第四章 電磁感應(yīng)章末檢測試卷(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共計48分.18題為單選題，912題為多選題，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1在物理學(xué)發(fā)展中，觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用下列敘述符合史實的是()A奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應(yīng)，該效應(yīng)說明了電和磁之間存在聯(lián)系B法拉第根據(jù)通電直導(dǎo)線的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說C安培在實驗中觀察到，通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，出現(xiàn)了感應(yīng)電流D楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總是與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反答案A解析奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電和磁之間存在聯(lián)系，選項A正確；根據(jù)通電螺線管產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵的磁場相似性，安培提出了磁性是分子內(nèi)環(huán)形電流產(chǎn)生的，即分子電流假說，選項B錯誤；法拉第探究磁產(chǎn)生電的問題，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線中電流“通、斷”時導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流而導(dǎo)線中通有恒定電流時導(dǎo)線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項C錯誤；楞次定律指出感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，選項D錯誤2如圖1所示，螺線管與靈敏電流計相連，磁鐵從螺線管的正上方由靜止釋放，向下穿過螺線管下列說法正確的是()圖1A電流計中的電流先由a到b，后由b到aBa點的電勢始終低于b點的電勢C磁鐵減少的重力勢能等于回路中產(chǎn)生的熱量D磁鐵剛離開螺線管時的加速度小于重力加速度答案D解析在磁鐵進入螺線管的過程中，螺線管磁通量增大，且方向向下，由楞次定律可知，感應(yīng)電流由b流向a；在磁鐵穿出螺線管下端的過程中，磁通量減小，且方向向下，由楞次定律可知，感應(yīng)電流由a流向b，則a點電勢先低于b點電勢，后高于b點電勢，故A、B錯誤；磁鐵減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和磁鐵的動能，C錯誤；磁鐵剛離開時，由楞次定律“來拒去留”可知，磁鐵受到的合外力小于重力，D正確3勻強磁場方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向為正方向，磁感應(yīng)強度B與時間t變化規(guī)律如圖2甲所示，在磁場中有一細金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面位于紙面內(nèi)，如圖乙所示令E1、E2、E3分別表示Oa、bc、cd段的感應(yīng)電動勢的大小，I1、I2、I3分別表示對應(yīng)的電流，則下列判斷正確的是()圖2AE1<E2，I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向BE1<E2，I1沿順時針方向，I2沿逆時針方向CE2<E3，I2沿逆時針方向，I3沿順時針方向DE2E3，I2沿逆時針方向，I3沿順時針方向答案A4如圖3所示，先后以恒定的速度v1和v2把一個正方形金屬線框水平拉出有界勻強磁場區(qū)域，且v12v2，則在先后兩種情況()圖3A線框中的感應(yīng)電動勢之比E1E221B線框中的感應(yīng)電流之比I1I212C線框中產(chǎn)生的熱量之比Q1Q214D通過線框某截面的電荷量之比q1q221答案A解析根據(jù)EBlvv以及v12v2可知，選項A正確；因為IE，所以I1I221，選項B錯誤；線框中產(chǎn)生的熱量QI2Rttv，所以Q1Q221，選項C錯誤；根據(jù)q，q1q211可知，選項D錯誤5如圖4所示是研究通電自感實驗的電路圖，A1、A2是兩個規(guī)格相同的小燈泡，閉合開關(guān)調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑動觸頭，使兩個燈泡的亮度相同，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1的滑動觸頭，使它們都正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S.重新閉合開關(guān)S，則 ()圖4A閉合瞬間，A1立刻變亮，A2逐漸變亮B閉合瞬間，A1、A2均立刻變亮C穩(wěn)定后，L和R兩端的電勢差一定相同D穩(wěn)定后，A1和A2兩端的電勢差不相同答案C解析斷開開關(guān)再重新閉合開關(guān)的瞬間，根據(jù)自感原理可判斷，A2立刻變亮，而A1逐漸變亮，A、B均錯誤；穩(wěn)定后，自感現(xiàn)象消失，根據(jù)題設(shè)條件可判斷，閉合開關(guān)調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑動觸頭，使兩個燈泡的亮度相同，說明此時滑動變阻器R接入電路的阻值與線圈L的電阻一樣大，線圈L和R兩端的電勢差一定相同，A1和A2兩端的電勢差也相同，所以C正確，D錯誤6如圖5所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌之間接有電阻R.金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下現(xiàn)使磁感應(yīng)強度隨時間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是()圖5Aab中的感應(yīng)電流方向由b到aBab中的感應(yīng)電流逐漸減小Cab所受的安培力保持不變Dab所受的靜摩擦力逐漸減小答案D解析磁感應(yīng)強度隨時間均勻減小，ab始終保持靜止，所以閉合回路面積不發(fā)生改變，根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律可知，ab中產(chǎn)生由a到b的恒定電流，A、B錯誤；由于電流恒定，磁感應(yīng)強度逐漸減小，所以安培力逐漸減小，靜摩擦力與安培力是一對平衡力，所以靜摩擦力逐漸減小，C錯誤，D正確7如圖6所示，有一個等腰直角三角形的勻強磁場區(qū)域其直角邊長為L，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強度大小為B.邊長為L、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abcd，從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v勻速穿過磁場區(qū)域取沿abcda的感應(yīng)電流為正，則表示線框中電流i隨bc邊的位置坐標(biāo)x變化的圖象正確的是()圖6答案C8如圖7甲所示，一個匝數(shù)n100的圓形導(dǎo)體線圈，面積S10.4 m2，電阻r1 .在線圈中存在面積S20.3 m2的垂直線圈平面向外的勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示有一個R2 的電阻，將其兩端a、b分別與圖甲中的圓形線圈相連接，b端接地，則下列說法正確的是()圖7A圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E6 VB在04 s時間內(nèi)通過電阻R的電荷量q8 CC設(shè)b端電勢為零，則a端的電勢a3 VD在04 s時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q18 J答案D解析由法拉第電磁感應(yīng)定律可得En，由題圖乙可得 T/s0.15 T/s，將其代入可得E4.5 V，A錯qIttntn，在04 s穿過圓形導(dǎo)體線圈磁通量的變化量為0.60.3 Wb00.18 Wb，代入可得q6 C，B錯.04 s內(nèi)磁感應(yīng)強度增大，圓形線圈內(nèi)磁通量增加，由楞次定律結(jié)合安培定則可得b點電勢高，a點電勢低，故C錯由于磁感應(yīng)強度均勻變化產(chǎn)生的電動勢與電流均恒定，可得I1.5 A，由焦耳定律可得QI2Rt18 J，D對9.如圖8所示是電表中的指針和電磁阻尼器，下列說法中正確的是()圖8A2是磁鐵，1中產(chǎn)生渦流B1是磁鐵，2中產(chǎn)生渦流C該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動D該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定下來答案AD10如圖9甲所示，電阻不計且間距L1 m的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，上端接一阻值R2 的電阻，虛線OO下方有垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場，現(xiàn)將質(zhì)量m0.1 kg、電阻不計的金屬桿ab從OO上方某處由靜止釋放金屬桿在下落的過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平已知桿ab進入磁場時的速度v01 m/s，下落0.3 m的過程中加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示，g取10 m/s2，則()圖9A勻強磁場的磁感應(yīng)強度為2 TB桿ab下落0.3 m時金屬桿的速度為1 m/sC桿ab下落0.3 m的過程中R上產(chǎn)生的熱量為0.2 JD桿ab下落0.3 m的過程中通過R的電荷量為0.25 C答案AD解析當(dāng)金屬桿進入磁場后，根據(jù)右手定則判斷可知金屬桿ab中電流的方向由a到b.由乙圖知，剛進入磁場時，金屬桿的加速度大小a110 m/s2，方向豎直向上由牛頓第二定律得：BI1Lmgma1，其中I1代入數(shù)據(jù)，解得：B2.0 T，故A正確；當(dāng)a0，表明金屬桿受到的重力與安培力平衡，有mgBIL0，其中I，聯(lián)立得：v0.5 m/s，故B錯誤；從開始到下落0.3 m的過程中，由能量守恒有：mghQmv2，代入數(shù)據(jù)得：Q0.287 5 J，故C錯誤；金屬桿自由下落高度為h00.05 m，金屬桿下落0.3 m的過程中通過R的電荷量為：qIttt，代入數(shù)據(jù)得q0.25 C，故D正確11.如圖10所示，豎直平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ上端接有電阻R，金屬桿ab質(zhì)量為m，跨在平行導(dǎo)軌上，垂直導(dǎo)軌平面的水平勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，不計ab與導(dǎo)軌電阻及一切摩擦，ab與導(dǎo)軌垂直且接觸良好若ab桿在豎直向上的外力F作用下勻速上升，則以下說法正確的是 ()圖10A拉力F所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量B桿ab克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量C電流所做的功一定等于重力勢能的增加量D拉力F與重力做功的代數(shù)和等于電阻R上產(chǎn)生的熱量答案BD解析當(dāng)外力F拉著金屬桿勻速上升時，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，即等于電阻R上產(chǎn)生的熱量和金屬桿增加的重力勢能之和，選項A、C錯誤，D正確；克服安培力做多少功，電阻R上就產(chǎn)生多少熱量，選項B正確12在如圖11甲所示的虛線框內(nèi)有勻強磁場，設(shè)圖示磁場方向為正，磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示邊長為l，電阻為R的正方形均勻線框abcd有一半處在磁場中，磁場方向垂直于線框平面，此時線框ab邊的發(fā)熱功率為P，則下列說法正確的是()圖11A磁感應(yīng)強度B0B線框中感應(yīng)電流為I2C線框cd邊的發(fā)熱功率為PDa端電勢高于b端電勢答案BC解析由題圖乙可知，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，線框ab邊的發(fā)熱功率為P，感應(yīng)電動勢ES，所以B0，A錯誤；由PI2R可得線框中的感應(yīng)電流I2，B正確；cd邊電阻等于ab邊電阻，而兩邊流過的電流相等，因此發(fā)熱功率相等，C正確；由楞次定律可判斷，線框中感應(yīng)電流方向為adcba方向，磁場中線框部分為等效電源，因此a端電勢比b端電勢低，D錯誤二、非選擇題(本題共6小題，共計52分)13(4分)為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計G與線圈L連接，如圖12所示已知線圈由a端開始繞至b端：當(dāng)電流從電流計G的左端流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)圖12(1)將磁鐵的N極向下從線圈上方豎直插入線圈L時，發(fā)現(xiàn)電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)俯視線圈，其繞向為_(選填“順時針”或“逆時針”)(2)當(dāng)條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠離線圈L時，發(fā)現(xiàn)電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)俯視線圈，其繞向為_(選填“順時針”或“逆時針”)答案(1)順時針(2)逆時針解析(1)由題意可知在線圈L內(nèi)電流從b流向a，而根據(jù)楞次定律(增反減同)知，線圈L中產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相反(向上)，再根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流方向為逆時針方向(俯視線圈)，因此線圈繞向為順時針方向(俯視線圈)(2)由題意可知在線圈L內(nèi)電流從a流向b，而根據(jù)楞次定律(增反減同)知，線圈L中產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相同(向上)，再根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流方向與(1)問相同，而電流的流向與(1)問相反，因此線圈繞向一定與(1)問相反，為逆時針方向(俯視線圈)14(6分)如圖13所示為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置圖13(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補接完整；(2)如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)一下，那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有：A將線圈A迅速插入線圈B時，靈敏電流計指針將_B線圈A插入線圈B后，將滑動變阻器的滑片迅速向左拉時，靈敏電流計指針_答案(1)見解析圖(2)向右偏轉(zhuǎn)一下向左偏轉(zhuǎn)一下解析(1)如圖所示(2)根據(jù)楞次定律及靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向與流過它的電流方向的關(guān)系來判定，則A項：向右偏轉(zhuǎn)一下；B項：向左偏轉(zhuǎn)一下15(10分)小明同學(xué)設(shè)計了一個“電磁天平”，如圖14所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡線圈的水平邊長L0.1 m，豎直邊長H0.3 m，匝數(shù)為N1.線圈的下邊處于勻強磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強度B01.0 T，方向垂直線圈平面向里線圈中通有可在02.0 A 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I.掛盤放上待測物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡，測出電流即可測得物體的質(zhì)量(重力加速度取g10 m/s2) 圖14 圖15(1)為使“電磁天平”的量程達到0.5 kg，線圈的匝數(shù)N1至少為多少？(2)進一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，另選N2100匝、形狀相同的線圈，總電阻R10 .不接外電流，兩臂平衡如圖15所示，保持B0不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度B隨時間均勻變大，磁場區(qū)域?qū)挾萪0.1 m當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01 kg的物體時，天平平衡，求此時磁感應(yīng)強度的變化率.答案(1)25匝(2)0.1 T/s解析(1)“電磁天平”中的線圈受到安培力，I2.0 A時線圈的匝數(shù)最少FN1B0IL由天平平衡可知：mgN1B0IL代入數(shù)據(jù)解得：N125匝(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得：EN2N2Ld由歐姆定律得：I線圈受到的安培力FN2B0IL由天平平衡可得：mgF聯(lián)立各式，代入數(shù)據(jù)可得0.1 T/s.16(10分)如圖16所示，兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，其右端接一阻值為R的電阻質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上，其左側(cè)的矩形勻強磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下當(dāng)該磁場區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后，金屬桿的速度變?yōu)関.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計，導(dǎo)軌光滑且足夠長，桿在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且保持良好接觸求：圖16(1)MN剛掃過金屬桿時，桿中感應(yīng)電流的大小I；(2)MN剛掃過金屬桿時，桿的加速度大小a；(3)PQ剛要離開金屬桿時，感應(yīng)電流的功率P.答案(1)(2)(3)解析(1)感應(yīng)電動勢EBdv0，感應(yīng)電流I解得I(2)安培力FBId由牛頓第二定律Fma解得a(3)金屬桿切割磁感線的速度vv0v，則感應(yīng)電動勢EBd(v0v)電功率P解得P17(10分)某同學(xué)設(shè)計一個發(fā)電測速裝置，工作原理如圖17所示一個半徑為R0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA，A端與導(dǎo)軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為r的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動圓盤上繞有不可伸長的細線，下端掛著一個質(zhì)量為m0.5 kg的鋁塊在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B0.5 Ta點與金屬導(dǎo)軌相連，b點通過電刷與O端相連測量a、b兩點間的電勢差U可求得鋁塊速度鋁塊由靜止釋放，下落h0.3 m時，測得U0.15 V(細線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計，重力加速度g10 m/s2)圖17(1)測U時，與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負極”？(2)求此時鋁塊的速度大??；(3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失答案(1)正極(2)2 m/s(3)0.5 J解析(1)由右手定則判斷，金屬棒中電流方向為由O到A，則A端為等效電源正極，則與a點相接的是電壓表的正極(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得UEBR2UBR2圓盤和金屬棒一起轉(zhuǎn)動，則兩者角速度相同，鋁塊的速度與圓盤邊緣的線速度大小相同vrR，所以v2 m/s.(3)Emghmv2，E0.5 J.18(12分)如圖18甲所示，一電阻不計且足夠長的固定光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距L0.8 m，下端接有阻值R3 的電阻，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角30.整個裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中一質(zhì)量m0.1 kg、阻值r0.15 的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置并用絕緣細線通過光滑的定滑輪與質(zhì)量M0.9 kg的重物相連，左端細線連接金屬棒中點且沿NM方向棒由靜止釋放后，沿NM方向位移x與時間t之間的關(guān)系如圖乙所示，其中ab為直線已知棒在00.3 s內(nèi)通過的電荷量是0.30.4 s內(nèi)通過電荷量的2倍，取g 10 m/s2，求：圖18(1)00.3 s內(nèi)棒通過的位移x1的大??；(2)電阻R在00.4 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q1.答案(1)0.6 m(2)3 J解析(1)棒在00.3 s內(nèi)通過的電荷量q1t1平均感應(yīng)電流回路中平均感應(yīng)電動勢得q1同理，棒在0.30.4 s內(nèi)通過的電荷量q2由題圖乙讀出0.4 s時刻位移大小x20.9 m又q12q2解得x10.6 m.(2)由題圖乙知棒在0.30.4 s內(nèi)做勻速直線運動，棒的速度大小v m/s3 m/s對整個系統(tǒng)，根據(jù)能量守恒定律得QMgx2mgx2sin (Mm)v2代入數(shù)據(jù)解得Q3.15 J根據(jù)焦耳定律有代入數(shù)據(jù)解得Q13 J.