小），断开开关S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给电灯D供电。
因此，反向流过电灯D的电流瞬间要变大，然后渐渐变小，所以电灯要先闪亮一下，然后渐渐变暗，C错D对。
答案：
AD
6.如图所示是著名物理学家费曼设计的一个实验，在一块绝缘板中部安装一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球。
整个装置悬挂起来，当接通电键瞬间，整个圆盘将（自上而下看）（ ）
A.顺时针转动一下B.逆时针转动一下
C.顺时针不断转动D.逆时针不断转动
解析：
闭合S瞬间，线圈中的电流的磁场向下突然增加，将引起逆时针方向的涡旋电场，使带负电的小球受到安培力沿顺时针方向转动，A对。
答案：
A
7.如图，EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF的角平分线，OO′间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里。
一边长为l的正方形导线框沿OO′方向匀速通过磁场，t＝0时刻恰好位于图示位置。
规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是（ ）
解析：
根据楞次定律，线框刚进入磁场时感应电流沿逆时针方向，故C、D错误。
再根据E＝BLv，线框通过磁场的过程中，导体切割磁感线的有效长度发生变化，感应电动势先增大，后不变，再减小，然后再反向增大，后不变，再减小，故A错误，B正确。
答案：
B
8.如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下做加速上升运动的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于（ ）
A.棒的机械能增加量B.棒的动能增加量
C.棒的重力势能增加量D.电阻R上放出的热量
解析：
根据动能定理可知：
WF＋W安＋WG＝
mv2。
其中，安培力、重力均做负功，外力F做正功，则由上式可得A正确，B、C错误；D选项中电阻上放出的热量应等于克服安培力所做的功，故D错误。
答案：
A
9.两块水平放置的金属板间的距离为d，用导线与一个n匝线圈相连，线圈电阻为r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R与金属板连接，如图所示，两板间有一个质量为m、电荷量＋q的油滴恰好处于静止。
则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是（ ）
A.磁感应强度B竖直向上且正增强，
＝
B.磁感应强度B竖直向下且正增强，
＝
C.磁感应强度B竖直向上且正减弱，
＝
D.磁感应强度B竖直向下且正减弱，
＝
解析：
油滴静止说明电容器下极板带正电，线圈中电流自上而下（电源内部），由楞次定律可以判断，线圈中的磁感应强度B为向上的减弱或向下的增强。
又E＝n
①
UR＝
·E②
＝mg③
由①②③式可解得：
＝
。
答案：
C
10.如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计，匀强磁场与导轨平面垂直。
阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好。
t＝0时，将开关S由1掷到2。
q、i、v和a分别表示电容器所带电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。
下列图象正确的是（ ）
解析：
导体棒做加速度减小的加速运动，直至匀速，故q－t图象应如图甲所示，A错；i－t图象应如图乙所示，B错；v－t图象应如图丙所示，C错，D对。
答案：
D
二、实验题（本题共2个小题，每小题6分，共12分，把答案填在题中横线上或按题目要求作答）
11.图为“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）将图中所缺的导线补接完整。
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：
①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________；
②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针________。
（3）在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将________。
A.因电路不闭合，无电磁感应现象
B.有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势
C.不能用楞次定律判断感应电动势方向
D.可以用楞次定律判断感应电动势方向
（4）如图所示的A、B分别表示原、副线圈，若副线圈中产生顺时针方向的感应电流，可能是因为________。
A．原线圈通入顺时针方向电流，且正从副线圈中取出
B．原线圈通入顺时针方向电流，且其中铁芯正被取出
C．原线圈通入顺时针方向电流，且将滑动变阻器阻值调小
D．原线圈通入逆时针方向电流，且正在断开电源
解析：
（2）依照楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则①向右偏转一下；②向左偏转一下。
（3）穿过电路中的磁通量发生变化即产生电磁感应现象。
如电路不闭合无感应电流，但有感应电动势，且可以用楞次定律判断出感应电动势。
要产生感应电流，电路要求必须闭合，故答案选B、D。
（4）副线圈中产生顺时针方向的感应电流，可依据楞次定律来判断原线圈通入电流的情况。
如果原线圈电流在减小（或磁通量减小），肯定与顺时针方向相同。
因为副线圈会阻碍其磁通量的减小，在电流上表现为同向。
反过来如果原线圈电流在增大（或磁通量增加），则副线圈中电流方向与原线圈中电流方向相反。
故答案选A、B。
答案：
（1）如图所示
（2）①向右偏转一下 ②向左偏转一下
（3）BD （4）AB
12.如图甲所示是某同学研究自感现象的实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流（如图乙）。
已知电源电动势E＝6V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6Ω，电阻R的阻值为2Ω。
（1）线圈的直流电阻为________Ω。
（2）开关断开时，该同学观察到的现象为：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：
（1）由题图乙可知，当开关S闭合时，线圈L中的电流IL＝1.5A，此时有E＝IL（RL＋R），解得RL＝2Ω。
（2）S闭合时，灯泡中的电流I1＝
＝
A＝1A，故IL>I1，当断开S时，通过灯泡中的电流由IL逐渐减为零，所以灯泡闪亮一下熄灭。
答案：
（1）2
（2）灯泡闪亮一下再熄灭
三、计算题（本题共4个小题，共48分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）
13.（10分）[2014·盐城摸底]如图所示，Ⅰ、Ⅱ区域是宽度均为L＝0.5m的匀强磁场，磁感应强度大小B＝1T，方向相反。
一边长L＝0.5m、质量m＝0.1kg、电阻R＝0.5Ω的正方形金属线框，在外力作用下，以初速度v＝10m/s匀速穿过磁场区域。
（1）取逆时针方向为正，作出i－t图象；
（2）求线框穿过磁场区域的过程中外力做的功。
解析：
（1）电流I1＝
＝10A逆时针方向取正值；时间间隔Δt1＝0.05s
I2＝
＝20A顺时针方向取负值；
时间间隔Δt2＝0.05s
I3＝
＝10A逆时针方向取正值；
时间间隔Δt3＝0.05s
电流随时间变化关系如图所示。
（2）因为线框匀速运动，所以外力做的功等于电流做的功W＝I
RΔt1＋I
RΔt2＋I
RΔt3＝15J。
答案：
（1）见解析
（2）15J
14.（12分）[2014·无锡高二检测]如图所示，ab、cd为足够长、水平放置的光滑固定导轨，导体棒MN的长度为L＝2m，电阻r＝1Ω。
有垂直abcd平面向下的匀强磁场，磁感强度B＝1.5T，定值电阻R1＝4Ω，R2＝20Ω，小灯泡L的额定功率和额定电压分别为1.35W和9V。
当导体棒MN水平向左匀速运动，小灯泡L正常发光时。
求：
（1）电流表的示数；
（2）导体棒MN两端的电压；
（3）导体棒MN运动的速度大小。
解析：
①电流表的示数为：
I2＝
＝0.45A。
②通过灯泡中的电流为：
IL＝
＝0.15A。
则干路中的电流为：
I＝I2＋IL＝0.6A
导体棒MN两端的电压为路端电压，大小为：
U＝IR1＋UL＝11.4V。
③电源电动势大小为：
E＝U＋Ir＝12V
由E＝BLv，得v＝
＝4m/s。
答案：
（1）0.45A
（2）11.4V （3）4m/s
15.（12分）[2014·江苏高考]如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。
匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。
质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。
导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。
求：
（1）导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；
（2）导体棒匀速运动的速度大小v；
（3）整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。
解析：
（1）在绝缘涂层上导体棒受力平衡有mgsinθ＝μmgcosθ
解得μ＝tanθ
（2）在光滑导轨上
感应电动势E＝BLv
感应电流I＝
安培力F安＝BIL
导体棒受力平衡有F安＝mgsinθ
解得v＝
（3）摩擦生热QT＝μmgdcosθ
由能量守恒定律有3mgdsinθ＝Q＋QT＋
mv2
解得Q＝2mgdsinθ－
。
答案：
（1）tanθ
（2）
（3）2mgdsinθ－
16.（14分）[2014·唐山高二检测]如图所示，一个100匝的圆形线圈（图中只画了2匝），面积为200cm2，线圈的电阻为1Ω，在线圈外接一个阻值为4Ω的电阻和一个理想电压表。
电阻的一端B与地相接，线圈放入方向垂直线圈平面指向纸内的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如B－t图所示，求：
（1）t＝3s时穿过线圈的磁通量；
（2）t＝5s时，电压表的读数；
（3）若取B点电势为零，A点的最高电势是多少？
解析：
（1）t＝3s时，Φ＝BS＝3.5×10－1×200×10－4Wb＝7×10－3Wb。
（2）4～6s内的感应电动势为
E1＝n
S＝100×
×200×10－4V＝0.4V，
电压表的读数为
U＝
R＝
×4V＝0.32V。
（3）0～4s，A点电势高于零；4～6s，A点电势低于零。
0～4s内的感应电动势为E2＝n
S＝100×
×200×10－4V＝0.1V
A、B两端的电势差为
UAB＝
R＝
×4V＝0.08V，
故A点的最高电势为φA＝0.08V。
答案：
（1）7×10－3Wb
（2）0.32V （3）0.08V
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