2021—2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第二册第二章电磁感应单元练习(Word版含答案)

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名称 2021—2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第二册第二章电磁感应单元练习(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 281.8KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-12-23 09:51:27

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文档简介

2021—2022学年高二上学期物理选择性必修第二册第二章电磁感应单元练习
一、单选题(本大题共7小题,每小题4分,共28分)
如图所示,线圈和线圈绕在同一个铁芯上。已知电流从电流计左侧流进时,指针由中央向左偏转,则
A. 合上开关的一瞬间,电流计指针不偏转
B. 合上开关的一瞬间,电流计指针向左偏
C. 断开开关的一瞬间,电流计指针不偏转
D. 断开开关的一瞬间,电流计指针向左偏
如图所示,磁场方向垂直纸面向里,金属导轨、在竖直平面内水平平行放置,、通过绕在竖直放置的铁芯上的导线连接,铁芯正上方有一水平放置的金属环,金属杆竖直放置,与导轨、垂直且始终接触良好,当金属杆突然向右运动时,下列说法正确的是
A. 中电流由到,铁芯中磁场竖直向上,环中有顺时针的电流俯视
B. 中电流由到,铁芯中磁场竖直向下,环中有顺时针的电流俯视
C. 中电流由到,铁芯中磁场竖直向上,环中有逆时针的电流俯视
D. 中电流由到,铁芯中磁场竖直向下,环中有逆时针的电流俯视
根据相关的物理规律与原理,对下列器材的描述正确的是
A. 变压器不仅可以改变交变电压还能改变频率
B. 扼流圈对交流的阻碍作用是因为线圈存在电阻
C. 真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
如图,,是两个完全相同的白炽灯,是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈下面说法正确的是
A. 闭合开关时,、灯同时亮,且达到正常亮度
B. 闭合开关时,灯比灯先亮,最后一样亮
C. 闭合开关时,灯比灯先亮,最后一样亮
D. 断开开关时,灯立即熄灭而灯慢慢熄灭
如图甲所示,光滑平行金属导轨、所在平面与水平面成角,、两端接有阻值为的定值电阻.阻值为的金属棒垂直导轨放置,其他部分电阻不计.整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上.从时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力,由静止开始沿导轨向上运动,运动过程中棒始终与导轨垂直且接触良好,通过的感应电流随时间变化的图象如图乙所示.下面给出了穿过回路的磁通量、磁通量的变化率和棒两端的电势差随时间变化的图象,其中正确的是
A. B. C. D.
下列关于电磁感应的说法中正确的是
A. 只要闭合导体与磁场发生相对运动,闭合导体内就一定产生感应电流
B. 只要导体在磁场中做相对运动,导体两端就一定会产生电势差
C. 闭合回路中感应电动势的大小只与磁通量的变化情况有关,而与回路的导体材料无关
D. 感应电动势的大小跟穿过回路的磁通量变化成正比
如图所示,一个有矩形边界的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里。一个三角形闭合导线框,由位置左沿纸面匀速运动到位置右。取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点,规定逆时针方向为电流的正方向,则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是( )
A. B. C. D.
二、多选题(本大题共3小题,每小题6分,选不全3分,共18分)
在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环,导体环面积为,导体环的总电阻为。规定导体环中电流的正方向如图甲所示,磁场向上为正。磁感应强度随时间的变化如乙图所示,。下列说法正确的是
A. 时,导体环中电流为零
B. 第内,导体环中电流为负方向
C. 第内,导体环中电流的大小为
D. 第内,通过导体环中某一截面的电荷量为
如图所示,一有限范围的匀强磁场磁感应强度为、宽度为,若将一阻值为,边长为的正方形导线框以初速度进入磁场区域,已知,则可以求得( )
A. 导线框离开磁场时的速度
B. 导线框从开始进入到完全离开磁场的时间
C. 导线框从开始进入到完全离开磁场时流过某横截面的电荷量
D. 导线框从开始进入到完全离开磁场过程中线框产生的焦耳热
如图所示,半径为的圆内有垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为,一根长度大于的导线以速度在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动,已知导线全部为裸导线,电路的固定电阻为,其余电阻忽略不计,则下列说法正确的是( )
A. 导线从圆环的左端滑动到右端的过程中流过电阻的平均电流为
B. 导线从圆环的左端滑动到右端的过程中流过电阻的平均电流为
C. 导线经过圆的竖直直径时所产生的电动势为
D. 导线经过圆的竖直直径时所产生的电动势为
三、填空题(本大题共2小题,共14分)
(6分)现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图,下图为真空室的俯视图,如果从上向下看,电子沿逆时针方向运动。为使电子加速,感生电场的方向应该沿 方向填“顺时针”或“逆时针”,当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时,电流的大小应该 填“增大”或“减小”。
(8分)在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按图接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系;当闭合时,观察到电流表指针向右偏,不通电时电流表指针停在正中央.然后按图所示将电流表与副线圈连成一个闭合回路,将原线圈、电池、滑动变阻器和电键串联成另一个闭合电路.根据电磁感应规律,填写实验现象向左偏转、向右偏转、不偏转.
闭合后,将螺线管原线圈插入螺线管副线圈的过程中,电流表的指针__________
线圈放在中不动时,电流表的指针________
线圈放在中不动,将滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流表的指针_________
线圈放在中不动,突然断开电流表的指针_________.
四、计算题(本大题共4小题,每小题各10分,共40分)
如图甲所示,一个匝数匝,面积,电阻的圆形线圈与阻值的电阻连成闭合回路。在线圈中存在面积垂直线圈平面指向纸外的匀强磁场区域,磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示。问:
感应电流的方向是顺时针还是逆时针?、哪点的电势高?
间的电压是多大?
如图所示,光滑导轨、在同一水平面内平行固定放置,其间距,右端通过导线与阻值的小灯泡相连,矩形区域内有方向竖直向下、磁感应强度的匀强磁场,一质量、阻值为的金属棒在恒力作用下从静止开始运动后进入磁场恰好做匀速直线运动,且此时小灯泡恰好正常发光。不考虑导轨的电阻,金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触。求:
恒力的大小;
求小灯泡的额定电压。
如图所示,电阻不计的形金属框架固定在水平面上,框架的右端连接一电容器,在其左侧连接有两个定值电阻、,长度与框架宽度相同的导体棒垂直框架放置,整个装置处在图示的匀强磁场中。己知磁感应强度,导体棒的长度为,导体棒的阻值为,定值电阻、,电容器电容为,忽略导体棒与框架的摩擦。如果导体棒以的速度水平向右匀速运动,则:
通过定值电阻的电流为多大
电容器所带的电荷量为多少
如图所示,间距为两根平行长直金属导轨、固定在倾角为的绝缘斜面上,导轨上端接有阻值为的电阻,一根长为、电阻为的直导体棒垂直放在两导轨上。整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。由静止释放后沿导轨运动,下滑位移大小为时到达位置并开始以最大速度做匀速运动。在运动过程中与导轨接触良好,导轨电阻及一切摩擦均不计,重力加速度大小为求:
棒的质量;
从棒由静止释放到开始匀速运动的整个过程中电阻产生的热量;
从棒由静止释放到开始匀速运动整个过程所经历的时间.
电磁感应单元练习参考答案
1.【答案】
解析合上开关和断开开关瞬间,线圈内的电流发生变化,从而使线圈内磁通量发生变化,根据感应电流产生条件知:和电流表回路内有感应电流,电流计指针偏转,故AC错误;
B.合上开关瞬间,线圈内的电流增强,根据安培定则知:线圈、内磁场向左,磁通量增加,故线圈产生感应电动势,回路中具有感应电流,此电流阻碍磁通量的增加,感应电流产生的磁场应向右,所以电流应从右侧进入表内,指针右偏,故B错误;
D.断开开关瞬间,线圈内的电流减弱,线圈和内磁场向左,磁通量减小,故线圈产生感应电动势,回路中具有感应电流,此电流阻碍磁通量的减小,感应电流产生的磁场应向左,所以电流应从左侧进入表内,指针左偏,故D正确。故选D。
2.【答案】
解析当金属杆突然向右运动时,由右手定则可知电流由到,由安培定则可知铁芯中的磁场方向向下,因金属杆由静止开始向右运动,金属环中的磁通量增加,由楞次定律可知金属环中的感应电流将产生向上的磁场,根据安培定则,即环中有逆时针方向电流俯视,故D正确,ABC错误。
故选D。
3.【答案】
解析、变压器原、副线圈的磁通量的变化率相等,所以它只能改变交变电压,不能改变频率,故A错误。
B、扼流圈的作用原理就是利用自感现象,故B错误。
C、真空冶炼炉的工作原理是炉内的金属导体内产生涡流使其熔化,故C错误。
D、铝框做支架能在线圈转动过程中产生电磁感应现象,感应电流的安培力对线圈的转动起阻尼作用,故D正确。故选D。
4.【答案】
解析开关闭合的瞬间,电源的电压同时加到两支路的两端,灯立即发光,由于线圈的自感阻碍,灯后发光,由于线圈的电阻可以忽略,灯逐渐变亮,最后一样亮,故AB错误,C正确;
D.断开开关的瞬间,线圈与两灯一起构成一个自感回路,流过线圈的电流要减小,产生自感电动势,相当电源,两灯逐渐同时熄灭,故D错误。故选:。
5.【答案】
解析B.由题图乙得感应电流,,选项正确;
A.,选项错误;
,、选项错误,故选B
6.【答案】
解析A.当闭合导体与磁场发生相对运动,若磁通量不变,则不会产生感应电动势,因此也没有感应电流,故A错误;
B.如果导线在磁场中沿着磁感线的方向运动,不切割磁感线,不会产生感应电动势,故B错误;
C.闭合回路中感应电动势的大小只与磁通量的变化情况有关,而感应电流的大小与回路的导体材料有关,故C正确.
D.法拉第电磁感应定律中,感应电动势的大小与磁通量的变化率及线圈的匝数成正比,故D错误;故选C。
7.【答案】
解析线框进入磁场的过程,磁通量向里增加,根据楞次定律得知感应电流的磁场向外,由安培定则可知感应电流方向为逆时针,电流方向应为正方向,线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小,由可知感应电动势先均匀增大后均匀减小;线框完全进入磁场后,磁通量不变,没有感应电流产生;线框穿出磁场的过程,磁通量向里减小,根据楞次定律得知感应电流的磁场向里,由安培定则可知感应电流方向为顺时针,电流方向应为负方向,线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小,由,可知感应电动势先均匀增大后均匀减小,故B正确,ACD错误。故选B。
8.【答案】
解析:时,穿过导体环的磁通量变化率不为零,则导体环中感应电流不为零,故A错误;
B.第内,向上穿过导体环的磁通量增大,根据楞次定律感应磁场方向向下,由安培定则可知,导体环中感应电流为正方向,故B错误;
C.第内,导体环中电流大小为
,故C正确;
D.第内,通过导体环中某一截面的电荷量为,故D正确。故选:。
9.【答案】
10.【答案】
解析由于,完成这一变化所用的时间,,,所以流过电阻上的平均电流为,项错误,项正确;
导线经过竖直直径时所产生的电动势,项正确,项错误。故选BC。
11.【答案】顺时针;增加
解析由于是电子,受到电场力方向与电子速度方向相反,为使电子加速,感生电场的方向应该与电子的运动方向相反,所以感生电场的方向应该沿顺时针方向;当电磁铁中应通以方向如图所示,大小增强的电流,线圈中的磁场就增大了,根据楞次定律,感生电场产生的磁场要阻碍它增大所以感生电场俯视图为顺时针方向。
12.【答案】向左偏转;不偏转;向左偏转;向右偏转。
解析由题意可知,当闭合时,观察到电流表指针向右偏,则有电流从正极进入时,电流指针向右偏;电流从负极进入时,电流指针向左偏;
线圈中磁场方向向上,插入线圈,故线圈中磁通量变大,阻碍变大,故感应电流的磁场方向向下,故电流从右向左流过电流表,故电流表指针向左偏转;
线圈不动,磁通量不变,无感应电流,故指针不动;
线圈中磁场方向向上,滑片向左移动,电流变大,故线圈中磁通量变大,阻碍变大,故感应电流的磁场方向向下,故电流从右向左流过电流表,故电流表指针向左偏转;
线圈中磁场方向向上,突然断开,磁通量减小,阻碍减小,故感应电流的磁场方向向上,故电流从左向右流过电流表,故电流表指针向右偏转。
故答案为:向左偏转;不偏转;向左偏转;向右偏转。
13.解:根据楞次定律可知,感应电流的方向沿顺时针方向;
由于感应电流的方向在外部是由经电阻流向,故端电势高;
由法拉第电磁感应定律得:
因为端电势高,所以
所以间的电压大小为。
答:感应电流的方向是顺时针;端电势高;间的电压是。
14.解:对金属棒,由动能定理得:,
导体棒受到的安培力:,
金属棒做匀速直线运动,由平衡条件得:,
即:,解得:,;
导体棒运动产生的电动势,
由闭合电路欧姆定律,
解得电路中的电流,
灯泡的额定电压。
15.解:由法拉第电磁感应定律可知,导体棒上的感应电动势为
和的总电阻为
由闭合电路的欧姆定律可知,通过导体棒的总电流为
由并联电路的特点可知通过的电流为
电容器两极板间的电压为
电容器所带的电荷量为
16.解:在匀速运动过程中受力平衡:
切割磁感线产生的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律,有联立解得的质量
根据能量守恒定律,有
根据焦耳定律,有
联立解得电阳产生的热量
从静止释放开始,选沿斜面向下为正方向。
根据动量定律,有:,其中
整理得:
而通过回路的总电荷量,,,
解得联立解得:
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