人教版物理选修1-1练习：第3章 电磁感应 检测B Word版含解析

第三章检测(B)
(时间:60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,有的题只有一个选项符合题目要求,有的题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。下列说法不正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系
B.欧姆发现了欧姆定律,说明了热现象和电现象之间存在联系
C.法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系
D.焦耳发现了电流的热效应,定量给出了电能和热能之间的转换关系
答案:B
2
如图所示,水平桌面上放一闭合铝环,在铝环轴线上方有一条形磁铁。当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,下列判断中正确的是(　　)
A.铝环有收缩趋势,对桌面压力减小
B.铝环有收缩趋势,对桌面压力增大
C.铝环有扩张趋势,对桌面压力减小
D.铝环有扩张趋势,对桌面压力增大
解析:条形磁铁向下迅速移动时,穿过铝环的磁通量增加,根据楞次定律,铝环产生的感应电流的磁场阻碍磁通量的增加,因此有收缩趋势。铝环阻碍磁铁相对运动,磁铁对铝环有向下的力,故铝环对桌面压力增大,因此选项B正确。
答案:B
3
如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔФ1和ΔФ2,则(　　)
A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.不能判断
解析:设线框在位置Ⅰ时的磁通量为ΦⅠ,在位置Ⅱ时的磁通量为ΦⅡ,直线电流产生的磁场在Ⅰ处比在Ⅱ处要强,ΦⅠ>ΦⅡ。将线框从Ⅰ平移到Ⅱ,磁感线是从线框的同一面穿过的,所以ΔΦ1=|ΦⅡ-ΦⅠ|=ΦⅠ-ΦⅡ;将线框从Ⅰ绕cd边转到Ⅱ,磁感线分别从线框的正反两面穿过,所以ΔΦ2=|(-ΦⅡ)-ΦⅠ|=ΦⅠ+ΦⅡ(以原来穿过为正,则后来从另一面穿过为负),故正确选项为C。
答案:C
4同样体积的整块金属和叠合的相互绝缘的硅钢片铁芯放在同一变化的磁场中相比较(　　)
A.金属块中的涡流较大,热功率也较大
B.硅钢片中涡流较大,热功率也较大
C.金属块中涡流较大,硅钢片中热功率较大
D.硅钢片中涡流较大,金属块中热功率较大
解析:整块金属产生涡流在较大范围内流动,所以生热多,而相互绝缘的硅钢片中也产生涡流,但只在硅钢片内小范围流动,故生热效率小,所以选项A正确。
答案:A
5在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交流电动势的图象如图乙所示,则(　　)
A.t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零
B.t=0.01 s时线框平面与中性面重合
C.线框产生的交流电动势有效值为311 V
D.线框产生的交流电动势频率为100 Hz
解析:根据题图可知,t=0.005 s时,电动势为311 V,根据法拉第电磁感应定律可知,此时磁通量的变化率不为零,选项A错误;t=0.01 s时,电动势为零,线框与中性面重合,选项B正确;线框产生电动势的有效值E有=Em2=3112 V≈220 V,选项C错误;周期T=0.02 s,则频率f=1T=50 Hz,选项D错误。
答案:B
6音箱中有高频扬声器和低频扬声器。为了让特定扬声器中得到较为纯粹的高频或低频信号,常常借助由电容器与电感器组成的分频电路。高频或者低频信号通过图中甲和乙所示的分频电路中,则关于扬声器发出的声音信号,下列说法正确的是(　　)
A.甲图发出高频信号,乙图发出低频信号
B.甲图发出低频信号,乙图发出高频信号
C.甲图发出低频信号,乙图同时发出高频信号和低频信号
D.甲图发出高频信号,乙图同时发出高频信号和低频信号
答案:B
7
如图所示,将电灯与电容器串联接入通有交变电流的电路中,灯泡发光,则 (　　)
A.自由电荷通过了电容器两极板间的绝缘电介质
B.自由电荷没有通过电容器两极板间的绝缘电介质
C.接入交流电源使电容器两极板间的绝缘电介质变成了导体
D.电容器交替进行充放电,电路中就有电流,表现为交变电流“通过”了电容器
解析:电容器“通交流”是因为两极板不断地充放电,从而使电路中有电流,而不是自由电荷通过了两极板间的电介质,所以选项B、D正确。
答案:BD
8一个理想变压器,原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2,正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2,已知n1>n2,则(　　)
A.U1>U2,P1=P2 B.P1=P2,I1C.I1U2 D.P1>P2,I1>I2
解析:由理想变压器的电压关系U1U2=n1n2知,当n1>n2时,U1>U2,由电流关系I1I2=n2n1知,当n1>n2时,I1答案:ABC
9如图所示,让线圈由位置1通过一个匀强磁场的区域运动到位置2,下列说法中正确的是(　　)
A.线圈进入匀强磁场区域的过程中,线圈中有感应电流,而且进入时的速度越大,感应电流越大
B.整个线圈在匀强磁场中匀速运动时,线圈中有感应电流,而且电流是恒定的
C.整个线圈在匀强磁场中加速运动时,线圈中有感应电流,而且电流越来越大
D.线圈穿出匀强磁场区域的过程中,线圈中有感应电流,而且穿出时的速度越大,感应电流越大
解析:线圈进入和穿出磁场的过程中,线圈内的磁通量发生了变化,运动速度越大,ΔΦΔt越大,感应电动势越大,电流越大,故选项A、D正确;而选项B、C中磁通量不变,线圈中无感应电流,故选项B、C错误。
答案:AD
10如图所示,电路中的变压器为理想变压器,S为单刀双掷开关,P是滑动变阻器R的滑片,U1为加在原线圈两端的交流电压,I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流。下列说法正确的是(　　)
A.保持P的位置及U1不变,S由b切换到a,则R上消耗的功率减小
B.保持P的位置及U1不变,S由a切换到b,则I2减小
C.保持P的位置及U1不变,S由b切换到a,则I1增大
D.保持U1不变,S接在b端,将P向上滑动,则I1减小
解析:保持P的位置及U1不变,S由b切换到a,副线圈匝数变多,由U1U2=n1n2知U2变大,I2=U2R变大,由P=I22R知R上消耗的功率增大,故选项A错误。又由于I1I2=n2n1,I1也变大,故选项C正确。S由a切换到b,副线圈匝数变少,由U1U2=n1n2知U2变小,I2=U2R变小,故选项B正确。保持U1不变,S接在b端,P向上滑动,R变小,I2=U2R变大,I1变大,故选项D错误。
答案:BC
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案直接填在横线上)
11(6分)如图所示,互相平行的两条金属轨道固定在同一水平面上,上面架着两根互相平行的铜棒ab和cd,磁场方向竖直向上。如不改变磁感强度方向而仅改变其大小,使ab和cd相向运动,则B应　　　　　。?
解析:根据楞次定律的“增缩减扩”可知,要使电流回路的面积收缩,那么磁感应强度应增大。
答案:增大
12(10分)图中所示的C为平行板电容器,板间距离为d,金属棒ab垂直放于平行导轨上,可沿导轨在磁感应强度为B的磁场中平动,要使电容器上板带正电,下板带负电,则ab应向　　　　(选填“左”或“右”)平动。若金属棒ab电阻为R,其他电阻不计,导轨间距离为L,要使板间质量为m、电荷量为-q的油滴悬浮不动,金属棒ab运动的速度应为　　　　。?
答案:右　mgdqBL
三、计算题(本题共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)
13(10分)空间某区域存在水平方向的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T。在磁场区域内有两根相距L=0.80 m的平行金属导轨PQ、MN,固定在竖直平面内,如图所示。PM间连接有R=3.0 Ω的电阻。电阻R'=2.0 Ω的导体棒cd沿导轨平面向右匀速运动,在回路中产生的电流I=0.60 A。求:
(1)回路中磁通量的变化率。
(2)导体棒cd所受安培力F的大小。
(3)2 s时间内电流在电阻R上产生的焦耳热。
解析:(1)由法拉第电磁感应定律,得
ΔΦΔt=E=I(R+R')=3 V。
(2)cd棒中的安培力F=BIL=1×0.6×0.8 N=0.48 N。　
(3)Q=I2Rt=0.62×3×2 J=2.16 J。
答案:(1)3 V　(2)0.48 N　(3)2.16 J
14(12分)如图为交流发电机的示意图。匝数为n=100匝的矩形线圈,边长分别为10 cm和20 cm,内阻为 5 Ω,在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中绕OO'轴以 502 rad/s 的角速度匀速转动,线圈和外部20 Ω的电阻R相接。已知线圈绕OO'轴转动时产生的电动势最大值Emax=NBSω,其中S为矩形线圈的面积,ω为角速度。S闭合后,求:
(1)电压表和电流表的示数。
(2)电阻R上所消耗的电功率。
解析:(1)S断开时,电压表测量的是发电机产生的电动势的有效值E。
因为矩形线圈匀速转动,所以产生的交变电流为正弦式电流。
又知电动势最大值Emax=NBSω=100×0.5×0.1×0.2×502 V=502 V
则E=Emax2=50 V
S闭合后,电压表测量的是电阻R两端的电压,则有UR=RR+rE=40 V
流过R的电流IR=URR=2 A。
(2)R消耗的电功率P=URIR=80 W。
答案:(1)40 V　2 A　(2)80 W
15(10分)发电厂输出的交流电压为22 kV,输送功率为2.2×106 W,现在用户处安装一降压变压器,用户的电压为220 V,发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22 Ω。求:
(1)输电导线上损失的电功率。
(2)降压变压器原、副线圈匝数之比。
解析:(1)应先求出输送电流,由
I线=P总U总=2.2×1062.2×104 A=100 A,
则损失功率为
P损=I线2R线=1002×22 W=2.2×105 W。
(2)变压器原线圈电压U1为
U1=U总-U线=U总-I线R线=2.2×104 V-100×22 V=19 800 V。
所以原、副线圈匝数比n1n2=U1U2=19 800220=90∶1。
答案:(1)2.2×105 W　(2)90∶1
16(12分)如图所示,一根电阻为R=12 Ω的电阻丝做成一个半径为r=1 m的圆形导线框,竖直放置在水平匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,磁感应强度为B=0.2 T,现有一根质量为m=0.1 kg、电阻不计的导体棒,自圆形线框最高点静止起沿线框下落,在下落过程中始终与线框良好接触,已知下落距离为r2时,棒的速度大小为v1=83 m/s,下落到经过圆心时,棒的速度大小为v2=103 m/s,试求:
(1)下落距离为r2时棒的加速度。
(2)从开始下落到经过圆心的过程中线框中产生的热量。
解析:(1)导体棒下落距离为r2时,导体棒中产生感应电动势,由法拉第电磁感应定律得,感应电动势E=B(3r)v1。此时,圆形线框为外电路,等效电阻为R1=R3×2R3R=2R9=83 Ω,导体棒中的电流为I=ER1,导体棒受的安培力为F=BIL=B2(3r)2v1R1=0.12 N。
由mg-F=ma得
a=g?Fm=10-0.120.1 m/s2=(10-1.2) m/s2=8.8 m/s2。
(2)由能量守恒定律得mgr-Q=12mv22?0,所以,从开始下落到经过圆心的过程中线框中产生的热量为Q=mgr?12mv22=0.1×10×1 J?12×0.1×1032 J=49 J。
答案:(1)8.8 m/s2　(2)49 J