高二下学期物理人教版(2019版)选择性必修二 第二章 电磁感应 单元检测(A卷)(含解析)

文档属性

名称 高二下学期物理人教版(2019版)选择性必修二 第二章 电磁感应 单元检测(A卷)(含解析)
格式 zip
文件大小 855.2KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2023-03-21 21:23:50

图片预览

文档简介

第二章 电磁感应 单元检测(A卷)
一、单选题
1.下列家用电器利用电磁感应原理工作的是(  )
A.电饭煲 B.电磁炉 C.电烙铁 D.热水器
2.一个闭合线圈放在变化的磁场中,线圈产生的感应电动势为E。若仅将线圈匝数增加为原来的4倍,则线圈产生的感应电动势变为( )
A.4E
B.2E
C.E/2
D.E/4
3.如图甲所示,面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中,线圈电阻,磁场方向垂直于线圈平面向里,已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,定值电阻,则0~5s内(  )
A.线圈感应电动势均匀增大
B.a、b两点间电压
C.通过电阻R的电荷量为1C
D.电阻R上产生的热量为2J
4.如图所示,金属导轨OM、ON焊接在O点处的金属块(大小不计,图中黑色所示)上,虚线OP是的角平分线,整个空间分布着垂直导轨平面的匀强磁场。时刻,金属棒由O点沿OP方向做匀速直线运动,棒始终与导轨接触良好且与OP垂直,除金属块外其他电阻不计,则在开始计时的连续相等时间内,通过棒中点横截面的感应电荷量之比为(  )
A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.2:3
5.无线充电是近年发展起来的新技术,如图所示,该技术通过交变磁场在发射线圈和接收线圈间传输能量。内置接收线圈的手机可以直接放在无线充电基座上进行充电,关于无线充电的说法正确的是(  )
A.无线充电效率高,线圈不发热
B.无线充电基座可以用稳恒直流电源供电
C.无线充电过程主要利用了电磁感应原理
D.无线充电基座可以对所有手机进行无线充电
6.如图为“研究电磁感应现象”的实验装置,现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A。线圈BC。电流计及电键按如图所示连接,已知电路接通时A中电流方向如图中箭头所示。关于实验现象,下列判断正确的是(  )
A.将线圈A迅速插入下面线圈时,通过电流计的电流方向是B→G→C
B.将线圈A插入下面线圈稳定后,通过电流计的电流方向是C→G→B
C.线圈A插入下面线圈稳定后,将变阻器滑片迅速向左滑动时电流计指针不偏转
D.将线圈A从下面线圈中拔出时,快速拔比慢慢拔过程中电流计的最大偏转角度大
7.如图所示,AOC是光滑的金属轨道,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上,直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC上,空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,则在PQ杆滑动的过程中,下列判断正确的是(  )
A.感应电流的方向始终是由
B.感应电流的方向始终是由
C.PQ受磁场力的方向垂直杆向左
D.PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下,后垂直于杆向右上
8.如图所示,水平面上足够长的平行直导轨左端连接一个耐高压的平行板电容器,竖直向下的匀强磁场分布在整个空间。导体杆在恒力作用下从静止开始向右运动,在运动过程中导体杆始终与导轨接触良好。若不计一切摩擦和电阻,那么导体杆所受安培力以及运动过程中的瞬时速度v随时间t的变化关系图正确的是(  )
A. B.C. D.
二、多选题
9.空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示,一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上.t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示:磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示,则在t=0到t=t1的时间间隔内(  )
A.圆环所受安培力的方向始终不变
B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
C.圆环中的感应电流大小为
D.圆环中的感应电动势大小为
10.如图所示,固定的竖直光滑U型金属导轨,间距为L,上端接有阻值为R的电阻,处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上,导轨的电阻忽略不计.初始时刻,弹簧处于伸长状态,其伸长量为x1=,此时导体棒具有竖直向上的初速度v0.在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.则下列说法正确的是()
A.初始时刻导体棒受到的安培力大小F =
B.初始时刻导体棒加速度的大小
C.导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热
D.导体棒往复运动,最终静止时弹簧处于压缩状态
11.如图,是一个正方形金属框放在光滑水平面上的俯视图,虚线右侧存在方向竖直向上的匀强磁场.正方形金属框电阻为R,边长为L,在外力作用下由静止开始,以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域.自线框从左边界进入磁场时开始计时,t1时刻线框全部进入磁场.设金属框中感应电流大小为i,外力大小为F,线框中电功率为P,通过导体横截面的电荷量为q,则上述物理量随时间变化的关系可能正确的是(  )
A.
B.
C.
D.
三、实验题
12.为判断线圈绕向,可将灵敏电流计G与线圈L连接,如图所示.已知线圈由a端开始绕至b端:当电流从电流计G左端流入时,指针向左偏转.
(1)将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时,发现指针向左偏转.俯视线圈,其绕向为____________(填:“顺时针”或“逆时针”).
(2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时,指针向右偏转.俯视线圈,其绕向为____________(填:“顺时针”或“逆时针”).
四、解答题
13.国庆阅兵时,我国的JH-7型歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向自东向西呼啸而过。该机的翼展为12.7m,北京地区地磁场的竖直分量为T,该机水平飞过天安门时的速度为声速的0.7倍,求该机两翼端的电势差。哪端的电势比较高?
14.如图甲所示,匝的线圈(图中只画了2匝),电阻,其两端与一个的电阻相连,线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
(1)判断通过电阻的电流方向;
(2)求线圈产生的感应电动势;
(3)求电阻两端的电压。
15.如图所示,条形磁铁以某一速度v向螺线管靠近,此时螺线管中是否产生感应电流?如果产生,感应电流的方向是怎样的?
16.如图甲所示,MN、PQ为水平放置的足够长平行光滑导轨,导轨间距为,导轨左端连接的定值电阻,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为,将电阻为(接入电路中的电阻)的金属棒ab垂直放置在导轨上,且与导轨接触良好,导轨电阻不计,规定水平向右为x轴正方向,在处给棒一个向右的初速度,同时对棒施加水平向右的拉力F作用,在运动过程中受的安培力FA随位移x的关系图象如图乙所示。求:
(1)金属棒速度时,金属棒受到安培力大小FA1;
(2)金属棒运动到时,速度大小v2;
(3)估算金属棒运动到的过程中克服安培力做功值WA。
参考答案:
1.B
【详解】热水器、电饭煲、电烙铁利用了电流的热效应,电磁炉是利用电磁感应原理工作。
故选B。
2.A
【详解】根据法拉第电磁感应定律:
E=n,
可知仅将磁通量的变化率增加为原来的4倍时,线圈中的感应电动势变为4E,故BCD错误,A正确。
故选A。
3.C
【详解】A.因B-t图像的斜率一定,则一定,产生的感应电动势一定,选项A错误;
B.根据楞次定可知,线圈中产生逆时针方向的感应电流,则a点电势高于b点,由乙图知


电路的总电流为I,则有

Uab=IR=0.2×6 V=1.2 V
选项B错误;
C.通过电阻R的电荷量为
q=It=0.2×5C=1C
选项C正确;
D.电阻R上产生的热量为
Q=I2Rt=0.22×6×5J=1.2J
选项D错误。
故选C。
4.C
【详解】根据题意,由感应电荷量的公式可得
又平均电流为
金属棒由O点沿OP方向做匀速直线运动,切割磁感线,则有
所以,可得电荷量为
因为整个空间分布着垂直导轨平面的匀强磁场,故感应电荷量只与相同时间内面积的大小有关,设金属棒运行的时间分别为t和2t,由几何关系可得,后一t内面积是前一t面积的3倍,故电荷量也是3倍,ABD错误,C正确。
故选C。
5.C
【详解】A.接收线圈的磁通量只是发射线圈产生的一部分,则无线充电效率低;充电时线圈中有电流,根据电流的热效应,可知线圈会发热,故A错误;
B.如果无线充电基座用稳恒直流电源供电,则接收线圈的磁通量不变,不能产生感应电流,无法对手机充电,故B错误;
C.无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的,故C正确;
D.如果手机内没有接受线圈,则无线充电基座不可以对手机进行充电,故D错误。
故选C。
6.D
【详解】A.题干中已知A中电流方向在下面螺线管中产生的磁场方向是竖直向下,当A插入下面线圈时,根据楞次定律知感应电流的磁场向上,由安培定则知感应电流方向为C→G→B,故A错误;
B.线圈A插入下面线圈稳定后不再有感应电流,故B错误;
C.线圈A插入下面线圈稳定后,将变阻器滑片迅速向左滑动时A中电流变化,在下面线圈中有感应电流产生,电流计指针偏转,故C错误;
D.根据电磁感应定律可知感应电动势与磁通量的变化率成正比,快速拔出产生的电动势比较大,感应电流也就比较大。故D正确。
7.D
【详解】AB.在PQ杆滑动的过程中,的面积先增大,后减小,穿过磁通量先增大,后减小,根据楞次定律可知:感应电流的方向先是由P到Q,后是由Q到P,故AB错误;
CD.由左手定则判断得到:PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下,后垂直于杆向右上,故D正确,C错误。
故选D。
8.C
【详解】导体杆在恒力作用下从静止开始向右运动,切割磁感线产生感应电动势,电容器充电,由于不考虑电阻,电容器两端电压与电动势相等,设充电电流为i,则有
则安培力为
对导体杆由牛顿第二定律有


即导体杆做匀加速直线运动,则安培力恒定
故选C。
9.BC
【详解】AB、根据B-t图象,由楞次定律可知,线圈中感应电流方向一直为顺时针,但在t0时刻,磁场的方向发生变化,故安培力方向的方向在t0时刻发生变化,则A错误,B正确;
CD、由闭合电路欧姆定律得:,又根据法拉第电磁感应定律得:,又根据电阻定律得:,联立得:,则C正确,D错误.
故本题选BC.
10.BD
【详解】A.导体棒的初速度为v0,初始时刻产生的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律得
E=BLv0
设初始时刻回路中产生的电流为I,由闭合电路的欧姆定律得
设初始时刻导体棒受到的安培力为F,由安培力公式得
F=BIL
联立上式得
F=
故A错误;
B.初始时刻,弹簧处于伸长状态,棒受到重力、向下的安培力和弹簧的弹力,所以
ma=mg+kx+F
得:
a=
故B正确;
C.导体棒直到最终静止时,棒受到重力和弹簧的弹力,受力平衡,则
mg=kx2
得:
x2=
由于x1=x2,所以弹簧的弹性势能不变,由能的转化和守恒定律得
mg(x1+x2)+Ek=Q
解得系统产生的总热量
Q=
R上产生的热量要小于系统产生的总热量,故C错误;
D.从初始时刻到最终导体棒静止的过程中,导体棒减少的机械能一部分转化为弹簧的弹性势能,另一部分通过克服安培力做功转化为电路中的电能;当导体棒静止时,棒受到重力和弹簧的弹力,受力平衡,所以弹簧处于压缩状态,故D正确.
故选BD.
11.AC
【详解】A.0﹣t1时间内,线框由静止开始以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域,根据速度时间关系可得:
v=at
感应电动势:
E=BLv=Blat
感应电流:
B、L、a、R是定值,则i与t成正比,故A正确;
B.线框受到的安培力:
F安=BIL=
对线框,由牛顿第二定律可得:
F﹣ =ma
解得:
F=+ma
故B错误;
C.电功率:
P=I2R=t2
P为时间的二次函数,故C正确;
D.电荷量:
q=It=
q与t的平方成正比,故D错误;
12. 顺时针 逆时针
【详解】(1)由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上,感应电流由a经G流向b,再由安培定则知线圈绕向如图所示,为顺时针.
(2)由楞次定律知感应电流产生的磁场方向向上,感应电流由b经G流向a,再由安培定则知线圈绕向为逆时针.
13.0.14V,左端的电势较高
【详解】根据地球磁场方向判断,北京第五磁场的竖直分量方向为竖直向下,飞机在水平自东向西飞过天安门上空,可看作为该机的机翼做导体切割磁感线运动,根据右手定则,可以判断感应电流方向为右指向左,则左端的电势较高,该机两翼端的电势差
14.(1);(2);(3)
【详解】(1)根据图像可知,线圈中垂直于纸面向里的磁场增大,为了阻碍线圈中磁通量的增大,根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外,根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向,所通过电阻的电流方向为。
(2)根据法拉第电磁感应定律
(3)电阻两端的电压为路端电压,根据分压规律可知
15.产生感应电流,方向在螺线管中由下到上
【详解】当磁铁向左运动时,导致线圈的磁通量向下增大,感应电流的产生的磁场与它相反;据右手螺旋定则可知,螺线管产生感应电流,感应电流方向在螺线管中由下到上。
16.(1)1.0N;(2)0.9m/s;(3)2.08J
【详解】(1)由法拉第电磁感应定律,感应电动势为
E1=BLv1
由闭合电路欧姆定律,回路中感应电流
由安培力公式
FA1=BLI1
联立解得
FA1=1.0N
(2)由图乙可得,金属棒运动到x=3m处,受到的安培力FA2=0.9N,根据安培力公式
F=BIL
可得
解得
v2=0.9m/s
(3)由FA-x图象中图线与x轴围成面积值就等于此过程安培力做的功,由图可得,在0~3m区域内大约有104个小方格,每个小方格面积值0.1×0.2=0.02J,所以此过程克服安培力做功
WA≈0.02×104=2.08J