2017年高二物理教科版選修3-2章末檢測：第一章-電磁感應(yīng)-A

章末檢測A(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共6小題，每小題4分，共24分，在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求，選對的得4分，選錯或不答的得0分)1．目前金屬探測器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種安檢、高考及一些重要場所，關(guān)于金屬探測器的下列有關(guān)論述正確的是()A．金屬探測器可用于月餅生產(chǎn)中，用來防止細(xì)小的金屬顆?；烊朐嘛烉W中B．金屬探測器能幫助醫(yī)生探測兒童吞食或扎到手腳中的金屬物，是因為探測器的線圈中能產(chǎn)生渦流C．使用金屬探測器的時候，應(yīng)該讓探測器靜止不動，探測效果會更好D．能利用金屬探測器檢測考生是否攜帶手機(jī)等違禁物品，是因為探測器的線圈中通有直流電答案A解析金屬探測器是通過其通有交流電的探測線圈，會在隱蔽金屬中激起渦流，反射回探測線圈，從而改變原交流電的大小和相位，從而起到探測作用，A項對，B、D項錯；當(dāng)探測器對于被測金屬發(fā)生相對移動時，探測器中的線圈的交流電產(chǎn)生的磁場相對變化較快，在金屬中產(chǎn)生的渦流會更強(qiáng)，檢測效果更好，故C項錯．2．很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放，形成一很長的豎直圓筒，一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置，其下端與圓筒上端開口平齊．讓條形磁鐵從靜止開始下落，條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動速率()A．均勻增大B．先增大，后減小C．逐漸增大，趨于不變D．先增大，再減小，最后不變答案C解析開始時，條形磁鐵以加速度g豎直下落，則穿過銅環(huán)的磁通量發(fā)生變化，銅環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場阻礙條形磁鐵的下落．開始時的感應(yīng)電流比較小，條形磁鐵向下做加速運(yùn)動，且隨下落速度增大，其加速度變?。?dāng)條形磁鐵的速度達(dá)到一定值后，相應(yīng)銅環(huán)對條形磁鐵的作用力趨近于條形磁鐵的重力，故條形磁鐵先做加速運(yùn)動，但加速度變小，最后的速度趨近于某個定值，選項C正確．3．如圖1為地磁場磁感線的示意圖，在南半球地磁場的豎直分量向上，飛機(jī)MH370最后在南印度洋消失，由于地磁場的作用，金屬機(jī)翼上有電勢差，設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢為Φ1，右方機(jī)翼末端處的電勢為Φ2，則在南印度洋上時()圖1A．若飛機(jī)從西往東飛，Φ1比Φ2高B．若飛機(jī)從東往西飛，Φ2比Φ1高C．若飛機(jī)從北往南飛，Φ1比Φ2高D．若飛機(jī)從北往南飛，Φ2比Φ1高答案BD解析當(dāng)飛機(jī)在南半球飛行時，由于地磁場的存在，且地磁場的豎直分量方向豎直向上，由于感應(yīng)電動勢的方向與感應(yīng)電流的方向是相同的，由低電勢指向高電勢，由右手定則可判知，在南半球，不論沿何方向水平飛行，都是飛機(jī)的右方機(jī)翼電勢高，左方機(jī)翼電勢低，即總有Φ2比Φ1高，B、D正確．4．如圖2所示，正方形線框abcd的邊長為l，向右通過寬為L的勻強(qiáng)磁場，且l<L，則在線框通過磁場的過程中，線框中的感應(yīng)電流()圖2A．一直為順時針方向B．一直為逆時針方向C．先為逆時針方向，中間無感應(yīng)電流，后為順時針方向D．先為順時針方向，中間無感應(yīng)電流，后為逆時針方向答案C解析當(dāng)線圈剛進(jìn)入磁場時，由于穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可得此時的感應(yīng)電流方向為逆時針方向，當(dāng)線圈完全進(jìn)入磁場后到剛要穿出磁場的過程中，由于穿過線圈的磁通量不變，所以沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，當(dāng)線圈穿出磁場過程中，穿過磁場的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可得此時的感應(yīng)電流方向為順時針方向，故C正確．5．紙面內(nèi)有U形金屬導(dǎo)軌，AB部分是直導(dǎo)線(如圖3)．虛線范圍內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場．AB右側(cè)有圓線圈C.為了使C中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，緊貼導(dǎo)軌的金屬棒MN在磁場里的運(yùn)動情況是()圖3A．向右勻速運(yùn)動 B．向左勻速運(yùn)動C．向右加速運(yùn)動 D．向右減速運(yùn)動答案C解析圓線圈C中若產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，由右手螺旋定則得，其中心軸線產(chǎn)生的磁場B1方向垂直紙面向里；若MN向右運(yùn)動，由右手定則得產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為N→M→A→B→N，對AB導(dǎo)線由右手螺旋定則得在AB右側(cè)產(chǎn)生的磁場B2方向垂直紙面向外．由于B1、B2方向相反，根據(jù)楞次定律知B1應(yīng)阻礙B2的增強(qiáng)，所以MN應(yīng)向右做加速運(yùn)動．同理可得MN也可向左減速運(yùn)動，只有C項正確．6．如圖4所示，有一個等腰直角三角形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域其直角邊長為L，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.邊長為L、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abcd，從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v勻速穿過磁場區(qū)域．取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流為正方向，則下列選項中表示線框中電流i隨bc邊的位置坐標(biāo)x變化的圖像正確的是()圖4答案C解析據(jù)題意，由楞次定律得：正方形線框進(jìn)入三角形磁場時，穿過線框的磁通量逐漸增加，線框中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，為正方向，D選項可以排除；正方形線框離開三角形磁場時，穿過線框的磁通量減少，線框中感應(yīng)電流的方向為逆時針方向，為負(fù)方向，A選項可以排除；由于線框切割磁感線的有效長度為L＝vt·tan45°＝vt，則線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝B·vt·v＝Bv2t，而感應(yīng)電流為I＝eq\f(Bv2t,R)，所以感應(yīng)電流隨著時間增加而增大，只有C選項正確．二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分．在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分)7．自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的，很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻(xiàn)．下列說法正確的是()A．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系B．歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系C．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系D．焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量給出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系答案ACD解析奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電與磁之間的聯(lián)系；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系；焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量給出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，故A、C、D正確．8.如圖5所示，P、Q是兩個完全相同的燈泡，L是直流電阻為零的純電感，且自感系數(shù)L很大，C是電容較大且不漏電的電容器．下列判斷正確的是()圖5A．S閉合時，P燈亮后逐漸熄滅，Q燈逐漸變亮B．S閉合時，P燈、Q燈同時亮，然后P燈變暗，Q燈變得更亮C．S閉合，電路穩(wěn)定后，S斷開時，P燈突然亮一下，然后熄滅，Q燈立即熄滅D．S閉合，電路穩(wěn)定后，S斷開時，P燈突然亮一下，然后熄滅，Q燈逐漸熄滅答案AD解析當(dāng)S閉合時，通過自感線圈的電流逐漸增大而產(chǎn)生自感電動勢，L相當(dāng)于斷路，電容C較大，相當(dāng)于短路，當(dāng)電流穩(wěn)定時，L相當(dāng)于短路，電容C相當(dāng)于斷路，故P燈先亮后滅，Q燈逐漸變亮，選項A正確；當(dāng)S斷開時，燈泡P與自感線圈L組成了閉合回路，燈泡P中的電流先增大后減小至零，故閃亮一下熄滅，電容器與燈泡Q組成閉合回路，電容器放電，故燈泡Q逐漸熄滅，選項D正確．9．如圖6所示，一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi)，通有恒定電流的長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定，導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好．在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中，導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示．不計軌道電阻，以下敘述正確的是()圖6A．FM向右 B．FN向左C．FM逐漸增大 D．FN逐漸減小答案BCD解析根據(jù)直線電流產(chǎn)生磁場的分布情況知，M區(qū)的磁場方向垂直紙面向外，N區(qū)的磁場方向垂直紙面向里，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越?。?dāng)導(dǎo)體棒勻速通過M、N兩區(qū)時，感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因，故導(dǎo)體棒在M、N兩區(qū)運(yùn)動時，受到的安培力均向左，故選項A錯誤，選項B正確；導(dǎo)體棒在M區(qū)運(yùn)動時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大，根據(jù)E＝BLv，I＝eq\f(E,R)及F＝BIL可知，F(xiàn)M逐漸變大，故選項C正確；導(dǎo)體棒在N區(qū)運(yùn)動時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B變小，根據(jù)E＝BLv，I＝eq\f(E,R)及F＝BIL可知，F(xiàn)N逐漸變小，故選項D正確．10．如圖7所示，足夠長且電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎直放置，間距為L＝0.5m，一勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T垂直穿過導(dǎo)軌平面，導(dǎo)軌的上端M與P間連接阻值為R＝0.40Ω的電阻，質(zhì)量為m＝0.01kg、電阻不計的金屬棒ab垂直緊貼在導(dǎo)軌上．現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑，經(jīng)過一段時間金屬棒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這段時間內(nèi)通過R的電荷量為0.3C，則在這一過程中(g取10m/s2)()圖7A．棒ab所受安培力的最大值為0.05NB．這段時間內(nèi)，棒ab下降的高度1.2mC．重力的最大功率為0.1WD．電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為0.04J答案BD解析安培力的最大值應(yīng)該等于重力0.1N，故A錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律可知q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(BS,R)＝eq\f(BLx,R)，解得x＝1.2m，故B正確；當(dāng)安培力等于重力時，速度最大，mg＝eq\f(B2L2vm,R)，解得vm＝4m/s，重力最大功率Pm＝0.4W，故C錯誤；由能量守恒守律，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q＝mgx－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝0.04J，故D正確．三、填空題(本題共10分)11．(5分)半徑為r、電阻為R的n匝圓形線圈在邊長為l的正方形abcd之外，勻強(qiáng)磁場充滿并垂直穿過該正方形區(qū)域，如圖8甲所示．當(dāng)磁場隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示時，則穿過圓形線圈磁通量的變化率為________，t0時刻線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流為________．圖8答案eq\f(B0,t0)l2neq\f(B0l2,t0R)解析磁通量的變化率為eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(B0,t0)l2；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中的感應(yīng)電動勢E＝neq\f(ΔB,Δt)S＝neq\f(B0,t0)l2，再根據(jù)閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流I＝neq\f(ΔΦ,Δt·R)＝neq\f(B0l2,t0R).12．(5分)如圖9所示為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置．圖9(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整；(2)如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么閉合開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有：A．將原線圈迅速插入副線圈時，靈敏電流計指針將________．B．原線圈插入副線圈后，將滑動變阻器的觸頭迅速向左拉時，靈敏電流計指針將________．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、計算題(本題共4小題，共42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)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13.(8分)如圖10所示，在光滑水平面上有一長為L1、寬為L2的單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界磁場中，其ab邊與磁場的邊界重合．線框由粗細(xì)均勻的同種導(dǎo)線制成，總電阻為R.現(xiàn)用垂直于線框ab邊的水平拉力，將線框以速度v向右沿水平方向勻速拉出磁場，此過程中保持線框平面與磁感線垂直，且ab邊與磁場邊界平行．求線框被拉出磁場的過程中：圖10(1)通過線框的電流大小；(2)線框中產(chǎn)生的焦耳熱；(3)線框中a、b兩點間的電壓大小．答案(1)eq\f(BL2v,R)(2)eq\f(B2L1L\o\al(2,2)v,R)(3)eq\f(BL\o\al(2,2)v,2L1＋L2)解析(1)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BL2v通過線框的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BL2v,R)(2)線框被拉出磁場所需時間t＝eq\f(L1,v)此過程中線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2Rt＝eq\f(B2L1L\o\al(2,2)v,R)(3)線框ab邊的電阻Rab＝eq\f(L2,2L1＋L2)R線框中a、b兩點間電壓的大小U＝IRab＝eq\f(BL\o\al(2,2)v,2L1＋L2)14．(10分)如圖11甲所示，橫截面積為0.2m2的100匝圓形線圈處在變化的磁場中．磁場方向垂直紙面，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，設(shè)向外為B的正方向．R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，線圈的內(nèi)阻不計，求電容器上極板所帶電荷量并說明正負(fù)．圖11答案7.2×10－6C上極板帶正電解析E＝neq\f(ΔB,Δt)S＝100×eq\f(0.02,1)×0.2V＝0.4V電路中的電流I＝eq\f(E,R1＋R2)＝eq\f(0.4,4＋6)A＝0.04A.所以UC＝U2＝IR2＝0.04×6V＝0.24V.Q＝CUC＝30×10－6×0.24C＝7.2×10－6C.由楞次定律和安培定則可知，電容器的上極板帶正電．15．(10分)如圖12所示，兩足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌傾斜放置，與水平面間的夾角為θ＝37°，兩導(dǎo)軌之間距離為L＝0.2m，導(dǎo)軌上端m、n之間通過導(dǎo)線連接，有理想邊界的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，虛線ef為磁場邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝2.0T．一質(zhì)量為m＝0.05kg的光滑金屬棒ab從距離磁場邊界0.75m處由靜止釋放，金屬棒兩軌道間的電阻r＝0.4Ω，其余部分的電阻忽略不計，ab、ef均垂直導(dǎo)軌．(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，求：圖12(1)ab棒最終在磁場中勻速運(yùn)動時的速度大小；(2)ab棒運(yùn)動過程中的最大加速度．答案(1)0.75m/s(2)18m/s2，方向沿導(dǎo)軌斜面向上解析(1)當(dāng)ab棒在磁場中勻速運(yùn)動時，分析ab棒的受力，根據(jù)受力平衡知，BIL＝mgsinθ又有I＝eq\f(E,r)和E＝BLv，聯(lián)立可得v＝0.75m/s.(2)在ab棒進(jìn)入磁場前分析得a1＝gsin37°＝6m/s2，方向沿軌道向下進(jìn)入磁場時的速度設(shè)為v2，由veq\o\al(2,2)＝2a1x1得v2＝3m/s.剛進(jìn)入磁場時，對ab棒受力分析得：mgsinθ－BI2L＝ma2，I2＝eq\f(BLv2,r)解得a2＝－18m/s2，方向沿導(dǎo)軌斜面向上進(jìn)入磁場以后，ab棒做加速度逐漸減小的減