人教版高中物理选修2-1 第三章 电磁感应 单元测试（含解析）

2018-2019学年人教版高中物理选修2-1 第三章 电磁感应 单元测试
一、单选题
1.日常生活中，下列哪种情况不属于电磁感应现象的应用 （???）
A.?录音机磁头将声音的电信号记录在磁带上
B.?发电机通过旋转磁场中的线圈发电
C.?银行柜员机通过信用卡上的磁条读取用户的信息
D.?话筒通过振动磁场中的线圈将声信号转变为电信号
2.物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后.将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某司学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均末动。对比老师演示的实验，下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是（???）
A.?线圈接在了直流电源上???????????????????????????????????????B.?电源电压过高
C.?所选线圈的匝数过多???????????????????????????????????????????D.?所用套环的材料与老师的不同
3.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R ， 导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC能以角速度ω匀速转动（未离开框架），则外力做功的功率是(???? )
A.???????????????????????????????B.???????????????????????????????C.???????????????????????????????D.?
4.线圈中的感应电动势的大小，是由穿过线圈的下列哪个选项决定的？（?? ）
A.?磁场强度??????????????????????B.?磁通量??????????????????????C.?磁通量的变化量??????????????????????D.?磁通量的变化率
5.通电直导线旁放一个金属线框，线框和导线在同一平面内，如图所示．在线框abcd中没有产生感应电流的运动情况是（　　）
A.?线框向右移动????????B.?线框以AB为轴旋转????????C.?线框以ad边为轴旋转????????D.?线框以ab边为轴旋转
6.下列设备中利用电磁感应现象制成的是（??）
A.?发电机??????????????????????????????B.?电磁继电器??????????????????????????????C.?电磁铁??????????????????????????????D.?电动机
7.如图所示，abcd为水平放置的平行“l。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则（??? ）
A.?电路中感应电动势的大小为?????????????????????????B.?电路中感应电流的大小为
C.?金属杆所受安培力的大小为??????????????????D.?金属杆的热功率为
二、多选题
8.图所示一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω．则当线圈转至图示位置时（?? ）
A.?线圈中感应电流的方向为abcda??????????????????????????B.?穿过线圈的磁通量为0
C.?线圈中的感应电流为 ???????????????????????????????D.?穿过线圈磁通量的变化率为0
9.在如图所示的各图中，闭合线框中能产生感应电流的是（?? ）
A.???????????????????B.???????????????????C.???????????????????D.?
三、填空题
10.将面积为0.5m2的单匝线圈放在磁感应强度为2.0×10﹣2T的匀强磁场中，线圈平面垂直于磁场方向，如图所示，那么穿过这个线圈的磁通量为________ ．
11.演示地磁场存在的实验装置 由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成 如图所示首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针________ 填：“有”或“无” 偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针________ 填：“有”或“无” 偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针________ 填：“有”或“无” 偏转．
12.某同学用如图所示装置做“研究电磁感应现象”实验．正确连接后，他先将变阻器的滑动片P置于a b的中点，在闭合电键瞬间，电流计的指针向右摆，说明________（选填“大线圈”或“小线圈”）有电流流过．闭合电键后，为使电流计的指针再向右摆，应将变阻器的滑动片P向________端滑（选填“a”或“b”）．
四、解答题
13.矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一个平面内，线圈的两个边与导线平行，在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有无感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流I逐渐增大或减小时，线圈有无感应电流？为什么？
五、实验探究题
14.在探究磁场产生电流的条件，做了右图所示实验，在表格中填写观察到现象。
（1）接通开关瞬间，电流表的指针________（填偏转或不偏转）
（2）接通开关，移动变阻器滑片，电流表的指针________（填偏转或不偏转）
（3）接通开关，变阻器滑片不移动，电流表的指针________（填偏转或不偏转）
（4）断开开关瞬间，电流表的指针________（填偏转或不偏转）
六、综合题
15.如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距l=0.50m，左端接一电阻R=0.20Ω，磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ac垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ac以v=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：
（1）ac棒中感应电动势的大小；
（2）维持ac棒做匀速运动的水平外力F的功率大小．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】A
【解析】【分析】A、录音机磁头将声音的电信号记录在磁带上，磁带划过磁头时，磁带上的小颗粒被强弱不同的电流产生的磁场磁化，于是记录了一连串有关磁性变化的信息，是利用电流磁效应和磁化原理；错误应选
B、线圈在磁场旋转时，磁通量发生改变，产生感应电动势，这是电磁感应现象，所以发电机通过旋转磁场中的线圈发电，是利用电磁感应原理；正确不选
C、银行柜员机通过信用卡上的磁条读取用户的信息，利用电磁感应原理将磁条上信息还原成电流信息；正确不选
D、话筒通过振动磁场中的线圈，产生感应电流，将声音信号变成电信号，是利用电磁感应原理；正确不选
故选A。
【点评】判断是电磁感应原理还是电流磁效应原理，简单的方法是看电生磁，还是磁生电。
2.【答案】D
【解析】【分析】根据电磁感应现象，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电流，套环就会受到磁场的安培力，就会跳起来。即使接到直流电源上，在闭合开关 的瞬间，线圈中的磁通量也会变化，电源电压越高，线圈匝数越多，现象会越明显，套环未动，一定是套环中没有产生感应电流，可能套环不是金属材料的，所以选 D。
【点评】只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电流。
3.【答案】C
【解析】【分析】因为OC是匀速转动的，根据能量的守恒可得，，又因为，联立解得：，故C正确，
【点评】解决本题的关键是分析出外力的功率与电阻的发热的功率大小相等，知道这一点本题就简单的多了．
4.【答案】D
【解析】【解答】解：根据法拉第电磁感应定律E=n ?得知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通量、磁通量的变化量没有直接关系，故D正确，ABC错误．
故选：D．
【分析】根据法拉第电磁感应定律E=n ?分析感应电动势的大小与什么因素有关．
5.【答案】B
【解析】【解答】A、当保持M边与导线平行线圈向右移动时，穿过线圈的磁通量发生减小，则线圈中产生顺时针方向的感应电流；
B、线框以导线为轴加速转动，穿过线圈的磁通量不变，则不可以产生感应电流；
C、线框以ad边为轴旋转，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中产生感应电流．
D、导线框以ab边为轴旋转，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中产生感应电流；
本题选择不能产生感应电流的；故选：B．
【分析】由安培定则可确定线圈所处磁场的分布，当闭合回路中磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流．根据楞次定律即可判断出感应电流的方向．
6.【答案】A
【解析】【分析】电磁感应现象的内容是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流
A、发电机的前提是运动，结果是产生电流，利用电磁感应现象原理，符合题意；
B、电磁继电器是利用电流周围存在着磁场，不符合题意；
C、电磁铁，利用电流的磁效应原理，不符合题意。
D、电动机的前提是供电，结果是产生运动，利用通电导体在磁场中受力的原理，不符合题意；
故选A。
【点评】 发电机、动圈式话筒利用电磁感应现象原理，带电动机的用电器、扬声器利用通电导体在磁场中受力原理，带电磁铁的仪器利用是电流的磁效应原理，是一道基础题。
7.【答案】B
【解析】【解答】导体棒切割磁感线产生感应电动势,故A错误；感应电流的大小,故B正确；所受的安培力为,故C错误；金属杆的热功率.故D错误。
【分析】本题考查电磁感应和力、电综合，涉及感应电动势、感应电流、安培力和执功率的计算，综合性较强，但考查内容较常规，难度不大，意在考查考生的理解能力和简单分析能力电磁感应选择题是高考每年必出的，导体棒切割磁感线应该是有效长度，容易出错，而计算安培力时则必须是实际长度，另外不要忘记公式。
二、多选题
8.【答案】B,C
【解析】【解答】解：A、图示时刻，ad速度方向向里，bc速度方向向外，根据右手定则判断出ad中感应电流方向为a→d，bc中电流方向为c→b，线圈中感应电流的方向为adcba．故A错误．
BD、图示时刻ad、bc两边垂直切割磁感线，穿过线圈磁通量为0，由法拉第电磁感应定律分析得知，磁通量的变化率最大，故B正确，D错误．
C、线圈中的感应电动势为E=nBSω=nBl2ω，线圈中的感应电流为 ，故C正确．
故选：BC．
【分析】根据右手定则判断感应电流的方向．图示时刻ad、bc两边垂直切割磁感线，根据感应电动势公式求解线圈中的感应电动势．图示时刻线圈中产生的感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律分析磁通量的变化率．
9.【答案】A,B
【解析】【解答】解：A、穿过线圈的磁通量时刻在变化，线圈产生感应电流．故A正确．
B、穿过线圈的磁通量在减小，线圈产生感应电流．故B正确．
C、线圈保持磁通量为零，不变，不产生感应电流．故C错误．
D、线圈在匀强磁场中，磁通量Φ=BS，保持不变，不产生感应电流．故D错误．
故选：AB．
【分析】根据产生感应电流的条件：穿过闭合线圈的磁通量要发生变化来判断．图C中，线圈磁通量为零．
三、填空题
10.【答案】1.0×10﹣2
【解析】【解答】磁通量Φ=BS=0.5×2.0×10﹣2T=1.0×10﹣2Wb；
故答案为：1.0×10﹣2
【分析】磁场与线圈平面垂直，故由磁通量Φ=BS直接计算即可．
11.【答案】有；无；无
【解析】【解答】判断有无感应电流的关键是判断磁通量是否发生变化。地磁场在北半球两个分量，水平分量南向北，竖直分量向下。线圈以竖直为轴转动，磁通量变化。东西移动，磁感应强度不变，与线圈平面夹角不变。磁通量不变。无感应电流。水平也是如此【分析】地球的磁场方向是南北方向的，当线圈的转动导致自身磁通量发生变化了，那么就是产生感应电流。
12.【答案】大线圈；b
【解析】【解答】解：在闭合电键瞬间，电流计的指针向右摆，说明大线圈中有感应电流，
合上开关后，电流计指针向右偏，说明穿过线圈的磁通量增大，
若闭合电键后，为使电流计的指针再向右摆，要求小线圈中的磁通量增大，
那么则可将滑动变阻器滑片迅速向右移动，即向b端移动，这样才能确保穿过线圈的磁通量增大；
故答案为：大线圈，b．
【分析】当通过闭合回路中的磁通量发生变化时，会产生感应电流，再依据根据在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，结合题意，应用产生感应电流的磁通量变化情况，从而即可求解．
四、解答题
13.【答案】当线圈向右移动，逐渐远离线圈，穿过线圈的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流．当电流增大或减小时，垂直纸面向里的磁场，穿过线圈的磁通量增加或减小，因此有感应电流．
【解析】【解答】当线圈向右移动，逐渐远离线圈，穿过线圈的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流．当电流增大或减小时，垂直纸面向里的磁场，穿过线圈的磁通量增加或减小，因此有感应电流．
答：当线圈向右移动，逐渐远离线圈，穿过线圈的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流．当电流增大或减小时，垂直纸面向里的磁场，穿过线圈的磁通量增加或减小，因此有感应电流．
【分析】当通过线圈的磁通量发生变化时，线圈中将会产生感应电流．
五、实验探究题
14.【答案】（1）偏转
（2）偏转
（3）不偏转
（4）偏转
【解析】【解答】 （1）接通开关瞬间，穿过副线圈磁通量增加，产生感应电流，则电流表指针偏转；（2）接通开关，移动变阻器滑片，原线圈中电流变化，则穿过副线圈的磁通量变化，产生感应电流，电流表指针偏转；（3）接通开关，变阻器滑片不移动，原线圈中的电流不变，穿过副线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不偏转；（4）断开开关瞬间，穿过副线圈磁通量减小，产生感应电流，电流表指针偏转。
【分析】产生感应电流的条件有两个：(1)闭合电路；(2)穿过闭合电路的磁通量发生了变化。
六、综合题
15.【答案】（1）解：根据法拉第电磁感应定律，ac棒中的感应电动势为：
E=BLυ=0.40×0.50×4.0V=0.80V
（2）解：根据闭合电路欧姆定律，感应电流大小为：
I= =4.0A
P=EI=0.80×4.0W=3.2W
【解析】【分析】（1）导体垂直切割磁感线，由磁感应强度B、长度L、速度v，则公式E=BLv求出感应电动势．（2）拉力的功转化为电能，ac相当于电源，根据闭合电路欧姆定律求解感应电流大小，由P=EI即可求得功率．