第九章 電磁感應(yīng) 章末質(zhì)量檢測(cè)

1、必考部分 選修3-2 第九章 電磁感應(yīng) (時(shí)間90分鐘，滿(mǎn)分100分)命 題 設(shè) 計(jì) 難度題號(hào)目標(biāo) 較易中等稍難電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、2、3、4法拉第電磁感應(yīng)定律5、812電磁感應(yīng)中的綜合問(wèn)題6、79、10、11、1314、15、16一、選擇題(本大題共12個(gè)小題，共60分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1如圖1所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻r不能忽略R1和R2是兩個(gè)定值電阻，L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈開(kāi)關(guān)S原來(lái)是斷開(kāi)的從閉合開(kāi)關(guān)S到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定為止的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)R1的電流I1和通過(guò)R2的電流I2的變化情況是 ()AI1開(kāi)始較大而后逐漸變小

2、BI1開(kāi)始很小而后逐漸變大CI2開(kāi)始很小而后逐漸變大DI2開(kāi)始較大而后逐漸變小解析：閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，由于L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈，產(chǎn)生反向的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，所以開(kāi)始時(shí)I2很小而I較大，隨著電流達(dá)到穩(wěn)定，線圈的自感作用減小，I2開(kāi)始逐漸變大，由于分流導(dǎo)致穩(wěn)定電路中R1中的電流減小故選A、C. 答案：AC2(2008·重慶高考)如圖2所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量 為m的銅質(zhì)矩形線圈當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈 中線AB正上方等高快速經(jīng)過(guò)時(shí)，若線圈始終不動(dòng)，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的正確判斷是()AFN先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左BFN先大于mg后小于

3、mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左CFN先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右DFN先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右解析：當(dāng)磁鐵沿矩形線圈中線AB正上方通過(guò)時(shí)，線圈中向下的磁通量先增加后減小，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流的方向(從上向下看)先逆時(shí)針再順時(shí)針，則線圈先上方為N極下方為S極，后改為上方為S極下方為N極，根據(jù)同名磁極相斥、異名磁極相吸，則線圈受到的支持力先大于mg后小于mg，線圈受到向右的安培力，則水平方向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右D項(xiàng)正確答案：D3一環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)第1 s內(nèi)磁感線垂直線圈平面(即垂直于紙面)向里，如圖3甲所示若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖3乙所示，那么第3 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流

4、的大小與其各處所受安培力的方向是 ()圖3A大小恒定，沿順時(shí)針?lè)较蚺c圓相切B大小恒定，沿著圓半徑指向圓心C逐漸增加，沿著圓半徑離開(kāi)圓心D逐漸增加，沿逆時(shí)針?lè)较蚺c圓相切解析：由圖乙知，第3 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大，變化率恒定，故感應(yīng)電流的大小恒定再由楞次定律，線圈各處受安培力的方向都使線圈面積有縮小的趨勢(shì)，故沿半徑指向圓心B項(xiàng)正確答案：B4如圖4所示，光滑絕緣水平面上有一矩形線圈沖入一勻強(qiáng)磁 場(chǎng)，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外 面時(shí)的一半，設(shè)磁場(chǎng)寬度大于線圈寬度，那么 ()A線圈恰好在剛離開(kāi)磁場(chǎng)的地方停下B線圈在磁場(chǎng)中某位置停下C線圈在未完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)即已停下D線圈完全離開(kāi)磁

5、場(chǎng)以后仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)停下來(lái)解析：線圈沖入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受安培力作用做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減少同理，線圈沖出勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，動(dòng)能也減少，進(jìn)、出時(shí)減少的動(dòng)能都等于安培力做的功由于進(jìn)入時(shí)的速度大，故感應(yīng)電流大，安培力大，安培力做的功也多，減少的動(dòng)能也多，線圈離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中，損失的動(dòng)能少于它在磁場(chǎng)外面時(shí)動(dòng)能的一半，因此線圈離開(kāi)磁場(chǎng)仍繼續(xù)運(yùn)動(dòng)D項(xiàng)正確答案：D5兩塊水平放置的金屬板間的距離為d，用導(dǎo)線與一個(gè)n匝線圈相連，線圈電阻為r，線圈中有豎直方向的磁場(chǎng)，電阻R與金屬板連接，如圖5所示，兩板間有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量q的油滴恰好處于靜止，則線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況和磁通量的變化率分別是 (

6、)A磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正增強(qiáng)，B磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下且正增強(qiáng)，C磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正減弱，D磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下且正減弱，解析：由平衡條件知，下金屬板帶正電，故電流應(yīng)從線圈下端流出，由楞次定律可以判定磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正減弱或豎直向下且正增強(qiáng)，A、D錯(cuò)誤；因mgq，UR，En，聯(lián)立可求得，故只有C項(xiàng)正確答案：C6如圖6所示，豎直平面內(nèi)的虛線上方是一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，從虛線下方豎直上拋一正方形線圈，線圈越過(guò)虛線進(jìn)入磁場(chǎng)，最后又落回原處，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線圈平面保持在豎直平面內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，則 ()A上升過(guò)程克服磁場(chǎng)力做的功大于下降過(guò)程克服磁場(chǎng)力 做的功B上升過(guò)程克服磁場(chǎng)力做的功等于下降過(guò)程克服

7、磁場(chǎng)力做的功C上升過(guò)程克服重力做功的平均功率大于下降過(guò)程中重力的平均功率D上升過(guò)程克服重力做功的平均功率等于下降過(guò)程中重力的平均功率解析：線圈上升過(guò)程中，加速度增大且在減速，下降過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜，有加速、減速或勻速等，把上升過(guò)程看做反向的加速，可以比較當(dāng)運(yùn)動(dòng)到同一位置時(shí)，線圈速度都比下降過(guò)程中相應(yīng)的速度要大，可以得到結(jié)論：上升過(guò)程中克服安培力做功多；上升過(guò)程時(shí)間短，故正確選項(xiàng)為A、C. 答案：AC7如圖7所示，在平行于水平地面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方有三個(gè)線圈，從相同的高度由靜止開(kāi)始同時(shí)釋放，三個(gè)線圈都是用相同的金屬材料制成的邊長(zhǎng)一樣的正方形，A線圈有一個(gè)缺口，B、C線圈閉合，但B線圈的導(dǎo)線比C

8、線圈的粗，則()圖7A三個(gè)線圈同時(shí)落地BA線圈最先落地CA線圈最后落地 DB、C線圈同時(shí)落地解析：由于A線圈上有缺口，A中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不受安培力的阻礙作用，所以A線圈先落地，B正確B、C線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，受安培力與重力作用，滿(mǎn)足：mgmam密·4L·SR電所以4密LSg4密LSa4密g4密aag，由于B、C線圈起始下落高度相同，材料相同，所以a相同，進(jìn)入相同的磁場(chǎng)，B、C線圈同時(shí)落地，D選項(xiàng)正確答案：BD8某輸電線路橫穿公路時(shí)，要在地下埋線通過(guò)，為了保護(hù)線路不至于被壓壞，預(yù)先鋪設(shè)結(jié)實(shí)的過(guò)路鋼管，再讓輸電線從鋼管中穿過(guò)電線穿管的方案有兩種：甲方案是鋪設(shè)兩根鋼管，兩條

9、輸電線分別從兩根鋼管中穿過(guò)；乙方案是只鋪設(shè)一根鋼管，兩條輸電線都從這一根鋼管中穿過(guò)，如圖8所示如果輸電導(dǎo)線輸送的電流很大，那么，以下說(shuō)法正確的是()圖8A無(wú)論輸送的電流是恒定電流還是交變電流，甲、乙兩方案都是可行的B若輸送的電流是恒定電流，甲、乙兩方案都是可行的C若輸送的電流是交變電流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D若輸送的電流是交變電流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的解析：若輸送的電流是恒定電流，甲、乙兩方案都是可行的，B正確輸電線周?chē)嬖诖艌?chǎng)，交變電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，因此在輸電過(guò)程中輸電線因電流變化引起自感現(xiàn)象，當(dāng)輸電線上電流很大時(shí)，強(qiáng)大的自感電流有可能將鋼管融化，造成事故，所以甲方

10、案是不可行的在乙方案中，兩條輸電線中的電流方向相反，產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消，使自感現(xiàn)象的影響減弱到可以忽略不計(jì)的程度，是可行的，C正確此題類(lèi)似于課本中提到的“雙線并繞”答案：BC9(2010·寧波模擬)如圖9所示，水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌，左端接有電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi)，質(zhì)量一定的金屬棒PQ垂直導(dǎo)軌放置今使棒以一定的初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其通過(guò)位置a、b時(shí)，速率分別為va、vb，到位置c時(shí)棒剛好靜止，設(shè)導(dǎo)軌與棒的電阻均不計(jì)，a到b與b到c的間距相等，則金屬棒在由a到b和由b到c的兩個(gè)過(guò)程中 ()A回路中產(chǎn)生的內(nèi)能不相等B棒運(yùn)動(dòng)的加速度相等C安培力做功相等D通過(guò)棒橫

11、截面積的電荷量相等解析：棒由a到b再到c的過(guò)程中，速度逐漸減小根據(jù)EBlv，E減小，故I減小再根據(jù)FBIl，安培力減小，根據(jù)Fma，加速度減小，B錯(cuò)誤由于a與b、b與c間距相等，故從a到b安培力做的功大于從b到c安培力做功，故A正確，C錯(cuò)誤再根據(jù)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，qt得q，故D正確答案：AD10如圖10所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示位置勻速向右拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)若第一次用0.3 s拉出，外力所做的功為W1，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s拉出，外力所做的功為W2，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量為q2，則 ()AW1W2，q1q2 BW1W2，q1q2CW1W2，q1q2 D

12、W1W2，q1q2解析：設(shè)線框長(zhǎng)為L(zhǎng)1，寬為L(zhǎng)2，其電阻為R.第一次拉出速度為v1，第二次拉出速度為v2，則v13v2.勻速拉出磁場(chǎng)時(shí)，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W1F1L1BI1L2L1B2L22L1v1/R，同理W2B2L22L1v2/R，故W1W2；又由于線框兩次拉出過(guò)程中，磁通量的變化量相等，即12，由qIttt，得：q1q2.故正確答案為選項(xiàng)C.答案：C11如圖11所示，兩根水平放置的相互平行的金屬導(dǎo)軌ab、cd，表面光滑，處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒PQ垂直于導(dǎo)軌放在上面，以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，欲使棒PQ停下來(lái)，下面的措施可行的是(導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，棒PQ有電阻)()A

13、在棒PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根同樣的金屬棒B在棒PQ棒右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根質(zhì)量和電阻均比棒PQ大的金屬棒C將導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接起來(lái)D將導(dǎo)軌的a、c兩端和b、d兩端分別用導(dǎo)線連接起來(lái)解析：在棒PQ右側(cè)放金屬棒時(shí)，回路中會(huì)有感應(yīng)電流，使金屬棒加速，棒PQ減速，當(dāng)兩者獲得共同速度時(shí)，回路中感應(yīng)電流為零，兩棒都將做勻速運(yùn)動(dòng)，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤當(dāng)一端或兩端用導(dǎo)線連接時(shí)，棒PQ的動(dòng)能將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而最終靜止，C、D兩選項(xiàng)正確答案：CD12如圖12所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場(chǎng)

14、的邊界P重合導(dǎo)線框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如圖所示從t0時(shí)刻開(kāi)始，線框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域以abcdef為線框中的電動(dòng)勢(shì)E的正方向，則如圖13所示的四個(gè)Et關(guān)系示意圖中正確的是()圖12圖13解析：由右手定則和EBlv判定水平位移從0l時(shí)EBlv；從l2l時(shí)，E0；從2l3l時(shí)，E3Blv；從3l4l時(shí)，E2Blv，可知圖C正確 答案：C二、計(jì)算題(本大題共4個(gè)小題，共40分，解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)13(9分)(2010·宣武模擬)如圖14所示，光滑的U形金屬導(dǎo)軌MNNM水平的固定在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌的寬度為L(zhǎng)，其長(zhǎng)度足

15、夠長(zhǎng)，M、M之間接有一個(gè)阻值為R的電阻，其余部分電阻不計(jì)一質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒ab恰能放在導(dǎo)軌之上，并與導(dǎo)軌接觸良好給棒施加一個(gè)水平向右的瞬間作用力，棒就沿軌道以初速度v0開(kāi)始向右滑行求：(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒中的瞬時(shí)電流i和棒兩端的瞬時(shí)電壓u分別為多大？(2)當(dāng)棒的速度由v0減小到v0/10的過(guò)程中，棒中產(chǎn)生的焦耳熱Q是多少？解析：(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：EBLv0棒中的瞬時(shí)電流：i棒兩端的瞬時(shí)電壓：uEBLv0.(2)由能量守恒定律知，閉合電路在此過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱：Q總mv02m(v0)2mv02棒中產(chǎn)生的焦耳熱為：QQ總mv02. 答案：(1)BLv0(2)mv021

16、4(9分)一根電阻R0.6 的導(dǎo)線彎成一個(gè)圓形線圈，圓半徑r1 m，圓形線圈質(zhì)量m1 kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側(cè)有垂直線圈平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖15所示若線圈以初動(dòng)能E05 J沿x軸方向滑進(jìn)磁場(chǎng)，當(dāng)進(jìn)入磁場(chǎng)0.5 m時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電能為E3 J求：圖15(1)此時(shí)線圈的運(yùn)動(dòng)速度的大??；(2)此時(shí)線圈與磁場(chǎng)左邊緣兩交接點(diǎn)間的電壓；(3)此時(shí)線圈加速度的大小解析：(1)設(shè)線圈的速度為v，由能量守恒定律得E0Emv2.解得：v2 m/s.(2)線圈切割磁感線的有效長(zhǎng)度L2 m，電動(dòng)勢(shì)EBLv V，電流I A，兩交接點(diǎn)間的電壓UIR1×0.6

17、15; V V.(3)FmaBIL，所以a2.5 m/s2.答案：(1)2 m/s(2) V(3)2.5 m/s215(10分)如圖16所示，豎直放置的等距離金屬導(dǎo)軌寬0.5 m，垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B4 T，軌道光滑、電阻不計(jì)，ab、cd為兩根完全相同的金屬棒，套在導(dǎo)軌上可上下自由滑動(dòng)，每根金屬棒的電阻為1 .今在ab棒上施加一個(gè)豎直向上的恒力F，這時(shí)ab、cd恰能分別以0.1 m/s的速度向上和向下做勻速滑行(g取10 m/s2)試求：圖 16(1)兩棒的質(zhì)量；(2)外力F的大小解析：(1)根據(jù)右手定則，可以判定電路中電流方向是沿acdba流動(dòng)的設(shè)ab棒的質(zhì)量為m1，

18、cd棒的質(zhì)量為m2.取cd棒為研究對(duì)象，受力分析，根據(jù)平衡條件可得BILm2g其中I，得m20.04 kg，根據(jù)題意判斷可知m10.04 kg.(2)取兩根棒整體為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件可得Fm1gm2g0.8 N.答案：(1)0.04 kg0.04 kg(2)0.8 N16(12分)(2009·上海高考)如圖17所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度為s.一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到F0.5v0.4(N)(v為金屬棒速度)的水平外力作用，從磁場(chǎng)的左邊界由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，測(cè)得電阻兩端電壓隨時(shí)間均勻增大(已知：l1 m，m1 kg，R0.3 ，r0.2 ，s1 m)圖17(1)分析并說(shuō)明該金屬棒在磁場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)；(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；(3)若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿(mǎn)足vv0x，且棒在運(yùn)動(dòng)到ef處時(shí)恰好靜止，則外力F作