第四单元《电磁感应》单元测试卷

第四单元《电磁感应》单元测试卷
一、单选题(共15小题)
1.如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右做匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势E与导体棒的位置x关系的图象是(　　)




A．　　　　
B．
C．　　　　
D．



2.如图所示，MN右侧一正三角形匀强磁场区域，上边界与MN垂直．现有一与磁场边界完全相同的三角形导体框，垂直于MN匀速向右运动．导体框穿过磁场过程中感应电流随时间变化的图象可能是 (取逆时针电流为正)(　　)




A．
B．
C．
D．



3.如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图．将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流．若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω.则下列说法正确的是(　　)

A． 回路中有大小和方向周期性变化的电流
B． 回路中电流大小恒定，且等于
C． 回路中电流方向不变，且从a导线流进灯泡，再从b导线流向旋转的铜盘
D． 若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中一定有电流流过
4.汽车自动控制刹车系统(ABS)的原理如图所示．铁质齿轮P与车轮同步转动，右端有一个绕有线圈的磁体(极性如图)，M是一个电流检测器．当车轮带动齿轮P转动时，靠近线圈的铁齿被磁化，使通过线圈的磁通量增大，铁齿离开线圈时又使通过线圈的磁通量减小，从而能使线圈中产生感应电流，感应电流经电子装置放大后即实现自动控制刹车．齿轮从图示位置开始转到下一个铁齿正对线圈的过程中，通过M的感应电流的方向(　　)




A． 总是从左向右的
B． 总是从右向左的
C． 先从右向左，然后从左向右
D． 先从左向右，然后从右向左



5.如图是法拉第研究电磁感应现象的第一个成功实验，他把a、b两个线圈绕在同一个铁杯上，a线圈接电源，b线圈接电流表，当S闭合后可以在空间产生磁场．由于历史的局限性，法拉第经过长达11年的艰苦探索，终于在1831年发现了磁生电现象．对其中失败的原因，分析正确的是(　　)

A．a线圈产生的磁场太弱，不能在线圈中产生感应电流
B．b线圈中感应电流太小，当时无法测出
C． 电与磁没有对称性
D． 没有意识到b中的感应电流只出现在磁通量变化的暂态过程
6.如图2所示 ，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把金属球向上拉离平衡位置后释放，此后金属球的运动情况是(不计空气阻力)(　　)

图2



A． 做等幅振动
B． 做阻尼振动
C． 振幅不断增大
D． 无法判定



7.如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d＞L)的条形匀强磁场区域，磁场方向垂直桌面向下．导线框获得一向右的初速度进入并穿过磁场区域．以线框右边刚进入磁场时刻为t＝0，则下列速度图象中，可能正确描述线框穿越磁场过程的是




A．
B．
C．
D．



8.某同学为了验证自感现象，自己找来带铁芯的线圈L(线圈的自感系数很大，构成线圈的导线电阻可以忽略)、两个相同的小灯泡A和B、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作．他可能观察到的现象是(　　)




A． 闭合S瞬间，A比B先亮
B． 闭合S瞬间，B比A先亮
C． 断开S瞬间，A比B先熄灭
D． 断开S瞬间，B比A先熄灭



9.如图所示为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n、面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb为(　　)




A． 恒为
B． 从0均匀变化到
C． 恒为
D． 从0均匀变化到m＝



10.如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是(　　)




A． 先向左，后向右
B． 先向左、后向右、再向左
C． 一直向右
D． 一直向左



11.物理学中的许多规律是通过实验发现的，下列说法中符合史实的是(　　)
A． 法拉第通过实验发现了电磁感应现象
B． 牛顿通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持
C． 奥斯特通过实验发现了电流的热效应
D． 卡文迪许通过扭秤实验测出了静电力常量
12.如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示．若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列图中正确的是(　　)




A．
B．
C．
D．



13.圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如下图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是(　　)




A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B． 穿过线圈a的磁通量变小
C． 线圈a有扩张的趋势
D． 线圈a对水平桌面的压力FN将增大



14.如图所示，两个闭合正方形线框A、B的中心重合，放在同一水平面内．当小线框A中通有不断增大的顺时针方向的电流时，对于线框B，下列说法中正确的是(　　)




A． 有顺时针方向的电流且有收缩的趋势
B． 有顺时针方向的电流且有扩张的趋势
C． 有逆时针方向的电流且有收缩的趋势
D． 有逆时针方向的电流且有扩张的趋势



15.如图所示为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称．在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧运动(O是线圈中心)，则磁铁从O到Y运动过程，经过电流表的电流方向为(　　)

A． 由E经电流表流向F
B． 由F经电流表流向E
C． 先由E经电流表流向F，再由F经电流表流向E
D． 先由F经电流表流向E，再由E经电流表流向F
二、填空题(共3小题)
16.阅读短文，回答问题：
磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具，是高新技术的产物．上海磁悬浮列车示范运营线项目于2006年4月26日正式通过国家竣工验收．正线全长约30 km，设计最高运行时速430 km/h，单向运行时间7 min 20 s.
(1)上海磁悬浮列车的结构如图甲所示．要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是________极．
(2)如图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图．A是磁性稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B是安装在车身上(紧靠铁轨上方)的电阻非常小的螺线管．B中电流方向如图乙所示，请在图中标出通电螺线管的N极，螺线管B与电磁铁A之间相互________(选填“排斥”或“吸引”)，从而使列车悬浮在铁轨上方．


17.形象描述磁场分布的曲线叫做________，通常____________的大小也叫做磁通量密度．
18.直流电动机转动时产生的电动势总要________(填“消弱”或“加强”)电源电动势的作用，所以将其称为反电动势，电动机有负载时比空载时产生的反电动势________(填“大”或“小”)．
三、实验题(共3小题)
19.下图为“研究电磁感应现象”实验中所用器材的示意图，试回答下列问题：

(1)在该实验中电流计G的作用是__________________________________________________．
(2)按实验要求，将下面的实物连成电路．
(3)在产生感应电流的回路中，下图器材中哪个相当于电源(填字母代号)?
20.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________．
21.图为“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：
①将小线圈迅速插入大线圈时，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏一下；
②小线圈插入大线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏一下．
四、计算题(共3小题)
22.边长为1米的单匝正方形导线框放在变化的磁场中，导线框的总电阻为5 Ω.该磁场在2 s的时间内，磁感应强度由5 T变为3 T．求这2 s内．
(1)平均感应电动势的大小．
(2)感应电流的大小．
23.如图所示，空间存在一个方向垂直桌面向下的磁场．现将质量为m、边长为L的正方形线框MNPQ，静止放在光滑绝缘足够大的水平桌面上，PQ边与y轴重合．MN边的电阻为R1，PQ边的电阻为R2，线框其余部分电阻不计．

(1)若磁场随时间的变化规律为Bt＝B0＋kt(k为大于零的已知常数)，求线框中感应电流的大小和方向.
(2)若磁场不随时间变化，而是按照下列情况分布：磁感应强度沿y轴方向均匀分布，沿x轴方向按规律Bx＝kx变化(k为大于零的已知常数)，线框从t＝0时刻、以初速度v0由图示位置向x轴正方向平动．求在图示位置线框所受安培力的大小和方向．
(3)在第(2)问中，若R1＝2R2，求在整个运动过程中，电阻R1产生的焦耳热．
24.有一面积为S＝100 cm2的金属环，电阻为R＝0.1 Ω，环中磁场的变化规律如图所示，且磁场方向垂直纸面向里，在t1到t2时间内，通过金属环的电荷量是多少？




答案解析
1.【答案】A
【解析】由题图象知任一x位置处，棒的长度l＝2，则感应电动势E＝2Bv.由数学知识可得出对应图象是A(或代入特殊值验证)．
2.【答案】C
【解析】据题意，由楞次定律可知，当导体框进入磁场过程中，穿过的磁通量增加，产生逆时针电流；离开磁场过程中，穿过导体框的磁通量减少，产生顺时针电流，故选项A、B排除；当离开磁场时，切割的有效长度变小，则产生的感应电流也变小，故D错误，C正确．
3.【答案】B
【解析】据题意，当盘转动后，由右手定则可以确定电流向盘的中心，从b端流出到达a端，故A、C错误；所产生的电动势大小为：E＝BLv＝BL，则产生的电流大小为：I＝＝B，故B正确；如果将匀强磁场改成变化的磁场，盘不转动的话，没有导体切割磁场，回路中不会产生感应电流，故D错误．
4.【答案】C
【解析】因为穿过线圈的磁通量方向与磁铁内部的磁场方向相同，均从右指向左，铁齿靠近线圈时，铁齿的右端是S极，铁齿单独产生的磁场方向指向铁齿即与原磁场同向，所以在图示时刻，穿过线圈的磁通量最大，随着齿轮的转动磁通量先减小后增大，当下一个铁齿正对线圈时，磁通量又达到最大，结合楞次定律可知，该过程中，通过M的感应电流的方向先从右向左，然后从左向右，选项C正确．
5.【答案】D
【解析】电流表与线圈b构成闭合电路，当线圈中磁通量发生变化时，导致线圈中产生感应电动势，从而可出现感应电流．感应电流只出现在磁通量变化的暂态过程中．闭合与断开开关S的瞬间，a线圈中的电流发生了变化，穿过线圈b的磁通量发生变化，电流表G中产生感应电流．闭合开关S后，穿过线圈b的磁通量都不发生变化，电流表G中没有感应电流，感应电流只出现在磁通量变化的暂态过程中，这是在法拉第研究电磁感应现象的过程中的瓶颈所在．故选项D符合题意．
6.【答案】B
【解析】　金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动.
7.【答案】D
【解析】线框以一定初速度进入磁场，则感应电动势为：E＝BLv；由闭合电路欧姆定律，感应电流为：I＝＝；安培为：F＝BIL＝；由牛顿第二定律有：F＝ma，则有：a＝，由于v减小，所以a减小；当完全进入磁场后，不受到安培力，所以做匀速直线运动；当出磁场时，速度与时间的关系与进入磁场相似，而速度与时间的斜率表示加速度的大小，因此D正确，A、B、C错误；故选D.
8.【答案】A
【解析】从实物图中我们可以看出两个小灯泡是并联状态，其中自感线圈和B灯泡串联，当闭合开关的瞬间，通过B的电流增大，自感线圈产生感应电流阻碍电路电流增大，所以B是逐渐亮起来，而A灯泡不受影响，故A比B先亮，A正确，B错误；当断开开关的瞬间，电流减小，自感线圈要阻碍电流的减小，产生与原电流方向相同的感应电流，A、B灯泡一起缓慢熄灭，故C、D错误．
9.【答案】C
【解析】
10.【答案】D
【解析】根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故D正确．
11.【答案】A
【解析】法拉第通过实验发现了电磁感应现象，A正确；伽利略通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持，故B错误；奥斯特通过实验发现了电流的磁效应，故C错误；卡文迪许通过实验测出了引力常量，故D错误．
12.【答案】D
【解析】0－1 s内B垂直纸面向里均匀增大，则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线框中产生恒定的感应电流，方向为逆时针方向，排除A、C选项；2 s－3 s内，B垂直纸面向外均匀增大，同理可得线框中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除B选项，D选项正确．
13.【答案】D
【解析】
通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a线圈中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，B错误；根据楞次定律可知，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力增大，C错误，D正确．
14.【答案】D
【解析】根据右手螺旋定则可得，A中电流的磁场向里且逐渐增大，根据楞次定律可得，磁场增大，感应电流的磁场的方向向外，感应电流的方向为逆时针方向，线框A外的磁场的方向与线框A内的磁场的方向相反，当线框A内的磁场增强时，线框B具有面积扩展的趋势，故D正确．
15.【答案】A
【解析】磁极绕转轴从O到Y匀速转动，穿过线圈平面的磁通量向上并减小，根据楞次定律可知线圈中产生逆时针方向的感应电流，电流由E经G流向F，故A正确．
16.【答案】(1)S　(2)排斥
【解析】(1)在图甲中，应把车身吸引上来，才能使车身悬浮，故车身线圈上端是S极；(2)在图乙中，根据右手螺旋定则知，通电螺线管的上端是N极，下端是S极，要使车悬浮起来，相对的两个磁极应相互排斥．

17.【答案】磁感线　磁感应强度
【解析】为了形象的描述磁场而假想出来的曲线，曲线上任意一点的切线方向均表示该位置的磁场方向，这样的曲线称为磁感线；磁场的强弱大小用磁感应强度表示，在磁通量中有：B＝，所以磁感应强度也称为磁通密度．
18.【答案】消弱　小
【解析】直流电动机转动时产生的反电动势总要消弱电源电动势的作用；电动机有负载时比空载时产生的反电动势小．
19.【答案】(1)检测感应电流的大小与方向　(2)实验电路如图所示：

(3)螺线管B.
【解析】(1)在该实验中电流计G的作用是检测感应电流的大小与方向．
(2)探究电磁感应现象的实验电路如图所示：

(3)在产生感应电流的回路中，螺线管B产生感应电动势，相当于电源．
20.【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．
21.【答案】(1)如图：

(2)①右　②左
【解析】(1)将电源、开关、滑动变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示．

(2)闭合开关，磁通量增加，指针向右偏转，将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则灵敏电流计的指针将右偏．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏．
22.【答案】1 V　0.2 A
【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势为：
＝＝V＝1 V.
(2)感应电流为：I＝＝A＝0.2 A.
23.【答案】(1)I＝，方向沿NPQMN
(2)F＝LIB＝，方向沿－x方向(或水平向左)
(3)mv
【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律可知：
E＝＝L2＝kL2
感应电流的大小I＝＝
感应电流的方向沿NPQMN.
(2)MN处的磁感应强度为kL，所以MN切割产生的电动势E＝BLv0＝kL2v0，
PQ处磁感应强度为0，所以其产生的电动势也为0，
因此线框中的感应电动势E＝kL2v0
线框中的感应电流I＝＝
线框受的安培力方向沿－x方向(或水平向左)
安培力大小为F＝LIB＝
(3)线框最终停止，根据能量关系，线框中产生的焦耳热为Q＝mv
电阻R1产生的焦耳热为QR1＝Q＝mv.
24.【答案】0.01 C
【解析】由法拉第电磁感应定律知金属环中产生的感应电动势E＝n，由闭合电路的欧姆定律知金属环中的感应电流为I＝.通过金属环截面的电荷量q＝I·Δt＝＝C＝0.01 C.