第四章檢測試題(時間:60分鐘滿分:100分) 【測控導(dǎo)航】知識點(diǎn)題號1.物理學(xué)史12.法拉第電磁感應(yīng)定律2、6、113.楞次定律34.感生電場的理解45.自感現(xiàn)象56.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)97.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路問題88.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)問題109.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖象問題1210.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的功能問題7一、選擇題(每小題6分,共48分)1.(2012年浙江省衢州一中高二第一學(xué)期期末)自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的,很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系作出了貢獻(xiàn).下列說法中不正確的是(B)A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系B.歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系C.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系D.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng),定量得出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系解析:歐姆定律說明了純電阻電路中電流大小的決定因素,選項(xiàng)B說法不正確,選項(xiàng)A、C、D說法是正確的.2.半徑為R的圓形線圈,兩端A、D接有一個平行板電容器,線圈垂直放在隨時間均勻變化的勻強(qiáng)磁場中,如圖所示,則要使電容器所帶電荷量Q增大,可以采取的措施是(B)A.增大電容器兩極板間的距離B.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率C.減小線圈的半徑D.改變線圈所在平面與磁場方向間的夾角解析:由Q=CU,U=E=,分析可得增大磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率、增大線圈在垂直磁場方向的投影面積可增大A、D間電壓,從而使Q增大,B項(xiàng)正確,C、D錯誤.減小電容器兩極板間距離可使Q增大,A錯誤.3.如圖所示,線圈內(nèi)有條形磁鐵,將磁鐵從線圈中拔出來時(BD)A.a>bB.a<bC.電阻中電流方向由a到bD.電阻中電流方向由b到a解析:磁鐵從線圈中拔出時,線圈中磁場方向向右,磁通量減少,根據(jù)楞次定律,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,右端為正極,左端為負(fù)極,所以電阻中電流方向由b到a,故b>a.B、D項(xiàng)正確.4.如圖所示的是一個水平放置的玻璃圓環(huán)形小槽,槽內(nèi)光滑,槽寬度和深度處處相同,現(xiàn)將一直徑略小于槽寬的帶正電的絕緣小球放在槽中,它的初速度為v0,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時間均勻增大,(已知均勻變化的磁場將產(chǎn)生恒定的感生電場)則(B)A.小球受到的向心力大小不變B.小球受到的向心力大小不斷增大C.磁場力對小球做了功D.小球受到的磁場力大小與時間成正比解析:由楞次定律可知,此電場與小球初速度方向相同,由于小球帶正電,電場力對小球做正功,小球的速度應(yīng)該逐漸增大,向心力也會隨著增大,故A錯B對.另外洛倫茲力對運(yùn)動電荷永遠(yuǎn)不做功,故C錯.帶電小球所受洛倫茲力F=qvB,隨著速率的增大而增大,同時,B也正比于時間t,則F與t不成正比,故D錯誤.5.如圖所示,a、b、c為三只相同的燈泡,額定電壓稍大于電源的電動勢,電源內(nèi)阻可以忽略.L是一個本身電阻可忽略的電感線圈.開關(guān)S閉合著,現(xiàn)突然斷開,已知在這一過程中燈泡都不會被燒壞,則下列關(guān)于c燈的說法中正確的是(C)A.亮度保持不變B.將閃亮一下,而后逐漸熄滅C.將閃亮一下,而后逐漸恢復(fù)到原來的亮度D.將變暗一下,而后逐漸恢復(fù)到原來的亮度解析:S閉合,a燈短路,加在c燈兩端電壓為電源電壓,流過c燈電流是流過L電流的一半,當(dāng)S斷開的瞬時,L上的電流要減小,則L產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小,所以開始時,通過c的電流變大,比原來亮得多,隨后電流逐漸減小,達(dá)到穩(wěn)定后,c兩端的電壓又等于電源電壓,亮度跟原來一樣,C正確.6.(2012年吉林省長春二中高二上學(xué)期期末)一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場中,線框平面與磁場方向垂直,先保持線框的面積不變,將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1 s時間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍,接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,在1 s時間內(nèi),再將線框的面積均勻地減小到原來的一半,先后兩個過程中,線框中感應(yīng)電動勢的比值為(B)A.B.1C.2D.4解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律E=/t,在第一個過程中,線框的面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度在1 s時間內(nèi)由B變成2B,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小E1=BS;在第二個過程中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B保持不變,在1 s時間內(nèi),線框的面積由S變?yōu)镾/2,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小E2=BS,所以先后兩個過程中,線框中感應(yīng)電動勢的比值為1,選項(xiàng)B正確.7.如圖,閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì),將它從圖示位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場.若第一次用0.3 s時間拉出,外力所做的功為W1,通過導(dǎo)線截面的電荷量為q1;第二次用0.9 s時間拉出,外力所做的功為W2,通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2,則(C)A.W1<W2,q1<q2B.W1<W2,q1=q2C.W1>W2,q1=q2D.W1>W2,q1>q2解析:設(shè)拉出磁場的位移為x,因勻速拉出,則F=F安外力做功:W=Fx=F安x=BIlx=x=v通過導(dǎo)線截面電荷量:q=It=t=Blx/R因?yàn)関1>v2,所以W1>W2,q1=q2.故C項(xiàng)正確.8.如圖所示,粗細(xì)均勻、電阻為r的金屬圓環(huán)放在勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,圓環(huán)直徑為l,另一長為l,電阻為r/2的金屬棒ab放在圓環(huán)上,接觸電阻不計(jì).當(dāng)ab棒以v0向左運(yùn)動到圖示虛線位置時,金屬棒兩端電勢差為(C)A.Blv0B.Blv0C.Blv0D.Blv0解析:當(dāng)ab運(yùn)動到題圖中虛線位置時,其等效電路圖如圖所示,此時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Blv0,由閉合電路歐姆定律得干路中的電流I=,則等效電路中的路端電壓U=IR外=,所以選項(xiàng)C正確.二、實(shí)驗(yàn)題(10分)9.如圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置.(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整.(2)如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下,那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有:A.將原線圈迅速插入副線圈時,靈敏電流計(jì)指針將.B.原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時,靈敏電流計(jì)指針將.解析:(1)電源、開關(guān)、滑動變阻器、原線圈應(yīng)組成閉合回路;副線圈與靈敏電流計(jì)組成閉合回路.(2)依照楞次定律及靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向與流過它的電流方向的關(guān)系來判定.答案:(1)如圖所示.(2)A.向右偏轉(zhuǎn)一下B.向左偏轉(zhuǎn)一下三、計(jì)算題(共42分)10.(12分)如圖所示,在光滑絕緣水平面上,有一半徑r=10 cm、電阻R=0.01 、質(zhì)量m=0.02 kg的金屬圓環(huán)以v0=10 m/s的速度向一足夠大、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.3 T的勻強(qiáng)磁場滑去,當(dāng)圓環(huán)剛好有一半進(jìn)入磁場時,圓環(huán)的加速度為a=158.4 m/s2.求此過程圓環(huán)增加的內(nèi)能.解析:設(shè)圓環(huán)一半進(jìn)入磁場時的速度為v,則I=E/R=環(huán)的加速度a=所以v=8.8 m/s環(huán)增加的內(nèi)能E=m-mv20.23 J.答案:0.23 J11.(14分)如圖所示,固定于水平桌面上的金屬框架cdef,處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦滑動.此時adeb構(gòu)成一個邊長為l的正方形.棒的電阻為r,其余部分電阻不計(jì).開始時磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.(1)若從t=0時刻起,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加,每秒增加k,同時保持棒靜止,求棒中的感應(yīng)電流大小和方向.(2)在上述(1)情況中,始終保持棒靜止,當(dāng)t=t1秒末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大?解析:(1)由題意知:=k,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:E=S=kl2,再根據(jù)歐姆定律得:I=根據(jù)楞次定律判斷,回路中的電流方向?yàn)槟鏁r針方向,或棒上電流從b到a.(2)要保持棒靜止,使作用到棒上的力平衡,即水平拉力等于棒受到的安培力:F=F安=BIl=(B0+kt1)l=(B0+kt1).答案:(1)kl2/r,棒中電流方向由b到a(2)(B0+kt1)kl3/r12.(2012年河北省衡水中學(xué)高二第二學(xué)期一調(diào))(16分)如圖(a)所示,平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ光滑且足夠長,固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.25 m,電阻R=0.5 ,導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1 kg、電阻r=0.1 的金屬桿,導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì),整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4 T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向豎直向下,現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿,使其由靜止開始運(yùn)動,理想電壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖(b)所示.(1)分析證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動;(2)求金屬桿運(yùn)動的加速度大小;(3)寫出外力F隨時間變化的表達(dá)式;(4)求第2.5 s末外力F的瞬時功率.解析:(1)U=E=,Uv,因U隨時間均勻變化,故v也隨時間均勻變化,金屬桿做勻加速直線運(yùn)動.(2)由圖象k=a,則金屬桿運(yùn)動的加速度a= m/s2=2.4 m/s2.(3)由牛頓第二定律F=F安+ma=BIL+ma=+ma=0.04 t+0.24(N).(4)第2.5 s末外力F的瞬間功率P=Fv=(0.04t+0.24)at=2.04 W.答案:(1)見解析(2)2.4 m/s2(3)F=0.04t+0.24(N)(4)2.04 W自我補(bǔ)償區(qū)考查點(diǎn)一:法拉第電磁感應(yīng)定律(對應(yīng)檢測試題第6題)1.(2012年海南省海南中學(xué)高二第一學(xué)期期中)如圖中畫出的是穿過一個閉合線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律,以下哪些認(rèn)識是正確的(AB)A.第0.6 s末線圈中的感應(yīng)電動勢是4 VB.第0.9 s末線圈中的瞬時感應(yīng)電動勢比0.2 s末的大C.第1 s末線圈的瞬時感應(yīng)電動勢為零D.第0.2 s末和0.4 s末的瞬時感應(yīng)電動勢的方向相同解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律,線圈中感應(yīng)電動勢E=/t,第0.2 s末線圈中的感應(yīng)電動勢大小E1=8/0.3 V=27 V,第0.6 s末線圈中的感應(yīng)電動勢大小E2=(8-6)/(0.8-0.3) V=4 V,第0.9 s末和第1 s末線圈中的瞬時感應(yīng)電動勢均為E3=6/(1-0.8) V=30 V,故選項(xiàng)A、B均正確,C錯誤;第0.2 s末和0.4 s末穿過閉合線圈的磁通量的方向相同,但大小變化情況相反,故產(chǎn)生的瞬時感應(yīng)電動勢的方向不相同,選項(xiàng)D錯誤.考查點(diǎn)二:自感現(xiàn)象(對應(yīng)檢測試題第5題)2.如圖所示,L是自感系數(shù)很大、直流電阻很小的線圈,電表的零刻度都在表盤的中央,且量程均較大,閉合開關(guān)S,各表的指針都偏向零刻度的右邊,則在斷開開關(guān)的瞬間,指針偏向零刻度左邊的表有(CD)A.A1表B.A2表C.A3表D.V表解析:斷開開關(guān)的瞬間,線圈產(chǎn)生自感電動勢,與A3和V表原來的電流方向相反,則A3和V表的指針向零刻度左邊偏轉(zhuǎn).考查點(diǎn)三:電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖象問題(對應(yīng)檢測試題第12題)3.如圖所示,平行于y軸的導(dǎo)體棒以速度v向右做勻速直線運(yùn)動,經(jīng)過半徑為R、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,能正確表示導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動勢E與導(dǎo)體棒位置x的關(guān)系的圖象是(A)解析:當(dāng)導(dǎo)體棒位置坐標(biāo)為x時,導(dǎo)體棒中感應(yīng)電動勢E=Blv=Bv2=2Bv,故A正確.7