2023-2024学年粤教版选择性必修2第二章《电磁感应》单元测试A卷

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2023-2024学年 粤教版选择性必修2 第二章《电磁感应》单元测试A卷
A测试卷后附答案解析
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．下列关于线圈中自感电动势的大小的说法正确的是（ ）
A．电流变化越大，自感电动势越大
B．电流变化越快，自感电动势越大
C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零
D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大
2．如图所示，一定质量的导体棒ab横放在U形金属框架上。框架固定放在绝缘水平面上，框架粗糙，电阻不计且足够长，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。t=0时刻，垂直于ab导体棒施加水平恒力F，使ab从静止开始加速，作用一段时间后，撤掉外力F。下列导体棒ab速度随时间变化图像中可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．下列有关物理学史的说法符合事实的是（　　）
A．奥斯特首先发现了电流的磁效应
B．法拉第定量得出了法拉第电磁感应定律
C．牛顿通过实验测出万有引力常量
D．楞次首先引入电场线和磁感线，提出了判定感应电流方向的方法即楞次定律
4．如图所示，边长为L的正方形金属线框abcd从某一高处由静止释放，在下落过程中经过一个有水平边界、宽度为L的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，已知ab边进入磁场时线框刚好以速度v做匀速直线运动（整个下落过程中a、b始终水平），线框质量为m，电阻为R，重力加速度为g，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．ab边进入磁场时，线框中感应电流的方向为顺时针方向
B．ab边进入磁场时，ab两端的电压为
C．线框进入磁场时的速度大小
D．线框穿越磁场的过程中，产生的焦耳热为mgL
5．如图（甲）所示，长直导线右侧的固定矩形线框与长直导线位于同一平面内，以导线中向上电流为正，当长直导线中的电流发生如图（乙）所示的变化时，线框中感应电流与线框所受安培力的方向是（ ）
A．感应电流方向一直逆时针，线框受合力方向先向右后向左
B．感应电流方向一直顺时针，线框受合力方向先向左后向右
C．感应电流方向先顺时针后逆时针，线框受合力方向一直向左
D．感应电流方向先逆时针后顺时针，线框受合力一直向右
6．如图所示，有a、b两个闭合单匝正方形线圈，用材料和粗细均相同的导线制成，线圈边长，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀变化，不考虑线圈之间的相互影响，则a、b线圈中感应电流大小之比为（　　）
A．1：2 B．1：1 C．2：1 D．4：1
7．超导是当今科技研究的热点之一．当一块磁体靠近超导体时，超导体会产生强大的电流，从而对磁体有排斥作用，这种排斥力可以使磁体悬浮于空中，如图所示．关于磁体悬浮，下列说法中正确的是
A．磁体悬浮时，超导体使磁体处于失重状态
B．磁体靠近时，超导体中有电流，磁体悬浮时，超导体中无电流
C．磁体悬浮时，超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相同
D．磁体悬浮时，将其翻转180°后超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反
评卷人得分
二、多选题
8．在电磁感应现象中，下列说法正确的是（ ）
A．穿过闭合电路（总电阻不变）的磁通量越大，电路中的感应电流也越大
B．穿过闭合电路（总电阻不变）的磁通量变化的越多，电路中的感应电流也越大
C．感应电流的磁场总是阻碍原来的磁场变化
D．穿过电路（总电阻不变）的磁通量变化的越快，电路中的感应电动势也越大
9．根据法拉第电磁感应定律的数学表达式，电动势的单位V可以表示为（　　）
A．T/s B．Wb/s C． D．
10．如图所示，光滑U形金属导水平固定在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为L，之间接有阻值为R的电阻，其余部分电阻不计。一质量为m，电阻为R的金属棒放在导轨上，给棒一个水平向右的初速度使之开始滑行，最后停在导轨上。由以上条件，在此过程中可求出的物理量有（　　）
A．电阻R上产生的焦耳热 B．通过电阻R的总电荷量
C．棒运动的位移 D．棒运动的时间
11．如图甲所示，游乐园中的过山车虽然惊险刺激，但也有多种措施保证了它的安全运行。其中磁力刹车是为保证过山车在最后进站前的安全而设计的一种刹车形式。磁场很强的钕磁铁安装在轨道上，刹车金属框安装在过山车底部。简化为图乙所示的模型，将刹车金属框看作为一个边长为，总电阻为的单匝正方形线框，则过山车返回水平站台前的运动可以简化如下：线框沿着足够长的光滑斜面由某位置静止下滑，下边框进入匀强磁场时恰好做匀速直线运动。已知斜面与水平面的夹角为，过山车的总质量为，磁场区上下边界间的距离也为，磁感应强度大小为，方向垂直斜面向上，重力加速度为。则下列说法正确的是（　　）

A．开始下滑位置到磁场上边界的距离
B．线框刚进入磁场上边界时，感应电流的大小为
C．线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为
D．线框进入磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量为
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、实验题
12．图甲为某同学研究自感现象的实验电路图。先闭合开关，然后断开开关，观察开关断开时灯泡的亮度。
（1）开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时出现自感电动势。自感电动势使线圈L中的电流减小得 （填“更快”或“更慢”）些。
（2）该同学用电流传感器显示出在时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流，如图乙所示。所用电源的电动势，内阻不计，灯泡的阻值为6Ω，电阻R的阻值为2Ω，则线圈的直流电阻为 Ω，开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是 V。
（3）开关断开时，该同学观察到的现象是 。
13．小明同学将废弃不用的手机充电器拆开，发现内部有一个变压器，他想在不拆变压器绕线的前提下测量其初级线圈的直流电阻，先用多用电表欧姆挡测得阻值约400Ω，然后再用伏安法精确测量其直流电阻。现有器材如下：
①电流表A1（量程20mA，内阻r1约为3Ω，读数记为I1）；
②电流表A2（量程5 mA，内阻，读数记为I2）；
③电压表V（量程15V，内阻RV约为15 KΩ，读数记为U）；
④定值电阻；
⑤定值电阻；
⑥滑动变阻器R（0~1000Ω）；
⑦蓄电池E（电动势6V，内阻很小）；
⑧开关、导线若干。
（1）小明利用以上的部分器材设计了如图1所示的电路图，请指出此电路设计不妥当的地方 ；

（2）请利用提供的器材在图2的方框中画出改进后的电路图，并标出各器材的代号 ；
（3）测量初级线圈的电阻表达式为RL= ；（本结果均用题中所给的字母表示）
（4）关于实验操作说法正确的是 。
A．接通电路时应先接通K1，电路稳定后再接通K2
B．实验结束拆除电路时应先断开K1，稍等一会儿再断开K2
C．调整滑动变阻器电阻后立刻读出电表读数
评卷人得分
四、解答题
14．有人说，在图中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，因而感应电动势为0。这种说法对不对？为什么？
15．如图所示，在匀强磁场中有一足够长的光滑平行金属导轨，与水平面间的夹角θ=30°，间距L=0.5m。上端接有阻值R=0.3 的电阻。匀强磁场的磁感应强度大小B=0.4T，磁场方向垂直导轨平面向上，一质量m =0.2kg，电阻r=0.1 的导体棒MN，在平行于导轨的外力F作用下，由静止开始向上做匀加速运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直，且接触良好，当棒的位移d=9m时，电阻R上消耗的功率为P=2.7W。其它电阻不计，g取10m/s2。求：
(1)此时导体棒MN两端的电压是多少，导体棒MN哪端电势高？
(2)这一过程通过电阻R上的电荷量q；
(3)此时作用于导体棒上的外力F的大小。
16．为了提高城市摩天大楼中电梯的运行效率并缩短候梯时间，人们设计了一种电磁驱动的无绳电梯，如图甲。图乙所示为电磁驱动的简化模型：光滑的平行长直金属导轨置于竖直面内，间距L＝1m。导轨下端接有阻值R＝1Ω的电阻，质量m＝0.1kg的导体棒（相当于电梯车厢）垂直跨接在导轨上，导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上存在磁感应强度大小B＝0.5T，方向垂直纸面向里的匀强磁场，导体棒始终处于磁场区域内，g取。t＝0时刻，磁场以速度速度匀速向上移动的同时静止释放该导体棒。
（1）求t＝0时刻导体棒的加速度大小；
（2）若导体棒随之运动并很快达到一个恒定速度，求该恒定速度的大小。
(
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．B
解析：由自感电动势可知，自感电动势的大小与电流的变化率成正比，与电流的大小及电流变化的大小无关，选项A、C、D错误，选项B正确。
答案：B。
2．C
解析：当开始时用恒力F拉导体棒时，由牛顿第二定律
则随着速度的增加，导体棒的加速度减小，即开始时导体棒做加速度减小的加速运动；撤去力F后，导体棒受安培力作用速度减小，则其加速度
则随着速度的减小，加速度逐渐减小，因v-t图像的斜率等于加速度，可知图像C可能正确。
答案：C。
3．A
解析：A．根据物理学史可知，奥斯特首先发现了电流的磁效应，故A正确；
B．法拉第首先发现了电磁感应现象，纽曼和韦伯定量得出了法拉第电磁感应定律，故B错误；
C．卡位迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，故C错误；
D．法拉第首先引入电场线和磁感线，故D错误。
答案：A。
4．C
解析：A． 根据右手定则可知，ab边进入磁场时，线框中感应电流的方向为逆时针方向，故A错误；
B．ab边进入磁场时，产生的感应电动势为
则ab两端的电压为
故B错误；
C．ab边进入磁场时线框刚好以速度v做匀速直线运动，则有
可得线框进入磁场时的速度大小
D．根据条件可知线框匀速地穿越磁场，根据动能定理
可得产生的焦耳热为
故ABD错误，C正确。
答案：C。
5．B
思路：安培定则；左手定则
解析：在时间内，直线电流方向向上，根据安培定则，知导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐减小，则磁场逐渐减小，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向左，右边受到的安培力水平向右，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属框所受安培力的合力水平向左；在时间内，直线电流方向向下，根据安培定则，知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属框所受安培力的合力水平向右，B正确，ACD错误。
答案：B。
点拨：解决本题的关键掌握安培定则判断电流与其周围磁场的方向的关系，运用楞次定律判断感应电流的方向，以及运用左手定则判断安培力的方向。
6．C
解析：依题意，设正方形线圈横截面积为，根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生感应电动势大小为
又因为
联立可得线圈中产生感应电流大小为
所以可得两线圈中产生感应电流大小之比为
答案：C。
7．D
解析：A.排斥力可以使磁体悬浮于空中，所以超导体对磁体的力与磁体的重力平衡，而非失重状态；故A错误.
B.磁体靠近时，因电磁感应在超导体中产生感应电流；悬停时需要排斥的磁力向上说明超导体中依然有电流；故B错误.
C.超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反，才产生了排斥力，故C错误；
D.磁体悬浮时总是产生排斥的磁力作用，根据楞次定律可知与磁体的极性无关；则将其翻转180°后超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反；故D正确.
8．CD
解析：A．穿过闭合电路的磁通量越大，但磁通量变化率不一定越大，所以根据法拉第电磁感应定律知感应电动势不一定越大，感应电流也就不一定越大，故A错误；
B．穿过闭合电路的磁通量变化的越多，但磁通量变化率不一定越大，所以根据法拉第电磁感应定律知感应电动势不一定越大，感应电流也就不一定越大，故B错误；
C．根据楞次定律可知：感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化，故C正确；
D．穿过电路的磁通量变化越快，磁通量变化率越大，根据法拉第电磁感应定律知感应电动势也越大，故D正确。
答案：CD。
9．BC
解析：根据法拉第电磁感应定律，有
则有
答案：BC。
10．ABC
解析：A．根据能量守恒定律可知，金属棒的动能全部转化为系统焦耳热Q，即
由于ab的电阻与R相同，两者串联在电路中，因此电阻R上产生的焦耳热为
A正确；
B．以金属棒为研究对象，由动量定理可得
通过电阻R的总电荷量
解得
B正确；
C．根据法拉第电磁感应定律
而
联立解得棒运动的位移
C正确；
D．由于棒做加速度减小的减速运动，因此不能解得棒运动的时间，D错误。
答案：ABC。
11．ABD
解析：AB．线框刚进入磁场上边界时
下边框进入匀强磁场时恰好做匀速直线运动，感应电动势
联立得
可得
故AB正确；
C．线框穿过磁场的过程中
线框穿过磁场的过程根据能量守恒
穿出过程中产生的焦耳热为
故C错误；
D．线框进入磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量
故D正确。
答案：ABD。
12． 更慢 2 15 闪亮一下再逐渐熄灭
解析：（1）[1]自感电动势阻碍电流的变化，因此自感电动势使线圈L中的电流减小的更慢。
（2）[2]由图可知，零时刻通过电感线圈L的电流为1.5A，由欧姆定律
解得
[3]断开开关后，L相当于电源，断开瞬间，电流为1.5A，则感应电动势
（3）[4]开关闭合式电路中通过灯泡的电流
开关断开后流过灯泡的电流变大后逐渐减小，因此灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。
13． 电压表量程过大 A
解析：（1）被测线圈两端的最大电压为6V，达不到电压表V量程的一半，测量误差较大，所以不能使用该电压表；
（2）流过被测线圈的最大电流为
所以电流表选择A1；如果变阻器选择分压接法，当与被测线圈并联的部分电阻丝阻值达到时（滑片已经滑过了五分之三的区域），被测线圈两端的电压才达到2.25V，所以分压接法很难控制被测线圈两端电压的微小变化；如果选择限流接法，被测线圈两端的电压变化范围为1.8V~6V，足够测量多组数据，而且串联情况下更容易控制电压的微小变化，所以滑动变阻器选择限流接法；用内阻已知的电流表A2和阻值较大的定值电阻R2构造成电压表，用来测量电压值；流过电压表的电流最大值为
符合电流表A2的量程；由于电流表A2可以测出电流，所以电流表采用外接法，可以减小测量误差。改进后的电路图如下图所示

（3）根据部分电路的欧姆定律，被测线圈的阻值为
（4）由于线圈具有自感，在电路通断的瞬间，会产生较强的感应电流，容易损坏电流表，所以接通电路时应先接通K1，待电路稳定后再接通K2；实验结束拆除电路时应先断开K2，稍等一会儿再断开K1；调整滑动变阻器电阻后应稍等一会，待电流表示数稳定后再读出读数。
答案：A。
14．这种说法不对，理由见解析。
解析：这种说法不对。因为当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，此时穿过线圈的磁通量的变化率最小为零，故感应电动势为零；当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，根据法拉第电磁感应定律，则有线圈中磁通量的变化率最大，则线圈的感应电流也最大。
15．(1)0.9V，N端；(2)4.5C；(3)2N
解析：(1)电阻R上消耗的功率为P=2.7W，由可得回路中的电流为I=3A，MN两端的电压
U=IR=0.9V
由右手定则可知，MN中的电流方向为M到N，可知N端电势较高。
(2)据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律可得
联立代入数据可得
(3)当d=9m时，I=3A，据推论可得
代入数据可得v=6m/s，匀加速直线运动的加速度为
据牛顿第二定律可得
代入数据可得F=2N。
16．(1)a = 15m/s2 ；(2)v = 6m/s
解析：（1）在t＝0时刻，磁场匀速向上移动，导体棒相对磁场向下的速度大小为，由电磁感应定律，可知导体棒产生的感应电动势为
E1=BLv1=0.5×1×10V=5V
回路中的电流为
导体棒受到向上的安培力为
F安1=BI1L=0.5×5×1N=2.5N
由牛顿第二定律可得
F安1 mg=ma
解得加速度大小为
加速度方向竖直向上，导体棒向上做加速运动。
（2）若导体棒随之运动并很快达到一个恒定速度，此时导体棒受向上安培力大小等于重力，则有
F安2=BI2L=mg=1N
解得此时回路中的电流为
I2=2A
由电磁感应定律可得
E2=BLv2
解得
v2=4m/s
由电磁感应定律可知，v2是导体棒相对磁场的运动速度，则有导体棒的恒定速度为

答案第1页，共2页
答案第1页，共2页