階段綜合評價(二) 電磁感應

PAGE第9頁共9頁階段綜合評價(二)電磁感應B卷——綜合素養(yǎng)評價(時間：75分鐘，滿分：100分)一、選擇題(本題共11小題，每小題4分，共44分。在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項是符合題目要求的，8～11題有多個選項符合要求，全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1.如圖所示，勻強磁場垂直于圓形線圈指向紙里，a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點，現(xiàn)用外力作用在上述四點，將線圈拉成正方形。設線圈導線不可伸長，且線圈仍處于原先所在的平面內(nèi)，則在線圈發(fā)生形變的過程中()A．線圈中將產(chǎn)生adcb方向的感應電流B．線圈中產(chǎn)生感應電流的方向先是abcd，后是adcbC．線圈中將產(chǎn)生abcd方向的感應電流D．線圈中無感應電流產(chǎn)生解析：選C當線圈由圓形變成正方形時，穿過線圈的磁通量變小，根據(jù)楞次定律知在線圈中將產(chǎn)生abcd方向的感應電流，故C正確。2.內(nèi)壁光滑的塑料管彎成的圓環(huán)平放在水平桌面上，環(huán)內(nèi)有一帶負電的小球，整個裝置處在豎直向下的磁場中，如圖所示。當磁場突然增強時，小球()A．沿順時針方向運動B．沿逆時針方向運動C．在原位置附近往復運動D．仍保持靜止狀態(tài)解析：選A磁場突然增強時，激發(fā)出逆時針方向的感生電場，對負電荷的作用力為順時針方向，故小球沿順時針方向加速運動，A正確。3．為了演示“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”的現(xiàn)象，老師做了這樣的演示實驗：如圖所示，鋁制水平橫梁兩端各固定一個鋁環(huán)，其中A環(huán)是閉合的，B環(huán)是斷開的，橫梁可以繞中間的支點在水平面內(nèi)轉動。當裝置靜止不動時，用一磁鐵的N極去接近A環(huán)，發(fā)現(xiàn)A環(huán)帶動橫梁繞支點沿順時針(俯視)方向轉動。若不考慮空氣流動對實驗結果的影響，關于該實驗，下列說法中正確的是()A．若用磁鐵的S極接近A環(huán)，A環(huán)也將帶動橫梁繞支點沿順時針(俯視)方向轉動B．制作A、B環(huán)的材料只要是金屬就行，很薄的鐵環(huán)也可以得到相同的實驗效果C．制作A、B環(huán)的材料是絕緣材料也可以得到相同的實驗效果D．磁鐵接近A環(huán)的過程中，A環(huán)將有擴張的趨勢解析：選A根據(jù)楞次定律可知，無論是用磁鐵的N極還是S極去接近A環(huán)，A環(huán)均會受到排斥作用，故用磁鐵的S極接近A環(huán)，A環(huán)也將帶動橫梁繞支點沿順時針(俯視)方向轉動，故A正確；如果用很薄的鐵環(huán)替換A環(huán)做實驗，磁鐵靠近環(huán)時，環(huán)會被吸引，觀察不到題述實驗現(xiàn)象，故B錯誤；本實驗原理是電磁感應現(xiàn)象，A環(huán)如果采用絕緣材料制作，環(huán)中沒有感應電流，故不會產(chǎn)生題述實驗現(xiàn)象，故C錯誤；根據(jù)楞次定律可知，磁鐵接近A環(huán)的過程中，為了阻礙磁通量的增加，A環(huán)將有收縮的趨勢，故D錯誤。4.如圖所示，導線OA長為l，在方向豎直向上，磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度ω沿圖中所示方向繞通過懸點O的豎直軸旋轉，導線OA與豎直方向的夾角為θ。則OA導線中的感應電動勢大小和O、A兩點電勢高低情況分別是()A．Bl2ωO點電勢高B．Bl2ωA點電勢高C.eq\f(1,2)Bl2ωsin2θO點電勢高D.eq\f(1,2)Bl2ωsin2θA點電勢高解析：選D導線OA切割磁感線的有效長度等于OA在垂直磁場方向上的投影長度，即l′＝l·sinθ，產(chǎn)生的感應電動勢E＝eq\f(1,2)Bl′2ω＝eq\f(1,2)Bl2ωsin2θ，由右手定則可知A點電勢高，所以D正確。5.如圖所示，一水平放置的圓形通電線圈1固定，從上往下看，線圈1中的電流沿逆時針方向，另一較小的圓形線圈2從線圈1的正上方下落，在下落過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸。則線圈2從線圈1的正上方下落至線圈1的正下方的過程中，從上往下看線圈2，下列說法正確的是()A．無感應電流產(chǎn)生B．有順時針方向的感應電流C．有先順時針后逆時針方向的感應電流D．有先逆時針后順時針方向的感應電流解析：選C線圈2從線圈1上面下落時，感應電流的效果要阻礙線圈2下落，故必須有順時針方向的電流。同理可知，線圈2在線圈1的下面下落時，有逆時針方向的電流。故正確選項為C。6．在甲、乙、丙圖中，除導體棒ab可動外，其余部分均固定不動，圖甲中的電容器C原來不帶電。設導體棒、導軌的電阻和直流電源的內(nèi)阻均可忽略，導體棒和導軌間的摩擦也不計。圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面(即紙面)向下的勻強磁場中，導軌足夠長。今給導體棒ab一個向右的初速度v0，在圖甲、乙、丙三種情形下導體棒ab的最終運動狀態(tài)是()A．三種情形下導體棒ab最終均做勻速運動B．圖甲、丙中，ab棒最終將以不同的速度做勻速運動；圖乙中，ab棒最終靜止C．圖甲、丙中，ab棒最終將以相同的速度做勻速運動；圖乙中，ab棒最終靜止D．三種情形下導體棒ab最終均靜止解析：選B題圖甲中，導體棒向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應電流，從而使電容器充電，當電容器C兩極板間電壓與導體棒產(chǎn)生的感應電動勢相等時，電路中沒有電流，ab棒向右做勻速運動；題圖乙中，導體棒向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應電流，通過電阻R轉化為內(nèi)能，當ab棒的動能全部轉化為內(nèi)能時，ab棒靜止；題圖丙中，導體棒先受到向左的安培力作用做減速運動，速度減為零后再在安培力作用下向左做加速運動，當導體棒產(chǎn)生的感應電動勢與電源的電動勢相等時，電路中沒有電流，ab棒向左做勻速運動。所以B項正確。7.如圖所示，在一固定水平放置的閉合導體圓環(huán)上方，有一條形磁鐵，從離地面高h處，由靜止開始下落，最后落在水平地面上。磁鐵下落過程中始終保持豎直方向，并從圓環(huán)中心穿過圓環(huán)，而不與圓環(huán)接觸。若不計空氣阻力，重力加速度為g，下列說法中正確的是()A．在磁鐵下落的整個過程中，圓環(huán)中的感應電流方向先逆時針后順時針(從上向下看圓環(huán))B．磁鐵在整個下落過程中，所受圓環(huán)對它的作用力先豎直向上后豎直向下C．磁鐵在整個下落過程中，它的機械能不變D．磁鐵落地時的速率一定等于eq\r(2gh)解析：選A由題圖可知，在磁鐵下落過程中，穿過圓環(huán)的磁場方向向下，在磁鐵靠近圓環(huán)時，穿過圓環(huán)的磁通量變大，在磁鐵遠離圓環(huán)時穿過圓環(huán)的磁通量減小，由楞次定律可知，從上向下看，圓環(huán)中的感應電流先沿逆時針方向，后沿順時針方向，故A正確；由楞次定律可知，感應電流總是阻礙磁鐵和圓環(huán)的相對運動，在磁鐵靠近圓環(huán)的過程中為阻礙磁鐵的靠近，圓環(huán)對磁鐵的作用力豎直向上，在磁鐵穿過圓環(huán)遠離圓環(huán)的過程中，為阻礙磁鐵的遠離，圓環(huán)對磁鐵的作用力豎直向上，則在整個過程中，圓環(huán)對磁鐵的作用力始終豎直向上，故B錯誤；在磁鐵下落過程中，圓環(huán)中產(chǎn)生感應電流，圓環(huán)中有電能產(chǎn)生，磁鐵在整個下落過程中，磁鐵有部分機械能轉化為電能，由能量守恒定律可知，磁鐵的機械能減少，故C錯誤；磁鐵做自由落體運動時，v2＝2gh，磁鐵落地時的速度v＝eq\r(2gh)，由于磁鐵下落時能量有損失，磁鐵落地速度一定小于eq\r(2gh)，故D錯誤。8.如圖，水平放置的光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，PQ處在垂直紙面向里的勻強磁場中，MN的左邊有一閉合電路。當PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動，則PQ所做的運動可能是()A．向右加速運動B．向右減速運動C．向左加速運動 D．向左減速運動解析：選BC根據(jù)安培定則可知，MN處于導線ab產(chǎn)生的垂直紙面向里的磁場中，MN在磁場力作用下向右運動，說明MN受到的磁場力向右，由左手定則可知電流由M指向N，故L1中感應電流的磁場向上，由楞次定律可知，線圈L2中產(chǎn)生感應電流的磁場應該是向上減小或向下增大，再由右手定則可知PQ可能是向左加速運動或向右減速運動，故B、C正確，A、D錯誤。9．(2022·廣東高考)如圖所示，水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y軸且通有恒定電流I的長直導線。P、M和N為地面上的三點，P點位于導線正上方，MN平行于y軸，PN平行于x軸。一閉合的圓形金屬線圈，圓心在P點，可沿不同方向以相同的速率做勻速直線運動，運動過程中線圈平面始終與地面平行。下列說法正確的有()A．N點與M點的磁感應強度大小相等，方向相同B．線圈沿PN方向運動時，穿過線圈的磁通量不變C．線圈從P點開始豎直向上運動時，線圈中無感應電流D．線圈從P到M過程的感應電動勢與從P到N過程的感應電動勢相等解析：選AC根據(jù)安培定則，M、N點的磁場方向如圖所示，由圖可知，M點與N點的磁感應強度大小相等，方向相同，A正確；線圈在P點時磁通量為零，在N點時磁通量不為零，故B錯誤；線圈從P點開始豎直向上運動時，磁通量始終為零，線圈中無感應電流，故C正確；線圈在M點和在N點的磁通量相等，則從P到M和從P到N的磁通量的變化量ΔΦ相同，但線圈以相同速率從P到M和從P到N的時間不同，根據(jù)法拉第電磁感應定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，得電動勢不同，故D錯誤。10.如圖所示，平面直角坐標系的第一和第二象限分別存在磁感應強度大小相等、方向相反且垂直于坐標平面的勻強磁場，圖中虛線方格為等大正方形。一位于Oxy平面內(nèi)的剛性導體框abcde在外力作用下以恒定速度沿y軸正方向運動(不發(fā)生轉動)。從圖示位置開始計時，4s末bc邊剛好進入磁場。在此過程中，導體框內(nèi)感應電流的大小為I，ab邊所受安培力的大小為Fab，二者與時間t的關系圖像可能正確的是()解析：選BC第1s內(nèi)，ae邊切割磁感線，由E＝BLv可知，感應電動勢不變，導體框總電阻一定，故感應電流一定，由安培力F＝BIL可知ab邊所受安培力與ab邊進入磁場的長度成正比；第2s內(nèi)，導體框切割磁感線的有效長度均勻增大，感應電動勢均勻增大，感應電流均勻增大；在2～4s內(nèi)，導體框在第二象限內(nèi)切割磁感線的有效長度保持不變，在第一象限內(nèi)切割磁感線的有效長度不斷增大，但兩象限磁場方向相反，導體框的兩部分感應電動勢方向相反，所以第2s末感應電動勢達到最大，之后便不斷減小，第3s末與第1s末導體框切割磁感線的有效長度相同，可知第3s末與第1s末線框中產(chǎn)生的感應電流大小相等，A項錯誤，B項正確；但第3s末ab邊進入磁場的長度是第1s末的3倍，即ab邊所受安培力在第3s末的大小等于第1s末所受安培力大小的3倍，C項正確，D項錯誤。11.如圖，U形光滑金屬框abcd置于水平絕緣平臺上，ab和dc邊平行，和bc邊垂直。ab、dc足夠長，整個金屬框電阻可忽略。一根具有一定電阻的導體棒MN置于金屬框上，用水平恒力F向右拉動金屬框，運動過程中，裝置始終處于豎直向下的勻強磁場中，MN與金屬框保持良好接觸，且與bc邊保持平行。經(jīng)過一段時間后()A．金屬框的速度大小趨于恒定值B．金屬框的加速度大小趨于恒定值C．導體棒所受安培力的大小趨于恒定值D．導體棒到金屬框bc邊的距離趨于恒定值解析：選BC用水平恒力F向右拉動金屬框，bc邊切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，回路中有感應電流I，bc邊受到水平向左的安培力作用，設金屬框的質(zhì)量為M，加速度為a1，由牛頓第二定律有F－BIL＝Ma1；導體棒MN受到向右的安培力，向右做加速運動，設導體棒的質(zhì)量為m，加速度為a2，由牛頓第二定律有BIL＝ma2。設金屬框bc邊的速度為v時，導體棒的速度為v′，則回路中產(chǎn)生的感應電動勢為E＝BL(v－v′)，由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLv－v′,R)，F(xiàn)安＝BIL，可得金屬框bc邊和導體棒MN所受的安培力均為F安＝eq\f(B2L2v－v′,R)，二者加速度之差Δa＝a1－a2＝eq\f(F－F安,M)－eq\f(F安,m)＝eq\f(F,M)－F安eq\f(1,M)＋eq\f(1,m)，隨著所受安培力的增大，二者加速度之差Δa減小，當Δa減小到零時，eq\f(F,M)＝eq\f(B2L2v－v′,R)·eq\f(1,M)＋eq\f(1,m)，之后金屬框和導體棒的速度之差Δv＝v－v′＝eq\f(FRm,B2L2m＋M)，保持不變。由此可知，金屬框的速度逐漸增大，金屬框所受安培力趨于恒定值，金屬框的加速度大小趨于恒定值，導體棒所受的安培力F安＝eq\f(B2L2v－v′,R)趨于恒定值，選項A錯誤，B、C正確；由于導體棒的速度小于金屬框的速度，導體棒到金屬框bc邊的距離隨時間的增大而增大，選項D錯誤。二、非選擇題(本題共5小題，共56分)12．(6分)觀察如圖所示的實驗裝置，實驗操作中，當導體棒AB沿著磁感線方向上下運動時，電流計指針________(選填“偏轉”或“不偏轉”)；當導體棒AB垂直磁感線方向左右運動時，電流計指針________(選填“偏轉”或“不偏轉”)；若流入電流計的電流從右接線柱進入，指針就往右偏轉，則為使圖中電流計指針往左偏轉，導體棒AB應往________(選填“上”“下”“左”或“右”)運動。解析：當導體棒AB沿著磁感線方向上下運動時，不切割磁感線，無感應電流產(chǎn)生，則電流計指針不偏轉；當導體棒AB垂直磁感線方向左右運動時，切割磁感線，有感應電流產(chǎn)生，則電流計指針偏轉；若流入電流計的電流從右接線柱進入，指針就往右偏轉，則為使圖中電流計指針往左偏轉，即電流從左端流入，則根據(jù)右手定則可知，導體棒AB應往右運動。答案：不偏轉偏轉右13．(9分)在“探究電磁感應的產(chǎn)生條件”的實驗中，先按如圖甲所示連線，不通電時，靈敏電流計指針停在正中央，閉合開關S時，觀察到靈敏電流計指針向左偏。然后按如圖乙所示將靈敏電流計與線圈B連成一個閉合回路，將線圈A、電源、滑動變阻器和開關S串聯(lián)成另一個閉合電路。(1)圖甲電路中，串聯(lián)定值電阻R的主要作用是________。A．減小電源兩端的電壓，保護電源B．增大電源兩端的電壓，保護開關C．減小電路中的電流，保護靈敏電流計D．減小電路中的電流，保護開關(2)圖乙中，S閉合后，將線圈A插入線圈B的過程中，靈敏電流計的指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉。(3)圖乙中，S閉合后，線圈A放在線圈B中不動，在滑動變阻器的滑片P向左滑動的過程中，靈敏電流計指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉。(4)圖乙中，S閉合后，線圈A放在線圈B中不動，在突然斷開S時，靈敏電流計指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉。解析：(1)電路中串聯(lián)定值電阻，目的是減小電流，保護靈敏電流計，故本題答案為選項C。(2)由題知，當電流從靈敏電流計正接線柱流入時，指針向左偏轉。題圖乙中S閉合后，將線圈A插入線圈B的過程中，穿過線圈B的磁場向下，磁通量變大，由楞次定律可知，感應電流從靈敏電流計正接線柱流入電流計，則靈敏電流計的指針將向左偏轉。(3)線圈A放在線圈B中不動，穿過線圈B的磁場向下，將滑動變阻器的滑片向左滑動時，穿過線圈B的磁通量增大，由楞次定律可知，感應電流從靈敏電流計正接線柱流入電流計，則靈敏電流計的指針將向左偏轉。(4)線圈A放在線圈B中不動，穿過線圈B的磁場向下，突然斷開S時，穿過線圈B的磁通量減小，由楞次定律可知，感應電流從靈敏電流計負接線柱流入電流計，則靈敏電流計的指針將向右偏轉。答案：(1)C(2)向左(3)向左(4)向右14.(10分)如圖所示，設電源的電動勢E＝10V，內(nèi)阻不計，L與R的電阻值均為5Ω，兩燈泡的電阻值均為RL＝10Ω。初始時刻S閉合，且電路穩(wěn)定工作。(1)求斷開S的瞬間燈泡L1兩端的電壓；(2)畫出斷開S前后一段時間內(nèi)通過L1的電流隨時間的變化規(guī)律。解析：(1)電路穩(wěn)定工作時，由于a、b兩點的電勢相等，導線ab上無電流通過，因此通過L的電流IL＝eq\f(E,2R)＝eq\f(10,2×5)A＝1A流過L1的電流IL＝eq\f(E,2RL)＝eq\f(10,2×10)A＝0.5A斷開S的瞬間，由于線圈中的電流要維持IL不變，而L與L1組成閉合回路，因此通過L1的最大電流為1A，此時L1兩端的電壓U＝IL·RL＝10V。(2)斷開S前，流過L1的電流恒為0.5A，而斷開S的瞬間，通過L1的電流突變?yōu)?A，而方向也發(fā)生變化，然后漸漸減小到零，所以斷開S前后一段時間內(nèi)通過L1的電流I隨時間t的變化規(guī)律如圖所示(t0為斷開S的時刻)。答案：(1)10V(2)見解析圖15．(15分)如圖所示，電阻為0.1Ω的正方形單匝線圈abcd的邊長為0.2m，bc邊與勻強磁場邊緣重合。磁場的寬度等于線圈的邊長，磁感應強度大小為0.5T。在水平拉力作用下，線圈以8m/s的速度向右穿過磁場區(qū)域。求線圈在上述過程中(1)感應電動勢的大小E；(2)所受拉力的大小F；(3)感應電流產(chǎn)生的熱量Q。解析：(1)感應電動勢E＝Blv，代入數(shù)據(jù)得E＝0.8V。(2)感應電流I＝eq\f(E,R)，拉力的大小等于安培力F＝BIl解得F＝eq\