《2019-2020学年高中物理人教版选修3-2同步作业与测评：第四章 电磁感应 综合检测（A卷） Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理人教版选修3-2同步作业与测评：第四章 电磁感应 综合检测（A卷） Word版含解析.pdf（14页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第四章 综合检测(A 卷) 对应学生用书 P15 本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分， 满分 110 分，考试时间 90 分钟。 第卷 (选择题，共 48 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。18 小题只有一个选项 正确，912 小题有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有 选错的不得分) 1关于真空冶炼和电熨斗的说法正确的是( ) A它们都是只利用电流的热效应工作的 B它们都是利用电磁感应现象中产生的涡流工作的 C前者是利用电磁感应现象中产生的涡流及电流的热效应工作的，后者是利 用电流的热效应工作的 D前者利用的是变化的电流
2、，后者利用的是恒定的电流 答案 C 解析 真空冶炼是利用涡流及电流的热效应工作的，电熨斗利用电流的热效 应工作，所以真空冶炼需要变化的电流产生变化的磁场，电熨斗可用直流电也可 用交流电，应选 C。 2. 如图所示，矩形线圈 abcd 的边长分别是 abL，adD，线圈与磁感应强度 为 B 的匀强磁场平行，线圈以 ab 边为轴做角速度为 的匀速转动，下列说法正确 的是(从图示位置开始计时)( ) At0 时线圈的感应电动势为零 B转过 90时线圈的感应电动势不为零 C转过 90的过程中线圈中的平均感应电动势为 BLD 1 2 D转过 90的过程中线圈中的平均感应电动势为2BLD 答案 D 解析
3、A、 B 两选项中都是瞬时感应电动势， 用 EBlv 求解比较方便。 t0 时， 只有 cd 边切割磁感线，感应电动势 E1BlvBLDBS0，A 错误 ； 转过 90 时，线圈的四条边均不切割磁感线，E20，B 错误；C、D 两选项求的都是平均 感应电动势， 用 E较方便。 转过 90的过程中， 穿过线圈的磁通量由 0 变为 t BLD。 转过 90所用时间 t ， 故平均电动势为 ： E， T 4 2 4 2 t BLD 2 2BLD 故 C 错误、D 正确。 3如图所示，无限大磁场的方向垂直于纸面向里，A 图中线圈在纸面内由小 变大(由图中实线矩形变成虚线矩形)， B 图中线圈正绕 a
4、点在平面内旋转， C 图与 D 图中线圈正绕 OO轴转动，则线圈中不能产生感应电流的是( ) 答案 B 解析 选项 A 中线圈面积 S 变化，选项 C、D 中线圈面积与磁感应强度 B 的 夹角变化，都会导致穿过线圈的磁通量变化而产生感应电流；选项 B 中，B、S 及 两者夹角均不变，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，故选 B。 4. 如图，是话筒的原理图。在弹性膜片后面粘接金属线圈，线圈处于永久磁体 的磁场中，声波使膜片振动，将声音信号变为电信号。下列说法正确的是( ) A话筒是利用电流的热效应工作的 B话筒是利用电磁感应原理工作的 C膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D膜片振动时，金
5、属线圈中不会产生感应电流 答案 B 解析 当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信 号变为电信号，是根据电磁感应原理工作的，故 A 错误，B 正确。膜片随着声波 而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的，故 C 错误。膜片振动时， 金属线圈切割磁感线，会产生感应电流，故 D 错误。 5. 如图所示的电路中，电源电动势为 E，线圈 L 的电阻不计。以下判断正确的是 ( ) A闭合 S，稳定后，电容器两端电压为 E B闭合 S，稳定后，电容器的 a 极板带正电 C断开 S 的瞬间，电容器的 a 极板带正电 D断开 S 的瞬间，电容器的 a 极板带负电 答案 C 解析 闭
6、合 S， 稳定后， 由于线圈 L 的直流电阻为零， 所以线圈两端电压为零， 又因为电容器与线圈并联，所以电容器两端电压也为零，A、B 错误；断开 S 的瞬 间，线圈 L 中电流减小，线圈中产生与原电流方向相同的自感电动势，并作用在 电容器上，所以，此时电容器 a 极板带正电，b 极板带负电，C 正确、D 错误。 6. 如图所示，有缺口的金属圆环与板间距为 d 的平行板电容器的两极板焊接在 一起，金属圆环右侧有一垂直纸面向外的匀强磁场，现使金属圆环以恒定不变的 速度 v 向右运动由磁场外进入磁场，在金属圆环进入磁场的过程中，电容器带电 荷量 Q 随时间 t 变化的定性图象应为( ) 答案 C 解
7、析 金属圆环进入磁场过程中切割磁感线的金属导线的有效长度先变大后 变小，最后不变(完全进入磁场中)，则电容器两板间电势差也是先变大后变小，最 后不变，由 QCU 可知图线 C 正确。 7. 如图，正方形线圈 abcd 固定于一匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面。当磁 场的磁感应强度 B 随时间 t 变化时， 该磁场对 ab 边的安培力大小恒定。 下列描述 B 随 t 变化的图象中，可能正确的是( ) 答案 B 解析 设线圈的边长为L， 磁感应强度变化的时候， 线圈中的感应电动势为E ， ab 边受到的安培力为 FBIL， 安培力大小恒定， 若 B 变大， t BL2 t BBL3 Rt 则(即图
8、线斜率)需减小。只有 B 项图象符合题意，故 B 正确。 B t 8. 著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验：一块水平放置的绝缘体圆盘可绕 过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着一圈 带负电的金属小球，如图所示。当线圈接通直流电源后，线圈中的电流方向如图 中箭头所示，圆盘会发生转动，几位同学对这一实验现象进行了解释和猜测，你 认为合理的是( ) A接通电源后，线圈产生磁场，带电小球受到洛伦兹力，从而导致圆盘沿顺 时针方向转动(从上向下看) B接通电源后，线圈产生磁场，带电小球受到洛伦兹力，从而导致圆盘沿逆 时针方向转动(从上向下看) C接通电源的瞬间，线圈产生变化的
9、磁场，从而产生电场，导致圆盘沿顺时 针方向转动(从上向下看) D接通电源的瞬间，线圈产生变化的磁场，从而产生电场，导致圆盘沿逆时 针方向转动(从上向下看) 答案 C 解析 在突然接通电源的瞬间，线圈中电流由 0 增大到最大，由右手螺旋定 则知，电流的磁场从上到下，而感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，因此， 感应电流的磁场是由下向上，故可判定出线圈中电流的磁场形成的感生电场从上 向下看沿逆时针方向，处在该电场中的负电荷，受电场力作用，使圆盘沿顺时针 方向转动，因此，C 正确，A、B、D 错误。 9 如图甲所示， 圆形线圈 P 静止在水平桌面上， 其正上方悬挂一螺线管 Q， P 和 Q 共轴，Q
10、 中通有变化的电流 i，电流随时间变化的规律如图乙所示，P 所受的 重力为 G，桌面对 P 的支持力为 FN，则( ) At1时刻，FNG Bt2时刻，FNG Ct3时刻，FNG，t2时刻与 t4时刻无 电流变化，t3时刻 Q 中没有电流；所以 t2时刻、t3时刻、t4时刻 FNG，故 A、D 正确，B、C 错误。 10. 如图所示，矩形线框 A 在竖直平面内从静止开始下落。匀强磁场 B 的方向水 平且垂直于线框所在的平面。当线框的下边进入磁场，而上边尚未进入磁场的过 程中，线框 A 可能( ) A匀速下落 B加速下落 C减速下落 D匀减速下落 答案 ABC 解析 根据进入磁场后安培力与重力的
11、大小关系判定。当 F安mg 时匀速下 落 ； 当 F安mg 时， 减速下落， 此时 F安mgmg B2l2v R总 ma，故可得随着 v 的减小 a 也减小，所以不可能是匀减速下落。A、B、C 正确。 11. 如图所示， 竖直平行金属导轨 MN、 PQ 上端接有电阻 R， 金属杆 ab 质量为 m， 跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场的磁感应强度为 B，不计 ab 与导 轨电阻及一切摩擦，且 ab 与导轨接触良好。若 ab 杆在竖直向上的外力 F 作用下 匀速上升，则以下说法正确的是( ) A拉力 F 所做的功等于电阻 R 上产生的热量 B杆 ab 克服安培力做的功等于电阻 R 上产生
12、的热量 C电流所做的功等于重力势能的增加量 D拉力 F 与重力做功的代数和等于电阻 R 上产生的热量 答案 BD 解析 当外力 F 拉着金属杆匀速上升时，拉力要克服重力和安培力做功，拉 力做的功等于克服安培力和重力做功之和，即等于电阻 R 上产生的热量和金属杆 增加的重力势能之和，选项 A 错误，D 正确。克服安培力做多少功，电阻 R 上就 产生多少热量，选项 B 正确。电流做的功不等于重力势能的增加量，选项 C 错误。 12. 如图所示， 三个有界匀强磁场的磁感应强度大小均为 B， 方向分别垂直纸面向 外、向里和向外，磁场宽度均为 L，在磁场区域的左侧边界处有一边长为 L 的正方 形导线框，
13、导线框总电阻为 R，且导线框平面与磁场方向垂直，现用外力 F 使导 线框以速度 v 匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方 向时的电动势 E 为正，外力 F 向右为正。则以下能反映感应电动势 E 和外力 F 随 时间变化规律的图象是( ) 答案 AD 解析 根据楞次定律判断可知，安培力阻碍导体与磁场间的相对运动，所以 导线框所受的安培力方向向左，由平衡条件得知外力方向一直向右，为正。在 0 时间内， 导线框通过左边的磁场， 根据右手定则判断可得感应电流方向为顺时针， L v 感应电动势为负值，产生的感应电动势 E1BLv，感应电流 I1，外力等 E1 R BLv R 于安培
14、力， 即 F1BI1L； 在 时间内， 导线框从左边磁场进入中间磁场， B2L2v R L v 2L v 导线框的左边和右边都产生感应电动势，根据右手定则判断可得感应电流方向沿 逆时针， 感应电动势为正值， 回路中总的感应电动势 E22BLv， 感应电流 I2 E2 R ，外力等于安培力，即 F22BI2L4； 在时间内，导线框从中间 2BLv R B2L2v R 2L v 3L v 磁场进入右边磁场，导线框的左边和右边都产生感应电动势，根据右手定则判断 可得感应电流方向为顺时针，感应电动势为负值，回路中总的感应电动势 E3 2BLv，感应电流 I3，外力等于安培力，即 F32BI3L4； 在
15、时 2BLv R B2L2v R 3L v 4L v 间内，导线框从右边磁场穿出，根据右手定则判断可得感应电流方向沿逆时针， 感应电动势为正值，产生的感应电动势 E4BLv，感应电流 I4，外力等于安 BLv R 培力，即 F4BI4L。所以选项 A、D 正确。 B2L2v R 第卷 (非选择题，共 62 分) 二、填空题(本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分) 13如图为“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 下述情形中将出现的情况是： A 将 原 线 圈 迅 速 插 入 副 线 圈
16、 时 ， 灵 敏 电 流 计 指 针 将 _。 B在原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指 针将 _ _。 答案 (1)如图所示。 (2)A.向右偏转一下 B向左偏转一下 解析 (1)电源、开关、滑动变阻器、原线圈应组成闭合回路；副线圈与灵敏 电流计组成闭合回路。 (2)将原线圈迅速插入副线圈时，副线圈中磁通量增大，感应电流方向与闭合 开关时相同，指针将向右偏转一下；滑动变阻器触头向左拉时，电阻增大，电流 减小，磁通量减小，感应电流方向与磁通量增大时相反，向左偏转一下。 14. 如图所示，边长为 L、电阻为 R 的单匝正方形导线框 abcd 自空中落下，恰好 能以速度
17、v 匀速进入一磁感应强度为 B、 宽度为 H(HL)的匀强磁场 MMNN 区 域。则该导线框进入磁场的过程中流过导线某一横截面的电荷量 Q_， 导线框 cd 边运动到磁场区域下边界 NN时的速度为_。 答案 BL2 R v22gHL 解析 QIt ； 线框全部进入磁场后只受重力作用， 根据v v2 BLv R L v BL2 R 2 1 2g(HL)，可解得 v1。v22gHL 15. 两金属杆 ab 和 cd 的长均为 l，电阻均为 R，质量分别为 m1和 m2，且 m1m2。 用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂 在水平、光滑、不导电的圆棒两侧，两金属杆都
18、处于水平位置，如图所示。整个 装置处在一个与回路平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 B。若金属杆 ab 正好 匀速向下运动，其运动速度大小为_。 答案 m 1m2 gR 2B2l2 解析 由系统能量守恒知，两杆减少的重力势能全部转化为电磁感应产生的 电能， 则重力对系统做功的功率应等于回路中电流做功的功率， 即(m1m2)gv2I2R 2 2R，解得 v 。 ( 2Blv 2R) m 1m2 gR 2B2l2 三、计算题(共 44 分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤) 16 (10 分)如图所示， 在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨， 导轨间距为 L， 长为 3d，导轨平面与水平
19、面的夹角为 ，在导轨的中部刷有一段长为 d 的薄绝缘 涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向与导轨平面垂直。质量为 m 的导体 棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到 导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻 为 R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为 g。求： (1)导体棒与涂层间的动摩擦因数 ； (2)导体棒匀速运动的速度大小 v； (3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热 Q。 答案 (1)tan (2)mgRsin B2L2 (3)2mgdsinm 3g2R2sin2 2B4L4 解析 (1)在绝缘涂层上导体棒受力平衡有
20、mgsinmgcos 解得 tan。 (2)在光滑导轨上 感应电动势 EBLv 感应电流 IE R 安培力 F安BIL 导体棒受力平衡有 F安mgsin 解得 v。 mgRsin B2L2 (3)摩擦生热 QTmgdcos 由能量守恒定律有 3mgdsinQQT mv2 1 2 解得 Q2mgdsin。 m3g2R2sin2 2B4L4 17. (11 分)如图所示，面积为 0.2 m2的 100 匝线圈 A 处在磁场中，磁场方向垂直 于线圈平面。 磁感应强度随时间变化的规律是 B(60.2t)(T)。 已知 R14 ， R26 ，电容 C30 F，线圈 A 的电阻不计。求： (1)闭合 S
21、后，通过 R2的电流大小和方向； (2)闭合 S 一段时间后再断开 S，S 断开后通过 R2的电荷量是多少？ 答案 (1)0.4 A aR2b (2)7.2105 C 解析 (1)B60.2t，0.2 T/s B t A 线圈内产生的感应电动势： Enn1000.20.2 V4 V t BS t S 闭合后，电路中电流 I A0.4 A E R1R2 4 46 方向由 aR2b 故通过 R2的电流大小为 0.4 A，方向为由 aR2b。 (2)断开 S 后，C 开始放电，通过 R2的电荷量 QCU2CIR27.2105 C 故 S 断开后通过 R2的电荷量是 7.2105 C。 18(11 分
22、)如图 a 所示，平行金属导轨 MN、PQ 光滑且足够长，固定在同一 水平面上，两导轨间距 L0.25 m，电阻 R0.5 ，导轨上停放一质量 m0.1 kg、 电阻 r0.1 的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度 B0.4 T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力 F 沿水平方向拉杆，使其由静 止开始运动，理想电压表的示数 U 随时间 t 变化的关系如图 b 所示。 (1)分析证明金属杆做匀加速直线运动； (2)求金属杆运动的加速度大小； (3)写出外力 F 随时间变化的表达式； (4)求第 2.5 s 末外力 F 的瞬时功率。 答案 (1)见解析 (2)2.4 m/s
23、2 (3)F0.04t0.24(N) (4)2.04 W 解析 (1)UE，Uv，因为 U 是时间的正比例函数，故 v 也是 R Rr BLvR Rr 时间的正比例函数，故金属杆做匀加速直线运动。 (2)由图 b 知，k0.2 V/s， U t 又 U，故 ka， BLRv Rr v t BLR Rr BLR Rr 则金属杆运动的加速度 a m/s22.4 m/s2。 kRr BLR 0.2 0.50.1 0.4 0.25 0.5 (3)由牛顿第二定律 FF安ma 得 FBILmama0.04t0.24(N)。 B2L2at Rr (4)第 2.5 s 末外力 F 的瞬时功率 PFv(0.04
24、t0.24)at2.04 W。 192017江苏高考(12 分)如图所示，两条相距 d 的平行金属导轨位于同一 水平面内，其右端接一阻值为 R 的电阻。质量为 m 的金属杆静置在导轨上，其左 侧的矩形匀强磁场区域 MNPQ 的磁感应强度大小为 B、方向竖直向下。当该磁场 区域以速度 v0 匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为 v。导轨和金属杆的 电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保 持良好接触。求： (1)MN 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小 I； (2)MN 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小 a； (3)PQ 刚要离开金属杆时，感应电流的功率 P。 答案 (1) (2) (3) Bdv0 R B2d2v0 mR B2d2v0v2 R 解析 (1)MN 刚扫过金属杆时，磁场相对金属杆的速度为 v0向右，则金属杆 相对磁场的速度为 v0向左，金属杆的感应电动势 EBdv0 回路的感应电流 I E R 由式解得 I Bdv0 R (2)金属杆所受的安培力 FBId 由牛顿第二定律得，对金属杆 Fma 由式得 a B2d2v0 mR (3)金属杆切割磁感线的相对速度 vv0v 感应电动势 EBdv 感应电流的电功率 P E2 R 由式得 P。 B2d2v0v2 R