2020--2021人教物理选修3—2第4章 电磁感应(含答案)
人教选修3—2第4章 电磁感应
1、现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接,线圈A插入线圈B中,下列说法中正确的是( )
A.闭合开关电流稳定后,将线圈A从线圈B中拔出过程中,电流计指针不会发生偏转
B.开关闭合瞬间,电流计指针会发生偏转,而断开瞬间电流计指针不会偏转
C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,电流计指针始终指在零刻度
D.开关闭合后,无论滑动变阻器的滑片P如何滑动,电流计指针都会偏离零刻度
2、把一根有磁性的钢条分成两截,则每一截有( )
A、1个磁极 B、2个磁极
C、3个磁极 D、4个磁极
3、如图甲所示,绝缘的水平桌面上放置一金属圆环,在圆环的正上方放置一个螺线管,在螺线管中通入如图乙所示的电流,电流从螺线管a端流入为正,以下说法正确的是( )
A.从上往下看,0~1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向
B.0~1 s内圆环面积有扩张的趋势
C.3 s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力
D.1~2 s内和2~3 s内圆环中的感应电流方向相反
4、物理实验中,常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量,如右图所示.探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中,开始线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180°,冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q,由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为( )
A. B.
C. D.
5、在匀强磁场中,有一个接有电容器的导线回路.如图所示,已知电容C=30 μF,回路的长和宽分别为l1=8 cm,l2=5 cm,磁感应强度的变化率为5×10-2 T/s,若磁感应强度向里均匀增大,则( )
A.电容器的上极板带正电,电荷量为2×10-9 C
B.电容器的上极板带负电,电荷量为6×10-9 C
C.电容器的上极板带正电,电荷量为6×10-9 C
D.电容器的上极板带负电,电荷量为8×10-9 C
6、如图所示,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计),则( )
A.S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭
B.S闭合时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭
C.电路接通稳定后,三个灯亮度相同
D.电路接通稳定后,S断开时,C灯立即熄灭
7、扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )
8、下列说法正确的是( )
A、只要有电流,周围就存在磁场
B、最早发现电流周围存在磁场的科学家是安培
C、如果在直导线下放置一自由小磁针,通电后小磁针必定发生偏转
D、奥斯特发现电流的磁效应是偶然的,实际上电与磁没有什么联系
9、某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律,当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈并远离而去,该过程中( )
A.条形磁铁的加速度一直等于重力加速度
B.条形磁铁的加速度开始小于重力加速度,后大于重力加速度
C.通过电流表的感应电流方向一直是b→G→a
D.通过电流表的感应电流方向是先b→G→a,后a→G→b
10、鸽子体内的电阻大约为103 Ω,当它在地球磁场中展翅飞行时,会切割磁感线,在两翅之间产生动生电动势.若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5×10-4 T,鸽子以20 m/s的速度水平滑翔,则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为( )
A.30 mV B.3 mV
C.0.3 mV D.0.03 mV
11、图中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面向外的匀强磁场中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,电阻两端分别接盘心O和盘边缘,则通过电阻R的电流的方向和大小是( )
A.由c到d,I=
B.由d到c,I=
C.由c到d,I=
D.由d到c,I=
12、(多选)如图所示,A和B是电阻为R的电灯,L是自感系数较大的线圈,定值电阻的阻值为R.当S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B的亮度相同.再闭合S2待电路稳定后将S1断开,下列说法中正确的是( )
A.B灯立即熄灭
B.A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C.有电流通过B灯,方向为c→B→d
D.有电流通过A灯,方向为a→A→b
13、如图所示,条形磁铁从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈.开关S断开,条形磁铁至落地用时t1,落地时速度为v1;S闭合,条形磁铁至落地用时t2落地时速度为v2,则它们的大小关系正确的是( )
A.t1>t2,v1>v2 B.t1=t2,v1=v2
C.t1<t2,v1<v2 D.t1<t2,v1>v2
14、“摇绳”能发电吗?把一条大约10m长的导线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上,形成闭合回路,两个同学迅速摇动这条导线,可以发电吗?简述你的理由,你认为两个同学沿哪个方向站立时,发电的可能性比较大?试一试
15、如图所示,足够长的平行光滑金属导轨水平放置,宽度L=0.4 m,一端连接R=1 Ω的电阻,导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=1 T.导体棒MN放在导轨上,其长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好.导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.在平行于导轨的拉力F作用下,导体棒沿导轨向右匀速运动,速度v=5 m/s.
(1)求感应电动势E和感应电流I;
(2)求在0.1 s时间内,拉力的大小;
(3)若将MN换为电阻r=1 Ω的导体棒,其他条件不变,求导体棒两端的电压U.
2020--2021人教物理选修3—2第4章 电磁感应(含答案)
人教选修3—2第4章 电磁感应
1、现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接,线圈A插入线圈B中,下列说法中正确的是( )
A.闭合开关电流稳定后,将线圈A从线圈B中拔出过程中,电流计指针不会发生偏转
B.开关闭合瞬间,电流计指针会发生偏转,而断开瞬间电流计指针不会偏转
C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,电流计指针始终指在零刻度
D.开关闭合后,无论滑动变阻器的滑片P如何滑动,电流计指针都会偏离零刻度
【答案】D
2、把一根有磁性的钢条分成两截,则每一截有( )
A、1个磁极 B、2个磁极
C、3个磁极 D、4个磁极
【答案】B
3、如图甲所示,绝缘的水平桌面上放置一金属圆环,在圆环的正上方放置一个螺线管,在螺线管中通入如图乙所示的电流,电流从螺线管a端流入为正,以下说法正确的是( )
A.从上往下看,0~1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向
B.0~1 s内圆环面积有扩张的趋势
C.3 s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力
D.1~2 s内和2~3 s内圆环中的感应电流方向相反
【答案】A
4、物理实验中,常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量,如右图所示.探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中,开始线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180°,冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q,由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为( )
A. B.
C. D.
【解析】q=Δt=·Δt=n=n=n,所以B=.
答案:A
5、在匀强磁场中,有一个接有电容器的导线回路.如图所示,已知电容C=30 μF,回路的长和宽分别为l1=8 cm,l2=5 cm,磁感应强度的变化率为5×10-2 T/s,若磁感应强度向里均匀增大,则( )
A.电容器的上极板带正电,电荷量为2×10-9 C
B.电容器的上极板带负电,电荷量为6×10-9 C
C.电容器的上极板带正电,电荷量为6×10-9 C
D.电容器的上极板带负电,电荷量为8×10-9 C
【解析】回路中的感应电动势等于电容器两极板间的电压,U=E===5×10-2×0.05×0.08 V=2×10-4 V,则电容器的电荷量q=CU=30×10-6×2×10-4 C=6×10-9 C,由楞次定律可判断回路中感应电动势沿逆时针方向,电容器的上极板带正电,C选项正确.
答案:C
6、如图所示,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计),则( )
A.S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭
B.S闭合时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭
C.电路接通稳定后,三个灯亮度相同
D.电路接通稳定后,S断开时,C灯立即熄灭
【解析】S闭合瞬间,线圈产生自感现象,阻碍电流通过,但三个灯泡都有电流通过,稳定后,因线圈L的直流电阻可忽略不计,则A灯短路熄灭,B、C灯亮度相同,A正确,B、C错误;电路接通稳定后断开S时,线圈相当于电源给三个灯泡供电,C灯先变暗后熄灭,D错误.
答案:A
7、扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )
【解析】底盘上的紫铜薄板出现扰动时,其扰动方向不确定,在选项C这种情况下,紫铜薄板出现上下或左右扰动时,穿过薄板的磁通量难以改变,不能发生电磁感应现象,没有阻尼效应;在选项B、D这两种情况下,紫铜薄板出现上下扰动时,也没有发生电磁阻尼现象;选项A这种情况下,不管紫铜薄板出现上下或左右扰动时,都发生电磁感应现象,产生电磁阻尼效应,选项A正确.
答案:A
8、下列说法正确的是( )
A、只要有电流,周围就存在磁场
B、最早发现电流周围存在磁场的科学家是安培
C、如果在直导线下放置一自由小磁针,通电后小磁针必定发生偏转
D、奥斯特发现电流的磁效应是偶然的,实际上电与磁没有什么联系
【答案】A 解析:A、奥斯特最早发现电流的周围存在磁场,故A正确,B错误;?? C、由于地磁场的影响,只有导线产生的磁场与地磁场方向不相同时才能发生偏转,故C错误;D、奥斯特发现电流的磁效应揭示了电场和磁场间存在某种关系,法拉第在此发现的启发下发现了电流的磁效应,进一步说明了电与磁之间的关系,故D错误.故选:A。
9、某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律,当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈并远离而去,该过程中( )
A.条形磁铁的加速度一直等于重力加速度
B.条形磁铁的加速度开始小于重力加速度,后大于重力加速度
C.通过电流表的感应电流方向一直是b→G→a
D.通过电流表的感应电流方向是先b→G→a,后a→G→b
【解析】根据楞次定律可知,当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈并远离而去的过程中,线圈内产生的感应电流的磁场对条形磁铁的运动有阻碍作用,即表现为“来拒去留”,可知条形磁铁运动的加速度始终小于重力加速度,A、B错误;当条形磁铁靠近线圈时,线圈上端为N极,由安培定则知感应电流方向是b→G→a,当条形磁铁远离线圈时,线圈下端为N极,由安培定则知感应电流方向是a→G→b,C错误,D正确.
答案:D
10、鸽子体内的电阻大约为103 Ω,当它在地球磁场中展翅飞行时,会切割磁感线,在两翅之间产生动生电动势.若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5×10-4 T,鸽子以20 m/s的速度水平滑翔,则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为( )
A.30 mV B.3 mV
C.0.3 mV D.0.03 mV
【解析】鸽子两翅展开可达30 cm,所以E=BLv=0.3 mV,选项C正确.
答案:C
11、图中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面向外的匀强磁场中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,电阻两端分别接盘心O和盘边缘,则通过电阻R的电流的方向和大小是( )
A.由c到d,I=
B.由d到c,I=
C.由c到d,I=
D.由d到c,I=
【解析】将金属圆盘看成是由无数条金属幅条组成的,这些幅条切割磁感线,产生感应电流,由右手定则判断可知:通过电阻R的电流的方向为从c到d.金属圆盘产生的感应电动势为E=Br2ω.通过电阻R的电流的大小为I=,故C正确.
答案:C
12、(多选)如图所示,A和B是电阻为R的电灯,L是自感系数较大的线圈,定值电阻的阻值为R.当S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B的亮度相同.再闭合S2待电路稳定后将S1断开,下列说法中正确的是( )
A.B灯立即熄灭
B.A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C.有电流通过B灯,方向为c→B→d
D.有电流通过A灯,方向为a→A→b
【解析】当电路稳定后再断开开关S1时,电源不再对电路供电,但因线圈L的自感作用,使线圈L中的电流只能逐渐减小,线圈中产生断电自感现象.当S1闭合、S2断开时,A、B灯的亮度相同,即通过两灯的电流相同,所以线圈L的直流电阻也为R.当闭合开关S2,待电路稳定后将S1断开,由于线圈L的自感作用,线圈L中的电流逐渐减小,但该电流不会通过B灯,所以B灯立即熄灭,故A正确,C错误;而A灯由于与线圈L组成回路,有逐渐减小的电流通过,且电流的方向为a→A→b,D正确;因线圈L中的电流与断开S1前A灯的电流相同,所以A灯不会比原来更亮一些再熄灭,而是逐渐熄灭,B错误.
答案:AD
13、如图所示,条形磁铁从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈.开关S断开,条形磁铁至落地用时t1,落地时速度为v1;S闭合,条形磁铁至落地用时t2落地时速度为v2,则它们的大小关系正确的是( )
A.t1>t2,v1>v2 B.t1=t2,v1=v2
C.t1<t2,v1<v2 D.t1<t2,v1>v2
【解析】开关S断开时,线圈中无感应电流,对条形磁铁无阻碍作用,条形磁铁自由下落,故a=g;当开关S闭合时,线圈中有感应电流,对条形磁铁的下落有阻碍作用,故av2,选项D正确.
答案:D
14、“摇绳”能发电吗?把一条大约10m长的导线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上,形成闭合回路,两个同学迅速摇动这条导线,可以发电吗?简述你的理由,你认为两个同学沿哪个方向站立时,发电的可能性比较大?试一试
【答案】解析:我们知道,闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时,闭合回路中有感应电流产生,摇导线发电的实质是:闭合回路的一部分导体切割地磁场的磁感线,故导线运动方向与地磁场平行时,无感应电流产生,而运动方向与地磁场垂直时,产生的感应电流最大,地磁场是南北方向的,故摇导线的两同学东西方向站立时,发电的可能性最大。
15、如图所示,足够长的平行光滑金属导轨水平放置,宽度L=0.4 m,一端连接R=1 Ω的电阻,导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=1 T.导体棒MN放在导轨上,其长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好.导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.在平行于导轨的拉力F作用下,导体棒沿导轨向右匀速运动,速度v=5 m/s.
(1)求感应电动势E和感应电流I;
(2)求在0.1 s时间内,拉力的大小;
(3)若将MN换为电阻r=1 Ω的导体棒,其他条件不变,求导体棒两端的电压U.
【解析】(1)由法拉第电磁感应定律可得,感应电动势
E=BLv=1×0.4×5 V=2 V
感应电流I== A=2 A
(2)拉力大小等于安培力大小,F=BIL=1×2×0.4 N=0.8 N
(3)由闭合电路欧姆定律可得,电路中电流I′== A=1 A
由欧姆定律可得,导体棒两端电压U=I′R=1 V.
答案:(1)2 V 2 A (2)0.8 N (3)1 V