第四章 电磁感应 单元测试（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第四章 电磁感应 单元测试（word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 250.6KB | ||
| 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 | 2019-03-06 16:26:41 | ||
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文档简介
人教高中物理选修3-2《电磁感应》综合测试
*本试题建议测试时间60分钟
*选择题为不定项选择
1.近来，无线充电成为应用于我们日常生活中的一项新科技，其中利用电磁感应原理来实现无线充电是比较成熟的一种方式，电动汽车无线充电方式的基本原理如图所示：路面下依次铺设圆形线圈，相邻两个线圈由供电装置通以反向电流，车身底部固定感应线圈，通过充电装置与蓄电池相连，汽车在此路面上行驶时，就可以进行充电。汽车匀速行驶的过程中，下列说法正确的是
A. 感应线圈中电流的磁场方向一定与路面线圈中电流的磁场方向相反
B. 感应线圈中产生的是方向改变、大小不变的电流
C. 给路面下的线圈通以同向电流，不会影响充电效果
D. 感应线圈一定受到路面线圈磁场的安培力，会阻碍汽车运动
2.如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方
向水平放置在纸内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处
于静止状态。下列说法正确的是
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
3.如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板( )
A． 不带电
B． 所带电荷量与t成正比
C． 带正电，电荷量是
D． 带负电，电荷量是
4.如图甲所示，半径为r带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A、B连接，两板间距为d且足够大．有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示．在平行金属板A、B正中间有一电荷量为q的带电液滴，液滴在0～内处于静止状态．重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A. 液滴带负电
B. 液滴的质量为
C. 时液滴的运动方向改变
D. t＝T时液滴与初始位置相距
5.如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行方向飞入MN极板间，突然发现电子向M板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的原因可能是（ ）
A．开关S闭合瞬间
B．开关S由闭合后断开瞬间
C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动
D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动
6.如图，一根长为l、横截面积为S的闭合软导线置于光滑水平面上，其材料的电阻率为ρ，导线内单位体积的自由电子数为n，电子的电荷量为e，空间存在垂直纸面向里的磁场。某时刻起磁场开始减弱，磁感应强度随时间的变化规律是B=B0-kt，当软导线形状稳定时，磁场方向仍然垂直纸面向里，此时
A. 软导线围成一个正方形
B. 导线中的电流为
C. 导线中自由电子定向移动的速率为
D. 导线中电场强度大小为
7.如图所示，固定的竖直光滑U型金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计．初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为，此时导体棒具有竖直向上的初速度v0．在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．则下列说法正确的是
A． 初始时刻导体棒受到的安培力大小
B． 初始时刻导体棒加速度的大小
C． 导体棒开始运动直到最终静止的过程中，克服安培力做功等于棒上电阻r的焦耳热
D． 导体棒开始运动直到最终静止的过程中，回路上产生的焦耳热
8.如图甲所示，左侧接有定值电阻R=3Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B=2T，导轨间距为L=1m。一质量m=2kg、接入电路的阻值r=1Ω的金属棒在拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒与导轨垂直且接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，g=10m/s2，金属棒的v－x图象如图乙所示，则从起点发生x=1m位移的过程中
A． 拉力做的功为16J B． 通过电阻R的电荷量为0.25C
C． 定值电阻R产生的焦耳热为0.75J D． 所用的时间t一定大于1s
9.如图，EOF和 为空间一匀强磁场的边界，其中 ， ，且 ， 为∠EOF的角平分线， 间的距离为L；磁场方向垂直于纸面向里，一边长为L的正方形导线框沿 方向匀速通过磁场，t=0时刻恰好位于图示位置，规定导线框中感应电流沿逆时针方向为正，则感应电流i随时间t的关系图线可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
10.如图所示，两条平行的金属导轨相距，金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为
，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒和的质量均为，电阻分别为和，置于水平导轨上，与水平导轨间的动摩擦因数，置于光滑的倾斜导轨上，两根金属棒均与导轨垂直且接触良好，从时刻起，棒在水平外力的作用下由静止开始以的加速度向右做匀加速直线运动，则在平行于斜面方向的力作用下保持静止状态，时，棒消耗的电功率为，不计导轨的电阻，水平导轨足够长，始终在水平导轨上运动．求：
（1）磁感应强度的大小．
（2）时间内通过棒的电荷量．
（3）求时的大小和方向．
（4）若改变的作用规律，使棒的运动速度与位移满足关系：，棒仍然静止在倾斜轨道上，求棒从静止开始到的过程中，系统产生的热量．
11.如图所示，平行金属导轨OP、KM和PQ、MN相互垂直，且OP、KM与水平面间夹角为θ=37°，导轨间距均为L=1 m，电阻不计，导轨足够长．两根金属棒ab和cd与导轨垂直放置且接触良好，ab的质量为M=2kg，电阻为R1=2 Ω，cd的质量为m=0.2 kg，电阻为R2=1 Ω，金属棒和导轨之间的动摩擦因数均为μ=0.5，两个导轨平面均处在垂直于轨道平面OPKM向上的匀强磁场中。现让cd固定不动，将金属棒ab由静止释放，当ab沿导轨下滑x=6 m时，速度已达到稳定，此时，整个回路消耗的电功率为P=12 W。（sin370=0.6 ， cos370=0.8，g 取10m/s2 ）求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）ab沿导轨下滑x=6 m的过程中ab棒上产生的焦耳热Q；
（3）若将ab与cd同时由静止释放，当运动时间t=0.5s时，ab的速度vab与cd棒速度vcd的关系式。
12.如图所示，有一倾角α＝37°的粗糙斜面，斜面所在空间存在一有界矩形匀强磁场区域GIJH，其宽度GI＝HJ＝L＝0.5 m．有一质量m＝0.5 kg的“日”字形匀质导线框abcdef，从斜面上静止释放，释放时ef平行于GH且距GH为4L，导线框各段长ab＝cd＝ef＝ac＝bd＝ce＝df＝L＝0.5 m，线框与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25，ab、cd、ef三段的阻值相等、均为R＝0.5 Ω，其余电阻不计．已知ef边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动，不计导线粗细，重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)ef边刚进入磁场时的速度v的大小．
(2)匀强磁场的磁感应强度B.
(3)线框从开始运动到ab边穿出磁场过程中ab边发的焦耳热为多少？
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
答案 D B D BD AD BCD BD CD C
10.
11.【答案】 （1）2T（2）10J（3）5=10vab-2vcd
【解析】（1）ab棒速度达到稳定，即达到最大速度做匀速运动，有：Mgsin37°=BI1L+μMgcos37°
整个回路消耗的电功率为：P=BI1Lvm；
则得ab棒的最大速度为：vm=3m/s
又整个回路的电功率又可表示为：
解得：B=2T
（2）ab棒下滑x=6?m过程中，根据能量守恒：Mgxsin37°=μMgxcos37°+Q总+mvm2
将 vm=3m/s代入解得：W=15J
ab棒上产生的焦耳热为：Q=Q总
解得：Q=10J
（3）对cd棒：
，
即
对ab棒：
联立消去xab得，5=10vab-2vcd
12.(1)4 m/s (2)1 T (3)1 J
【解析】(1)由动能定理可知：
mg4Lsinα－μmgcosα4L＝mv2－0
得v＝4 m/s.
(2)当线框匀速运动时，对电路：E＝BLv
R总＝R＋R
I＝
对线框：mgsinα＝μmgcosα＋BIL
解得B＝1 T.
(3)线框每条边切割磁感线等效电路都一样．所以ef和cd作为电源时
Uad＝E
时间为t＝
Q1＝t
当ab做为电源时，Uab＝E
时间为t＝，Q2＝t
整个过程总热量，Q＝Q1＋Q2＝1 J.
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*本试题建议测试时间60分钟
*选择题为不定项选择
1.近来，无线充电成为应用于我们日常生活中的一项新科技，其中利用电磁感应原理来实现无线充电是比较成熟的一种方式，电动汽车无线充电方式的基本原理如图所示：路面下依次铺设圆形线圈，相邻两个线圈由供电装置通以反向电流，车身底部固定感应线圈，通过充电装置与蓄电池相连，汽车在此路面上行驶时，就可以进行充电。汽车匀速行驶的过程中，下列说法正确的是
A. 感应线圈中电流的磁场方向一定与路面线圈中电流的磁场方向相反
B. 感应线圈中产生的是方向改变、大小不变的电流
C. 给路面下的线圈通以同向电流，不会影响充电效果
D. 感应线圈一定受到路面线圈磁场的安培力，会阻碍汽车运动
2.如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方
向水平放置在纸内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处
于静止状态。下列说法正确的是
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
3.如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板( )
A． 不带电
B． 所带电荷量与t成正比
C． 带正电，电荷量是
D． 带负电，电荷量是
4.如图甲所示，半径为r带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A、B连接，两板间距为d且足够大．有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示．在平行金属板A、B正中间有一电荷量为q的带电液滴，液滴在0～内处于静止状态．重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A. 液滴带负电
B. 液滴的质量为
C. 时液滴的运动方向改变
D. t＝T时液滴与初始位置相距
5.如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行方向飞入MN极板间，突然发现电子向M板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的原因可能是（ ）
A．开关S闭合瞬间
B．开关S由闭合后断开瞬间
C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动
D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动
6.如图，一根长为l、横截面积为S的闭合软导线置于光滑水平面上，其材料的电阻率为ρ，导线内单位体积的自由电子数为n，电子的电荷量为e，空间存在垂直纸面向里的磁场。某时刻起磁场开始减弱，磁感应强度随时间的变化规律是B=B0-kt，当软导线形状稳定时，磁场方向仍然垂直纸面向里，此时
A. 软导线围成一个正方形
B. 导线中的电流为
C. 导线中自由电子定向移动的速率为
D. 导线中电场强度大小为
7.如图所示，固定的竖直光滑U型金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计．初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为，此时导体棒具有竖直向上的初速度v0．在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．则下列说法正确的是
A． 初始时刻导体棒受到的安培力大小
B． 初始时刻导体棒加速度的大小
C． 导体棒开始运动直到最终静止的过程中，克服安培力做功等于棒上电阻r的焦耳热
D． 导体棒开始运动直到最终静止的过程中，回路上产生的焦耳热
8.如图甲所示，左侧接有定值电阻R=3Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B=2T，导轨间距为L=1m。一质量m=2kg、接入电路的阻值r=1Ω的金属棒在拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒与导轨垂直且接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，g=10m/s2，金属棒的v－x图象如图乙所示，则从起点发生x=1m位移的过程中
A． 拉力做的功为16J B． 通过电阻R的电荷量为0.25C
C． 定值电阻R产生的焦耳热为0.75J D． 所用的时间t一定大于1s
9.如图，EOF和 为空间一匀强磁场的边界，其中 ， ，且 ， 为∠EOF的角平分线， 间的距离为L；磁场方向垂直于纸面向里，一边长为L的正方形导线框沿 方向匀速通过磁场，t=0时刻恰好位于图示位置，规定导线框中感应电流沿逆时针方向为正，则感应电流i随时间t的关系图线可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
10.如图所示，两条平行的金属导轨相距，金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为
，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒和的质量均为，电阻分别为和，置于水平导轨上，与水平导轨间的动摩擦因数，置于光滑的倾斜导轨上，两根金属棒均与导轨垂直且接触良好，从时刻起，棒在水平外力的作用下由静止开始以的加速度向右做匀加速直线运动，则在平行于斜面方向的力作用下保持静止状态，时，棒消耗的电功率为，不计导轨的电阻，水平导轨足够长，始终在水平导轨上运动．求：
（1）磁感应强度的大小．
（2）时间内通过棒的电荷量．
（3）求时的大小和方向．
（4）若改变的作用规律，使棒的运动速度与位移满足关系：，棒仍然静止在倾斜轨道上，求棒从静止开始到的过程中，系统产生的热量．
11.如图所示，平行金属导轨OP、KM和PQ、MN相互垂直，且OP、KM与水平面间夹角为θ=37°，导轨间距均为L=1 m，电阻不计，导轨足够长．两根金属棒ab和cd与导轨垂直放置且接触良好，ab的质量为M=2kg，电阻为R1=2 Ω，cd的质量为m=0.2 kg，电阻为R2=1 Ω，金属棒和导轨之间的动摩擦因数均为μ=0.5，两个导轨平面均处在垂直于轨道平面OPKM向上的匀强磁场中。现让cd固定不动，将金属棒ab由静止释放，当ab沿导轨下滑x=6 m时，速度已达到稳定，此时，整个回路消耗的电功率为P=12 W。（sin370=0.6 ， cos370=0.8，g 取10m/s2 ）求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）ab沿导轨下滑x=6 m的过程中ab棒上产生的焦耳热Q；
（3）若将ab与cd同时由静止释放，当运动时间t=0.5s时，ab的速度vab与cd棒速度vcd的关系式。
12.如图所示，有一倾角α＝37°的粗糙斜面，斜面所在空间存在一有界矩形匀强磁场区域GIJH，其宽度GI＝HJ＝L＝0.5 m．有一质量m＝0.5 kg的“日”字形匀质导线框abcdef，从斜面上静止释放，释放时ef平行于GH且距GH为4L，导线框各段长ab＝cd＝ef＝ac＝bd＝ce＝df＝L＝0.5 m，线框与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25，ab、cd、ef三段的阻值相等、均为R＝0.5 Ω，其余电阻不计．已知ef边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动，不计导线粗细，重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)ef边刚进入磁场时的速度v的大小．
(2)匀强磁场的磁感应强度B.
(3)线框从开始运动到ab边穿出磁场过程中ab边发的焦耳热为多少？
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
答案 D B D BD AD BCD BD CD C
10.
11.【答案】 （1）2T（2）10J（3）5=10vab-2vcd
【解析】（1）ab棒速度达到稳定，即达到最大速度做匀速运动，有：Mgsin37°=BI1L+μMgcos37°
整个回路消耗的电功率为：P=BI1Lvm；
则得ab棒的最大速度为：vm=3m/s
又整个回路的电功率又可表示为：
解得：B=2T
（2）ab棒下滑x=6?m过程中，根据能量守恒：Mgxsin37°=μMgxcos37°+Q总+mvm2
将 vm=3m/s代入解得：W=15J
ab棒上产生的焦耳热为：Q=Q总
解得：Q=10J
（3）对cd棒：
，
即
对ab棒：
联立消去xab得，5=10vab-2vcd
12.(1)4 m/s (2)1 T (3)1 J
【解析】(1)由动能定理可知：
mg4Lsinα－μmgcosα4L＝mv2－0
得v＝4 m/s.
(2)当线框匀速运动时，对电路：E＝BLv
R总＝R＋R
I＝
对线框：mgsinα＝μmgcosα＋BIL
解得B＝1 T.
(3)线框每条边切割磁感线等效电路都一样．所以ef和cd作为电源时
Uad＝E
时间为t＝
Q1＝t
当ab做为电源时，Uab＝E
时间为t＝，Q2＝t
整个过程总热量，Q＝Q1＋Q2＝1 J.
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