高中物理《探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件 》同步練習(xí)2（新人教版選修3-2）

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111 單元測試 電磁感應(yīng) 第Ⅰ卷（選擇題 共40分） 一、本題共10小題,每小題4分,共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對的得4分,選不全的得2分,有錯(cuò)選或不答的得0分. 1.電吉他以其獨(dú)特的魅力吸引了眾多音樂愛好者,電吉他與普通吉他不同的地方是它的每一根琴弦下面都安裝了一種叫做“拾音器”的裝置，能將琴弦的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號,電信號經(jīng)擴(kuò)音器放大,再經(jīng)過揚(yáng)聲器就能播出優(yōu)美的音樂聲.如圖是拾音器的結(jié)構(gòu)示意圖,多匝線圈置于永久磁鐵與鋼制的琴弦(電吉他不能使用尼龍弦)之間,當(dāng)弦沿著線圈振動(dòng)時(shí),線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.對此感應(yīng)電流,以下說法中正確的是( ) A.琴弦振動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是恒定的 B.琴弦振動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小變化、方向不變 C.琴弦振動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變、方向變化 D.琴弦振動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小和方向都會(huì)發(fā)生變化 答案：D 解析：琴弦振動(dòng)時(shí)所構(gòu)成的閉合回路磁通量發(fā)生變化(時(shí)而增加,時(shí)而減少),且這種變化不是均勻的.答案選D. 2.如圖所示,線圈與電流表組成閉合電路.當(dāng)條形磁鐵插入線圈或從線圈中拔出時(shí),電路中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.以下判斷正確的是( ) A.當(dāng)N極插入線圈經(jīng)過位置1時(shí),流過電流表的電流方向?yàn)橛蒩到b B.當(dāng)N極插入線圈經(jīng)過位置1時(shí),流過電流表的電流方向?yàn)橛蒪到a C.當(dāng)S極離開線圈經(jīng)過位置2時(shí),流過電流表的電流方向?yàn)橛蒩到b D.當(dāng)S極離開線圈經(jīng)過位置2時(shí),流過電流表的電流方向?yàn)橛蒪到a 答案：AD 解析：由楞次定律和安培定則判定,選A、D. 3.黑光燈滅蛾殺蟲裝置是一種環(huán)保型殺蟲設(shè)備,如圖所示,其中L為鎮(zhèn)流器,S為啟動(dòng)器,D為燈泡,S1、S2、S3為開關(guān).黑光燈發(fā)出的光大部分為紫外線和紫光,飛蛾對這兩種光很感“興趣”.在黑光燈的四周有交流高壓電網(wǎng),飛蛾一旦撞上高壓電網(wǎng),立即就被高壓電“擊斃”.關(guān)于黑光燈,下列說法中正確的是( ) A.接通S1,S2接a,S3斷開,燈管可正常啟動(dòng),正常發(fā)光 B.燈管正常發(fā)光時(shí),將S2由a迅速轉(zhuǎn)到b,燈管可能正常發(fā)光 C.斷開S1、S3,將S2接b,待燈管冷卻后再接通S1,啟動(dòng)器和燈泡交替閃爍,燈管不亮 D.取下啟動(dòng)器,令S2接b,再接通S1、S3,幾秒鐘后迅速斷開S3,燈管可正常啟動(dòng)發(fā)光 答案：ABC 解析：結(jié)合日光燈工作原理,注意啟動(dòng)器和鎮(zhèn)流器的作用.正確選項(xiàng)為A、B、C. 4.如圖所示,EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌,電阻可不計(jì),R為電阻器,C為電容器,AB為可在EF、GH上滑動(dòng)的導(dǎo)體橫桿,有勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面.若I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流,則當(dāng)橫桿AB( ) A.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),I1=0,I2=0 B.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),I1≠0,I2=0 C.加速運(yùn)動(dòng)時(shí),I1=0,I2=0 D.加速運(yùn)動(dòng)時(shí),I1≠0,I2≠0 答案：BD 解析：AB切割磁感線運(yùn)動(dòng)和R構(gòu)成回路,不論如何移動(dòng),I1≠0.只有當(dāng)AB做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)電容器中才有充(放)電電流.正確選項(xiàng)為B、D. 5.如圖所示是一臺發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極，它們的表面呈半圓柱形狀.M是圓柱形鐵芯，它與磁極的柱面共軸，鐵芯上有一矩形線框，可繞與鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn).磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場.若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，當(dāng)線框繞固定轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列圖象中能正確反映線框中感應(yīng)電動(dòng)勢e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是（ ） 答案：D 解析：由磁場分布特點(diǎn),線圈在每一位置的切割情況相同,故感應(yīng)電動(dòng)勢大小是相同的,方向做周期性變化,故D選項(xiàng)正確. 6.如圖所示,豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路,導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里變化的勻強(qiáng)磁場,螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán).導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按下圖中哪一圖線所表示的方式隨時(shí)間變化時(shí),導(dǎo)體圓環(huán)將受到向上的磁場作用力( ) 答案：A 解析：A圖中磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間增加，導(dǎo)線回路中電流是c→b→a→螺線管→d→c方向.又磁場的增量不斷減弱，螺線管產(chǎn)生的磁場穿過圓環(huán)的磁感線變少.根據(jù)楞次定律，為阻礙這種變化，圓環(huán)將靠近螺線管，即受到向上的磁場的作用力.B圖磁場變化越來越快，螺線管產(chǎn)生的磁場越來越強(qiáng)，要排斥圓環(huán)；C、D圖磁場是均勻變化的，螺線 管中感應(yīng)電流是穩(wěn)定的，它產(chǎn)生的磁場是不變的，圓環(huán)中磁通量不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，與螺線管磁場無相互作用.因此本題正確選項(xiàng)是A. 7.如圖所示,兩根足夠長的固定平行金屬光滑導(dǎo)軌位于同一水平面,導(dǎo)軌上橫放著兩根相同的導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成矩形回路.導(dǎo)體棒的兩端連接著處于壓縮狀態(tài)的兩根相同輕質(zhì)彈簧,兩棒的中間用細(xì)線綁住,它們的電阻均為R,回路上其余部分的電阻不計(jì).在導(dǎo)軌平面內(nèi)兩導(dǎo)軌間有一豎直向下的勻強(qiáng)磁場.開始時(shí),導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài).剪斷細(xì)線后,導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過程中( ) A.回路中有感應(yīng)電動(dòng)勢 B.兩根導(dǎo)體棒所受安培力的方向相同 C.兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D.兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 答案：AD 解析：剪斷細(xì)線后,兩桿反向運(yùn)動(dòng),回路中有感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流,兩桿受的安培力等值反向.系統(tǒng)動(dòng)量守恒、機(jī)械能不守恒(有電能產(chǎn)生).正確選項(xiàng)為AD. 8.如圖所示,矩形線框從某高處自由下落,下落h后線框平面垂直磁場方向穿過一有界的水平方向的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,落地時(shí)的速率為v1,整個(gè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1.如果這個(gè)磁場的上邊界不變,下邊界一直延伸到地面,線框還是從原位置下落,落到地面時(shí)的速度為v2,所用時(shí)間為t2.則( ) A.v1>v2 B.t1t2 答案：CD 解析：矩形線框在進(jìn)入和穿出磁場過程中受豎直向上的安培阻力作用,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,前一種情形安培力做功多,線框下落時(shí)間長,正確選項(xiàng)為C、D. 9.如圖所示,兩根光滑的金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為θ的斜面上,導(dǎo)軌的左端接有電阻R,導(dǎo)軌自身的電阻可忽略不計(jì),斜面處在一勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于斜面向上.質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒ab在沿著斜面與棒垂直的恒力作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑,并上升h高度.在這一過程中( ) A.作用于金屬棒上各力的合力所做的功等于零 B.恒力F與安培力的合力所做的功等于零 C.作用于金屬棒上各力的合力所做的功等于mgh與電阻R發(fā)出的焦耳熱之和 D.恒力F與重力的合力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 答案：AD 解析：恒力作用下金屬棒勻速上升過程中,重力做負(fù)功,安培力做負(fù)功,且W下標(biāo)安=QR,恒力做正功.由動(dòng)能定理可知A選項(xiàng)正確,由功能關(guān)系得D選項(xiàng)也正確. 10.如圖所示,OO′為一金屬轉(zhuǎn)軸(只能轉(zhuǎn)動(dòng)不能移動(dòng)),M為與OO′固定連接且垂直于OO′的金屬桿,當(dāng)OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),M的另一端在固定的金屬環(huán)N上滑動(dòng),并保持良好的接觸.整個(gè)裝置處于一勻強(qiáng)磁場中,磁場方向平行于OO′軸,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0.圖中為一理想電壓表,一端與OO′接觸,另一端與環(huán)N連接.已知當(dāng)OO′的角速度ω=ω0時(shí),電壓表讀數(shù)為U0;如果將磁場變?yōu)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度為nB0的勻強(qiáng)磁場,而要電壓表的讀數(shù)為mU0時(shí),則OO′轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度應(yīng)變?yōu)? ) A.nω0 B.mω0 C.ω0 D.ω0 答案：D 解析：電壓表為理想電壓表,故表讀數(shù)為M金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小. U0=B0ω0r2,mU0=nB0ω′r2(r為M的長度),則ω′=ω0,D選項(xiàng)正確. 第Ⅱ卷（非選擇題 共60分） 二、本題共4小題,每小題5分,共20分.把答案填在題中的橫線上. 11.有一質(zhì)量為m的物體,用細(xì)繩纏繞在一臺直流發(fā)電機(jī)的軸上,該發(fā)電機(jī)的激磁磁場為永久性磁鐵.設(shè)發(fā)電機(jī)線框的總電阻為R,當(dāng)物體以速率v0勻速下降,發(fā)電機(jī)中的電動(dòng)勢為_________. 答案： 解析：物體勻速下落時(shí),其重力勢能轉(zhuǎn)化為電能,且PG=P電,則mgv0=E2/R,E=. 12.如圖所示，一根金屬棒繞O點(diǎn)在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)金屬上O點(diǎn)與點(diǎn)a的距離為L,與b點(diǎn)的距離為2L,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則a、b兩點(diǎn)間的電勢差為___________. 答案：-BωL2 解析：由轉(zhuǎn)動(dòng)切割感應(yīng)電動(dòng)勢公式可得 Uab=-［Bω(2L)2-BωL2］=-BωL2. (注意a、b兩點(diǎn)電勢的高低) 13.為了診斷病人的心臟功能和動(dòng)脈中血液粘滯情況，需測量血管中血液的流速和流量(單位時(shí)間內(nèi)流過血管橫截面的血液的體積).如圖所示是電磁流量計(jì)示意圖,將血管置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,測得血管兩側(cè)電壓為U.已知血管的直徑為d,則血液在血管中的流速v=___________,流量Q=__________. 答案： 解析：根據(jù)U=Bdv得v= 流量Q=πd2v=. 14.一個(gè)質(zhì)量為m、半徑為r、電阻為R的金屬圓環(huán),豎直自由下落,經(jīng)過一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,當(dāng)圓環(huán)進(jìn)入磁場區(qū)域的豎直高度為d時(shí),如圖所示,圓環(huán)所受合力為零.此時(shí)圓環(huán)的速度大小為_____________. 答案： 解析：圓環(huán)處于平衡狀態(tài)時(shí)mg=BIl,且I=,l=2=2 解得v=. 三、本小題共4小題,共40分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位. 15.(8分)如圖所示,一邊長為0.2 m的正方形金屬框,質(zhì)量為0.1 kg,電阻為0.2 Ω,用細(xì)線把它懸掛在一個(gè)有界的磁場邊緣.金屬框的上半部處于磁場內(nèi),下半部處于磁場外,磁場隨時(shí)間均勻變化規(guī)律如圖所示.已知細(xì)線所能承受的最大拉力T=2 N,求從t=0時(shí)刻起,經(jīng)多長時(shí)間細(xì)線會(huì)被拉斷?(g取10 m/s2) 答案：12.5 s 解析：由圖知磁場的變化規(guī)律為B=2t, 線圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢E===20.2 V=0.04 V. 感應(yīng)電流I==0.2 A. 當(dāng)繩剛斷時(shí)有T=mg+BIL. 即2=0.110+2t0.20.2. 從開始到繩斷經(jīng)歷的時(shí)間t=12.5 s. 16.(10分)如圖所示,矩形裸導(dǎo)線框長邊的長度為2l,短邊的長度為l,在兩個(gè)短邊上均接有電阻R,其余部分電阻不計(jì).導(dǎo)線框一長邊與x軸重合,左邊的坐標(biāo)x=0,線框內(nèi)有一垂直于線框平面的磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足關(guān)系B=B0sin().一光滑導(dǎo)體棒AB與短邊平行且與長邊接觸良好,電阻也是R.開始時(shí)導(dǎo)體棒處于x=0處,從t=0時(shí)刻起,導(dǎo)體棒AB在沿x方向的力F作用下做速度為v的勻速運(yùn)動(dòng),求： (1)導(dǎo)體棒AB從x=0到x=2l的過程中力F隨時(shí)間t變化的規(guī)律; (2)導(dǎo)體棒AB從x=0到x=2l的過程中回路產(chǎn)生的熱量. 答案：(1)F=(0≤t≤) (2)2B02l3v/3R 解析：(1)在t時(shí)刻AB棒的坐標(biāo)為 x=vt 感應(yīng)電動(dòng)勢e=Blv=B0lvsin 回路總電阻R總=R+R=R 回路感應(yīng)電流i==,棒勻速運(yùn)動(dòng)有F=F安=BIl 解得：F=(0≤t≤). (2)導(dǎo)體棒AB在切割磁感線過程中產(chǎn)生半個(gè)周期的正弦交流電,感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為E=B0lv 回路產(chǎn)生的電熱Q=t 其中t=,解得：Q=. 17.(10分)(2005山東菏澤高三一模)如圖所示,在空中有一水平方向的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,區(qū)域的上下邊緣間距為h,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.有一寬度為b(b

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