第二章 电磁感应及其应用 章末检测（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第二章 电磁感应及其应用 章末检测（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 955.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-25 20:30:18 | ||
图片预览
文档简介
第二章 电磁感应及其应用 章末检测
一、单选题
1．如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为，在该平面上以、与导线成60°角的初速度运动，环中最多能产生的电能为（ ）
A． B． C． D．
2．在赤道的上空，设想有一束自东向西运动的电子流。因受地磁场的作用。它将（ ）
A．向东偏转 B．向西偏转 C．向上偏转 D．向下偏转
3．一直升飞机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B．直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用表示每个叶片中的感应电动势，则（ ）
A．，且a点电势低于b点电势 B．，且a点电势低于b点电势
C．，且a点电势高于b点电势 D．，且a点电势高于b点电势
4．如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。交流电源接充电板，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，若在到时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由均匀增加到。下列说法正确的是（ ）
A．c点的电势高于d点的电势
B．受电线圈中感应电流方向由d到c
C．c、d之间的电势差为
D．若想增大c、d之间的电势差，可以仅增加送电线圈中的电流的变化率
5．如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．棒产生的电动势为
B．微粒的电荷量与质量之比为
C．电阻消耗的电功率为
D．电容器所带的电荷量为
6．如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（ ）
A．拨至M端或N端，圆环都向左运动
B．拨至M端或N端，圆环都向右运动
C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动
D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
7．管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（ ）
A．库仑 B．霍尔 C．洛伦兹 D．法拉第
8．一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框平面与磁场垂直，线框的右边紧贴着磁场边界，如图甲所示。t＝0时刻对线框施加一水平向右的外力，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场，外力F随时间t变化的图象如图乙所示。已知线框质量m＝1kg、电阻R＝1Ω，以下说法不正确的是( )
A．线框边长为1m
B．匀强磁场的磁感应强度为2T
C．线框穿过磁场的过程中，通过线框的电荷量为C
D．线框做匀加速直线运动的加速度为1m/s2
二、多选题
9．水力发电站和火力发电站都采用旋转磁极式发电机，但是发电机的结构一般不同。水力发电站常采用图甲所示原理的发电机，、、、均为线圈；火力发电站常采用图乙所示原理的发电机，、、、均为沿轴方向的导线。当图中固定有磁铁的转子顺时针匀速旋转到图示位置时，某同学在两图中标示了电流方向，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中、线圈电流标示方向正确
B．图甲中、线圈电流标示方向正确
C．图乙中、导线电流标示方向正确
D．图乙中、导线电流标示方向正确
10．如图所示，边长为、不可形变的正方形导线框内有半径为的圆形磁场区域，其磁感应强度随时间的变化关系为（常量）。回路中滑动变阻器的最大阻值为，滑片位于滑动变阻器中央，定值电阻、。闭合开关，电压表的示数为，不考虑虚线右侧导体的感应电动势，则（ ）
A．两端的电压为
B．电容器的极板带正电
C．滑动变阻器的热功率为电阻的5倍
D．正方形导线框中的感应电动势为
11．如图所示，光滑平行的金属轨道分水平段（左端接有阻值为的定值电阻）和半圆弧段两部分，两段轨道相切于和点，圆弧的半径为，两金属轨道间的宽度为，整个轨道处于磁感应强度为，方向竖直向上的匀强磁场中。质量为、长为、电阻为的金属细杆置于轨道上的处，。在时刻，给金属细杆一个垂直金属细杆、水平向右的初速度，之后金属细杆沿轨道运动，在时刻，金属细杆以速度通过与圆心等高的和；在时刻，金属细杆恰好能通过圆弧轨道的最高点，金属细杆与轨道始终接触良好，轨道的电阻和空气阻力均不计，重力加速度为。以下说法正确的是（ ）
A．时刻，金属细杆两端的电压为
B．时刻，金属细杆所受的安培力为
C．从到时刻，通过金属细杆横截面的电荷量为
D．从到时刻，定值电阻产生的焦耳热为
12．如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距，电阻不计，两端分别接有电阻和，且，ab杆的电阻为，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为。现ab以恒定速度匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与、消耗的电功率之和相等，则（ ）
A． B．上消耗的电功率为
C．a、b间电压为3V D．拉ab杆水平向右的拉力为
三、实验题
13．研究电磁感应现象的实验。
（1）为了能明显地观察到实验现象，请用实线将如图所示的实验器材连接相应的实物电路图______。
（2）将原线圈插入副线圈中，闭合开关后，下列操作可使副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向相同的是___________。
A．在原线圈中插入软铁棒 B．拔出原线圈
C．使变阻器阻值变大 D．断开开关
14．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。
（1）如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道_______。
（2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转。电路稳定后，若向左移动滑片，此过程中电流表指针向______偏转，若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向______偏转。（均选填“左”或“右”）
（3）某同学按图丙完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除______（选填“A”或“B”） 线圈所在电路时发生的，分析可知，要避免电击发生,在拆除电路前应______（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。
四、解答题
15．如图，一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量的U型导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻的金属棒的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路；与斜面底边平行，长度。初始时与相距，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小，重力加速度大小取。求：
（1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；
（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数；
（3）导体框匀速运动的距离。
16．如图所示，一个质量为m、电荷量大小为e的电子，以速度v从x轴上某一点垂直于x轴进入上方的匀强磁场区域。已知x轴上方磁场的磁感应强度大小为2B，方向垂直于纸面向里；下方磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。
（1）在图中画出电子运动的轨迹；
（2）求电子运动一个周期的时间；
（3）求电子运动一个周期沿x轴移动的距离。
17．某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置，如图所示。竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨，间距为l。导轨间加有垂直导轨平面向里的匀强磁场B。绝缘火箭支撑在导轨间，总质量为m，燃料室中的金属棒EF电阻为R，并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触。
引燃火箭下方的推进剂，迅速推动刚性金属棒CD（电阻可忽略且和导轨接触良好）向上运动，当回路CEFDC面积减少量达到最大值，用时△t，此过程激励出强电流，EF产生电磁推力加速火箭。在时间内，电阻R产生的焦耳热使燃料燃烧形成高温高压气体。当燃烧室下方的可控喷气孔打开后，喷出燃气进一步加速。
(1)求在时间内，回路中感应电动势的平均值及通过金属棒EF的电荷量，并判断金属棒EF中的感应电流方向；
(2)经时间火箭恰好脱离导轨，求火箭脱离时的速度v0；（不计空气阻力）
(3)请对该设计谈谈你的看法。
18．如图甲所示，在同一水平面上，两条足够长的平行金属导轨MNPQ间距为，右端接有电阻，导轨EF连线左侧光滑且绝缘，右侧导轨粗糙，EFGH区域内有垂直导轨平面磁感应强度的矩形匀强磁场；一根轻质弹簧水平放置左端固定在K点，右端与质量为金属棒a接触但不栓接，且与导轨间的动摩擦因数，弹簧自由伸长时a棒刚好在EF处，金属棒a垂直导轨放置，现使金属棒a在外力作用下缓慢地由EF向左压缩至AB处锁定，压缩量为，此时在EF处放上垂直于导轨质量，电阻的静止金属棒b；接着释放金属棒a，两金属棒在EF处碰撞，a弹回并压缩弹簧至CD处时速度刚好为零且被锁定，此时压缩量为，b棒向右运动，经过从右边界GH离开磁场，金属棒b在磁场运动过程中流经电阻R的电量。设棒的运动都垂直于导轨，棒的大小不计，已知弹簧的弹力与形变量的关系图象（如图乙）与x轴所围面积为弹簧具有的弹性势能。求：
(1)金属棒a碰撞金属棒b前瞬间的速度；
(2)金属棒b碰撞后的速度；
(3)整个过程中电阻R上产生的热量。
试卷第1页，共3页
试卷第11页，共2页
参考答案：
1．C
2．C
3．A
4．D
5．B
6．B
7．D
8．A
9．AC
10．AC
11．CD
12．BD
13． （1）探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，检流计与副线圈组成另一个闭合电路，电路图如图所示
（2） BCD
14． 电流表指针偏转方向与电流方向间的关系 右 左 A 断开开关
15．（1）；（2），；（3）
16．（1） ；（2）；（3）
17．(1) ，；电流方向向右；(2) ；(3) 这种设计让火箭在发射轨道内加速时，使用电磁加速，大大节省了火箭的发射燃料，从而减少了火箭的重量，使火箭更容易发射。
18．(1)2m/s；(2)1m/s；(3) 0.055J
一、单选题
1．如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为，在该平面上以、与导线成60°角的初速度运动，环中最多能产生的电能为（ ）
A． B． C． D．
2．在赤道的上空，设想有一束自东向西运动的电子流。因受地磁场的作用。它将（ ）
A．向东偏转 B．向西偏转 C．向上偏转 D．向下偏转
3．一直升飞机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B．直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用表示每个叶片中的感应电动势，则（ ）
A．，且a点电势低于b点电势 B．，且a点电势低于b点电势
C．，且a点电势高于b点电势 D．，且a点电势高于b点电势
4．如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。交流电源接充电板，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，若在到时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由均匀增加到。下列说法正确的是（ ）
A．c点的电势高于d点的电势
B．受电线圈中感应电流方向由d到c
C．c、d之间的电势差为
D．若想增大c、d之间的电势差，可以仅增加送电线圈中的电流的变化率
5．如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．棒产生的电动势为
B．微粒的电荷量与质量之比为
C．电阻消耗的电功率为
D．电容器所带的电荷量为
6．如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（ ）
A．拨至M端或N端，圆环都向左运动
B．拨至M端或N端，圆环都向右运动
C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动
D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
7．管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（ ）
A．库仑 B．霍尔 C．洛伦兹 D．法拉第
8．一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框平面与磁场垂直，线框的右边紧贴着磁场边界，如图甲所示。t＝0时刻对线框施加一水平向右的外力，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场，外力F随时间t变化的图象如图乙所示。已知线框质量m＝1kg、电阻R＝1Ω，以下说法不正确的是( )
A．线框边长为1m
B．匀强磁场的磁感应强度为2T
C．线框穿过磁场的过程中，通过线框的电荷量为C
D．线框做匀加速直线运动的加速度为1m/s2
二、多选题
9．水力发电站和火力发电站都采用旋转磁极式发电机，但是发电机的结构一般不同。水力发电站常采用图甲所示原理的发电机，、、、均为线圈；火力发电站常采用图乙所示原理的发电机，、、、均为沿轴方向的导线。当图中固定有磁铁的转子顺时针匀速旋转到图示位置时，某同学在两图中标示了电流方向，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中、线圈电流标示方向正确
B．图甲中、线圈电流标示方向正确
C．图乙中、导线电流标示方向正确
D．图乙中、导线电流标示方向正确
10．如图所示，边长为、不可形变的正方形导线框内有半径为的圆形磁场区域，其磁感应强度随时间的变化关系为（常量）。回路中滑动变阻器的最大阻值为，滑片位于滑动变阻器中央，定值电阻、。闭合开关，电压表的示数为，不考虑虚线右侧导体的感应电动势，则（ ）
A．两端的电压为
B．电容器的极板带正电
C．滑动变阻器的热功率为电阻的5倍
D．正方形导线框中的感应电动势为
11．如图所示，光滑平行的金属轨道分水平段（左端接有阻值为的定值电阻）和半圆弧段两部分，两段轨道相切于和点，圆弧的半径为，两金属轨道间的宽度为，整个轨道处于磁感应强度为，方向竖直向上的匀强磁场中。质量为、长为、电阻为的金属细杆置于轨道上的处，。在时刻，给金属细杆一个垂直金属细杆、水平向右的初速度，之后金属细杆沿轨道运动，在时刻，金属细杆以速度通过与圆心等高的和；在时刻，金属细杆恰好能通过圆弧轨道的最高点，金属细杆与轨道始终接触良好，轨道的电阻和空气阻力均不计，重力加速度为。以下说法正确的是（ ）
A．时刻，金属细杆两端的电压为
B．时刻，金属细杆所受的安培力为
C．从到时刻，通过金属细杆横截面的电荷量为
D．从到时刻，定值电阻产生的焦耳热为
12．如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距，电阻不计，两端分别接有电阻和，且，ab杆的电阻为，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为。现ab以恒定速度匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与、消耗的电功率之和相等，则（ ）
A． B．上消耗的电功率为
C．a、b间电压为3V D．拉ab杆水平向右的拉力为
三、实验题
13．研究电磁感应现象的实验。
（1）为了能明显地观察到实验现象，请用实线将如图所示的实验器材连接相应的实物电路图______。
（2）将原线圈插入副线圈中，闭合开关后，下列操作可使副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向相同的是___________。
A．在原线圈中插入软铁棒 B．拔出原线圈
C．使变阻器阻值变大 D．断开开关
14．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。
（1）如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道_______。
（2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转。电路稳定后，若向左移动滑片，此过程中电流表指针向______偏转，若将线圈A抽出，此过程中电流表指针向______偏转。（均选填“左”或“右”）
（3）某同学按图丙完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除______（选填“A”或“B”） 线圈所在电路时发生的，分析可知，要避免电击发生,在拆除电路前应______（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。
四、解答题
15．如图，一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量的U型导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻的金属棒的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路；与斜面底边平行，长度。初始时与相距，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小，重力加速度大小取。求：
（1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；
（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数；
（3）导体框匀速运动的距离。
16．如图所示，一个质量为m、电荷量大小为e的电子，以速度v从x轴上某一点垂直于x轴进入上方的匀强磁场区域。已知x轴上方磁场的磁感应强度大小为2B，方向垂直于纸面向里；下方磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。
（1）在图中画出电子运动的轨迹；
（2）求电子运动一个周期的时间；
（3）求电子运动一个周期沿x轴移动的距离。
17．某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置，如图所示。竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨，间距为l。导轨间加有垂直导轨平面向里的匀强磁场B。绝缘火箭支撑在导轨间，总质量为m，燃料室中的金属棒EF电阻为R，并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触。
引燃火箭下方的推进剂，迅速推动刚性金属棒CD（电阻可忽略且和导轨接触良好）向上运动，当回路CEFDC面积减少量达到最大值，用时△t，此过程激励出强电流，EF产生电磁推力加速火箭。在时间内，电阻R产生的焦耳热使燃料燃烧形成高温高压气体。当燃烧室下方的可控喷气孔打开后，喷出燃气进一步加速。
(1)求在时间内，回路中感应电动势的平均值及通过金属棒EF的电荷量，并判断金属棒EF中的感应电流方向；
(2)经时间火箭恰好脱离导轨，求火箭脱离时的速度v0；（不计空气阻力）
(3)请对该设计谈谈你的看法。
18．如图甲所示，在同一水平面上，两条足够长的平行金属导轨MNPQ间距为，右端接有电阻，导轨EF连线左侧光滑且绝缘，右侧导轨粗糙，EFGH区域内有垂直导轨平面磁感应强度的矩形匀强磁场；一根轻质弹簧水平放置左端固定在K点，右端与质量为金属棒a接触但不栓接，且与导轨间的动摩擦因数，弹簧自由伸长时a棒刚好在EF处，金属棒a垂直导轨放置，现使金属棒a在外力作用下缓慢地由EF向左压缩至AB处锁定，压缩量为，此时在EF处放上垂直于导轨质量，电阻的静止金属棒b；接着释放金属棒a，两金属棒在EF处碰撞，a弹回并压缩弹簧至CD处时速度刚好为零且被锁定，此时压缩量为，b棒向右运动，经过从右边界GH离开磁场，金属棒b在磁场运动过程中流经电阻R的电量。设棒的运动都垂直于导轨，棒的大小不计，已知弹簧的弹力与形变量的关系图象（如图乙）与x轴所围面积为弹簧具有的弹性势能。求：
(1)金属棒a碰撞金属棒b前瞬间的速度；
(2)金属棒b碰撞后的速度；
(3)整个过程中电阻R上产生的热量。
试卷第1页，共3页
试卷第11页，共2页
参考答案：
1．C
2．C
3．A
4．D
5．B
6．B
7．D
8．A
9．AC
10．AC
11．CD
12．BD
13． （1）探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，检流计与副线圈组成另一个闭合电路，电路图如图所示
（2） BCD
14． 电流表指针偏转方向与电流方向间的关系 右 左 A 断开开关
15．（1）；（2），；（3）
16．（1） ；（2）；（3）
17．(1) ，；电流方向向右；(2) ；(3) 这种设计让火箭在发射轨道内加速时，使用电磁加速，大大节省了火箭的发射燃料，从而减少了火箭的重量，使火箭更容易发射。
18．(1)2m/s；(2)1m/s；(3) 0.055J