人教版高中物理选修3-2　第四章《电磁感应》测试卷

第四章《电磁感应》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中不可行的是(　　)




A． 将线框向左拉出磁场
B． 以ab边为轴转动(小于90°)
C． 以ad边为轴转动(小于60°)
D． 以bc边为轴转动(小于60°)



2.如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，ef中的电流I产生的磁场穿过圆面积的磁通量将(　　)




A． 逐渐增大
B． 逐渐减小
C． 始终为零
D． 不为零，但保持不变



3.如图所示是一种冶炼金属的感应炉的示意图，此种感应炉应接怎样的电源(　　)




A． 直流低压
B． 直流高压
C． 低频交流电
D． 高频交流电



4.下列关于磁通量的说法，正确的是(　　)
A． 只有在匀强磁场中，穿过某一个面的磁通量才等于磁感应强度与该面面积的乘积
B． 磁通量是矢量，其正负表示方向
C． 磁通量是形象描述穿过某一个面的磁感线条数的物理量
D． 磁通量越大，磁通量的变化就越快
5.如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是(　　)




A．
B．
C．
D．



6.关于线圈的自感系数，下面说法正确的是(　　)
A． 线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大 C． 线圈中电流变化越快，自感系数越大
B． 线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
D． 线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
7.图中L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、R0及开关和电池E构成闭合回路．开关S1和S2开始都处在断开状态．设在t＝0时刻，接通开关S1，经过一段时间，在t＝t1时刻，再接通开关S2，则能较准确表示电阻R两端的电势差Uab随时间t变化的图线是(　　)




A．
B．
C．
D．



8.如图所示，一矩形线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场方向平行，若线框的面积为S，则通过线框的磁通量为(　　)




A．BS
B．
C．
D． 0



9.互感现象是一种常见的电磁感应现象，可以发生在(　　)



A． 绕在同一铁芯上的两个线圈之间
B． 两个相距很远的电路之间
C． 两个静止的带电导体之间
D． 两条靠近的磁铁之间



10.如图所示，两个相同导线制成的开口圆环，大环半径为小环半径的2倍，现用电阻不计的导线将两环连接在一起，若将大环放入一均匀变化的磁场中，小环处在磁场外，a、b两点间电压为U1，若将小环放入这个磁场中，大环在磁场外，a、b两点间电压为U2，则(　　)




A．＝1
B．＝2
C．＝4
D．＝



11.如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块(　　)




A． 在P和Q中都做自由落体运动
B． 在两个下落过程中的机械能都守恒
C． 在P中的下落时间比在Q中的长
D． 落至底部时在P中的速度比在Q中的大



12.下列用电器属于应用涡流现象的是(　　)



A． 电磁灶
B． 电视机
C． 电冰箱
D． 电吹风



二、填空题(共3小题)
13.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来完成．几位做实验的同学手拉手成一串，和电池、镇流器、开关、导线连成图示实验电路，闭合开关，经过一段时间再断开开关，此过程中同学们会有触电的感觉．人有触电感觉发生在开关________(填“接通瞬间”、“断开瞬间”或“一直接通”)时，其原因是
________________________________________________________________________.

14.如下图所示，在水平虚线上方有磁感应强度为2B、方向水平向右的匀强磁场，下方有磁感应强度为B、方向水平向左的匀强磁场．边长为l的正方形线圈放置在两个磁场中，线圈平面与水平虚线成α角，线圈分处在两个磁场中的面积相等，则穿过线圈上方的磁通量的大小为_______，穿过线圈下方的磁通量的大小为_______，穿过线圈平面的磁通量的大小为______．

15.如图所示，线圈ABCO面积为0.4 m2，匀强磁场的磁感应强度B＝0.1 T，方向为x轴正方向，通过线圈的磁通量为________Wb.在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°的过程中，通过线圈的磁通量改变了________Wb.(可以用根式表示)

三、实验题(共1小题)
16.如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置．

(1)将图中所缺的导线补接完整；
(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，那么合上开关后可能出现的情况有：(填“向左偏一下”、“向右偏一下”或“不动”)
①将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将________．
②线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针________．
四、计算题(共3小题)
17.如图，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B、方向竖直向下．一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好．已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略．求

(1)电阻R消耗的功率；
(2)水平外力的大小．
18.如图所示，两平行光滑的金属导轨AD、CE相距L＝1.0 m，导轨平面与水平面的夹角α＝30°，下端A、C用导线相连，导轨电阻不计．PQGH范围内有方向垂直斜面向上、磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场，磁场的宽度d＝0.6 m，边界PQ、HG均与导轨垂直．电阻r＝0.40 Ω的金属棒MN放置在导轨上，棒两端始终与导轨接触良好，从与磁场上边界GH距离为b＝0.40 m的位置由静止释放，当金属棒进入磁场时，恰好做匀速运动，棒在运动过程中始终与导轨垂直，取g＝10 m/s2.求：
(1)金属棒进入磁场时的速度大小v；
(1)金属棒的质量m；
(3)金属棒在穿过磁场的过程中产生的热量Q.

19.如图所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L的单匝正方形线框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v向右运动进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域．线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab边始终平行于磁场的边界．已知线框的四个边的电阻值相等，均为R.求：

(1)在ab边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小．
(2)在ab边刚进入磁场区域时，ab边两端的电压．
(3)在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量．



答案解析
1.【答案】D
【解析】将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流．当线框以ab边为轴转动(小于90°)时，线框的cd边的右半段做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流．当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流．如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流．当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)．
2.【答案】C
【解析】利用安培定则判断直导线电流产生的磁场，考虑到磁场具有对称性，可以知道，穿过圆的磁感线的条数与穿出圆的磁感线条数是相等的，故选C.
3.【答案】D
【解析】线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，从而在导体中产生大量的热，涡流现象也是电磁感应；而交流电的频率越大，产生的热量越多．故D正确，A、B、C错误； 故选D.
4.【答案】C
【解析】在匀强磁场中，如果磁场与平面垂直，则穿过某一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积，A错；磁通量是标量，B错；磁通量大小与磁通量变化快慢无关，D错．
5.【答案】D
【解析】开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A．开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2 A逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对．
6.【答案】D
【解析】自感系数是由线圈的大小、形状、圈数、有无铁芯等因素决定的，故B、C错，D对；自感电动势不仅与自感系数有关，还与电流变化快慢有关，故A错．
7.【答案】A
【解析】闭合S1，由于线圈会阻碍电流的突然变大，Uab不会突然变大，D错误；达到稳定后，再闭合S2，由于线圈的作用，原有电流慢慢变小，Uab也从原来的数值慢慢减小，故选A.
8.【答案】D
【解析】因为线圈平面和磁场方向平行，所以没有磁感线穿过线圈，即通过线圈的磁通量为零，D正确．
9.【答案】A
【解析】电磁感应指闭合回路中部分导体做切割磁感线运动，或者穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，则回路中即可产生感应电流．绕在同一铁芯上的两个线圈之间，符合题意，故A正确；两个相距很远的电路之间，不存在磁通量的变化，故B错误；两个静止的带电导体之间，不存在磁通量的变化，故C错误；两条靠近的磁铁之间，不存在磁通量的变化，故D错误．
10.【答案】B
11.【答案】C
【解析】磁块在铜管中运动时，铜管中产生感应电流，根据楞次定律，磁块会受到向上的磁场力，因此磁块下落的加速度小于重力加速度，且机械能不守恒，选项A、B错误；磁块在塑料管中运动时，只受重力的作用，做自由落体运动，机械能守恒，磁块落至底部时，根据直线运动规律和功能关系，磁块在P中的下落时间比在Q中的长，落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项C正确，选项D错误．
12.【答案】A
【解析】电磁灶是利用涡流现象工作的，故选A.传统的显像管电视机是利用磁场、电场控制带电粒子的运动，不属于涡流，现在的液晶显示器，也不是利用涡流，选项B错误；电冰箱是利用物质的吸热等作用，选项C错；电吹风是利用电流在磁场中受力转动完成，选项D错误．
13.【答案】断开瞬间　断开瞬间产生瞬间高压
【解析】当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于电源为1.5 V的新干电池，所以电流很小．当断开时，镇流器电流发生变化，导致镇流器产生很强的电动势，从而使同学们有触电的感觉．
14.【答案】BL2sinα　BL2sinα　BL2sinα
【解析】公式Φ＝BS中S表示与磁场方向垂直的面积，所以当线框与磁场不垂直时，需要将线框投影到垂直磁场方向上，故穿过线圈上方的磁通量的大小为Φ1＝BL2sinα，穿过线圈下方的磁通量的大小为Φ2＝BL2sinα，所以穿过线圈的磁场量为Φ＝Φ1－Φ2＝BL2sinα.
15.【答案】0　0.02或3.46×10－2
【解析】线圈ABCO与x轴正方向的匀强磁场平行，没有一条磁感线穿过平面，所以磁通量等于0.在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°时，线圈在中性面上面的投影面积为0.4×sin 60°，磁通量Φ＝0.1×0.4×sin 60°＝0.02Wb，磁通量变化量ΔΦ＝0.1×0.4×sin 60°－0＝0.02Wb.
16.【答案】(1)电路连接如图　(2)①向右偏转一下　②向左偏转一下
【解析】(1)电路连接如图

(2)因在闭合开关时，电路中的电流变大，磁通量增大，此时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，则当将线圈A迅速插入线圈B时，磁通量也是增大的，则灵敏电流计指针将向右偏转一下；线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左拉时，电路中的电流减小，磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏转一下．
17.【答案】(1)　(2)＋μmg
【解析】(1)导体棒切割磁感线运动产生的电动势为E＝Blv，
根据闭合电路欧姆定律，回路中的感应电流为I＝
电阻R消耗的功率为P＝I2R，联立可得P＝.
(2)对导体棒水平方向受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力、向右的外力，三力平衡，故有F安＋μmg＝F，
F安＝BIl＝B··l，
故F＝＋μmg.
18.【答案】(1)2 m/s　(2)0.25 kg　(3)0.75 J.
【解析】(1)根据动能定理可得：mgsinα·b＝mv2－0，解得v＝2 m/s.
(2)金属棒进入磁场时，恰好做匀速运动，由平衡条件得：mgsinα＝BIL，
又I＝，联立解得：m＝0.25 kg.
(3)根据在磁场中运动过程中能量守恒，减少的重力势能转化为焦耳热：Q＝mgsinα·d＝0.75 J.
19.【答案】(1)　(2)　(3)
【解析】(1)ab边切割磁感线产生的电动势为E＝BLv
所以通过线框的电流为I＝＝.
(2)ab边两端电压为路端电压：Uab＝I·3R
所以Uab＝
(3)线框被拉入磁场的整个过程所用时间t＝，
线框中电流产生的热量Q＝I2·4R·t＝.