章末素养测评(五)
第5章 初识电磁场与电磁波
第6章 能源与可持续发展
一、单项选择题
1.[2024·宁德期末] 关于能源和能量,下列说法中正确的是 ( )
A.随着科技的发展,永动机是可以制成的
B.能量被使用后就消失了,所以要节约资源
C.能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性
D.自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用
2.[2024·厦门一中期末] 在如图所示的实验装置中,能够用来研究产生感应电流的条件的是 ( )
3.[2024·福州一中月考] 如图所示,闭合圆形线圈放在范围足够大的匀强磁场中,下列情况线圈中能产生感应电流
的是 ( )
A.线圈向右平移
B.线圈向上平移
C.线圈以ab为轴转动
D.线圈绕过圆心O且垂直于线圈平面的轴转动
4.[2024·泉州期末] A、B、C、D是以AD为直径的半圆上的四个点,O为半圆的圆心,∠AOB=∠DOC=30°.在A、D点处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,此时O点的磁感应强度大小为B0.若将A、D点处的长直导线分别移至B、C处,
则此时O点的磁感应强度大小为 ( )
A.B0 B. C.B0 D.B0
二、多项选择题
5.[2024·内蒙古包头期末] 现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式.下列做法符合节能要求的是 ( )
A.电脑使用完毕后关机并切断电源
B.电视机长时间处于待机状态
C.长时间外出热水器恒温
D.手机充电结束后拔掉充电器
6.如图所示,在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中,下列判断正确的是 ( )
A.甲图能产生电场,不能产生电磁波
B.乙图能产生电场,不能产生电磁波
C.丙图能产生电场,不能产生电磁波
D.丁图能产生电场,也能产生电磁波
7.[2024·诏安期末] 如图所示,矩形线圈abcd平面与磁场垂直,且线圈一半在匀强磁场内,另一半在匀强磁场外.若要使线圈中产生感应电流,下列方法可行的是 ( )
A.线圈垂直于ab边运动
B.线圈垂直于ad边向左运动
C.线圈以ad边为轴转动(转动角度小于60°)
D.线圈以bc边为轴转动(转动角度小于60°)
8.[2024·永安一中月考] 如图所示,四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面,导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点.已知a、b、c、d为正方形的四个顶点,正方形中心位于坐标原点O,四条导线中的电流大小相等,其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里,其余导线电流方向垂直坐标平面向外,若过a点的导线在O点产生的磁感应强度大小为B,则( )
A.O点的磁感应强度为0
B.O点的磁感应强度大小为2B
C.移走d点的导线,O点磁感应强度大小变为B
D.移走d点的导线,O点磁感应强度大小变为B
三、填空题
9.纯电新能源汽车采用的是电力驱动,而不是燃油驱动.电力属于 能源,石油属于 能源.(均选择:A.“一次” B.“二次”)
10.[2024·宁德期末] 如图所示,甲、乙线圈平行纸面放置,甲处的匀强磁场方向平行OO',乙处的匀强磁场方向垂直纸面向内,两线圈绕OO'轴转动时,甲线圈中 (填“有”或“没有”)感应电流,乙线圈中 (填“有”或“没有”)感应电流.已知乙中磁场的磁感应强度大小为B,线圈的面积为S,当线圈从图示位置绕OO'轴转过90°时,穿过该线圈的磁通量为 .
11.[2024·云宵一中月考] 如图甲所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平.某同学在实验室里,用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度,他测得的数据记录如下,CD 段导线长度为l=4×10-2 m ;天平平衡时钩码的重力为G=4×10-5 N ;通过导线的电流为I=0.5 A.请算出通电螺线管中磁感应强度的大小为 .
五、计算题
12.[2024·三明期末] 某同学用如图所示的实验器材探究电磁感应现象.他进行了以下操作:
(1)断开开关S,将磁铁迅速插入线圈中,电流计指针将 .(选填“不偏转”或“偏转”)
(2)闭合开关S,将磁铁插入线圈后不动,电流计指针将 .(选填“不偏转”或“偏转”)
(3)闭合开关S,将磁铁迅速插入线圈,电流计指针将 (选填“不偏转”或“偏转”).
13.[2024·福州期末] 在探究影响感应电流方向的因素的实验中,用到了图中的实验仪器.
(1)请将下面实物图中所缺的导线补接完整.
(2)实验前,先判断电流方向与灵敏电流计指针的偏转关系.正确连接实验电路后,灵敏电流计的指针在表盘中央,在原线圈插入副线圈后,将开关闭合,此时灵敏电流计的指针向左偏转,接着进行下列实验:
①在原线圈插入副线圈后,将两者一起上下移动,则灵敏电流计的指针 (选填“向左”“向右”或“不”)偏转.
②在原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,则灵敏电流计的指针 (选填“向左”“向右”或“不”)偏转.
③将原线圈从副线圈中迅速拔出时,灵敏电流计的指针将 (选填“向左”“向右”或“不”)偏转.
四、计算题
14.如图所示,在垂直于纸面向外的匀强磁场中,一根长L=0.2 m的直导线垂直于磁场方向放置,当导线中通以I=5 A的电流时,导线受到的磁场力F=1 N.
(1)通电导线所在空间的磁感应强度B为多大
(2)若通电导线的电流增大到I'=6 A,其他条件保持不变,则此时导线受到的磁场力F'为多大
15.能源问题是当前热门话题,传统的能源——煤和石油.由于储量有限,有朝一日要被开采完,同时在使用过程中也会带来污染,寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向,利用潮汐发电为一例.如图表示的是利用潮汐发电,左方为陆地和海湾,中间为大坝;其下有通道,水经通道可带动发电机.涨潮时,水进入海湾,待内外水面高度相同时,堵住通道,如图甲.潮落至最低点时放水发电,如图乙.待内外水面高度相同时,再堵住通道,直到下次涨潮至最高点,又进水发电,如图丙.设海湾面积为5.0×107 m2,高潮与低潮间高度差为3.0 m,海水每天涨潮两次,重力加速度g取10 m/s2,则一天内流水的平均功率为多少
16.[2024·长乐一中期中] 如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在磁场中,磁场方向与水平面夹角为θ=30°角,一金属棒MN与磁场方向垂直,并垂直于CD、EF,在框架上向右以速度v=1 m/s做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0=2 T,此时金属棒到达的位置恰好使左侧回路构成一个长为L=1 m的正方形回路.
(1)求t=0时刻,金属棒与框架所围成回路的磁通量Φ0;
(2)为使金属棒MN中不产生感应电流,从t=0开始,推导出磁感应强度B随时间t变化的关系式.
题 号 1 2 3 4 5 6 7 8
答 案章末素养测评(五)
1.C [解析] 永动机违背了能量守恒定律,所以即使随着科技的发展,永动机也是不可以制成的,A错误;能量是守恒的,能量使用后可能散失到自然界而无法收集,所以要节约能源,B错误;根据热力学第二定律可知,宏观自然过程的自发进行是有其方向性的,能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性,C正确;自然界中石油、煤炭等能源是不可再生能源,都是有限的,不可能供人类长久使用,D错误.
2.A [解析] 导体棒在磁场中运动时,如果电流表发生偏转,则回路中产生了感应电流,如果不偏转,则没有产生感应电流,因此能够用来研究产生感应电流的条件,A正确;通电后,小磁针在导线周围发生偏转,用来研究通电导线周围的磁场方向,B错误;闭合开关时,导体棒在磁场中运动,用来研究通电导线在磁场中的受力情况,C错误;闭合开关后,铁钉吸引铁销,用来研究通电螺线管通电后磁性强弱与线圈匝数的关系,D错误.
3.C [解析] 由于磁场是匀强磁场且范围足够大,因此线圈无论向哪个方向平移,磁通量都不会发生变化,故A、B错误;当线圈以ab为轴旋转时,其磁通量发生变化,有感应电流产生,故C正确;线圈绕过圆心O且垂直于线圈平面的轴转动时,线圈中的磁通量不会发生变化,没有感应电流产生,故D错误.
4.D [解析] 设长直导线在O点的磁感应强度大小为B,根据安培定则和叠加原理得B0=2B,B'=2Bcos 30°,解得B'=B0,故选D.
5.AD [解析] 电脑使用完毕后关机并切断电源符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式,故A正确;电视机长时间处于待机状态,仍会消耗电能,不节能,因此不符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式,故B错误;长时间外出需要切断热水器电源才符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式,故C错误;手机充电结束后拔掉充电器符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式,故D正确.
6.BD [解析] 根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场产生电场,故乙、丙、丁都可以产生电场;均匀变化的磁场产生恒定的电场,周期性变化的磁场产生周期性变化的电场,从而产生电磁波,故丙、丁可以产生电磁波.故选B、D.
7.BD [解析] 线圈垂直于ab边运动磁感线穿过的面积不变,磁通量不发生变化,线圈没有感应电流,线圈以ad边为轴转动(转动角度小于60°),线圈在垂直磁场的平面上的投影不变,所以磁感线垂直穿过的面积不会发生变化,则穿过线圈的磁通量不会发生变化,线圈中没有感应电流,故A、C错误;线圈垂直于ad边向左运动、线圈以bc边为轴转动(转动角度小于60°),磁感线垂直穿过的面积都会发生变化,则穿过线圈的磁通量发生变化,所以线圈中会产生感应电流,故B、D正确.
8.BC [解析] 四条导线中的电流大小相等,且到O点的距离相等,故四条导线在O点产生的磁
感应强度大小相等,均为B.根据安培定则可知,四条导线在O点产生的磁感应强度方向如图所示.由图可知,Bb与Bc相互抵消,Ba与Bd合成,根据平行四边形定则可知,O点的磁感应强度方向由O指向c,其大小为2B,故A错误,B正确.移走d点的导线,其他三条导线在O点的磁感应强度不变,则O点磁感应强度大小变为B,故C正确,D错误.
9.B A [解析] 纯电新能源汽车采用的是电力驱动,而不是燃油驱动.电力属于二次能源,石油属于一次能源.
10.没有 有 0 [解析] 甲线圈旋转轴与磁感线方向平行,故线圈绕OO'轴转动时,甲线圈中磁通量不发生变化,故没有感应电流;乙线圈转动时线圈中的磁通量发生变化,故产生感应电流;当线圈从图示位置绕OO'轴转过90°时,线圈平面与磁感线方向平行,故穿过该线圈的磁通量为0.
11.2×10-3 T [解析] 由题意知,I=0.5 A ,G=4×10-5 N ,l=4×10-2 m.电流天平平衡时,导线所受磁场力的大小等于钩码的重力,即F=G,由磁感应强度的定义式B=,得B== T=2×10-3 T,所以通电螺线管中磁感应强度的大小为2.0×10-3 T.
12.不偏转 不偏转 偏转 [解析] (1)断开开关S,因电路断开,则将磁铁迅速插入线圈中,电流计指针将不偏转;
(2)闭合开关S,将磁铁插入线圈后不动,则穿过线圈的磁通量不变,则不产生感应电流,则电流计指针将不偏转;
(3)闭合开关S,将磁铁迅速插入线圈,则穿过线圈的磁通量变化,则产生感应电流,电流计指针将偏转.
13.(1)如图所示 (2)①不 ②向左 ③向右
[解析] (2)在原线圈插入副线圈后,将两者一起上下移动,则穿过副线圈的磁通量不变,所以不会产生感应电流,灵敏电流计的指针不偏转;在闭合开关时,原线圈中的电流增大,则穿过副线圈的磁通量增大,观察到灵敏电流计的指针向左偏转.如果将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,则原线圈中的电流增大,穿过副线圈的磁通量增大,所以灵敏电流计的指针应该向左偏转;将原线圈从副线圈中迅速拔出时,穿过副线圈的磁通量快速减小,则灵敏电流计的指针应该向右偏转.
14.(1)1 T (2)1.2 N
[解析] (1)当导线中通以I=5 A的电流时,导线受到的磁场力F=1 N,故磁感应强度为B===1 T
(2)通电导线的电流增大到I'=6 A,磁感应强度不变,故导线受到的磁场力为F'=BI'L=1×6×0.2 N=1.2 N
15.1.0×108 W
[解析] 潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能.每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为
mg=ρShg=1.0×103×5.0×107×3×10 N=1.5×1012 N
其重心高度变化为h'=1.5 m,一天内海水两进两出,故平均功率
P== W≈1.0×108 W
16.(1)1 Wb (2)B=
[解析] (1)由磁通量定义可知 Φ0=B0L2sin θ,解得Φ0=1 Wb
(2)设经过时间t,磁感应强度为B,这一过程中金属棒运动的距离为s=vt
此时的磁通量为Φ=BLsin θ
为不产生感应电流,则BL(L+vt)sin θ=B0L2sin θ,解得B=
