高二物理选修3-2《电磁感应》单元测试
文档属性
| 名称 | 高二物理选修3-2《电磁感应》单元测试 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 103.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-02-21 20:52:41 | ||
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文档简介
高二物理选修3-2第四章《电磁感应》单元测试题
选择题：
1、将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )
A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
2、将一磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置处，不会发生变化的物理量是( )
A．磁通量的变化量 B．磁通量的变化率
C．感应电流的大小 D．流过导体横截面的电荷量
3、如图所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd.b、d间连有一固定电阻R,导线电阻可忽略不计.MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）.现对MN施力使它沿导轨方向以速度v（如图）做匀速运动.令U表示MN两端电压的大小,则（ ）
A.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b到d
B.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由d到b
C.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b到d
D.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由d到b
4．如图13-31所示，粗细均匀的电阻为r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径长为L，电阻为 的金属棒ab放在圆环上，以v0向左运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为（ ）
A．0 B．BLv0 C.BLv0/2 D.BLv0/3
5、如图4所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是（ ）
A．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等
B．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等
C．闭合S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮
D．闭合S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭
6、单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图，则（ ）
A、线圈中0时刻感应电动势最大
B、线圈中D时刻感应电动势为零
C、线圈中D时刻感应电动势最大
D、线圈中0至D时间内平均感应电动势为0.4V
7、 如图所示回路竖直放在匀强磁场中，磁场的方向垂直于回路平面向外，导线AC可以贴着光滑竖直长导轨下滑．设回路的总电阻恒定为R，当导线AC从静止开始下落后，下面有关回路中能量转化的叙述中正确的说法有（ ）
A．导线下落过程中机械能守恒
B．导线加速下落过程中，导线减少的重力势能全部转化为在电 阻上产生的热量
C．导线加速下落过程中，导线减少的重力势能转化为导线增加的动能和回路中增加的内能
D．导线达到稳定速度后的下落过程中，导线减少的重力势能全部转化为回路中增加的内能
8．图2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b导线流进灯泡，再从a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，灯泡中也会有电流流过
9．如图7所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋Kt(K>0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等．两板间的距离远小于环的半径，经时间t电容器P板( )
A．不带电 B．所带电荷量与t成正比
C．带正电，电荷量是 D．带负电，电荷量是 图7
10．如图所示，在水平桌面上放置两根相距L的光滑平行金属导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连．金属滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动．整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B.金属滑杆与导轨电阻不计，金属滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在某边的光滑轻滑轮后，与一质量为m的物块相连，拉金属滑杆的绳处于水平拉直状态．现若从静止开始释放物块，用I表示回路中的感应电流，g表示重力加速度，则在物块下落过程中物块的速度可能( )
A．小于 B．等于
C．小于 D．大于
二、填空题 ：
11、如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一．磁场垂直穿过粗金属环所在区域．当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为________．
12．如图所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B拉出，求这一过程中，则
（1）磁通量的改变量为 。
(2)通过金属环某一截面的电量为 ．
三、计算题
13．如图4－4－21甲所示，水平放置的线圈匝数n＝200匝，直径d1＝40 cm，电阻r＝2 Ω，线圈与阻值R＝6 Ω的电阻相连．在线圈的中心有一个直径d2＝20 cm的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向．试求：
(1)通过电阻R的电流方向；
(2)电压表的示数；
(3)若撤去原磁场，在图中虚线的右侧空间加磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，试证明将线圈向左拉出磁场的过程中，通过电阻R上的电荷量为定值，并求出其值．
14．一个边长为a＝1 m的正方形线圈，总电阻为R＝2 Ω，当线圈以v＝2 m/s的速度通过磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直．若磁场的宽度b＞1 m，如图4－4－20所示，求：
(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小；
(2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热．
15. 如图2（a）所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。
（1）由b向a方向看到的装置如图2（b）所示，请在此图中画出ab杆在下滑过程中的受力示意图；
（2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；
（3）求在下滑的过程中，ab杆可以达到的速度最大值。
高二物理选修3-2第四章《电磁感应》单元测试题答案
选择题
1、【答案】：C
【解析】：由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与线圈的匝数有关，穿过线圈的磁通量变化率越大，感应电动势越大，穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大，选项C正确AB错误；由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向总是障碍引起感应电流的磁通量变化，可能与原磁场方向相同或相反，选项D错误。
2、答案：AD
解析：将磁铁插到闭合线圈的同一位置，磁通量的变化量相同．而用的时间不同，所以磁通量的变化率不同．感应电流I＝＝，感应电流的大小不同，流过线圈横截面的电荷量q＝I·Δt＝·Δt＝，两次磁通量的变化量相同，电阻不变，所以q与磁铁插入线圈的快慢无关．选A、D.
3、答案 A
4.答案： D
5答案．ACD
解析：刚闭合S的瞬间由于电感的自感作用，电流不会立即从电感中流过，两个灯泡串联在一起，因此通过D1、D2的电流大小相等，则A对；电路稳定后电感中有电流流过后，D1处于短路状态，会熄灭，D2比原来更亮，则C对；电路达到稳定再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭，则D对。
6、ABD
7、CD
解析：本题考查能的转化和定恒定律的应用。导线下落过程中，因产生感应电流而受到安培力的作用且安培力对导线做功，故机械能不守恒，A不对．导线加速下落过程中，其重力势能减少，动能增加，且回路中因导线切割磁感线产生了电能，这些电能再转化成内能，因此 ，根据能的转化和守恒定律，导线减少的重力势能转化为导线增加的动能和回路增加的内能．B不对，C正确．导线匀速下落的过程中，动能不变，导线减少的重力势能将全部转化为回路中增加的内能，D正确．
8、答案：C
解析：把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，中心为电源正极，盘边缘为负极，若干个相同的电源并联对外供电，电流方向由b经灯泡再从a流向铜盘，方向不变，C对，A错．回路中感应电动势为E＝BL＝BωL2，所以电流I＝＝，B错．当铜盘不动，磁场按正弦规律变化时，铜盘中形成涡流，但没有电流通过灯泡，D错．
9、答案：D
解析：磁感应强度以B＝B0＋Kt(K>0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律E＝＝S＝KS，而S＝，经时间t电容器P板所带电荷量Q＝EC＝；由楞次定律知电容器P板带负电，故D选项正确．
10、答案ABC
[解析] MN的最大速度就是安培力等于重力时对应的速度，即BIL＝mg，B2L2v/R＝mg，v＝，故A、B正确．又I＝，v＝，C正确D错误．
二、填空题
11、[答案]
[解析]设粗环电阻为R，则细环电阻为2R，由于磁感应强度随时间均匀变化，故回路中感应电动势E恒定．回路中感应电流I＝，由欧姆定律a、b两点电势差(细环两端电压)U＝I·2R＝E.
12、答案：(1) (2)
解析：(1)由已知条件得金属环的面积S＝π()2＝
磁通量的改变量
ΔΦ＝BS＝.
(2)由法拉第电磁感应定律＝
又因为＝，q＝t
所以q＝＝.
三、计算题：
13、解析：(1)电流方向从A流向B.
(2)由E＝n可得：E＝n，E＝I(R＋r)，U＝IR
解得：U＝1.5π V＝4.7 V.
(3)设线圈拉出磁场经历时间Δt
＝n＝，＝，电荷量q＝Δt
解得：q＝n，与线圈运动的时间无关，即与运动的速度无关．
代入数据得：q＝0.5π C＝1.57 C.
14、答案：(1)0.5 A (2)0.5 J
解析：(1)根据E＝Blv，I＝知
I＝＝ A＝0.5 A
(2)线圈穿过磁场过程中，由于b＞1 m，故只在进入和穿出时有感应电流，故
Q＝2I2Rt＝2I2R·＝2×0.52×2× J＝0.5 J.
15、解析：（1）ab杆在下滑过程中受到三个力作用：重力mg，竖直向下；支持力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上。受力分析如图3所示。
图3
（2）当ab杆速度为v时，感应电动势。此时电路中的电流
ab杆受到的安培力
设杆的加速度为a，由牛顿第二运动定律有
解得：
（3）当时，ab杆达到最大速度
φ/10-3Wb
1
2
0
A
D
0.01
t/s
A
C
B
PAGE
5
选择题：
1、将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )
A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
2、将一磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置处，不会发生变化的物理量是( )
A．磁通量的变化量 B．磁通量的变化率
C．感应电流的大小 D．流过导体横截面的电荷量
3、如图所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd.b、d间连有一固定电阻R,导线电阻可忽略不计.MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）.现对MN施力使它沿导轨方向以速度v（如图）做匀速运动.令U表示MN两端电压的大小,则（ ）
A.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b到d
B.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由d到b
C.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b到d
D.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由d到b
4．如图13-31所示，粗细均匀的电阻为r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径长为L，电阻为 的金属棒ab放在圆环上，以v0向左运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为（ ）
A．0 B．BLv0 C.BLv0/2 D.BLv0/3
5、如图4所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是（ ）
A．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等
B．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等
C．闭合S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮
D．闭合S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭
6、单匝线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图，则（ ）
A、线圈中0时刻感应电动势最大
B、线圈中D时刻感应电动势为零
C、线圈中D时刻感应电动势最大
D、线圈中0至D时间内平均感应电动势为0.4V
7、 如图所示回路竖直放在匀强磁场中，磁场的方向垂直于回路平面向外，导线AC可以贴着光滑竖直长导轨下滑．设回路的总电阻恒定为R，当导线AC从静止开始下落后，下面有关回路中能量转化的叙述中正确的说法有（ ）
A．导线下落过程中机械能守恒
B．导线加速下落过程中，导线减少的重力势能全部转化为在电 阻上产生的热量
C．导线加速下落过程中，导线减少的重力势能转化为导线增加的动能和回路中增加的内能
D．导线达到稳定速度后的下落过程中，导线减少的重力势能全部转化为回路中增加的内能
8．图2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b导线流进灯泡，再从a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，灯泡中也会有电流流过
9．如图7所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋Kt(K>0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等．两板间的距离远小于环的半径，经时间t电容器P板( )
A．不带电 B．所带电荷量与t成正比
C．带正电，电荷量是 D．带负电，电荷量是 图7
10．如图所示，在水平桌面上放置两根相距L的光滑平行金属导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连．金属滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动．整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B.金属滑杆与导轨电阻不计，金属滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在某边的光滑轻滑轮后，与一质量为m的物块相连，拉金属滑杆的绳处于水平拉直状态．现若从静止开始释放物块，用I表示回路中的感应电流，g表示重力加速度，则在物块下落过程中物块的速度可能( )
A．小于 B．等于
C．小于 D．大于
二、填空题 ：
11、如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一．磁场垂直穿过粗金属环所在区域．当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为________．
12．如图所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B拉出，求这一过程中，则
（1）磁通量的改变量为 。
(2)通过金属环某一截面的电量为 ．
三、计算题
13．如图4－4－21甲所示，水平放置的线圈匝数n＝200匝，直径d1＝40 cm，电阻r＝2 Ω，线圈与阻值R＝6 Ω的电阻相连．在线圈的中心有一个直径d2＝20 cm的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向．试求：
(1)通过电阻R的电流方向；
(2)电压表的示数；
(3)若撤去原磁场，在图中虚线的右侧空间加磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，试证明将线圈向左拉出磁场的过程中，通过电阻R上的电荷量为定值，并求出其值．
14．一个边长为a＝1 m的正方形线圈，总电阻为R＝2 Ω，当线圈以v＝2 m/s的速度通过磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直．若磁场的宽度b＞1 m，如图4－4－20所示，求：
(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小；
(2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热．
15. 如图2（a）所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。
（1）由b向a方向看到的装置如图2（b）所示，请在此图中画出ab杆在下滑过程中的受力示意图；
（2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；
（3）求在下滑的过程中，ab杆可以达到的速度最大值。
高二物理选修3-2第四章《电磁感应》单元测试题答案
选择题
1、【答案】：C
【解析】：由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与线圈的匝数有关，穿过线圈的磁通量变化率越大，感应电动势越大，穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大，选项C正确AB错误；由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向总是障碍引起感应电流的磁通量变化，可能与原磁场方向相同或相反，选项D错误。
2、答案：AD
解析：将磁铁插到闭合线圈的同一位置，磁通量的变化量相同．而用的时间不同，所以磁通量的变化率不同．感应电流I＝＝，感应电流的大小不同，流过线圈横截面的电荷量q＝I·Δt＝·Δt＝，两次磁通量的变化量相同，电阻不变，所以q与磁铁插入线圈的快慢无关．选A、D.
3、答案 A
4.答案： D
5答案．ACD
解析：刚闭合S的瞬间由于电感的自感作用，电流不会立即从电感中流过，两个灯泡串联在一起，因此通过D1、D2的电流大小相等，则A对；电路稳定后电感中有电流流过后，D1处于短路状态，会熄灭，D2比原来更亮，则C对；电路达到稳定再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭，则D对。
6、ABD
7、CD
解析：本题考查能的转化和定恒定律的应用。导线下落过程中，因产生感应电流而受到安培力的作用且安培力对导线做功，故机械能不守恒，A不对．导线加速下落过程中，其重力势能减少，动能增加，且回路中因导线切割磁感线产生了电能，这些电能再转化成内能，因此 ，根据能的转化和守恒定律，导线减少的重力势能转化为导线增加的动能和回路增加的内能．B不对，C正确．导线匀速下落的过程中，动能不变，导线减少的重力势能将全部转化为回路中增加的内能，D正确．
8、答案：C
解析：把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，中心为电源正极，盘边缘为负极，若干个相同的电源并联对外供电，电流方向由b经灯泡再从a流向铜盘，方向不变，C对，A错．回路中感应电动势为E＝BL＝BωL2，所以电流I＝＝，B错．当铜盘不动，磁场按正弦规律变化时，铜盘中形成涡流，但没有电流通过灯泡，D错．
9、答案：D
解析：磁感应强度以B＝B0＋Kt(K>0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律E＝＝S＝KS，而S＝，经时间t电容器P板所带电荷量Q＝EC＝；由楞次定律知电容器P板带负电，故D选项正确．
10、答案ABC
[解析] MN的最大速度就是安培力等于重力时对应的速度，即BIL＝mg，B2L2v/R＝mg，v＝，故A、B正确．又I＝，v＝，C正确D错误．
二、填空题
11、[答案]
[解析]设粗环电阻为R，则细环电阻为2R，由于磁感应强度随时间均匀变化，故回路中感应电动势E恒定．回路中感应电流I＝，由欧姆定律a、b两点电势差(细环两端电压)U＝I·2R＝E.
12、答案：(1) (2)
解析：(1)由已知条件得金属环的面积S＝π()2＝
磁通量的改变量
ΔΦ＝BS＝.
(2)由法拉第电磁感应定律＝
又因为＝，q＝t
所以q＝＝.
三、计算题：
13、解析：(1)电流方向从A流向B.
(2)由E＝n可得：E＝n，E＝I(R＋r)，U＝IR
解得：U＝1.5π V＝4.7 V.
(3)设线圈拉出磁场经历时间Δt
＝n＝，＝，电荷量q＝Δt
解得：q＝n，与线圈运动的时间无关，即与运动的速度无关．
代入数据得：q＝0.5π C＝1.57 C.
14、答案：(1)0.5 A (2)0.5 J
解析：(1)根据E＝Blv，I＝知
I＝＝ A＝0.5 A
(2)线圈穿过磁场过程中，由于b＞1 m，故只在进入和穿出时有感应电流，故
Q＝2I2Rt＝2I2R·＝2×0.52×2× J＝0.5 J.
15、解析：（1）ab杆在下滑过程中受到三个力作用：重力mg，竖直向下；支持力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上。受力分析如图3所示。
图3
（2）当ab杆速度为v时，感应电动势。此时电路中的电流
ab杆受到的安培力
设杆的加速度为a，由牛顿第二运动定律有
解得：
（3）当时，ab杆达到最大速度
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