物理选修3-2《第四章 电磁感应》测试卷A（含答案）
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．
1．在电磁感应现象中，下列说法中正确的是 （ ）
A．感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反
B．闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流
C．闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定能产生感应电流
D．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场磁通量的变化
2．如图所示，重现了当初法拉第的一个实验。下列说法中正确的是 （ ）
A．右边磁铁S极断开时，有感应电流从a至b通过检流计
B．右边磁铁S极断开时，有感应电流从b至a通过检流计
C．左边磁铁N极断开时，有感应电流从a至b通过检流计
D．左边磁铁N极断开时，有感应电流从b至a通过检流计
3．用日光灯电路如图所示，S为启动器，A为灯管，L为镇流器，关
于日光灯的工作原理下列说法正确的是 （ ）
A．镇流器的作用是将交流电变为直流电
B．在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯
管开始工作
C．日光灯正常发光时，启动器中的两个触片是分离的
D．日光灯正常发光时，灯管两端的电压为220V
4．如图所示是高频焊接原理示意图.线圈中通以高频交流电时，
待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是 （ ）
A．交流电的频率越高，焊接处的温度升高得越块
B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越块
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
5．在变电所，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，下列图中能正确反映其工作原理的是 （ ）
6．如图所示的电路中，两个电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“-”接线柱流
入时，指针向右摆，当电流从“+”接线柱流入时，指针向左摆，当电路接通并达到稳定时
再断开的瞬间，下列哪个说法符合实际 （ ）
A．G1指针向左摆，G2指针向右摆
B．G1指针向右摆，G2指针向左摆
C．G1、G2的指针都向左摆
D．G1、G2的指针都向右摆
7．如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在
同一水平面内，线圈B中通以如图乙所示的交变电流，设
t＝0时电流沿逆时针方向（图中箭头所示）．对于线圈A，
在～时间内，下列说法中正确的是 （ ）
A．有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势
B．有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
C．有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
D．有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势
8．图甲中的是一个边长为L的正方形导线框，其电阻为R。线
框以恒定速度沿轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域
。如果以轴的正方向作为力的正方向。线框在图示位置的
时刻作为时间的零点，则磁场对线框的作用力F随时间变化的
图线应为图乙中的哪个图？ （ ）
9．“卫星悬绳发电”是人类为寻找卫星的新型电力能源供应系统而进行的实验．假设在实验中，
用飞机拖着一根很长的金属线（其下端悬挂一个金属球，以保证金属线总是呈竖直状态）
在高空环绕地球飞行，且每次飞经我国上空时都是由西北飞向东南方向，则下列说法正
确的是 （ ）
A．这是利用运动导线切割地磁场的磁感线产生电动势的原理，金属线相当于发电机的
绕组
B．该发电机可产生直流电，且金属线的上端为正极
C．该发电机可产生直流电，且金属线的上端为负极
D．该发电机可产生交流电，当飞机在北半球飞行时、金属线的上端为其正极，当飞机
在南半球飞行时、金属线的上端为其负极
10．两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨的电阻可忽略不计。斜面处在以匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度。如图所示，在这过程中 （ ）
A．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零
B．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh
与电阻R上发出的焦耳热之和
C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零
D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
二、本题共4小题，共20分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答．
11．如图所示装置是研究电磁感应现象中，感应电流的方向与引起感应电流的磁场变化关系的实验示意图，磁铁的上端是N极。已知电流从“+”接线柱流入电流表时，电流表指针向右偏转，电流从“?”接线柱流入电流表时，电流表指针向左偏转。当磁铁从线圈中竖直向上拔出时，电流表指针向_______偏转（选填“左”或“右”）。
12．如图甲所示螺线管匝数，匝，横截面积cm2，电阻，与螺线管串联的外电阻，，穿过螺线管
方向向右的匀强磁场的磁感应强度按乙所示规律变化，
则电阻消耗的电功率为 W，点的电势为 V。
13．为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感 应电动势来测量海水的流速．假设海洋某处的地磁场竖直分量为B＝0.5×10－4T，水流是南北流向，如图将两个电极竖直插入此处海水中，且保持两电极的连线垂直水流方向．若两极相距L＝10m，与两电极相连的灵敏电压表的读数为U＝2mV，则海水的流速大小为 。
14．在操场上，两同学相距L为10m左右，在东偏北、西偏南11°的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，象甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上。双绞线并联后的电阻R为2Ω，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持f=2Hz．如果同学摇动绳子的最大圆半径h=1m，电流计的最大值I=3mA。
①试估算地磁场的磁感应强度的数量级_________。数学表达式B=___________．（用R,I,L,f,h等已知量表示）
②将两人的位置改为与刚才方向垂直的两点上，那么电流计的读数_________。
三、本题共4小题，满分40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（8分）电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的，如图所示。在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强的电场，使电子加速。被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动，设法把高能电子引入靶室，能使其进一步加速。在一个半径为r=0.84m的电子感应加速器中，电子在被加速的4.2×10-3s时间内获得的能量为12MeV，这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的，磁通量从零增到1.8Wb，求电子共绕行了多少周？
16．（8分）如图是一种测通电螺线管中磁场的装置，把一个很小的测量线圈A放在待测处，线圈与测量电量的电表Q串联，当用双刀双掷开关K使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由Q表测出该电荷电量q，就可以算出线圈所在处的磁感强度B（可认为是匀强磁场）.已知测量线圈共有N匝，直径为d，它和Q表串联电路的总电阻为R，求被测处的磁感强度B。
17．（12分）如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距，电阻，导轨上停放一质量、电阻的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图（b）所示。
（1）试分析说明金属杆的运动情况；
（2）求第2s末外力F的瞬时功率。
18．（12分）如图所示，正方形导线框abcd的质量为m、边长为l，导线框的总电阻为R。导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上方某处由静止自由下落，下落过程中，导线框始终在与磁场垂直的竖直平面内，cd边保持水平。磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，磁场上、下两个界面水平距离为l。已知cd边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。重力加速度为g。
（1）求cd边刚进入磁场时导线框的速度大小。
（2）请证明：导线框的cd边在磁场中运动的任意瞬间，导线框克服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率。
（3）求从导线框cd边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中，导线框克服安培力所做的功。
参考答案
1．D
2．AC
3．BC 镇流器的作用是启动器刚断开是产生瞬间高压，日光灯发光是产生自感电动势保证
灯管两端为低压，日光灯发光时启动器两个触片是分离的。
4．AD 频率越高，电流的变化率越大，穿过闭合工件的磁通量变化率也越大，产生的感应
电动势也越大。又根据，工件中的电流强度也越大。又根据，因此焊接
处电阻较大，产生热量多，温度升得很高。
5．C
6．A
7．D
8．B
9．AB 导线在地磁场中切割磁感线运动，所以导线相当于电源，A项正确；由右手定则判
断B项正确。
10．AD 导体棒匀速上升，所以合力做功为0，A项正确；恒力F做功等于安培力和重力做功。
11．左
12．1.6，-2。
13．4 m／s
14．（2）10－5， IR/2πLhf ，0
摇动绳子的过程中，绳切割地磁场，当摆动速度与地磁场垂直时，感应电动势最大，电流最大。由，，，得：。
15．由题意，问题的实质是线性变化的交变磁场在环形真空室内产生电场，该电场对电子加速其动能增加，从而实现对电子的加速。
有法拉第电磁感应定律，交变磁场在环形室内产生电场，其电动势为
设电子在加速器中绕行N周，由动能定理，电场力对电子做功NeE等于电子动能增加量，即，周
16．利用K将电流反向时，通电螺线管内部磁场将反向，但大小不变，都为B，所以测量线圈内磁通变化为：△ф= 2BS = 2Bπ（d/2）2 = πBd2/2
设电流反向时间为t，则平均感应电动势为：
平均感应电流 而电量 q =
所以被测处磁感应强度为
17．（1）金属杆速度为v时，电压表的示数应为
则 由题图可知：
故金属杆的加速度应恒定，即金属杆应水平向右做匀加速直线运动
（2）由（1）可得：
则第2s末杆的速度： 此时杆受到的安培力：
由牛顿第二定律得： 则（1分）
故外力F的功率
18．（1）设线框cd边刚进入磁场时的速度为v，
则在cd边进入磁场过程时产生的感应电动势为E=Blv，
根据闭合电路欧姆定律，通过导线框的感应电流为I=
导线框受到的安培力为F安=BIl=
因cd刚进入磁场时导线框做匀速运动，所以有F安=mg，
以上各式联立，得：
（2）导线框cd边在磁场中运动时，克服安培力做功的功率为：P安=F安v
代入整理得：P安= 导线框消耗的电功率为：P电=I2R=
因此有P安＝P电
（3）导线框ab边刚进入磁场时，cd边即离开磁场，因此导线框继续做匀速运动。导线框穿过磁场的整个过程中，导线框的动能不变。
设导线框克服安培力做功为W安，根据动能定理有2mgl－W安＝0解得W安＝2mgl。
物理选修3-2《第四章 电磁感应》测试卷B（含答案）
1、如图所示，一条形磁铁从静止开始，穿过采用双线绕成的闭合线圈，条形磁铁在穿过线圈过程中做( )
A．减速运动
B．匀速运动
C．自由落体运动
D．非匀变速运动
2、如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线悬挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，使圆环在竖起平面内摆动，摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，不计空气阻力，则 ( )
A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度。
B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流
C．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大
D．圆环最终将静止在平衡位置。
3、如下图示，闭合小金属环从高h处的光滑曲面右上端无初速滚下， 又沿曲面的另一侧上升，则 ( )
A．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h
4、如图所示，两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会达到最大值vm，则 ( )
A．如果B增大，vm将变大
B．如果α增大，vm将变大
C．如果R增大，vm将变大
D．如果m减小，vm将变大
5、如图，两根平行的光滑导轨竖直放置，处于垂直轨道平面的匀强磁场中，金属杆ab接在两导轨之间，在开关S断开时让ab自由下落，ab下落过程中始终保持与导轨接触良好，设导轨足够长，电阻不计。ab下落一段时间后开关闭合，从开关闭合开始计时，ab下滑速度v随时间变化的图象不可能是 ( )
6、如图所示，匀强磁场中放置有固定的abc金属框架，导体棒ef在框架上匀速向右平移，框架和棒所用材料、横截面积均相同，摩擦阻力忽略不计。则在ef棒脱离框架前，保持一定数值的物理量是 ( )
A．ef棒所受的拉力
B．电路中的磁通量
C．电路中的感应电流
D．电路中的感应电动势
7、如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一矩形线圈以一定的初速度进入匀强磁场区域，线圈全部进入匀强磁场区域时，其动能恰好等于它在磁场外面时的一半，设磁场区域宽度大于线圈宽度，则 ( )
A．线圈恰好在完全离开磁场时停下
B．线圈在未完全离开磁场时即已停下
C．线圈能通过场区不会停下
D．线圈在磁场中某个位置停下
8、矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下静止不动，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图甲所示。t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里；在0～4s时间内，线框ab边受匀强磁场的作用力随时间变化的图象(力的方向规定以向左为正方向)是图中的 ( )
9、如图所示，ab为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S为以a为圆心位于纸面内的金属圆环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触。当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图，则此时刻 ( )
A．有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向右
B．有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向左
C．有电流通过电流表，方向由d→c；作用于ab的安培力向右
D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零
10、如图所示，相距为d的两水平线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L(L A．线框一直都有感应电流
B．线框有一阶段的加速度为g
C．线框产生的热量为mg(d+h+L)
D．线框做过减速运动
11、关于感应电流，下列说法中正确的是 ( )
A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生
B．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生
C．线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流
D．只要电路的一部分作切割磁感线的运动，电路中就一定有感应电流
12、下面关于自感的说法正确的是 ( )
A．自感电动势总是阻碍电路中原来电流的增加
B．自感电动势总是阻碍电路中原来电流的变化
C．同一电感线圈中的电流越大，自感电动势越大
D．同一电感线圈中的电流变化越大，自感电动势越大
13、在纸面内放有一磁铁和一圆线圈，下列情况中能使线圈中产生感应电流的是 ( )
A．将磁铁在纸面内向上平移
B．将磁铁在纸面内向右平移
C．将磁铁绕垂直纸面的轴转动
D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内
14、某一实验装置如左图所示，在铁芯上绕着两个线圈P和Q，如果线圈P中的电流i随时间t的变化关系有如下图所示的四种情况，则可以在线圈Q中观察到感应电流的是 ( )
15、如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入MN极板间，发现电子向M板偏转，则可能是 ( )
A．电键S闭合瞬间
B．电键S由闭合到断开瞬间
C．电键S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动
D．电键S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动
16、穿过一个电阻为2Ω的闭合线圈的磁通量每秒均匀减小0.4Wb，则线圈中 ( )
A．感应电动势为0.4V
B．感应电动势每秒减小0.4V
C．感应电流恒为0.2A
D．感应电流每秒减小0.2A
17、如图所示，两个线圈绕在同一铁芯上，A中接有电源，B中导
线接有一电阻R。在把磁铁迅速插入A线圈的过程中，A线圈
中的电流将_____________（填“减少”、“增大”或“不变”），
通过电阻R的感应电流的方向为_____________；若线圈B能
自由移动，则它将_____________移动（填“向左”、“向右”或“不”）。
18、如图所示，边长为L的闭合正方形金属线框的电阻为R，经以速度v匀速
穿过宽度为d的有界匀强磁场，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度为
B，若L＜d，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为______________；若
L＞d，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为________________。
19、如图所示，位于竖直平面内的矩形平面导线框abcd，ab长L1=1.0m，bd长L2=0.5m，线框的质量m=0.2kg，电阻R=2Ω。其下方有一匀强磁场区域，该区域的上、下边界PP/和QQ/均与ab平行，两边界间距离为H，H＞L2，磁场的磁感应强度B=1T，方向与线框平面垂直。现令线框的dc边从离磁场区域的上边界PP/的距离为h=0.7m处从静止开始自由下落，已知在线框的dc边进入磁场以后，ab边到达边界PP/之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值，求从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场区域下边界QQ/的过程中，线框中产生的焦耳热。(不计空气阻力，g=10m/s2)
20、如图，两根相距为L的足够长的平行金属导轨，位于水平的xy平面内，一端接有阻值为R的电阻。在x＞0的一侧存在沿竖直方向的均匀磁场，磁感应强度B随x的增大而增大，B=kx，式中的k是一常量。一金属杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动。当t=0时金属杆位于x=0处，速度为v0 ，方向沿x轴的正方向。在运动过程中，有一大小可调节的外力F作用于金属杆以保持金属杆以恒定的加速度运动，加速度大小为a，方向沿x轴正方向。除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计。求：
（1）当金属杆的速度大小为v时，回路中的感应电动势；
（2）若金属杆的质量为m，施加于金属杆上的外力与时间的关系。
21、如图所示，（a）是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个半径为r＝0.1 m的有20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布［其右视图如图（b）］．在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2 T．线圈的电阻为2Ω，它的引出线接有8Ω的电珠L，外力推动线圈的P端，作往复运动，便有电流通过电珠．当线圈向右的位移随时间变化的规律如图所示时（x取向右为正）：
（1）画出感应电流随时间变化的图象（取逆时针为正）；
（2）求每一次推动线圈运动过程中的作用力；
（3）求该发电机的输出功率。（摩擦等损耗不计）
22、如图所示，MN、PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，匀强磁场的磁感线垂直导轨平面。导轨左端接阻值R=1.5Ω的电阻，电阻两端并联一电压表，垂直导轨跨接一金属杆ab，ab的质量m=0.1kg，电阻r=0.5Ω。ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，导轨电阻不计。现用F=0.7N的水平恒力向右拉ab，使之从静止开始运动，经时间t=2s后，ab开始做匀速运动，此时电压表示数U =0.3V，g取10m/s2，求ab匀速运动时外力F的功率。
电磁感应单元测试（一）
参考答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
C
B
BD
BC
D
C
C
D
A
10
11
12
13
14
15
16
BD
C
B
D
BCD
AC
AC
17、减小，Q→P，向左
18、，
19、Q=0.8J
20、（1）E=（2）
21、（1）第一个0.1s内电流为－0.2A，第二个0.1s内电流为0.2A，依次类推
（2）F=0.5N
（3）P=0.32W
22、0.28W
