第二章电磁感应 单元检测 word版含答案

高中物理选择性必修第二册第二章电磁感应
单元检测
一、单项选择题
1．下列图中，A图是真空冶炼炉可以冶炼高质量的合金；B图是充电器工作时绕制线圈的铁芯中会发热；C图是安检门可以探测人身是否携带金属物品；D图是工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业。不属于涡流现象的是（　　）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，铝框可以绕竖直的转轴自由转动．转动手柄使磁铁绕竖直的转轴旋转，观察到铝框会随之转动．对这个实验现象的描述和解释，下列说法中正确的是（
）
A．铝框的转动方向与蹄形磁铁的转动方向一定是相同的
B．铝框的转动快慢与蹄形磁铁的转动快慢总是一致的
C．铝框转动到其平面与磁场方向垂直的位置时，铝框中的感应电流最大
D．铝框转动到其平面与磁场方向平行的位置时，铝框两个竖直边受到的磁场力均为零
3．在探究影响感应电流方向的因素实验中，用灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”和“拔出”磁铁，使线圈中产生感应电流，记录实验过程中的相关信息，就可以分析得出感应电流方向遵循的规律。下图为某同学的部分实验记录，在图1中，电流计指针向左偏转。以下说法正确的是（　　）
A．在图2所示实验过程中，电流计指针应该向左偏转
B．在图3所示实验过程中，电流计指针应该向左偏转
C．这组实验可以说明，感应电流的磁场方向与线圈的绕向有关
D．这组实验可以说明，感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向有关
4．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r不可忽略．A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数较大的线圈．关于这个电路的说法中正确的是（
）
A．闭合开关，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B．闭合开关，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
C．开关由闭合至断开，在断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D．开关由闭合至断开，在断开瞬间，电流自左向右通过A灯
5．如图所示，由均匀导线制成的半径为R=10cm的圆环，以5m/s的速度匀速进入磁感应强度大小为B=2T的有界匀强磁场，边界如图中虚线所示。当圆环运动到图示位置（∠aOb=）时，a、b两点的电势差为（　　）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3
s时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9
s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2，则（
）
A．W1B．W1C．W1>W2，q1＝q2
D．W1>W2，q1>q2
7．如图甲所示，实线是一个电阻为R、边长为2a的正方形金属线圈，内切于正方形线圈的圆形虚线范围内存在一方向垂直于线圈平面的匀强磁场。已知磁场的磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示，t=0时刻磁场方向垂直于纸面向里，则下列说法正确的是（　　）
A．t=0时刻，穿过线圈的磁通量为－B0a2
B．在0~2t0时间内，线圈磁通量的变化量为πB0a2
C．在0~2t0时间内，通过线圈导线横截面的电荷量为
D．在0~2t0时间内，线圈中的感应电流方向先为顺时针方向后为逆时针方向
8．如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，规定竖直向下为B的正方向。导体棒垂直导轨放置且与导轨接触良好，在水平外力作用下始终处于静止状态。规定导体棒上从a到b的方向为电流的正方向，水平向左为安培力的正方向，则在时间内，能正确反映流过导体棒中的电流I和它所受的安培力F随时间t变化的图像是（　　）
A．B．C．D．
9．如图所示，竖直平面内放置相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨，上端接有阻值为R的定值电阻，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面。将质量为m的导体棒AC由静止释放，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，则在导体棒运动到稳定的过程中（
）
A．导体棒先做加速运动，然后做减速运动
B．导体棒中的电流方向为由A指向C
C．导体棒运动的最大速度
D．电阻产生的焦耳热等于导体棒重力势能的减少量
10．如图所示，在光滑水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图所示，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a，质量为m，电阻为R的正方形金属线框垂直磁场方向，以速度v从图示位置向右运动，当线框中心线AB运动到与PQ重合时，线框的速度为，则（　　）
A．此时线框中的电功率为4
B．此时线框的加速度为4
C．此过程通过线框截面的电量为B
D．此过程回路产生的电能为0.75m
二、多项选择题
11．穿过一个电阻为R=1的单匝闭合线圈的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb，则（　　）
A．线圈中的感应电动势每秒钟减少2V
B．线圈中的感应电动势是2V
C．线圈中的感应电流每秒钟减少2A
D．线圈中的电流是2A
12．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，铜盘以角速度ω逆时针匀速转动（从上往下看）。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b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘
D．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
13．如图所示，用一根电阻率为，横截面积为S的硬导线做成一个半径为r的圆环，把圆环一半置于均匀变化的磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率，ab为圆环的一条直径，则（　　）
A．圆环具有收缩的趋势
B．圆环中产生顺时针方向的感应电流
C．图中ab两点间的电压大小为
D．圆环中感应电流的大小为
14．如图
1，闭合矩形导线框
abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度
B随时间t变化的规律如图
2所示。规定垂直纸面向外为磁场的正方向，线框中顺时针电流的方向为感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向。关于线框中的感应电流
i与
ad边所受的安培力
F随时间
t变化的图像，下列选项正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
15．如图所示，足够长的形光滑金属导轨所在平面与水平面成角（），其中导轨与平行且间距为，磁感应强度大小为的匀强磁场方向垂直导轨所在平面斜向上，金属棒质量为，接入电路的电阻为，始终与两导轨始终保持垂直且接触良好，导轨电阻不计，时刻，金属棒由静止开始沿导轨下滑，时刻，棒的速度大小为（未达到稳定状态），时间内流过棒某一横截面的总电荷量为，下列说法正确的是（　　）
A．时刻，棒的加速度大小为
B．时刻，棒的电功率为
C．时间内，棒位移大小为
D．时间内，棒产生的焦耳热为
三、填空题
16．一个面积S=4×10－2
m2、匝数n=100匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈面，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图所示，由图可知，在开始2s内穿过线圈的磁通量的变化量等于________Wb，在开始2s内穿过线圈的磁通量的变化率等于______Wb/s，在开始2s内线圈中产生的感应电动势等于_____V.
17．在光滑绝缘水平面上，一个电阻为0.1Ω、质量为0.05kg的矩形金属框abcd滑进一匀强磁场，ab边长0.1m，右图为俯视图。匀强磁场的磁感应强度B为0.5T，方向竖直向下，范围足够大。当金属框有一部分进入磁场，初速度为6m/s时，对金属框施加一垂直于ab边的水平外力，使它开始做匀减速运动（计为t=0时刻），第3s末金属框的速度变为零，此时cd边仍在磁场外。则t=1s时，水平外力F的大小是________N，当速度大小为3m/s时，拉力的功率大小为_________W。
18．如图，ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R=1.5Ω的电阻，将一根质量m=0.2kg、电阻r=0.5Ω的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨的电阻不计．整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动．施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒达到的稳定速度v1=__m/s，金属棒从开始运动到速度v2=2m/s的过程中电阻R产生的热量为6.45J，则该过程所需的时间t=__s．
四、解答题
19．如图所示，一根电阻为的导线弯成一个圆形线圈，圆半径，圆形线圈质量，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在y轴右侧有垂直于线圈平面B=0.5T的匀强磁场．若线圈以初动能E0=5J沿x轴方向滑进磁场，当进入磁场0.5m时，线圈中产生的电能Ee=3J．求：
(1)此时线圈的运动速度；
(2)此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压；
(3)此时线圈加速度大小．
20．如图所示，竖直平面内有间距l=40cm、足够长的平行直导轨，导轨上端连接一开关S．长度恰好等于导轨间距的导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，导体棒ab的电阻R＝0.40Ω，质量m=0.20kg．导轨电阻不计，整个装置处于与导轨平面垂直的水平匀强磁场中，磁场的磁感强度B＝0.50T，方向垂直纸面向里．空气阻力可忽略不计，取重力加速度g=
10m/s2．
（1）当t0=0时ab棒由静止释放，
t=1.5s时，闭合开关S．求：
①闭合开关S瞬间ab棒速度v的大小；
②当ab棒向下的加速度a=5.0
m/s2时，其速度v′的大小；
（2）若ab棒由静止释放，经一段时间后闭合开关S，ab棒恰能沿导轨匀速下滑，求ab棒匀速下滑时电路中的电功率P．
21．如图所示，固定在水平面上间距为的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒和长度也为、电阻均为，两棒与导轨始终接触良好．两端通过开关与电阻为的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量．图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为．的质量为，金属导轨足够长，电阻忽略不计．
（1）闭合，若使保持静止，需在其上加多大的水平恒力，并指出其方向；
（2）断开，在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为的加速过程中流过的电荷量为，求该过程安培力做的功．
参考答案
一、单项选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
D
A
D
A
D
C
C
D
C
C
二、多项选择题
11
12
13
14
15
BD
BC
AD
AC
AC
三、填空题
16．0.16
0.08
8
17．0
0.075
18．3
0.5
四、解答题
19．(1)
(2)
(3)
【解析】
(1)设线圈的速度为，根据能量守恒定律得:
解得：
(2)线圈切割磁感线的有效长度：
电动势：，
电流：
两点间电压：
(3)由牛顿第二定律：
解得线圈加速度大小：
20．（1）15m/s；（2）40W
【解析】
（1）①导体棒做自由落体运动，根据运动学公式有
①
②设导体棒以加速度a=5.0m/s2向下运动时其所受安培力为FA，速度为v′
根据牛顿第二定律有
②
解得：FA=1.0N
③
④
⑤
解得：
⑥
（2）解法1：导体棒沿轨道匀速下滑时通过导体棒的电流为Im，则
⑦
解得：Im=10A
此时电路中的电功率P=
Im2R=40W
⑧
P=
40W
⑨
解法2：导体棒沿轨道匀速下滑时受安培力为FA′，速度为vm
则，
解得：
此时电路中的电功率
21．（1），方向水平向右；（2）
【解析】
（1）设线圈中的感应电动势为，由法拉第电磁感应定律，则
①
设与并联的电阻为，有
②
闭合时，设线圈中的电流为，根据闭合电路欧姆定律得
③
设中的电流为，有
④
设受到的安培力为，有
⑤
保持静止，由受力平衡，有
⑥
联立①②③④⑤⑥式得
⑦
方向水平向右．
（2）设由静止开始到速度大小为的加速过程中，运动的位移为，所用时间为，回路中的磁通量变化为，平均感应电动势为，有
⑧
其中
⑨
设中的平均电流为，有
⑩
根据电流的定义得
?
由动能定理，有
?
联立⑦⑧⑨⑩???式得
?