2018版高中物理新人教版选修3-2第4章电磁感应章末检测
文档属性
| 名称 | 2018版高中物理新人教版选修3-2第4章电磁感应章末检测 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 156.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-06-28 19:07:51 | ||
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文档简介
第四章 电磁感应
章末检测
一、选择题(本题共10个小题，每小题7分，共70分.1～6题为单项选择题，7～10题为多项选择题)
1．(河北石家庄联考)关于物理学史，下列说法正确的是( )
A．奥斯特首先发现了电磁感应现象
B．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
C．法拉第首先发现了电流的热效应
D．纽曼和韦伯先后总结出了法拉第电磁感应定律
解析：法拉第发现了电磁感应现象，选项A错误；奥斯特发现了电流的磁效应，选项B错误；焦耳发现了电流的热效应，选项C错误；纽曼和韦伯先后总结出了法拉第电磁感应定律，选项D正确．
答案：D
2．如图所示，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落到与磁铁的最上端齐平的过程中，下列判断正确的是( )
A．金属环在下落过程中的机械能守恒
B．金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量
C．金属环的机械能先减小后增大
D．磁铁对环的磁场力对环做正功
解析：金属环在下落过程中，穿过环内的磁通量增加，产生感应电流．根据楞次定律可知，在这个过程中，为阻碍环的磁通量增加，磁铁对环有向上的磁场力，则磁场力对环做负功，机械能减小，环减少的重力势能转化为环的动能和电能，B项正确．
答案：B
3．如图所示，在一均匀磁场中有一导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一段导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给ef一个向右的初速度，则( )
A．ef将减速向右运动，但不是匀减速运动
B．ef将匀减速向右运动，最后停止
C．ef将匀速向右运动
D．ef将往返运动
解析：ef向右运动，在闭合回路中产生感应电流，根据楞次定律，ef受安培力将阻碍其向右运动，即ef要克服安培力做功而使动能减少，故ef向右做减速运动．但值得注意的是，随速度v的减小，加速度减小，故不可能做匀减速运动．A正确．
答案：A
4．如图所示，金属棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上，棒与框架接触良好，匀强磁场垂直于ab棒斜向下．从某时刻开始磁感应强度均匀减小，同时施加一个水平方向上的外力F使金属棒ab保持静止，则F( )
A．方向向右，且为恒力 B．方向向右，且为变力
C．方向向左，且为变力 D．方向向左，且为恒力
解析：由E＝n·S可知，因磁感应强度均匀减小，感应电动势E恒定，由F安＝BIl，I＝可知，ab棒受的安培力随B的减小而均匀变小，由外力F＝F安可知，外力F也均匀减小为变力，由左手定则可判断F安水平向右，所以外力F水平向左，C正确．
答案：C
5．如图所示电路中，A、B是两个相同的小灯泡．L是一个带铁芯的线圈，其电阻可忽略不计．调节R，电路稳定时两小灯泡都正常发光，则( )
A．合上开关时，A、B两灯同时正常发光，断开开关时，A、B两灯同时熄灭
B．合上开关时，B灯比A灯先达到正常发光状态
C．断开开关时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同
D．断开开关时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭
解析：合上开关时，B灯立即正常发光，A灯所在的支路中，由于L产生的自感电动势阻碍电流的增大，A灯将推迟一些时间才能达到正常发光状态，故选项A错误、B正确；断开开关时，L中产生与原电流方向相同的自感电流，流过A灯的电流方向与原电流方向相同，流过B灯的电流方向与原电流方向相反，选项C错误；因为断开开关后，由L作为电源提供的电流是从原来稳定时通过L的电流值逐渐减小的，所以A、B两灯只是延缓一些时间熄灭，并不会比原来更亮，选项D错误．
答案：B
6．如图所示，A是一边长为L的正方形导线框．虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为3L.线框的bc边与磁场左右边界平行且与磁场左边界的距离为L.现维持线框以恒定的速度v沿x轴正方向运动．规定磁场对线框作用力沿x轴正方向为正，且在图示位置时为计时起点，则在线框穿过磁场的过程中，磁场对线框的作用力随时间变化的图象正确的是( )
解析：当bc边进入磁场切割磁感线时，产生感应电流，利用右手定则可判断感应电流的方向从c→b，再利用左手定则可判断安培力向左，与规定的安培力的正方向相反，A错误，结合I＝，F＝BIL，得安培力F是定值，C错误；当线框穿出磁场时，ad边切割磁感线，产生感应电流从d→a，利用左手定则可判断安培力向左，与规定的安培力的正方向相反，B正确．
答案：B
7．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场有理想界面，用力F将矩形线圈从磁场中匀速拉出．在其他条件不变的情况下( )
A．速度越大时，拉力做功越多
B．线圈边长L1越大时，拉力做功越多
C．线圈边长L2越大时，拉力做功越多
D．线圈电阻越大时，拉力做功越多
解析：用力F匀速拉出线圈的过程中所做的功为W＝FL2，又F＝F安＝IBL1，I＝，所以W＝，可知A、B、C正确，D错误．
答案：ABC
8．如图所示，A为多匝线圈，与开关、滑动变阻器相连后接入M、N间的交流电源，B为一个接有小灯泡的闭合多匝线圈，下列关于小灯泡发光情况的说法正确的是( )
A．闭合开关后小灯泡可能发光
B．若闭合开关后小灯泡发光，则再将B线圈靠近A，则小灯泡更亮
C．闭合开关瞬间，小灯泡才能发光
D．若闭合开关后小灯泡不发光，将滑动变阻器的滑片左移后，小灯泡可能会发光
解析：闭合开关后，A产生交变磁场，B的磁通量变化，小灯泡通电后可能发光，选项A正确、C错误；闭合开关后再将B线圈靠近A，B的磁通量变化率增大，产生的感应电动势更大，小灯泡更亮，选项B正确；闭合开关后小灯泡不发光，将滑动变阻器滑片左移后，A中电流减小，B的磁通量变化率减小，小灯泡不会发光，选项D错误．
答案：AB
9．矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则( )
A．从0到t1时间内，导线框中电流的方向为adcba
B．从0到t1时间内，导线框中电流大小不变
C．从t1到t2时间内，导线框中电流越来越大
D．从t1到t2时间内，导线框bc边受到安培力大小保持不变
解析：由图可知，0～t1内，线框中磁通量的变化率相同，故0到t2时间内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为adcba方向，故A正确；从0到t1时间内，线框中磁通量的变化率相同，由E＝可知，电路中电流大小恒定不变；同理从t1到t2时间内，导线电流大小恒定，故选项B正确，C错误；从t1到t2时间内，电路中电流大小恒定不变，故由F＝BIL可知，F与B成正比，故D错误．
答案：AB
10．(全国甲卷，20)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是( )
A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动
C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
解析：由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项B正确；由感应电动势E＝Bl2ω知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项A正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项C错误；若ω变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P＝I2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误．
答案：AB
二、非选择题(本题共2小题，共30分)
11．如图所示，MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距l＝0.5 m，导轨左端连接一个R＝0.2 Ω的电阻和一个理想电流表A，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度B＝1 T的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．一根质量为m＝0.4 kg、电阻为r＝0.05 Ω的金属棒与磁场的左边界cd重合．现对金属棒施加一水平向右、F＝0.4 N的恒定拉力，使棒从静止开始向右运动，已知在金属棒离开磁场右边界ef前电流表的示数已保持稳定．
(1)求金属棒离开磁场右边界ef时的速度大小．
(2)当拉力F的功率为0.08 W时，求金属棒的加速度．
解析：(1)由题意可知，当金属棒离开右边界ef时已达到最大速度vmax，有E＝Blvmax，I＝，F安＝BIl，F安＝F，代入数据得vmax＝0.4 m/s.
(2)当力F的功率为0.08 W时，金属棒的速度v＝＝0.2 m/s
F－F′安＝ma，即F－＝ma
代入数据得a＝0.5 m/s2，方向向右．
答案：(1)0.4 m/s (2)0.5 m/s2 方向向右
12．如图所示，足够长的U形框架宽度是L＝0.5 m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成θ＝37°角，磁感应强度B＝0.8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m＝0.2 kg，有效电阻R＝2 Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ＝0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电荷量为Q＝2 C．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2)求：
(1)导体棒匀速运动的速度；
(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功．
解析：(1)导体棒受力如图，匀速下滑时有
平行斜面方向：mgsinθ－Ff－F＝0
垂直斜面方向：FN－mgcosθ＝0
其中Ff＝μFN
安培力F＝BIL
电流强度I＝
感应电动势E＝BLv
由以上各式得v＝5 m/s
(2)通过导体棒的电荷量Q＝Δt
其中平均电流＝＝
设导体棒下滑位移为x，则ΔΦ＝BxL
由以上各式得x＝＝ m＝10 m
全程由动能定理得
mgxsinθ－W安－μmgcosθ·x＝mv2
其中克服安培力做功W安等于电功W
则W＝mgx·sinθ－μmgxcosθ－mv2
＝(12－8－2.5) J＝1.5 J
答案：(1)5 m/s (2)1.5 J
章末检测
一、选择题(本题共10个小题，每小题7分，共70分.1～6题为单项选择题，7～10题为多项选择题)
1．(河北石家庄联考)关于物理学史，下列说法正确的是( )
A．奥斯特首先发现了电磁感应现象
B．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
C．法拉第首先发现了电流的热效应
D．纽曼和韦伯先后总结出了法拉第电磁感应定律
解析：法拉第发现了电磁感应现象，选项A错误；奥斯特发现了电流的磁效应，选项B错误；焦耳发现了电流的热效应，选项C错误；纽曼和韦伯先后总结出了法拉第电磁感应定律，选项D正确．
答案：D
2．如图所示，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落到与磁铁的最上端齐平的过程中，下列判断正确的是( )
A．金属环在下落过程中的机械能守恒
B．金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量
C．金属环的机械能先减小后增大
D．磁铁对环的磁场力对环做正功
解析：金属环在下落过程中，穿过环内的磁通量增加，产生感应电流．根据楞次定律可知，在这个过程中，为阻碍环的磁通量增加，磁铁对环有向上的磁场力，则磁场力对环做负功，机械能减小，环减少的重力势能转化为环的动能和电能，B项正确．
答案：B
3．如图所示，在一均匀磁场中有一导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一段导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给ef一个向右的初速度，则( )
A．ef将减速向右运动，但不是匀减速运动
B．ef将匀减速向右运动，最后停止
C．ef将匀速向右运动
D．ef将往返运动
解析：ef向右运动，在闭合回路中产生感应电流，根据楞次定律，ef受安培力将阻碍其向右运动，即ef要克服安培力做功而使动能减少，故ef向右做减速运动．但值得注意的是，随速度v的减小，加速度减小，故不可能做匀减速运动．A正确．
答案：A
4．如图所示，金属棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上，棒与框架接触良好，匀强磁场垂直于ab棒斜向下．从某时刻开始磁感应强度均匀减小，同时施加一个水平方向上的外力F使金属棒ab保持静止，则F( )
A．方向向右，且为恒力 B．方向向右，且为变力
C．方向向左，且为变力 D．方向向左，且为恒力
解析：由E＝n·S可知，因磁感应强度均匀减小，感应电动势E恒定，由F安＝BIl，I＝可知，ab棒受的安培力随B的减小而均匀变小，由外力F＝F安可知，外力F也均匀减小为变力，由左手定则可判断F安水平向右，所以外力F水平向左，C正确．
答案：C
5．如图所示电路中，A、B是两个相同的小灯泡．L是一个带铁芯的线圈，其电阻可忽略不计．调节R，电路稳定时两小灯泡都正常发光，则( )
A．合上开关时，A、B两灯同时正常发光，断开开关时，A、B两灯同时熄灭
B．合上开关时，B灯比A灯先达到正常发光状态
C．断开开关时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同
D．断开开关时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭
解析：合上开关时，B灯立即正常发光，A灯所在的支路中，由于L产生的自感电动势阻碍电流的增大，A灯将推迟一些时间才能达到正常发光状态，故选项A错误、B正确；断开开关时，L中产生与原电流方向相同的自感电流，流过A灯的电流方向与原电流方向相同，流过B灯的电流方向与原电流方向相反，选项C错误；因为断开开关后，由L作为电源提供的电流是从原来稳定时通过L的电流值逐渐减小的，所以A、B两灯只是延缓一些时间熄灭，并不会比原来更亮，选项D错误．
答案：B
6．如图所示，A是一边长为L的正方形导线框．虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为3L.线框的bc边与磁场左右边界平行且与磁场左边界的距离为L.现维持线框以恒定的速度v沿x轴正方向运动．规定磁场对线框作用力沿x轴正方向为正，且在图示位置时为计时起点，则在线框穿过磁场的过程中，磁场对线框的作用力随时间变化的图象正确的是( )
解析：当bc边进入磁场切割磁感线时，产生感应电流，利用右手定则可判断感应电流的方向从c→b，再利用左手定则可判断安培力向左，与规定的安培力的正方向相反，A错误，结合I＝，F＝BIL，得安培力F是定值，C错误；当线框穿出磁场时，ad边切割磁感线，产生感应电流从d→a，利用左手定则可判断安培力向左，与规定的安培力的正方向相反，B正确．
答案：B
7．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场有理想界面，用力F将矩形线圈从磁场中匀速拉出．在其他条件不变的情况下( )
A．速度越大时，拉力做功越多
B．线圈边长L1越大时，拉力做功越多
C．线圈边长L2越大时，拉力做功越多
D．线圈电阻越大时，拉力做功越多
解析：用力F匀速拉出线圈的过程中所做的功为W＝FL2，又F＝F安＝IBL1，I＝，所以W＝，可知A、B、C正确，D错误．
答案：ABC
8．如图所示，A为多匝线圈，与开关、滑动变阻器相连后接入M、N间的交流电源，B为一个接有小灯泡的闭合多匝线圈，下列关于小灯泡发光情况的说法正确的是( )
A．闭合开关后小灯泡可能发光
B．若闭合开关后小灯泡发光，则再将B线圈靠近A，则小灯泡更亮
C．闭合开关瞬间，小灯泡才能发光
D．若闭合开关后小灯泡不发光，将滑动变阻器的滑片左移后，小灯泡可能会发光
解析：闭合开关后，A产生交变磁场，B的磁通量变化，小灯泡通电后可能发光，选项A正确、C错误；闭合开关后再将B线圈靠近A，B的磁通量变化率增大，产生的感应电动势更大，小灯泡更亮，选项B正确；闭合开关后小灯泡不发光，将滑动变阻器滑片左移后，A中电流减小，B的磁通量变化率减小，小灯泡不会发光，选项D错误．
答案：AB
9．矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则( )
A．从0到t1时间内，导线框中电流的方向为adcba
B．从0到t1时间内，导线框中电流大小不变
C．从t1到t2时间内，导线框中电流越来越大
D．从t1到t2时间内，导线框bc边受到安培力大小保持不变
解析：由图可知，0～t1内，线框中磁通量的变化率相同，故0到t2时间内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为adcba方向，故A正确；从0到t1时间内，线框中磁通量的变化率相同，由E＝可知，电路中电流大小恒定不变；同理从t1到t2时间内，导线电流大小恒定，故选项B正确，C错误；从t1到t2时间内，电路中电流大小恒定不变，故由F＝BIL可知，F与B成正比，故D错误．
答案：AB
10．(全国甲卷，20)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是( )
A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动
C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
解析：由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项B正确；由感应电动势E＝Bl2ω知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项A正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项C错误；若ω变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P＝I2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误．
答案：AB
二、非选择题(本题共2小题，共30分)
11．如图所示，MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距l＝0.5 m，导轨左端连接一个R＝0.2 Ω的电阻和一个理想电流表A，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度B＝1 T的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．一根质量为m＝0.4 kg、电阻为r＝0.05 Ω的金属棒与磁场的左边界cd重合．现对金属棒施加一水平向右、F＝0.4 N的恒定拉力，使棒从静止开始向右运动，已知在金属棒离开磁场右边界ef前电流表的示数已保持稳定．
(1)求金属棒离开磁场右边界ef时的速度大小．
(2)当拉力F的功率为0.08 W时，求金属棒的加速度．
解析：(1)由题意可知，当金属棒离开右边界ef时已达到最大速度vmax，有E＝Blvmax，I＝，F安＝BIl，F安＝F，代入数据得vmax＝0.4 m/s.
(2)当力F的功率为0.08 W时，金属棒的速度v＝＝0.2 m/s
F－F′安＝ma，即F－＝ma
代入数据得a＝0.5 m/s2，方向向右．
答案：(1)0.4 m/s (2)0.5 m/s2 方向向右
12．如图所示，足够长的U形框架宽度是L＝0.5 m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成θ＝37°角，磁感应强度B＝0.8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m＝0.2 kg，有效电阻R＝2 Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ＝0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电荷量为Q＝2 C．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2)求：
(1)导体棒匀速运动的速度；
(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功．
解析：(1)导体棒受力如图，匀速下滑时有
平行斜面方向：mgsinθ－Ff－F＝0
垂直斜面方向：FN－mgcosθ＝0
其中Ff＝μFN
安培力F＝BIL
电流强度I＝
感应电动势E＝BLv
由以上各式得v＝5 m/s
(2)通过导体棒的电荷量Q＝Δt
其中平均电流＝＝
设导体棒下滑位移为x，则ΔΦ＝BxL
由以上各式得x＝＝ m＝10 m
全程由动能定理得
mgxsinθ－W安－μmgcosθ·x＝mv2
其中克服安培力做功W安等于电功W
则W＝mgx·sinθ－μmgxcosθ－mv2
＝(12－8－2.5) J＝1.5 J
答案：(1)5 m/s (2)1.5 J