2020-2021物理3-2單元質(zhì)量檢測（一） 第四章電磁感應(yīng)含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年物理人教版選修3-2單元質(zhì)量檢測（一）第四章電磁感應(yīng)含解析單元質(zhì)量檢測（一)(第四章）(90分鐘100分）第Ⅰ卷（選擇題共56分)一、選擇題（本題共14小題，每小題4分,共56分.1～10為單選,11~14為多選）1．關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法中正確的是（)A．導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流B．閉合線圈整個(gè)放在變化磁場中一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流C．感應(yīng)電流的磁場總跟原來的磁場方向相反D．感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原來的磁通量的變化2．如圖所示,一金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,若要使圓環(huán)中產(chǎn)生如箭頭所示方向的感應(yīng)電流,下列方法可行的是（)A．使勻強(qiáng)磁場均勻增大B．使圓環(huán)繞水平軸ab如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30°C．使圓環(huán)繞水平軸cd如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30°D．保持圓環(huán)水平并使其繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)3．金屬線框在下列四種情況中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(）4.磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一個(gè)重要物理量，如圖所示，通有恒定電流的直導(dǎo)線MN與閉合線框共面,第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框由位置1繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2，設(shè)前后兩次通過線框的磁通量的變化量分別為ΔΦ1和ΔΦ2則(）A．ΔΦ1〉ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．無法確定5．如圖所示，一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn)，開始時(shí)細(xì)桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖所示的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)．已知線圈平面始終與紙面垂直，當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅰ和位置Ⅱ時(shí)，順著磁場的方向看去，線圈中感應(yīng)電流的方向分別為()A．逆時(shí)針方向逆時(shí)針方向B．逆時(shí)針方向順時(shí)針方向C．順時(shí)針方向順時(shí)針方向D．順時(shí)針方向逆時(shí)針方向6．如圖所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路．若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，下列表述正確的是(）A．線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B．穿過線圈a的磁通量變小C．線圈a有擴(kuò)張的趨勢D．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大7．現(xiàn)代汽車中有一種防抱死系統(tǒng)(簡稱ABS），該系統(tǒng)有一個(gè)自動(dòng)檢測車速的裝置，用來控制車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，其原理如圖所示：鐵質(zhì)齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，右側(cè)緊靠有一個(gè)繞有線圈的條形磁體，磁體的左端是S極,右端是N極，M是一個(gè)電流檢測器．當(dāng)車輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),這時(shí)由于鐵齒靠近或離開線圈時(shí)，使穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流．這個(gè)脈沖電流信號經(jīng)放大后去控制制動(dòng)機(jī)構(gòu)，可有效地防止車輪制動(dòng)時(shí)被抱死．在齒A從圖中所示位置順時(shí)針轉(zhuǎn)到虛線位置過程中,M中的感應(yīng)電流方向?yàn)椋?A．一直從右向左B．一直從左向右C．先從右向左,后從左向右D．先從左向右,后從右向左8．如圖所示電路中，La、Lb兩燈相同，閉合開關(guān)S電路達(dá)到穩(wěn)定后兩燈一樣亮,則(）A．當(dāng)S斷開的瞬間,La、Lb兩燈中電流立即變?yōu)榱鉈．當(dāng)S斷開的瞬間,La、Lb兩燈中都有向右的電流,兩燈不立即熄滅C．當(dāng)S閉合的瞬間，La比Lb先亮D．當(dāng)S閉合的瞬間，Lb比La先亮9．如圖所示,將兩塊水平放置的金屬板用導(dǎo)線與一線圈連接，線圈中存在方向豎直向上、大小變化的磁場，兩板間有一帶正電的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),則磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象是（)10．如圖所示，A是一邊長為L的正方形導(dǎo)線框．虛線框內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁場寬度為3L.線框的bc邊與磁場左右邊界平行且與磁場左邊界的距離為L.現(xiàn)維持線框以恒定的速度v沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)．規(guī)定磁場對線框作用力沿x11．如圖所示，一根長導(dǎo)線彎曲成“"，通以直流電流I，正中間用強(qiáng)度很大的絕緣線懸掛一金屬環(huán)C，環(huán)與導(dǎo)線處于同一豎直平面內(nèi)，在電流I增大的過程中，下列判斷正確的是(）A．金屬環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生B.金屬環(huán)中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流C。懸掛金屬環(huán)C的豎直線中拉力變大D.金屬環(huán)C將左右擺動(dòng)12.如圖甲所示，10匝的線圈內(nèi)有一垂直紙面向里的磁場，線圈的磁通量在按圖乙所示規(guī)律變化,下列說法正確的是()A．電壓表讀數(shù)為10VB。電壓表讀數(shù)為15VC.電壓表“＋"接線柱接A端D.電壓表“＋”接線柱接B端13.彼此絕緣、相互垂直的兩根通電直導(dǎo)線與閉合線圈共面，當(dāng)兩導(dǎo)線中的電流均增大時(shí)，下圖中閉合線圈一定產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()14.如圖所示,紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd，ab邊長大于bc邊長,置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場外，線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場，兩次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab邊平行MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，通過線框?qū)w橫截面積的電荷量為q1;第二次bc邊平行于MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則()A．Q1〉Q2B．q1〉q2C.q1＝q2D．Q1＝Q2第Ⅱ卷（非選擇題共44分）二、計(jì)算題（本題共4小題,共44分．要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)15．（9分)觀察如圖實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)操作中，當(dāng)導(dǎo)體棒AB沿著磁感線方向上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)；當(dāng)導(dǎo)體棒AB垂直磁感線方向左右運(yùn)動(dòng)時(shí),電流計(jì)指針________（選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）;若流入電流計(jì)的電流從右接線柱進(jìn)入，指針就往右偏轉(zhuǎn)，則為使圖中電流計(jì)指針往左偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)體棒AB應(yīng)往________(選填“上”“下”“左”“右"）運(yùn)動(dòng)．16．（10分)如圖甲所示，兩豎直放置的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L＝0。50m，導(dǎo)軌下端接一電阻R＝5Ω的小燈泡，導(dǎo)軌間存在一寬h＝0。40m的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖乙所示規(guī)律變化，t＝0時(shí)刻一金屬桿自磁場區(qū)域上方以某一初速度沿導(dǎo)軌下落，t1時(shí)刻金屬桿恰好進(jìn)入磁場，直至穿越磁場區(qū)域，整個(gè)過程中小燈泡的亮度始終保持不變．已知金屬桿的質(zhì)量m＝0。10kg，金屬桿下落過程中始終保持水平且與導(dǎo)軌良好接觸，不計(jì)金屬桿及導(dǎo)軌的電阻，g取10m/s2.求：（1)金屬桿進(jìn)入磁場時(shí)的速度v.（2）圖乙中t1的數(shù)值．（3）整個(gè)過程中小燈泡產(chǎn)生的總焦耳熱Q。17。(12分)如圖所示，足夠長的U形框架寬度是L＝0.5m,電阻忽略不計(jì),其所在平面與水平面成θ＝37°角,磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0。8T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)體框平面，一根質(zhì)量為m＝0.2kg，有效電阻R＝2Ω的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在U形框架上,該導(dǎo)體棒與框架間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0。5，導(dǎo)體棒由靜止開始沿框架下滑到剛開始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過導(dǎo)體棒截面的電荷量為Q＝2C．（sin37°＝0。6，cos37°＝0。8，g＝10m/s2）求:（1)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度；（2)導(dǎo)體棒從靜止開始下滑到剛開始勻速運(yùn)動(dòng)，這一過程中導(dǎo)體棒的有效電阻消耗的電功．18．（13分）如圖所示,空間存在B＝0。5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，MN、PQ是水平放置的平行長直導(dǎo)軌,其間距L＝0.2m，電阻R＝0。3Ω接在導(dǎo)軌一端,ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量m＝0.1kg、電阻r＝0.1Ω的導(dǎo)體棒,已知導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0。2.從零時(shí)刻開始，對ab棒施加一個(gè)大小為F＝0.45N、方向水平向左的恒定拉力，使其從靜止開始沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，過程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，求：（1)導(dǎo)體棒所能達(dá)到的最大速度;（2）試定性畫出導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖象．單元質(zhì)量檢測（一）(第四章)1．解析：導(dǎo)體在磁場中如果沿磁場方向運(yùn)動(dòng)，沒有切割磁感線,是不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的，并且選項(xiàng)沒說明回路是否閉合，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；如果線圈平面與磁感線方向平行，則有效面積為零,所以沒有磁通量變化,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律得知,當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場跟原來的磁場方向相反,當(dāng)磁通量減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場跟原來的磁場方向相同，故C錯(cuò)誤；由楞次定律定義可知，D選項(xiàng)正確．答案：D2．解析:由安培定則可知感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相反,由楞次定律可知通過圓環(huán)的磁通量一定是增加的，由磁通量定義可知，選項(xiàng)A正確．答案：A3．解析：保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中平行于磁場運(yùn)動(dòng)，磁通量一直為零,故磁通量不變,無感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;線框和通電長直導(dǎo)線都在豎直平面內(nèi)，線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，故磁通量不變，無感應(yīng)電流,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線框從圖示位置開始以cd邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于60°，磁通量沒有發(fā)生變化，沒有感應(yīng)電流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；條形磁鐵豎直向下穿過水平放置的線框的過程中，穿過線框的磁通量先增大后減小，磁通量發(fā)生了變化，所以能產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)D正確．答案：D4．解析：第一次將線框由位置1平移到位置2，磁感線從線框的同一側(cè)穿入,ΔΦ1為前后兩位置磁通量的絕對值之差．第二次將線框由位置1繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2，磁感線從線框的不同側(cè)穿入，ΔΦ2為前后兩位置磁通量的絕對值之和．故ΔΦ1〈ΔΦ2，選項(xiàng)C正確．答案：C5．解析：線圈通過位置Ⅰ時(shí)，線圈在垂直于磁場方向上的面積增大，穿過線圈的磁通量增加．根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反為向左，再根據(jù)安培定則，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向．同理，可判斷出線圈通過位置Ⅱ時(shí)，穿過線圈的磁通量減小，感應(yīng)電流為順時(shí)針方向，因此B正確．答案:B6．解析:若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，螺線管b中的電流增大，根據(jù)楞次定律，線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，穿過線圈a的磁通量變大,線圈a有縮小的趨勢，線圈a對水平桌面的壓力FN將變大．答案：D7．解析：鐵齒靠近線圈時(shí)被磁化，產(chǎn)生的磁場方向從右向左，齒輪P從圖示位置按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，先是A下面的鐵齒離開,通過線圈的磁通量先減小，接著A齒靠近，通過線圈的磁通量增加．根據(jù)楞次定律,線圈中感應(yīng)電流的磁場先向左后向右，根據(jù)右手螺旋定則判斷出感應(yīng)電流的方向,所以通過M的感應(yīng)電流的方向先從左向右,然后從右向左．故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．答案：D8．解析：由于La與線圈L串聯(lián)，Lb與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián),當(dāng)S閉合的瞬間,通過線圈的電流突然增大，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙電流的增加，所以Lb比La先亮,故C錯(cuò)誤、D正確;當(dāng)S斷開的瞬間，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，兩燈組成的串聯(lián)電路中，有順時(shí)針方向的電流，故A、B錯(cuò)誤．答案：D9．解析：帶正電油滴處于靜止，說明感應(yīng)電動(dòng)勢恒定，在正對金屬板之間產(chǎn)生的電場為恒定的勻強(qiáng)電場，電場力與重力平衡．即電場力向上,說明上極板為感應(yīng)電動(dòng)勢的負(fù)極,根據(jù)電流在電源內(nèi)部從負(fù)極流向正極可以判斷感應(yīng)電流是自上而下的方向，利用右手定則判斷感應(yīng)電流的磁場是豎直向上的,根據(jù)楞次定律感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的變化,說明原磁場在減小，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢恒定,判斷原磁場在均勻減小,C對．答案：C10．解析：當(dāng)bc邊進(jìn)入磁場切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用右手定則可判斷感應(yīng)電流的方向從c→b,再利用左手定則可判斷安培力向左,與規(guī)定的安培力的正方向相反，A錯(cuò)誤，結(jié)合I＝eq\f（BLv，R）,F＝BIL，得安培力F是定值，C錯(cuò)誤;當(dāng)線框穿出磁場時(shí)，ad邊切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流從d→a，利用左手定則可判斷安培力向左,與規(guī)定的安培力的正方向相反，B正確．答案:B11．解析:根據(jù)安培定則知，彎曲成“"導(dǎo)線中電流的磁場方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?且大小增加，由楞次定律可知,環(huán)C中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，根據(jù)左手定則可知，安培力的方向指向圓心，由于導(dǎo)線彎曲成“”，所以金屬環(huán)下邊所受安培力小于上邊所受的安培力，因此導(dǎo)致掛環(huán)的拉力增大,但環(huán)仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，選項(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤．答案：BC12．解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝neq\f（ΔΦ,Δt）＝10×eq\f(0.15－0.05,0.1）V＝10V，A正確、B錯(cuò)誤;線圈中垂直紙面向里的磁通量在增大，所以根據(jù)楞次定律可得線圈中的電流方向是逆時(shí)針,所以A端是正極,B端是負(fù)極,故電壓表“＋”接線柱接A端，C正確、D錯(cuò)誤．答案：AC13．解析：由右手螺旋定則可判定通電導(dǎo)線磁場的方向．I1產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里，I2產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外，兩個(gè)電流大小相等，所以合磁通量為0。當(dāng)電流均增大時(shí)，合磁通量仍然等于0,所以沒有感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；I1產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外，I2產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里,兩個(gè)電流大小相等，所以合磁通量為0.當(dāng)電流均增大時(shí)，合磁通量仍然等于0，所以沒有感應(yīng)電流,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；I1產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里，I2產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里,所以合磁通量的方向向里．當(dāng)電流均增大時(shí)，合磁通量向里增大，線圈中有感應(yīng)電流,選項(xiàng)C正確；I1產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外,I2產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外，所以合磁通量的方向向外．當(dāng)電流均增大時(shí),磁通量增大，所以有感應(yīng)電流,選項(xiàng)D正確．答案：CD14．解析：根據(jù)功能關(guān)系知，線框上產(chǎn)生的熱量等于克服安培力做的功，即Q1＝W1＝F1lbc＝eq\f(B2l\o\al（2,ab)v,R）lbc＝eq\f(B2Sv，R)lab同理Q2＝eq\f(B2Sv，R)lbc,又lab〉lbc,故Q1>Q2；因q＝eq\x\to(I)t＝eq\f（\x\to(E），R）t＝eq\f（ΔΦ,R)，故q1＝q2。因此A、C正確．答案：AC15．解析：當(dāng)導(dǎo)體棒AB沿著磁感線方向上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，不切割磁感線，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，則電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)；當(dāng)導(dǎo)體棒AB垂直磁感線方向左右運(yùn)動(dòng)時(shí),切割磁感線，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)；若流入電流計(jì)的電流從右接線柱進(jìn)入，指針就往右偏轉(zhuǎn),則為使圖中電流計(jì)指針往左偏轉(zhuǎn)，即電流從左端流入，則根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒AB應(yīng)往右運(yùn)動(dòng)．答案：不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)右16．解析：（1)金屬桿進(jìn)入磁場時(shí)受力平衡mg＝BIl(1分）I＝eq\f(E,R)（1分)E＝BLv(1分)整理得v＝eq\f(mgR,B2L2)＝5m/s（1分）(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝eq\f(ΔB，t1）·Lh（1分)BLv＝eq\f(B－B0，t1）·Lh(1分)t1＝eq\f（B－B0h，Bv)＝0.04s（1分）(3)整個(gè)過程中小燈泡產(chǎn)生的總焦耳熱Q＝eq\f（E2，R)(t1＋t2）（1分)t2＝eq\f（h,v)＝0。08s（1分）解得:Q＝0。6J(1分)答案：(1）5m/s(2）0.04s（3)0。6J17．解析：（1）導(dǎo)體棒受力如圖，勻速下滑時(shí)有平行斜面方向:mgsinθ－Ff－F＝0（1分)垂直斜面方向:FN－mgcosθ＝0（1分)其中Ff＝μFN（1分）安培力F＝BIL(1分）電流強(qiáng)度I＝eq\f(E，R）(1分）感應(yīng)電動(dòng)勢E＝BLv(1分)由以上各式得v＝5m/s（1分）（2)通過導(dǎo)體棒的電荷量Q＝eq\x\to（I)Δt其中平均電流eq\x\to(I）＝eq\f（\x\to（E),R）＝eq\f（ΔΦ，RΔt)(1分）設(shè)導(dǎo)體棒下滑位移為x，則ΔΦ＝BxL(1分）由以上各式得x＝eq\f(QR,BL）＝eq\f（2×