人教版物理选修32第四章电磁感应测试题.docx

人教版物理选修32第四章电磁感应测试题.docx

《人教版物理选修32第四章电磁感应测试题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版物理选修32第四章电磁感应测试题.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

人教版物理选修32第四章电磁感应测试题

人教版物理选修3-2第四章电磁感应测试题

一、选择题

1．如右图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2与O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流？

（）

A．向左或向右平动B．向上或向下平动

C．绕O1O2转动D．绕O3O4转动

2．下列哪些做法能使线圈中产生感应电流？

（）

图2

3．我国已经制定了登月计划。

假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一个灵敏电流表和一个线圈，则下列推断正确的是（）

A．直接将灵敏电流表放在月球表面，看是否有电流来判断是否有磁场

B．将灵敏电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如无电流，则可判断月球表面无磁场

C．将灵敏电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如有电流，则月球表面可能有磁场

D．将灵敏电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各方向运动，如无电流，则可判断月球表面无磁场

4．在磁感应强度为B、方向如图3所示的匀强磁场中，金属杆PQ在宽为l的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其它条件不变，所产生的感应电动势大小变为E2，则E1与E2之比及通过电阻R的感应电流方向为（）

A．2∶1，b→aB．1∶2，b→a

C．2∶1，a→bD．1∶2，a→b

5.如图4所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中有感应电流的是（　　）

A．线圈中通以恒定的电流

B．通电过程中，使变阻器的滑片P作匀速移动

C．通电过程中，使变阻器的滑片P作加速移动

D．将电键突然断开的瞬间

6．如图5所示，abcd为一匀强磁场区域，现在给竖直放置的环以某种约束，以保持它不转动地匀速下落，在下落过程中，它的左半部通过磁场，圆环用均匀电阻丝做成，F、O、E为环的上、中、下三点，下列说法中正确的是（）

A.当E和d重合时，环中电流最大

B.当O和d重合时，环中电流最大

C.当F和d重合时，环中电流最大

D.以上说法都不对

7．如图6所示，A、B两闭合圆形线圈用同样导线且均绕成10匝，半径RA＝2RB，内有以B线圈作为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中感应电动势EA∶EB与产生的感应电流IA∶IB分别是（）

A．EA∶EB＝1∶1；IA∶IB＝1∶2

B．EA∶EB＝1∶2；IA∶IB＝1∶2

C．EA∶EB＝1∶4；IA∶IB＝2∶1

D．EA∶EB＝1∶2；IA∶IB＝1∶4

8.如图7所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。

一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v＝20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻为t＝0，下面所示图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是（）

9．如图8所示，在一个左右延伸很远的上、下有界的匀强磁场上方有一闭合线圈，当闭合线圈从上方下落穿过磁场的过程中（）

A．进入磁场时加速度可能小于g，离开磁场时加速度可能大于g，也可能小于g

B．进入磁场时加速度大于g，离开时小于g

C．进入磁场和离开磁场，加速度都大于g

D．进入磁场和离开磁场，加速度都小于g

10．一个环形线圈放在磁场中，如图9-a所示，以磁感线垂直于线圈平面向外的方向为正方向，若磁感强度B随时间t的变化的关系如图9-b，那么在第2秒内线圈中的感应电流的大小和方向是（）

A.大小恒定，顺时针方向

B.逐渐减小，顺时针方向

C.大小恒定，逆时针方向

D.逐渐增加，逆时针方向

11．如图10所示，A是长直密绕通电螺线管。

小线圈B与电流表连接，并沿A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A。

能正确反映通过电流表中电流I随x变化规律的是（）

12．如图11所示，虚线框和实线框在同一水平面内。

虚线框内有矩形匀强磁场区，矩形的长是宽的2倍。

磁场方向垂直于纸面向里。

实线框abcd是一个正方形导线框。

若将导线框以相同的速率匀速拉离磁场区域，第一次沿ab方向拉出，第二次沿ad方向拉出，两次外力做的功分别为W1、W2，则（）

A．W1＝W2B．W1＝2W2

C．W2＝2W1D．W2＝4W1

13．现代汽车中有一种先进的制动系统——防抱死（ABS）系统，它有一个自动控制刹车系统的装置，原理如图12。

铁质齿轮P与车轮同步转动。

右端有一个绕有线圈的磁体，M是一个电流检测器。

当车轮带动齿轮转动时，线圈中会产生感应电流。

这是由于齿靠近线圈时被磁化，使穿过线圈的磁通量增大，齿离开线圈时又使磁通量减小，从而能使线圈中产生感应电流。

这个电流经电子装置放大后能控制制动机构。

齿轮P从图示位置按顺时针方向转过α角的过程中，通过M的感应电流的方向是（）

A．总是从左向右B．总是从右向左

C．先从左向右，然后从右向左D．先从右向左，然后从左向右

图13

14．北半球地磁场的竖直分量向下。

如图13所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向。

下列说法中正确的是（）

A．若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势低

B．若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低

C．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→a

D．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→d→c→b→a

15．图14-a是用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。

图14-b是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。

关于这些图像，下列说法中正确的是（）

图14-b

A．甲图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况

B．乙图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况

C．丙图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况

D．丁图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况

二、填空题

16．闭合线圈abcd在磁场中向左运动，如图15所示，则ab边受到的磁场力方向_______。

17．由于地磁场的存在，飞机在一定高度水平飞行时，其机翼就会切割磁感线，机翼的两端之间会有一定的电势差。

若飞机在我国东北上空水平飞行，则从飞行员的角度看，机翼左端的电势比右端的电势_______。

18．如图16所示，矩形线圈abcd的一半放在B＝0.1T的匀强磁场中，ab边长10cm，bc边长20cm，若线圈绕ab边以角速度ω＝100πrad/s匀速旋转，由图示位置转过90°的时刻，线圈中瞬时感应电动势大小为，线圈转过90°过程中平均感应电动势大小为。

19．如图17所示，a、b灯是两个完全相同的电灯，电路导通时，调节R，使a、b都正常发光。

先断开开关，再闭合电键瞬间看到两灯没有同时发光，请判断_______灯比______灯先发光，原因是：

___________________________________。

20．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图18连接。

在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。

图18

若将线圈A中铁芯向上拔出，则能引起电流计的指针向____偏转；若断开开关，能引起电流计指针_______偏转;若滑动变阻器的滑动端P匀速向右滑动，能使电流计指针______偏转。

三、解答题

21．如图19所示，处于光滑水平面上的矩形线圈边长分别为L1和L2，电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。

将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程。

求：

（1）拉力大小F；

（2）拉力的功率P；

（3）拉力做的功W；

图19

（4）线圈中产生的电热Q；

（5）通过线圈某一截面的电荷量q。

22．图20中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.40m，电阻不计。

导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。

质量m为6.0×10-3kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。

导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1。

当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加速度取10m/s2，

图20

试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。

23．一个半径r＝0.10m的闭合导体圆环，圆环单位长度的电阻R0＝1.0×10-2/m。

如图21-a所示，圆环所在区域存在着匀强磁场，磁场方向垂直圆环所在平面向外，磁感应强度大小随时间变化情况如图21-b所示。

（1）分别求在0～0.3s和0.3s～0.5s时间内圆环中感应电动势的大小；

（2）分别求在0～0.3s和0.3s～0.5s时间内圆环中感应电流的大小，并在图21-c中画出圆环中感应电流随时间变化的i-t图象（以线圈中逆时针电流为正，至少画出两个周期）；

图21

24．单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）。

有一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计。

它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。

传感器的结构如图22所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a和c，a、c间的距离等于测量管内径D，测量管的轴线与a、c的连线方向以及通电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。

当导电液体流过测量管时，在电极a、c间出现感应电动势E，并通过与电极连接的仪表显示出液体的流量Q。

设磁场均匀恒定，磁感应强度为B。

（1）已知D＝0.40m，B＝2.5×10-3T，Q＝0.12m3/s。

试求E的大小（π取3.0）；

（2）显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为R。

a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率的变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。

试以E、R、r为参量，给出电极a、c间输出电压U的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。

参考答案

一、选择题

1．CD

2．A、B、D

解析：

当周长一定的线圈由矩形变成圆形时，面积将变大，所以穿过闭合线圈的磁通量增大，能产生感应现象。

3．C

解析：

灵敏电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，若有电流，说明回路中有磁通量的变化，线圈所在处一定有磁场；若无电流，只说明线圈回路中没有磁通量的变化，但不一定没有磁场，可能磁场方向与线圈平面平行。

4．D

5．BCD

解析：

滑片P不论匀速运动还是变速运动，线圈中的电流都会变化，都会使铁芯中的磁场变化。

6．B

解析：

当O和d重合时，环切割磁感线的有效长度等于环的半径，产生的电动势最大。

7．A

解析：

两环的磁通量变化率总是相同的，根据法拉第电磁感应定律，两线圈的电动势相同。

8．C

解析：

线圈进入磁场时，穿过线圈磁通量增加产生逆时针方向电流，线圈完全进入磁场后的运动过程，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流，线圈穿出磁场过程，穿过线圈的磁通量减小，产生顺时针方向电流。

9．A

解析：

线圈进入磁场过程，穿过线圈的磁通量增加，产生的感应电流沿逆时针方向，下边受到的安培力向上，如图所示。

根据牛顿第二定律，线圈的加速度mg－F＝ma，其中F＝Bil＝Bl

，则a＝g－

，由此式可知，当线圈进入磁场时的速度较小时，加速度向下，且小于g，当线圈进入磁场的速度合适时，加速度可以为0，当线圈进入磁场时的速度很大时，可能使得a＝－g，即安培力等于重力的2倍，这样加速度向上，且等于g。

出磁场时，同样可以分析出，线圈的加速度大小可以等于、小于或大于g。

10．A

解析：

根据图像可知，在第2秒内磁场方向垂直纸面向外，穿过线圈的磁场增强，由楞次定律得出，线圈中的感应电流方向为顺时针方向。

根据电磁感应定律，E＝N

＝NS

，由于B随时间均匀增加，因此

恒定，E也恒定。

11．C

解析：

小线圈B在进入通电螺线管和穿出螺线管过程中，穿过B的磁通量一个是增加的，一个是减小的，因此感应电流的方向相反，所以选项A、D是错误的。

已知螺线管是长直密绕的，说明其内部一段距离内可以认为是匀强磁场，那么小线圈在螺线管内部通过时就不会有磁通量的变化，感应电流为零，所以B错误。

12．C

解析：

沿ab方向拉出线框时，由于线框匀速运动，因此外力做功等于安培力做功的绝对值，设矩形磁场长为2l，宽为l。

有安培力过程中线框运动距离为2l，拉力做功W1＝F2l＝

。

同样方法可得出沿ad方向拉出过程，W2＝Fl＝

。

13．D

解析：

开始时，齿正对着线圈，由于齿被磁化，磁场最强，穿过线圈的磁通量最大，当齿轮转过

角时，磁场最弱，齿轮转过α角时，磁场又达最强，这样穿过线圈的磁通量先减弱，再增强，根据楞次定律，线圈中的感应电流产生的磁场先向左，后向右。

所以流过M的电流方向是先向左后向右。

14．AC

解析：

北半球地球磁场是向北且斜向下的，可以分解为水平和竖直分量，沿东西方向的分量较小我们忽略不计，在实验室范围内，地磁场可看作是匀强磁场，下图中画出了地磁场的水平分量和竖直分量。

线圈向东平动时，ab、cd边切割地磁场的竖直分量，产生电动势，使得a点电势低于b点电势；若使线圈向北平动，bc、ad边切割地磁场的竖直分量，产生电动势，则c点的电势比b点的电势低，但是a、b电势相等；若以ab为轴将线圈向上翻转，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，线圈中产生的感应电流方向为a→b→c→d→a。

15．BC

解析：

从电路图看，自感线圈与电阻并联，传感器1测量干路电流，传感器2测量电阻这一支路的电流。

当开关闭合时，自感线圈具有阻碍电流增加的作用，从而产生自感电动势，而电阻可以认为没有这个作用，因此流过电阻的电流能够瞬间达到稳定电流，流过线圈的电流要延迟一段时间达到稳定电流，所以传感器1测出的电流应该是图乙所示。

当开关断开时，自感线圈又阻碍电流的减小，电流要延迟一段时间，电流要通过电阻这一支路构成回路，因此电阻通过的自感电流从右向左，与原来方向相反，电流在t0时刻最大，大小等于线圈中的稳定电流，然后逐渐减小到0。

电流随时间变化的图象就是丙图形状。

二、填空题

16．向上

解析：

根据右手定则判断出感应电流方向为顺时针方向，再根据左手定则判断ab边受到的安培力方向。

17．高　

解析：

在我国东北地区，地磁场的磁感线方向是向北偏下的，竖直分量向下，飞机在水平面内不论向哪个方向飞行，都会切割磁感线的竖直分量，从而产生感应电动势，根据右手定则可以得出机翼左端的电势比右端电势高。

18．0.628V；0.2V

解析：

由图示位置转过90°的时刻，cd边线速度的大小v＝ωlad，方向垂直于磁感线方向，产生的瞬时感应电动势大小e＝Blcdv＝0.1×0.1×100π×0.2＝0.628（V）；

线圈转过90°过程中磁通量的变化量ΔΦ＝B

，所用时间Δt＝

，产生的平均感应

电动势大小

＝

＝

＝

＝0.2V

19．b，a。

闭合开关瞬间，线圈电流瞬间增加，产生自感电动势，阻碍电流增加，因此a灯这一支路的电流就会延迟一段时间达到稳定值，而b灯与电阻相连，理想情况下不会产生自感电动势，电流瞬间就会达到稳定值，所以b灯会比a灯先亮。

20．右偏；右偏；左偏

解析：

滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，线圈A中的电流减小，其激发的磁场减小，使得穿过线圈B的磁通量减小，这时电流计指针向右偏转，概括为“Φ减，右偏”。

若将线圈A中铁芯向上拔出，同样有Φ减，且磁场方向没有变化，因此仍有右偏；断开开关，同样是Φ减，右偏；若滑动变阻器的滑动端P匀速向右滑动，线圈A所在回路中的电流会增加，B线圈磁通量Φ增加，因此指针左偏。

三、解答题

21．

（1）E＝BL2v，I＝

，F＝BIL2，∴F＝

（2）拉力的功率P＝Fv＝

（3）拉力做功W＝FL1＝

（4）根据功能关系Q＝W

（5）通过导体横截面的电量q＝I·t＝

t＝

解析：

线圈被匀速拉出过程中，拉力与线圈受到的安培力等值反向。

从功能关系分析，拉力和安培力做功之和为零，所以拉力做功等于线圈克服安培力做功，通过拉力做功将外界能量转化为电能，电能再通过电流做功转化为内能。

22．解析：

整个电路消耗的电能来源于重力势能的减少，导体棒匀速下落，通过重力克服安培力做功，将重力势能转化为电能。

电路的结构是导体棒为电源，导体棒的电阻为电源内阻，电阻R1与R2并联接在电源两端，等效电路如图所示。

根据P＝mgv得

v＝

＝

m/s＝4.5m/s

导体棒产生的电动势E＝Blv

导体棒中的电流I＝

导体棒匀速运动有mg＝BIl

将I代入上式得

＝mg

将已知B＝0.50T，l＝0.40m，m＝6.0×10-3kg，r＝1.0Ω，R1＝3.0Ω，v＝4.5m/s代入

式得R2＝6.0Ω。

23．解析：

（1）在0～0.3s时间内感应电动势E1＝

πr2＝6.28×10-3V

在0.3s～0.5s时间内感应电动势E2＝

πr2＝9.42×10-3V

（2）在0～0.3s时间内I1＝

＝1.0A

在0.3s～0.5s时间内I2＝

＝1.5A

i－t图象如图所示。

24．解析：

（1）电极a、c间的感应电动势E是由a、c间长度为直径D的导体垂直切割磁感线产生的，根据流量的定义有Q＝v·S＝

·v，故得流体的运动速度为v＝

，再由导线垂直切割的感应电动势计算公式E＝Blv得E＝BDv＝

＝1.0×10-3V。

（2）U＝IR＝

，增大R使R＞＞r，则U≈E，可以降低液体电阻率变化对流量示数的影响。