高中物理魯科版2第一章電磁感應(yīng)單元測(cè)試 2023版章末綜合測(cè)評(píng)1

章末綜合測(cè)評(píng)(一)(時(shí)間：60分鐘分值：100分)一、選擇題(本大題共10個(gè)小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象揭示了電和磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，發(fā)明了許多電器設(shè)備．下列用電器中，沒(méi)有利用電磁感應(yīng)原理的是()A．動(dòng)圈式話(huà)筒 B．自動(dòng)取款機(jī)C．磁帶錄音機(jī) D．白熾燈泡【解析】自動(dòng)取款機(jī)和磁帶錄音機(jī)都是應(yīng)用材料的磁化和電磁感應(yīng)原理來(lái)存取信息的，所以不選B和C.動(dòng)圈式話(huà)筒是利用電磁感應(yīng)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的，故A也不選．白熾燈泡是利用了電流的熱效應(yīng)，與電磁感應(yīng)無(wú)關(guān)，故選D.【答案】D2．有一種高速磁懸浮列車(chē)的設(shè)計(jì)方案是在每節(jié)車(chē)廂底部安裝磁鐵(磁場(chǎng)方向向下)，并在兩條鐵軌之間沿途平放一系列線(xiàn)圈．下列說(shuō)法中不正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002023】A．當(dāng)列車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量會(huì)發(fā)生變化B．列車(chē)速度越快，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化越快C．列車(chē)運(yùn)行時(shí)，線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流的大小與列車(chē)速度無(wú)關(guān)【解析】由于列車(chē)運(yùn)行時(shí)，底部的磁鐵會(huì)不斷地從鐵軌之間的一個(gè)個(gè)線(xiàn)圈上方掃過(guò)，故通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量會(huì)發(fā)生變化，線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．顯然，列車(chē)速度越快，則磁通量變化得越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，故A、B、C說(shuō)法都正確．D說(shuō)法不正確．【答案】D3．如圖1所示是冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐的示意圖，冶煉爐內(nèi)裝入被冶煉的金屬，線(xiàn)圈通入高頻交變電流，這時(shí)被冶煉的金屬就能被熔化．這種冶煉方法速度快、溫度容易控制，并能避免有害雜質(zhì)混入被煉金屬中，因此適于冶煉特種金屬．該爐的加熱原理是()圖1A．利用線(xiàn)圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱B．利用紅外線(xiàn)C．利用交變電流的交變磁場(chǎng)在爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生的渦流D．利用交變電流的交變磁場(chǎng)所激發(fā)的電磁波【解析】把冶煉的金屬放在冶煉爐中，冶煉爐外面繞著線(xiàn)圈，給線(xiàn)圈通入高頻交流電，冶煉爐內(nèi)待冶煉的金屬在快速變化的磁場(chǎng)中被感應(yīng)出很強(qiáng)的渦流，從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化．這種冶煉方法速度快，溫度容易控制，還可以在真空條件下進(jìn)行，避免金屬的氧化，保證金屬的純度，特別適合于特種合金和特種鋼的冶煉．【答案】C4．在選項(xiàng)中，A中線(xiàn)圈有一小缺口，B、D中勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，C中通電導(dǎo)線(xiàn)位于水平放置的閉合線(xiàn)圈某一直徑的正上方．其中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()【解析】圖A中線(xiàn)圈沒(méi)閉合，無(wú)感應(yīng)電流；圖B中閉合電路中的磁通量增大，有感應(yīng)電流；圖C中的導(dǎo)線(xiàn)在圓環(huán)的正上方，不論電流如何變化，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁感線(xiàn)都相互抵消，磁通量恒為零，也無(wú)電流；圖D中回路磁通量恒定，無(wú)感應(yīng)電流．故本題只有選項(xiàng)B正確．【答案】B5．為了利用海洋資源，海洋工作者有時(shí)根據(jù)水流切割地磁場(chǎng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)測(cè)量海水的流速．假設(shè)海洋某處地磁場(chǎng)豎直分量B＝×10－4T，水流是南北流向，如圖2所示，將兩電極豎直插入此處海水中，且保持兩電極的連線(xiàn)垂直水流方向．若兩電極相距L＝20m，與兩電極相連的靈敏電壓表讀數(shù)U＝mV，則海水的流速大小為()圖2【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002023】A．10m/s B．0.2m/sC．5m/s D．2m/s【解析】將流動(dòng)的海水看成是運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，可以利用法拉第電磁感應(yīng)定律求解．由E＝BLv知，v＝eq\f(E,BL)＝0.2m/s.故選B.【答案】B6．一矩形線(xiàn)框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直．先保持線(xiàn)框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來(lái)的兩倍．接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1s時(shí)間內(nèi)，再將線(xiàn)框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半．先后兩個(gè)過(guò)程中，線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為()\f(1,2) B．1C．2 D．4【解析】在相同時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)過(guò)程中磁通量的變化量相同，由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)可以判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小也相同，即兩次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為1，選項(xiàng)B正確．【答案】B7．穿過(guò)固定不動(dòng)的線(xiàn)框的磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖3所示，下列說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002024】圖3A．第2s末到第4s末這段時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B．第1s內(nèi)和第2s內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一樣大C．最后1s內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比最初2s內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大D．第1s末感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于1V【解析】圖線(xiàn)的斜率表示磁通量變化率的大小，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)可知，第1s內(nèi)和第2s內(nèi)的斜率相同，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2,2)V＝1V；在最后1s內(nèi)的斜率是最初2s內(nèi)的2倍，且方向相反，故最后1s內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故B、C、D正確．【答案】BCD8．如圖4所示，一導(dǎo)線(xiàn)彎成半徑為a的半圓形閉合回路，電阻為R.虛線(xiàn)MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直．從D點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是()圖4A．感應(yīng)電流大小不變B．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值E＝BavC．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值eq\x\to(E)＝eq\f(1,2)πBavD．通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量為eq\f(πa2B,2R)【解析】在閉合電路進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)閉合電路的磁通量逐漸增大．當(dāng)半圓閉合回路有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，等效長(zhǎng)度最大為a，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為E＝Bav，B正確．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化，則感應(yīng)電流變化，A錯(cuò)誤．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(B·\f(1,2)πa2,\f(2a,v))＝eq\f(1,4)πBav，C錯(cuò)誤．在該過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(\x\to(E),R)t＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R)·t＝eq\f(ΔФ,ΔR)＝eq\f(πa2B,2R)，D正確．【答案】BD9.如圖5所示，垂直矩形金屬框的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.導(dǎo)體棒ab垂直線(xiàn)框兩長(zhǎng)邊擱在框上，ab長(zhǎng)為l.在Δt時(shí)間內(nèi)，ab向右以速度v勻速滑過(guò)距離d，則()圖5A．因右邊面積減少ld，左邊面積增大ld，則ΔΦ＝B·2ld，E＝eq\f(2Bld,Δt)B．因右邊面積減少ld，左邊面積增大ld，兩邊抵消，ΔΦ＝0，E＝0C．ΔΦ＝Bld，所以E＝eq\f(Bld,Δt)D．導(dǎo)體棒ab切割磁感線(xiàn)，E＝Blv【解析】線(xiàn)框左右兩部分可看成兩個(gè)并聯(lián)的回路．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，每個(gè)回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(Bld,Δt)，由于兩個(gè)回路是并聯(lián)關(guān)系，總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為E＝eq\f(Bld,Δt)，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；根據(jù)導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式E＝Blv可知，D項(xiàng)正確．【答案】CD10．如圖6所示，均勻金屬圓環(huán)總電阻為2R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)圓環(huán)．金屬桿OM長(zhǎng)為l，電阻為eq\f(R,2)，M端與環(huán)緊密接觸，金屬桿OM繞過(guò)圓心的轉(zhuǎn)軸O以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電阻為R的一段導(dǎo)線(xiàn)一端和環(huán)連接，另一端與金屬桿的轉(zhuǎn)軸O相連接時(shí)，下列結(jié)論中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002025】圖6A．通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)R的電流的最大值為eq\f(Bl2ω,3R)B．通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)R的電流的最小值為eq\f(Bl2ω,4R)C．OM中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒為eq\f(Bl2ω,2)D．導(dǎo)線(xiàn)中通過(guò)的電流恒為eq\f(Bl2ω,2R)【解析】由金屬桿OM以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，由E＝Blv得E＝eq\f(1,2)Bl2ω且恒定，所以選項(xiàng)C正確；當(dāng)金屬桿OM轉(zhuǎn)至圓環(huán)最下端時(shí)，回路電阻為eq\f(R,2)＋R＝eq\f(3,2)R且為最小，此時(shí)通過(guò)R的電流有最大值Imax＝eq\f(E,\f(3,2)R)＝eq\f(Bl2ω,3R)，所以選項(xiàng)A正確；當(dāng)金屬桿轉(zhuǎn)至圓環(huán)最上端時(shí)，回路電阻為eq\f(R,2)＋eq\f(R,2)＋R＝2R且為最大，此時(shí)通過(guò)R的電流有最小值Imin＝eq\f(E,2R)＝eq\f(Bl2ω,4R)，所以選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】ABC二、非選擇題(本題共3個(gè)小題，共40分，計(jì)算題要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位．)11．(12分)如圖7所示，用均勻?qū)Ь€(xiàn)做成正方形單匝線(xiàn)圈，邊長(zhǎng)為0.3m，線(xiàn)框有2/3部分(即ab連線(xiàn)左側(cè))處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，此時(shí)B＝3T.圖7(1)當(dāng)磁場(chǎng)以10T/s的變化率減弱時(shí)，Uab為多大？(2)當(dāng)線(xiàn)圈以0.5m/s的水平速度向右剛要離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，Ucd為多大？【解析】(1)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝V，Uab＝Ir＝eq\f(5,12)E＝V.(2)E′＝Blv＝3××V＝V，Ucd＝eq\f(3,4)E′＝V.【答案】(1)V(2)V12．(12分)如圖8所示，有一半徑為R的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一條足夠長(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，則從直導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)入磁場(chǎng)至離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，求：圖8(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為多少？(2)在這一過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如何？(3)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至經(jīng)過(guò)圓心的過(guò)程中導(dǎo)線(xiàn)中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002026】【解析】(1)由E＝Blv可知，當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度l最大時(shí)，E最大，又l最大為2R，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值E＝2BRv.(2)對(duì)于E隨t變化的規(guī)律應(yīng)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由幾何關(guān)系可求出導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度l隨時(shí)間t變化的情況為l＝2eq\r(R2－R－vt2)所以E＝2Bveq\r(2Rvt－v2t2).(3)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至經(jīng)過(guò)圓心的過(guò)程中導(dǎo)線(xiàn)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(\f(1,2)πBR2,R/v)＝eq\f(1,2)πBRv.【答案】(1)2BRv(2)2Bveq\r(2Rvt－v2t2)(3)eq\f(1,2)πBRv13.(16分)如圖9所示，在B＝T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)n＝100匝的矩形線(xiàn)圈，邊長(zhǎng)l1＝0.2m，l2＝0.1m．線(xiàn)圈從圖中位置開(kāi)始繞中心軸OO′以角速度ω＝314rad/s沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，求：圖9(1)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值；(3)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)1/4圓周過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值．【解析】(1)當(dāng)線(xiàn)圈的ab邊和cd邊垂直切割磁感線(xiàn)時(shí)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，為E＝2nBl1v＝2nBl1×eq\f(1,2)