第二章　电磁感应 达标检测卷（有解析）高中物理粤教版选择性必修第二册

电磁感应
达标检测卷
(本卷对应学生检测卷P239)
(考试时间：60分钟　满分：100分)
班级：________　　座号：________　　姓名：________　　分数：________
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7小题只有一项符合题目要求，第8～10小题有多项符合题目要求)
1．如图所示，通有恒定电流的直导线旁边同一平面内固定有矩形线圈abcd，当通电直导线沿线圈所在平面垂直于ad边向右一直运动到bc边右侧的过程中(导线与线圈不接触)，线圈中电流方向的变化为(　　)
A．逆时针方向→顺时针方向→逆时针方向→顺时针方向
B．逆时针方向→顺时针方向→逆时针方向
C．顺时针方向→逆时针方向→顺时针方向→逆时针方向
D．顺时针方向→逆时针方向→顺时针方向
2．MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图所示，则(　　)
A．若固定ab，使cd向右滑动，则回路中电流方向为a→b→d→c
B．若ab向左、cd向右同时运动，则回路中电流为零
C．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则回路中电流方向为c→d→b→a
D．若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcd>vab，则回路中电流方向为c→d→b→a
3．如图，矩形abcd为匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，圆形闭合金属线圈以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动．下图是线圈的四个可能到达的位置，则线圈的速度不可能为零的位置是(　　)
　　　　　　
　　　　　　　　A　　　　 B 　　　　 C　　　　 D
4．如图所示的金属线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成θ角，线框从图示实线位置，以线框ab边为轴顺时针转过90°到虚线位置时，所用时间为T，则该过程(　　)
A．在初始位置时，穿过线圈的磁通量Φ＝BS cos θ
B．线框中磁通量的变化量为ΔΦ＝0
C．线框中感应电流方向先沿adcba方向再沿abcda方向
D．线框中产生的平均感应电动势为
5．如图所示的电路中，灯泡A、B电阻相同，自感线圈L的电阻跟灯泡相差不大，在t1时刻将S断开，那么流过灯泡B的电流随时间变化的图像正确的是(　　)
　　　　　　
　　　　　　　 A　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D
6．电磁阻拦索是航空母舰的核心战斗力之一．如图所示为电磁阻拦系统的简化原理：舰载机通过绝缘阻拦索与金属棒ab一起在磁场中减速滑行至停止．已知舰载机质量为M，金属棒ab质量为M，两者以共同速度v0进入磁场．轨道一端MP间所接电阻为R，其他电阻均不计．水平平行金属导轨MN与PQ间距离为L，轨道间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，除安培力外舰载机系统所受其他阻力均不计，则(　　)
A．舰机载将做匀减速直线运动
B．运动过程中，电阻R中的电流方向为P→R→M
C．舰载机和金属棒一起运动的最大加速度为
D．舰载机减速过程中金属棒ab中产生的焦耳热为Mv
7．某品牌手机一经面世，就受到消费者喜爱，除了5G通信、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感．下图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成．当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电．在充电过程中(　　)
A．送电线圈中产生均匀变化的磁场
B．送电线圈中产生稳定不变的磁场
C．无线充电的原理是互感现象
D．手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流
8．如图所示，一根弹簧连接着条形磁铁，弹簧处于压缩状态，正下方有一被支架支撑着的金属圆环，支架位于地面上，此时释放条形磁铁，条形磁铁将做上下往复运动，最终静止．已知在该过程中，磁铁不会与地面相撞，则下列说法正确的是(　　)
A．刚释放磁铁时，圆环中的电流方向的俯视图为顺时针方向
B．磁铁向下运动时，地面对支架的支持力一定大于圆环与支架的重力
C．若磁铁下端始终未穿过圆环，则圆环中电流方向不变
D．磁铁静止后，弹簧弹性势能与磁铁重力势能均小于释放时，最终两者都转化为圆环上产生的热量
9．“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中．如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的．下列有关说法正确的是(　　)
A．封口材料可用普通塑料来代替铝箔
B．该封口机可用干电池作为电源以方便携带
C．封口过程中温度过高，可通过适当减小所通电流的频率来解决
D．该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器
10．图甲的铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触．闭合开关S，给铜盘一个初动能，铜盘转动方向和所处磁场如图乙所示，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法正确的是(　　)
A．通过铜盘平面的磁通量不变
B．通过电阻R的电流方向向下
C．断开开关S，铜盘将减速转动
D．断开开关S，铜盘将匀速转动
二、非选择题(本题共4小题，共40分)
11．(6分)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN将在____________的作用下向右运动，由此可知PQ所做的运动是________________________________.
12．(10分)如图是某实验小组在研究磁通量变化时关于感应电流方向实验中的部分操作示意图，图甲所示是电流通过灵敏检流计时指针的偏转情况，图乙是磁铁从线圈中抽出时灵敏检流计G的情况．
(1)图甲电路中串联定值电阻R主要是为了________．
A．减小电路两端的电压，保护电源
B．增大电路两端的电压，保护电源
C．减小电路中的电流，保护灵敏检流计
D．减小电路中的电流，便于观察灵敏检流计的读数
(2)实验操作如图乙所示，当磁铁向上抽出时，检流计G中指针是________(填“左”或“右”)偏；继续操作如图丙所示，判断此时条形磁铁的运动是________(填“插入”或“抽出”)线圈．
13．(12分)如图所示，光滑平行的足够长金属导轨MN和PQ，放置在同一水平面内，间距为L＝0.5 m，MP间接一个灯泡，其他电阻不计，磁感应强度为B＝2 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，电阻为r＝1 Ω的金属杆ab垂直于导轨放置，在恒力F＝2 N的作用下以速度v＝8 m/s水平向右匀速运动，此时灯泡恰好正常发光，整个过程中金属杆均与导轨垂直且接触良好，一切摩擦都不计．求：
(1)灯泡的额定电流和金属杆中的电流方向；
(2)灯泡正常发光时的电阻．
14．(12分)如图所示，MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为L＝0.5 m，导轨所在平面与水平面夹角θ＝37°，M、P间接阻值为R＝9 Ω的电阻．匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B＝2 T．质量为m＝0.1 kg、阻值为r＝1 Ω的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的恒定拉力F＝1 N 作用下，从静止开始向上运动．已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，导轨电阻不计，磁场区域足够大，g取10 m/s2.求：
(1)当金属棒的速度为2 m/s时的加速度；
(2)金属棒能获得的最大速度；
(3)若金属棒从开始运动到获得最大速度，在导轨上滑行的距离是2.5 m，求这一过程中R上产生的焦耳热．
答案解析
1、【答案】B　【解析】根据安培定则可得，通电导线右侧磁场垂直于纸面向里，左侧磁场垂直于纸面向外，垂直于纸面向内的磁通量先增大后减小到零，再垂直于纸面向外先增大后减小，根据楞次定律，感应电流方向为先逆时针，再顺时针，最后逆时针．故选B．
2、【答案】D　【解析】若固定ab，使cd向右滑动，由右手定则可判断出应产生顺时针的电流，故A错误．若ab向左，cd向右，ab、cd所围的线圈面积增大，磁通量增大，由楞次定律得知，abdc中有顺时针的电流，故B错误．若ab、cd同向且速度大小相同，ab、cd所围的线圈面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故C错误．若ab、cd向右运动，但vcd＞vab，则abdc所围面积增大，磁通量增大，故由楞次定律可判断出产生逆时针的电流，故D正确．
3、【答案】B　【解析】线圈进或出磁场时，磁通量变化，线圈中会产生感应电流，线圈受到安培阻力作用而减速运动，速度可能为零，A、C、D错误；线圈完全进入磁场后，磁通量不变，没有感应电流产生，不再受安培力，线圈的速度不变，所以B图中线圈速度不可能为零，B正确．
4、【答案】D　【解析】初始位置，磁通量Φ＝BS sin θ，A错误；若规定从abcd面的下面穿过到上表面的磁通量为正，则末位置的磁感线从上面穿过下面，磁通量为Φ′＝－BS cos θ，可得ΔΦ＝Φ′－Φ＝－BS cos θ－BS sin θ＝－BS(cos θ＋sin θ)，负号表示磁通量减少，B错误；由楞次定律知，线框中感应电流方向始终为adcba，C错误；由法拉第电磁感应定律有E＝＝，D正确．
5、【答案】D　【解析】由题可知，可认为自感线圈L的电阻跟灯泡相等，当电路稳定时，流过灯泡A的电流是流过灯泡B的一半，在t1时刻将S断开，因为线圈阻碍电流的减小，在L和A、B灯泡构成的回路中形成逆时针方向的电流，此刻电路中电流与稳定时流过灯泡A的电流差不多相等，但流过灯泡B的电流与稳定时的方向相反，随着时间的变化电流逐渐减小，故选D．
6、【答案】C　【解析】因为舰载机与金属棒一起减速运动，则产生的感应电动势减小，感应电流减小，安培力减小，则加速度减小，不是匀减速直线运动，A错误；根据右手定则可知金属棒R中感应电流方向M→R→P，B错误；金属棒向右运动时，受到向左的安培力使其减速，故可知金属棒产生的最大感应电动势为以共同速度v0进入磁场的瞬间，此时根据闭合电路的欧姆定律可知最大电流为I＝＝，最大加速度a＝＝，C正确；轨道一端MP间所接电阻为R，其他电阻均不计．所以金属棒ab中产生的焦耳热为0，D错误．故选C．
7、【答案】C　【解析】由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，A、B错误；无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，C正确；周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出的是交变电流，D错误．
8、【答案】AB　【解析】刚刚释放时，条形磁铁位于圆环上方，向下运动，通过圆环的磁感线向上且不断增加，根据楞次定律以及右手螺旋定则，知电流方向的俯视图为顺时针方向，A正确；只要磁铁向下运动，根据楞次定律可知，金属圆环中产生的电流会阻碍磁铁向下运动，即圆环对磁铁作用力向上，则磁铁对圆环作用力向下，地面对支架的支持力大于圆环与支架的重力，B正确；根据楞次定律以及右手螺旋定则可知条形磁铁做上下往复运动时，圆环中电流方向变化，C错误；磁铁上下运动时，重力势能、动能、弹簧的弹性势能都在不断变化，同时圆环中产生电能，结合弹簧开始处于压缩状态的磁铁静止后弹簧的弹性势能变化无法判断，D错误．
9、【答案】CD　【解析】由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电源，A、B错误；减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，只能是玻璃、塑料等材质，D正确．
10、【答案】AC　【解析】由于磁感线的条数不变，故铜盘转动过程中，穿过铜盘的磁通量不变，故A正确；根据右手定则可知，电流从D点流出，因此通过电阻R的电流方向向上，故B错误；因为不是整个铜盘都在磁场中，所以在铜盘中会形成回路，铜盘会受安培力作用，所以断开开关S，铜盘将减速转动，故C正确，D错误．
11、【答案】安培力　向左加速或向右减速
【解析】水平放置光滑轨道上的金属棒MN位于磁场中，当线圈L2中产生感应电流时，金属棒MN会受到磁场对它的安培力作用下从而发生运动； 金属棒MN向右运动，据左手定则可得，通过金属棒MN的电流方向是M到N，所以线圈L2中电流的磁场方向由L1指向L2，所以L1内磁场向上减小或向下增大，通过PQ的电流是向上减小或向下增大，所以PQ所做的运动是向右减速或向左加速．
12、【答案】(1)C　(2)右　抽出
【解析】(1)电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏检流计．故C正确，A、B、D错误．
(2)由甲图知，导线电流由上向下时，检流计左偏，在乙图中，当磁铁向上抽出，磁通量减小，根据楞次定律知，感应电流的磁场与原磁场方向相同，则流过电流计的电流方向为从下往上，所以检流计指针向右偏．在丙图中，知感应电流流过检流计的方向是从上而下，则感应电流的磁场方向向上，与原磁场方向相同，知磁通量在减小，即磁铁抽出线圈．
13、解：(1)金属杆匀速，受力平衡，有F＝BIL，
所以I＝，
代入数据得I＝2 A，方向由a指向b.
(2)金属杆上产生的感应电动势E＝BLv，
根据闭合电路的欧姆定律有E＝I(R＋r)，
代入数据得R＝3 Ω.
14、解：(1)在沿斜面方向上，导体棒受到沿斜面向上的拉力，沿斜面向下的重力分力以及安培力F安＝B L，
根据牛顿第二定律可得F－－mg sin θ＝ma，
解得当金属棒的速度为2 m/s时的加速度为a＝2 m/s2.
(2)当金属棒受力平衡时，即a＝0时，速度最大．
故F－－mg sin θ＝0，
解得vm＝4 m/s.
(3)根据动能定理可得WF＋W安＋WG＝mv，
且WF＝Fs，WG＝－mgs sin θ，
又知道R上产生的焦耳热为QR＝－W安，
联立解得QR＝0.18 J．