第四章 电磁感应 单元检测题Word版含解析

第四章电磁感应检测(A)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,1 6题只有一个选项符合题目要求,7 10题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)
1.首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次
C.奥斯特和安培 D.奥斯特和法拉第
解析1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,1831年,英国 学家法拉第发现了电磁感应现象,选项D正确。
答案D
2.
如图所示,一水平放置的圆形通电线圈a固定,另一较小的圆形线圈b从a的正上方下落,在下落过程中两线圈始终保持平行且共轴,则线圈b从线圈a的正上方下落过程中,从上往下看线圈b应是(　　)
A.有逆时针方向的感应电流
B.有顺时针方向的感应电流
C.先有顺时针方向的感应电流,后有逆时针方向的感应电流
D.先有逆时针方向的感应电流,后有顺时针方向的感应电流
解析向下穿过的过程中,穿过b环的磁通量先增大后减少,在a环上方时,穿过b环的磁通量增大,由楞次定律知,感应电流的磁场与原磁场方向相反,根据安培定则得感应电流方向为顺时针;同理可得b穿过a后,磁通量减少,感应电流的方向应该是逆时针,选C。
答案C
3.如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中,在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为(　　)
A
C
解析由法拉第电磁感应定律,E=B正确。
答案B
4.如图所示,A、B两图是把带绝缘层的线圈绕在软铁上,C、D两图是把带绝缘层的线圈绕在有机玻璃上,则能产生涡流的是(　　)
解析只有穿过导体的磁通量发生变化,才产生涡流,题图B错在是直流电源,题图C、D中不是导体。
答案A
5.如图所示,L为一自感系数很大的有铁芯的线圈,电压表与线圈并联接入电路,在下列情况中,有可能使电压表损坏的是(电压表量程为3 V)(　　)
A.开关S闭合的瞬间
B.开关S闭合电路稳定时
C.开关S断开的瞬间
D.以上情况都有可能损坏电压表
解析当开关断开的瞬间,线圈的自感作用导致电流依然存在,且由于自感系数很大,自感电动势很大。同时自感线圈与电压表形成了一个回路,注意现在的电流方向,对线圈而言,电流方向没有改变,但通过电压表的电流方向改变了,相当于电压表正负极接反了,所以最容易损坏,故C正确。
答案C
6.
如图所示,在O点正下方有一个具有理想边界的磁场,磁场宽度大于铜球的直径。铜球在A点由静止释放,向右摆至最高点B,不考虑空气阻力,则下列说法正确的是(　　)
A.A、B两点在同一水平线上
B.A点高于B点
C.A点低于B点
D.铜球做等幅摆动
解析铜球进入磁场和出磁场的过程中,都有涡流产生,阻碍铜球的摆动,从而有机械能转化为内能,A点高于B点,A、C错误,B正确;往复运动一段时间,由于铜球的一部分机械能转化为电能,最终转化为内能,其摆动幅度逐渐减小,当铜球完全进入磁场后,铜球最终将在磁场中做等幅摆动,D错误。
答案B
7.如图所示,两块金属板水平放置,与左侧水平放置的线圈通过导线连接。压力传感器上表面绝缘,位于两金属板间,带正电小球静置于压力传感器上,某一匀强磁场沿线圈的轴向穿过线圈,磁场不变时传感器的示数为1 N,若传感器的示数为2 N,则磁场的变化情况可能是(　　)
A.竖直向上且均匀增大 B.竖直向上且均匀减小
C.竖直向下且均匀增大 D.竖直向下且均匀减小
解析磁场变化后传感器的读数变大,说明小球受到的电场力向下,即平行板电容器上极板带正电,由楞次定律可得A、D正确。
答案AD
8.
如图所示,空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B,方向相反且垂直纸面,MN、PQ为其边界,OO'为其对称轴,一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd,回路在纸面内以恒定速度v0向右运动。当运动到关于OO'对称的位置时(　　)
A.穿过回路的磁通量为零
B.回路中感应电动势大小为2Blv0
C.回路中感应电流的方向为顺时针方向
D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同
解析闭合回路关于OO'对称,穿过回路的磁感线的净条数为零,选项A正确;由右手定则可知,cd、ab相当于电源,并且为串联关系,则回路中感应电流的方向为逆时针方向,感应电动势E=2Blv0,选项B正确而C错误;由左手定则可知,ab边、cd边受到安培力均向左,选项D正确。
答案ABD
9.有一个称为“千人震”的趣味物理小实验,实验是用一节电动势为1.5 V的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器。几位做实验的同学手拉手连成一排,另一位同学将电池、镇流器、开关用导线将它们和首、尾两位同学的手相连,如图所示,在开关闭合或断开时就会使连成一排的同学都有触电感觉,则(　　)
A.该实验的原理是镇流器的自感现象
B.该实验的原理是1.5 V的电压让人感到触电
C.人有触电感觉是在开关断开瞬间
D.有触电的感觉是在开关闭合的瞬间
解析1.5 V的电压不会使人有触电的感觉。电路接通后处于通电状态,有一部分电能转化为磁场能贮存在镇流器中,电路断开的瞬间,这部分磁场能转化为电能释放出来,产生很高的自感电动势,使人产生触电感觉。
答案AC
10.
如图所示,一U形光滑导轨接有一电阻R,整个装置放置在匀强磁场中,导轨平面与磁场方向垂直。有一电阻可忽略不计但有一定质量的金属杆ab跨接在导轨上,可沿导轨方向平移。现从静止开始对ab杆施以向右的恒力F,则在杆运动过程中,下列说法正确的是(　　)
A.磁场对金属杆ab的作用力对ab杆做功,但磁场的能量是不变的
B.外力F做的功总是等于电阻R上消耗的功
C.磁场对金属杆ab的作用力做功的功率与电阻R上消耗的功率两者的大小是相等的
D.电阻R上消耗的功率存在最大值
解析磁场对金属杆ab的作用力对ab杆做功实质上是安培力做功,能量是外界提供的,所以磁场的能量是不变的,A对;外力F做的功总是等于电阻R上消耗的电能与金属杆ab的动能之和,B错;磁场对金属杆ab的作用力做的功全部转化为焦耳热,所以功率等于电阻R上消耗的热功率,C对;金属杆ab所受外力F等于安培力时,将做匀速运动,电流也将恒定,所以电阻R上消耗的功率存在最大值,D对。
答案ACD
二、填空题(本题共2小题,共20分)
11.(10分)阅读材料,完成下列各题。
材料一
1825年,瑞士物理学家 拉顿做了如下实验:他将一个能反映微小变化的电流表,通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路,并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相邻的房间,如图所示。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内,马上跑到另一个房间里,观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验,他都没有发现电流表指针发生偏转。
材料二
1831年,英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体,在磁场里切割磁感线的时候,发现导体中产生电流,从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
(1) 拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究,是基于　　　　的 学猜想。?
(2) 拉顿的实验中,　　　　(选填“已经”或“没有”)满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转,你提出的一种改进方法是　　　　。?
解析(1) 拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究,是基于磁能产生电的 学猜想。(2)由所给材料可知在 拉顿的实验中已经满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转,可以将电流表等实验器材置于同一房间。
答案(1)磁能产生电　(2)已经　将电流表等器材置于同一房间(其他答案合理均可)
12.(10分)在“研究电磁感应现象”的实验中,所需的实验器材如图所示。现已用导线连接了部分实验电路。
(1)请画实线作为导线从箭头1和2处连接其余部分电路。
(2)实验时,将线圈L1插入线圈L2中,闭合开关的瞬间,观察到检流计的指针发生偏转,这个现象揭示的规律是?
　。?
(3)某同学设想使线圈L1中电流逆时针(俯视)流动,线圈L2中电流顺时针(俯视)流动,可行的实验操作是　　　　。?
A.抽出线圈L1 　B.插入软铁棒
C.使变阻器滑片P左移 　D.断开开关
解析(1)将箭头1、线圈L1、箭头2依次连接起来组成闭合回路。线圈L2与检流计连接起来组成闭合回路。(2)闭合开关的瞬间,流过线圈L1的电流瞬间增大,产生的磁感应强度增大,穿过线圈L2的磁通量增大,线圈L2中产生感应电动势,有感应电流流过检流计;该实验表明“穿过闭合电路中的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流”。(3)要使两线圈中的电流方向相反,只需使线圈L1产生的磁通量逐渐增大,可行的方法有插入软铁棒或增大线圈L1中的电流(即使变阻器滑片P左移),选项B、C正确。
答案(1)如图所示
(2)穿过闭合电路中的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流　(3)BC
三、计算题(本题共4小题,共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不得分。有数值计算的题,答案中必须写明数值和单位)
13.(8分)如图所示,有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ,水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置,当金属棒从O点开始以加速度a向右匀加速运动时间t时,金属棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是多少?
解析由于导轨的夹角为θ,运动时间t时,金属棒切割磁感线的有效长度l=stan θθ。根据运动学公式,这时金属棒切割磁感线的速度v=at。由题意知B、l、v三者互相垂直,有E=Blv=B·θ·atθ,即金属棒运动时间t时,金属棒与导轨所构成的回路中的感应电动势Eθ。
答
14.(10分)矩形线圈abcd,长ab=20 cm,宽bc=10 cm,匝数n=200,线圈回路总电阻R=50 Ω,整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过,磁感应强度B随时间的变化规律如图所示,求:
(1)线圈回路的感应电动势;
(2)在t=0.3 s时线圈ab边所受的安培力。
解析从图象可知,与线圈平面垂直的磁场是随时间均匀增大的,穿过线圈平面的磁通量也随时间均匀增大,线圈回路中产生的感应电动势是不变的,可用法拉第电磁感应定律来求。
(1)磁场的变化率
E=V=2 V。
(2)闭合电路中的电流IA=0.04 A
当t=0.3 s时,B=20×10-2 T
ab边受到的安培力为F=nBIl=200×20×10-2×0.04×0.2 N=0.32 N。
答案(1)2 V　(2)0.32 N
15.(10分)如图所示,光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连,水平轨道上方有一足够长的金属杆,杆上挂有一光滑螺线管A。在弧形轨道上高为h的地方,无初速释放一磁铁B(可视为质点),B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动,设A、B的质量分别为mA、mB,若最终A、B速度分别为vA、vB。
(1)螺线管A将向哪个方向运动?
(2)求全过程中整个电路所消耗的电能。
解析(1)磁铁B向右运动时,螺线管中产生感应电流,感应电流产生电磁驱动作用,使得螺线管A向右运动。
(2)全过程中,磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能和螺线管中的电能,所以mBgh,即E电=mBgh
答案(1)向右运动　(2)mBgh
16.(12分)如图所示,空间被分成若干个区域,分别以水平线aa'、bb'、cc'、dd'为界,每个区域的高度均为h,其中区域Ⅱ存在垂直于纸面向外的匀强磁场,区域Ⅲ存在垂直于纸面向里且与区域Ⅱ的磁感应强度大小相等的匀强磁场。竖直面内有一边长为h、质量为m的正方形导体框,导体框下边与aa'重合并由静止开始自由下落,导体框下边刚进入bb'就做匀速直线运动,之后导体框下边越过cc'进入区域Ⅲ,导体框的下边到达区域Ⅲ的某一位置时又开始做匀速直线运动,求:从导体框下边刚进入bb'时到下边刚出dd'时的过程中,导体框中产生的热量。(已知重力加速度为g,导体框始终在竖直面内运动且下边始终水平)
解析导体框从aa'到bb'过程中,设刚进入bb'时导体框的速度为v,mghv
导体框进入bb'开始做匀速直线运动
所以mg
导体框下边到达区域Ⅲ的某一位置时又开始做匀速
直线运动mg
由②③得v'
从导体框下边刚进入bb'时到下边刚出dd'时的过程中,设产生的热量为Q
由动能定理:2mgh-Q
Q=2mghQ
答