第四章 章末过关检测（一） 电磁感应 word版含答案

章末过关检测（一） 电磁感应
(时间：90分钟　满分：100分)
一、单项选择题(本题共8个小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项正确)
1．下列现象中，属于电磁感应现象的是(　　)
A．小磁针在通电导线附近发生偏转
B．通电线圈在磁场中转动
C．因闭合线圈在磁场中运动而产生电流
D．磁铁吸引小磁针
解析：选C　电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动，反映了磁场力的性质，所以A、B、D不是电磁感应现象，C是电磁感应现象。
2．在电磁感应现象中，下列说法正确的是(　　)
A．导体相对磁场运动，导体内一定产生感应电流
B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流
C．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流
D．穿过闭合电路的磁通量发生变化，在电路中一定会产生感应电流
解析：选D　产生感应电流的条件首先是“闭合电路”，A、B项中电路是否闭合不确定，故A、B项错误；其次当电路闭合时，只有一部分导体切割磁感线才产生感应电流，C项错误；当闭合电路中磁通量发生变化时，电路中产生感应电流，D项正确。
3．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是(　　)
A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
解析：选C　线圈平面与磁场方向垂直，因此E＝n，感应电动势的大小与线圈的匝数及磁通量的变化率有关，匝数越多，磁通量变化越快，感应电动势则越大。若磁场的磁感应强度在减小，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，若磁场的磁感应强度在增大，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，综上所述，C项正确。
4．如图所示的下列实验中，有感应电流产生的是(　　)
解析：选D　根据电流的磁效应，导线通电后其下方存在磁场，小磁针在磁场的作用下偏转，没有感应电流，故A错误；由法拉第电磁感应定律知，闭合圆环在无限大匀强磁场中加速平动，磁通量没有变化，所以没有产生感应电流，所以B错误；通电导线在磁场中受安培力的作用，所以不存在感应电流，故C错误；闭合回路中的金属杆切割磁感线运动，能够产生感应电流，故D正确。
5．(2017·浙江五校联考)如图甲所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术。其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得构件内部是否断裂及位置的信息。如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起。对以上两个运用实例理解正确的是(　　)
A．涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了自感现象
B．能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料
C．以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源
D．以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源
解析：选B　涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了互感现象，选项A错误；能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料，能保证在套环中形成感应电流，选项B正确； 以上两个案例中涡流探伤技术的线圈必须用交流电源，而跳环实验演示所连接电源是直流电源，选项C、D错误。
6.在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡变亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是(　　)
A．合上开关，a先亮，b逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭
B．合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭
C．合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭
D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭
解析：选C　合上开关S后，电流由零突然变大，电感线圈产生较大的感应电动势，阻碍电流的增大，故Ib>Ia，电流逐渐增大至稳定的过程中，电感的阻碍作用越来越小，故合上开关，b先亮，a逐渐变亮；开关S断开后，由于电感L产生自感电动势的作用，灯a、b回路中电流要逐渐消失，a、b将延迟一段时间熄灭，且同时熄灭，故选C。
7．如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0～时间内，直导线中电流方向向上，则在～T时间内，下列叙述线框中感应电流的方向与所受安培力方向正确的是(　　)
A．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左
B．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右
C．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右
D．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左
解析：选C　在～T时间内，直导线中的电流方向向下且增大，穿过线框的磁通量垂直纸面向外且增加，由楞次定律知感应电流方向为顺时针，线框所受安培力的合力由左手定则判断易知向右，所以C正确。
8.阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是(　　)
A．电路中的电源必须是交流电源
B．电路中的b端必须连接直流电源的正极
C．若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度
D．若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度
解析：选C　由题意可知，玩偶稳定地漂浮起来，且下端为N极，则线圈的上端为N极，根据右手螺旋定则可得，电源通的是直流电，且a端为电源的正极，而b端为电源的负极，故A、B错误；若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加线圈的磁场，则玩偶漂浮的最大高度增加，故C正确；若将可变电阻的电阻值调大，则线圈中的电流减小，则玩偶漂浮的最大高度减小，故D错误。
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。选对但不全的得2分，错选不得分)
9.如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系。四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是(　　)
A．线圈a中无感应电流　 　B．线圈b中有感应电流
C．线圈c中有感应电流 D．线圈d中无感应电流
解析：选CD　根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向，线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中的合磁通量始终为零，故增大两直导线中的电流时，线圈a、c中的磁通量发生变化，有感应电流产生，而线圈b、d中无感应电流产生。选项C、D正确，A、B错误。
10.如图所示，用恒力F将闭合线圈自静止开始(不计摩擦)从图示位置向左加速拉出有界匀强磁场，则在此过程中(　　)
A．线圈向左做匀加速直线运动
B．线圈向左运动且速度逐渐增大
C．线圈向左运动且加速度逐渐减小
D．线圈中感应电流逐渐增大
解析：选BCD　线圈加速运动则速度变大，感应电流变大，所受安培力变大，安培力是阻力，故加速度减小。故选B、C、D项。
11.如图所示，相距为d的两水平虚线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(LA．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
解析：选BD　从ab边进入磁场到cd边刚进入磁场和ab边刚穿出磁场到cd边刚穿出磁场时，线框中的磁通量发生变化，所以这两个过程中有感应电流，但线框完全处于磁场中时，线框中磁通量不变化，所以无感应电流，且加速度为g，故A错误，B正确；因线框的速度由v0经一系列运动再到v0，且有一段加速度为g的加速过程，故线框一定做过减速运动，故D正确；由能量守恒知，线框产生的热量为重力势能的减少量即mg(d＋L)，故C错误。
12.如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从金属球开始进入磁场到完全穿出磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，则金属球(　　)
A．整个过程都做匀速运动
B．进入磁场的过程中做减速运动，穿出过程中做减速运动
C．整个过程都做匀减速运动
D．穿出时的速度一定小于初速度
解析：选BD　金属球进入磁场的过程中，穿过金属球的磁通量增大，产生感应电流，部分机械能转化为电能，所以金属球做减速运动；金属球完全进入磁场后磁通量保持不变，金属球做匀速运动；金属球出磁场的过程中磁通量减小，产生感应电流，金属球做减速运动。故B、D正确，A、C错误。
三、非选择题(本题共5小题，共52分)
13．(8分)如图所示是三个成功的演示实验，回答下列问题。
(1)在实验中，电流表指针偏转的原因是________________________________________________________________________。
(2)电流表指针偏转角越大，说明感应电动势________。
(3)第一个成功实验(如图a)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？______________。
什么量是不同的？______________。
(4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是：________________________________________。
解析：(1)穿过线圈的磁通量发生变化时会产生感应电流，所以电流表指针发生偏转。
(2)指针偏转角越大，说明感应电流越大，则感应电动势越大。
(3)快速插入和慢速插入磁通量的变化量相同，因为所用时间不同，所以磁通量的变化率不同。
(4)通过这三个实验可以得出穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就会产生感应电流；感应电动势的大小与磁通量变化得快慢有关。
答案：(1)穿过线圈的磁通量发生变化　(2)越大
(3)磁通量的变化量　磁通量的变化率
(4)只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生；感应电动势的大小与磁通量变化得快慢有关。
14．(8分)如图所示，是“研究电磁感应现象”的实验装置。
(1)将图中所缺导线补充完整。
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，电流计指针将________。
(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将________。
解析：(1)将电源、开关、变阻器和小螺线管串联成一个回路，再将灵敏电流计和大螺线管串联成一个回路，电路如图所示。
(2)闭合开关时，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏；合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，磁通量也要增大，所以电流计指针将向右偏。
(3)滑动变阻器的滑片迅速向左移动时，电流迅速减小，穿过副线圈的磁通量减小，所以电流计指针将向左偏。
答案：(1)图见解析　(2)向右偏　(3)向左偏
15.(10分)如图所示，匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金属框架，框架宽为L，右端接有电阻R，磁感应强度为B，一根质量为m、电阻不计的金属棒以初速度v0沿框架向左运动，棒与框架的动摩擦因数为μ，测得棒在整个运动过程中，通过任一截面的电量为q，求：
(1)棒能运动的距离；
(2)R上产生的热量。
解析：(1)设在整个过程中，棒运动的距离为l，
磁通量的变化量ΔΦ＝BLl，
通过棒的任一截面的电量q＝IΔt＝，
解得l＝。
(2)根据能量守恒定律，金属棒的动能的一部分克服摩擦力做功，一部分转化为电能，电能最终转化为热能Q，即有mv02＝μmgl＋Q，
解得Q＝mv02－μmgl＝mv02－。
答案：见解析
16.(12分)如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，设导体棒Oa可以以点O为中心转动，而另一端a刚好搭在光滑的半圆形金属导轨上，Oa长为L且以角速度ω顺时针匀速转动，在Ob间接入一阻值为R的电阻，不计其他电阻，试求：
(1)导体棒Oa两端产生的电势差；
(2)流过电阻R上的电流大小及方向；
(3)所需外力的功率。
解析：(1)导体棒Oa匀速转动，产生的感应电动势：
E＝BL＝BL＝BL2ω，
电路中只有电阻R，其余电阻都不计，则Oa两端的电势差为：BL2ω。
(2)回路中感应电流：I＝＝，
由右手定则可知，流过电阻R的电流从左流向右。
(3)外力功率等于电阻R消耗的电功率：
P＝＝。
答案：(1)BL2ω　(2)　从左向右　(3)
17.(14分)如图甲所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距L1＝1 m，导轨平面与水平面的夹角θ＝30°，上端连接阻值R＝1.5 Ω的电阻，质量为m＝0.2 kg，阻值r＝0.5 Ω 的金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端为L2＝4 m，棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一个匀强磁场中(图中未画出)，该匀强磁场方向与导轨平面垂直向下，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示，为保持ab棒静止，在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F，g＝10 m/s2。求：
(1)当t＝2 s时，外力F1的大小；
(2)当t＝3 s时的瞬间，外力F2的大小和方向；
(3)请在图丙中画出前4 s内外力F随时间变化的图象(规定F方向沿斜面向上为正)。
解析：(1)当t＝2 s时，回路中产生的感应电动势：
E＝L1L2＝×1×4 V＝2 V
电流：I＝＝ A＝1 A
由楞次定律判断可知，感应电流的方向由b→a，根据左手定则可知ab所受的安培力沿导轨平面向上；
ab棒保持静止，受力平衡，设外力沿导轨平面向上，则由平衡条件有：
mgsin 30°－B2IL1－F1＝0
由题图乙知B2＝1 T，代入数据
可解得外力：F1＝0。
(2)当t＝3 s时的瞬间，设此时外力沿导轨平面向上，根据平衡条件得：F2＋B3IL1－mgsin 30°＝0，B3＝1.5 T
解得：F2＝－0.5 N，负号说明外力沿导轨平面向下。
(3)规定F方向沿斜面向上为正，在0～3 s内，根据平衡条件有：
mgsin 30°－BIL1－F＝0而B＝0.5t(T)
则得：F＝1－0.5t(N)
当t＝0时刻，F＝1 N。
在3～4 s内，B不变，没有感应电流产生，ab不受安培力，则由平衡条件得：F＝mgsin 30°＝1 N
前4 s内外力F随时间变化的图象如图所示。
答案：(1)0　(2)0.5 N，方向沿导轨平面向下
(3)见解析