高中物理粤教版选修3-2 第一章 电磁感应 章末测试题3 Word版含解析

章末测试题3
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。在每小题给出的四个选项中第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．(2019·莱芜模拟)如图所示，光滑的水平桌面上放着两个完全相同的金属环a和b，当一条形磁铁的S极竖直向下迅速靠近两环中间时，则(　　)
A．a、b均静止不动
B．a、b互相靠近
C．a、b均向上跳起
D．a、b互相远离
D　[根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合导体环内的磁通量增大，因此两线圈产生顺时针方向的感应电流，因为两线圈靠近侧电流方向相反，所以a、b两环互相远离，D项正确。]
2.(2019·重庆模拟)如图所示的条形磁铁的上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框在由N极匀速平移到S极的过程中，线框中的感应电流的情况是(　　)
A．线框中始终无感应电流
B．线框中始终有感应电流
C．线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流，以后又有了感应电流
D．开始无感应电流，当运动到磁铁中部上方时有感应电流，后来又没有感应电流
B　[条形磁铁中部磁性较弱，两极磁性最强，线圈从左向右移动过程中，线圈中磁通量先减小后反方向增大，因此线圈中始终有感应电流，故B项正确。]
3．(2019·杭州模拟)如图所示为航母上电磁弹射装置的等效电路图(俯视图)，使用前先给超级电容器C充电，弹射时，电容器释放储存电能所产生的强大电流经过导体棒EF，EF在磁场(方向垂直纸面向外)作用下加速。则下列说法正确的是 (　　)
A．电源给电容器充电后，M板带正电
B．导体棒在安培力作用下向右运动
C．超级电容器相当电源，放电时两端电压不变
D．在电容器放电过程中，电容器电容不断减小
B　[由电路图可知，电源给电容器充电后，M板带负电，选项A错误；电容器放电时流过EF的电流方向为从F到E，根据左手定则可知，导体棒在安培力作用下向右运动，选项B正确；超级电容器相当于电源，放电时两端电压逐渐减小，选项C错误；在电容器放电过程中，电容器电容保持不变，选项D错误。]
4.如图所示，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度的大小为B，磁场在y轴方向足够宽，在x轴方向宽度为a。一直角三角形导线框ABC(BC边的长度为a)从图示位置向右匀速穿过磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下列选项中感应电流i、BC两端的电压UBC与线框移动的距离x的关系图象正确的是(　　)
A　　　　B　　 　C　　　　D
D　[由楞次定律可知，线框刚进入磁场时产生的感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故线框中的感应电流沿逆时针方向，为正，又因为线框做匀速运动，故感应电流随位移线性增大；同理可知线框离开磁场时，产生的感应电流大小随位移线性增大，方向为负，选项A、B错误；BC两端的电压UBC跟感应电流成正比，故选项C错误，D正确。]
5.(2019·武汉检测)如图所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定有一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，下列说法正确的是(　　)
A．回路中不会产生感应电流
B．回路中会产生电流大小不变、方向变化的感应电流
C．回路中电流的大小和方向都做周期性变化，周期为
D．回路中电流方向不变，从b导线流进电流表
D　[铜盘转动产生的感应电动势E＝，B、L、ω不变，E不变，电流I＝＝，电流大小不变，由右手定则可知，回路中电流方向不变，从b导线流进电流表，故A、B、C三项错误，D项正确。]
6．(2019·福州模拟)如图所示，磁感应强度大小B＝0.2 T的匀强磁场中有一固定金属线框PMNQ，线框平面与磁感线垂直，线框宽度L＝0.4 m。导体棒CD垂直放置在线框上，并以垂直于棒的速度v＝5 m/s向右匀速运动，运动过程中导体棒与金属线框保持良好接触。导体棒接入电路中的有效电阻R＝0.5 Ω，金属线框电阻不计，则匀强磁场对导体棒的安培力大小和回路中的电功率分别为(　　)
A．F＝0.032 N，P＝0.64 W
B．F＝0.032 N，P＝0.32 W
C．F＝0.064 N，P＝0.32 W
D．F＝0.064 N，P＝0.64 W
C　[MNCDM回路中的感应电动势E＝BLv，回路中的电流I＝，导体棒受到的安培力F＝BIL，联立解得F＝＝0.064 N；安培力的方向与速度方向相反，回路中的电功率P＝EI＝0.32 W，C项正确。]
7．(2019·开封模拟)如图甲所示，面积S＝1 m2的导体圆环内存在垂直于圆平面向里的磁场，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示(B取向里为正)，以下说法正确的是 (　　)
甲　　　　　　　乙
A．环中产生逆时针方向的感应电流
B．环中产生顺时针方向的感应电流
C．环中产生的感应电动势大小为1 V
D．环中产生的感应电动势大小为2 V
AC　[磁场垂直于纸面向里，由题图乙所示可知，磁感应强度增加，穿过圆环的磁通量增加，由楞次定律和安培定则可知，感应电流沿逆时针方向，故A正确，B错误；感应电动势E＝＝S＝×1 V＝1 V，故C正确，D错误。]
8．(2019·兰州模拟)如图所示，在磁感应强度B＝1.0 T的匀强磁场中，金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U形导轨上以速度v＝2 m/s向右匀速滑动，两导轨间距离L＝1.0 m，电阻R＝3.0 Ω，金属杆的电阻r＝1.0 Ω，导轨电阻忽略不计，则下列说法正确的是(　　)
A．通过R的感应电流的方向为由a到d
B．金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0 V
C．金属杆PQ受到的安培力大小为0.5 N
D．外力F做功的数值等于电路产生的焦耳热
ABC　[由右手定则判断知，当金属杆滑动时产生逆时针方向的电流，通过R的感应电流的方向为由a到d，故A正确。金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为E＝BLv＝1.0×1.0×2 V＝2 V，故B正确。在整个回路中产生的感应电流为I＝，代入数据得I＝0.5 A。由安培力公式F安＝BIL，代入数据得F安＝0.5 N，故C正确。金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U形导轨上以速度v向右匀速滑动，外力F做功大小等于电路产生的焦耳热和导轨与金属杆之间的摩擦力产生的内能之和，故D错误。]
9.(2019·重庆质检)如图所示，两根足够长且光滑平行的金属导轨PP′，QQ′倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好。现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，则下列说法中正确的是(　　)
A．金属棒ab最终可能匀速下滑
B．金属棒ab一直加速下滑
C．金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势
D．带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动
BC　[金属棒沿光滑导轨加速下滑，棒中有感应电动势而对电容器充电，充电电流通过金属棒时受安培力作用，只有金属棒速度增大时才有充电电流，因此总有mgsin θ－BIl>0，金属棒将一直加速，A错，B对；由右手定则可知，金属棒a端电势高，则M板电势高，C项对；若微粒带负电，则静电力向上与重力反向，开始时静电力为0，微粒向下加速运动，当静电力增大到大于重力时，微粒的加速度向上，D项错。]
10．(2019·庄河模拟)如图所示，两根平行长直金属导轨，固定在同一水平面内，间距为d，其左端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，一质量为m的导体棒ab垂直于导轨放置，且与两导轨接触良好，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒在水平向右、垂直于棒的恒力F作用下，从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中导体棒始终与导轨保持垂直)，设导体棒接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，在这一过程中(　　)
A．导体棒运动的平均速度为
B．流过电阻R的电荷量为
C．ab两端的最大电压为
D．ab两端的最大电压为
BC　[当合外力为0的时候，导体棒的加速度为0，此时导体棒的速度达到最大值，此后因为速度不变，导体棒将做匀速直线运动，由E＝Bdv，安培力FA＝BId以及I＝，得到FA＝，匀速运动时合外力为0，所以F＝FA＋μmg，可得到：vm＝，因其运动过程是加速度减小的变加速运动，故其平均速度>＝，故A错误；由电荷量q＝IΔt以及E＝，得到q＝IΔt＝＝，故B正确；ab两端的最大电压在电流最大时，由F＝FA＋μmg及FA＝BId，得到Im＝，Um＝ImR＝，故选项C正确，D错误。]
二、非选择题(本题共2小题，共40分，按题目要求作答。计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
11．(20分)(2019·葫芦岛模拟)如图所示，足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内，导轨间距为l，b、c两点间接一阻值为R的电阻。ef是一水平放置的导体杆，其质量为m，有效电阻值为R，杆与cb、cd保持良好接触。整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。现用一竖直向下的力拉导体杆，使导体杆从静止开始做加速度为1.5g的匀加速运动，下降了h高度，这一过程中b、c间电阻R产生的焦耳热为Q，g为重力加速度，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。求：
(1)导体杆下降h过程中通过杆的电荷量；
(2)导体杆下降h时所受拉力F的大小；
(3)导体杆下降h过程中拉力做的功。
解析：(1)根据电磁感应定律，得＝＝
根据闭合电路欧姆定律＝
通过杆的电荷量q＝Δt
联立解得q＝。
(2)设ef下降h时，速度为v1、拉力为F，根据运动学公式，得v1＝
根据牛顿第二定律，得F＋mg－BI1l＝ma
根据闭合电路欧姆定律，得I1＝
联立解得F＝＋。
(3)由功能关系，得WF＋mgh－2Q＝－0
解得WF＝＋2Q。
答案：(1)　(2)＋　(3)＋2Q
12．(20分)如图所示，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为30°的斜面上，导轨宽度为L，导轨下端接有电阻R，两导轨间存在一方向垂直于斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，轻绳一端平行于斜面系在质量为m的金属棒上，另一端通过定滑轮竖直悬吊质量为m0的小木块。第一次金属棒从PQ位置由静止释放，发现金属棒沿导轨下滑，第二次去掉轻绳，让金属棒从PQ位置由静止释放。已知两次下滑过程中金属棒始终与导轨接触良好，且在金属棒下滑至底端MN前，都已经达到了平衡状态。导轨和金属棒的电阻都忽略不计，已知＝4，＝(h为PQ位置与MN位置的高度差)。求：
(1)金属棒两次运动到MN时的速度大小之比；
(2)金属棒两次运动到MN过程中，电阻R产生的热量之比。
解析：(1)金属棒匀速运动时，根据平衡条件得
第一种情况有：mgsin θ－m0g＝BI1L＝
第二种情况有：mgsin θ＝BI2L＝
又由题意知＝4
联立以上三式得＝。
(2)第一次下滑至MN位置的过程中，根据动能定理可得mgh－m0g－W1＝(m＋m0)v
第二次下滑至MN位置的过程中，根据动能定理可得mgh－W2＝mv
两次运动过程中，电阻R产生的热量之比为＝＝。
答案：(1)1∶2　(2)59∶112