章末綜合檢測(cè)（二）電磁感應(yīng)

(本試卷滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．關(guān)于線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的大小的說(shuō)法中正確的是()A．電感一定時(shí)，電流變化越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大B．電感一定時(shí)，電流變化越快，自感電動(dòng)勢(shì)越大C．通過(guò)線圈的電流為0的瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)為0D．通過(guò)線圈的電流為最大值的瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)最大解析：選B自感電動(dòng)勢(shì)由自感系數(shù)L和電流變化快慢共同決定，即E＝Leq\f(ΔI,Δt)，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。2.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于圓形線圈指向紙里，a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點(diǎn)，現(xiàn)用外力作用在上述四點(diǎn)，將線圈拉成正方形。設(shè)線圈導(dǎo)線不可伸長(zhǎng)，且線圈仍處于原先所在的平面內(nèi)，則在線圈發(fā)生形變的過(guò)程中()A．線圈中將產(chǎn)生adcb方向的感應(yīng)電流B．線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向先是abcd，后是adcbC．線圈中將產(chǎn)生abcd方向的感應(yīng)電流D．線圈中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生解析：選C當(dāng)由圓形變成正方形時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量變小，根據(jù)楞次定律知在線圈中將產(chǎn)生abcd方向的感應(yīng)電流，故C正確。3.如圖所示，在半徑為R的虛線圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化關(guān)系為B＝B0＋kt。在磁場(chǎng)外距圓心O為2R處有一半徑恰為2R的半圓導(dǎo)線環(huán)(圖中實(shí)線)，則導(dǎo)線環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為()A．0 B．kπR2C.eq\f(kπR2,2) D．2kπR2解析：選C由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)＝eq\f(1,2)πR2k，可知選項(xiàng)C正確。4.內(nèi)壁光滑的塑料管彎成的圓環(huán)平放在水平桌面上，環(huán)內(nèi)有一帶負(fù)電的小球，整個(gè)裝置處在豎直向下的磁場(chǎng)中，如圖所示。當(dāng)磁場(chǎng)突然增強(qiáng)時(shí)，小球()A．沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)B．沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)C．在原位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)D．仍保持靜止?fàn)顟B(tài)解析：選A磁場(chǎng)突然增強(qiáng)時(shí)，激發(fā)出逆時(shí)針?lè)较虻母猩妶?chǎng)，對(duì)負(fù)電荷的作用力為順時(shí)針?lè)较颍市∏蜓仨槙r(shí)針?lè)较蚣铀龠\(yùn)動(dòng)，A正確。5.材料、粗細(xì)相同，長(zhǎng)度不同的電阻絲做成ab、cd、ef三種形狀的導(dǎo)線，分別放在電阻可忽略的光滑金屬導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向里。外力使導(dǎo)線水平向右做勻速運(yùn)動(dòng)，且每次外力所做功的功率相同，已知三根導(dǎo)線在導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度關(guān)系是Lab<Lcd<Lef，則()A．a(chǎn)b運(yùn)動(dòng)速度最大B．ef運(yùn)動(dòng)速度最大C．三根導(dǎo)線每秒產(chǎn)生的熱量不同D．因三根導(dǎo)線切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同，故它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同解析：選B三根導(dǎo)線長(zhǎng)度不同，故它們連入電路的阻值不同，有Rab<Rcd<Ref。但它們切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同，根據(jù)P＝Fv，I＝eq\f(Blv,R)，F(xiàn)＝BIl，可得v2＝eq\f(PR,B2l2)，所以三根導(dǎo)線的速度關(guān)系為vab<vcd<vef，A錯(cuò)誤，B正確。根據(jù)E＝Blv，可知三者產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同，D錯(cuò)誤。每次外力所做功的功率相同，則三根導(dǎo)線每秒產(chǎn)生的熱量相同，故C錯(cuò)誤。6.如圖所示電路中，A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡，L是一個(gè)理想電感線圈，下列說(shuō)法正確的是()A．開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，A逐漸變亮，然后逐漸熄滅B．開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，B立即亮，然后逐漸熄滅C．開(kāi)關(guān)S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后，B發(fā)光，而A熄滅D．開(kāi)關(guān)S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后，B熄滅，而A發(fā)光解析：選C閉合開(kāi)關(guān)S瞬間，電流增大，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流增大，A立即變亮，此時(shí)電容器電荷量為0，兩板之間電壓也為0，電容器開(kāi)始充電，故B逐漸變亮；電流穩(wěn)定后，線圈兩端電壓為0，A熄滅，B達(dá)到最大亮度。綜上所述，C正確。7.如圖所示，在一固定水平放置的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方，有一條形磁鐵，從離地面高h(yuǎn)處，由靜止開(kāi)始下落，最后落在水平地面上。磁鐵下落過(guò)程中始終保持豎直方向，并從圓環(huán)中心穿過(guò)圓環(huán)，而不與圓環(huán)接觸。若不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，下列說(shuō)法中正確的是()A．在磁鐵下落的整個(gè)過(guò)程中，圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針(從上向下看圓環(huán))B．磁鐵在整個(gè)下落過(guò)程中，所受線圈對(duì)它的作用力先豎直向上后豎直向下C．磁鐵在整個(gè)下落過(guò)程中，它的機(jī)械能不變D．磁鐵落地時(shí)的速率一定等于eq\r(2gh)解析：選A由題圖可知，在磁鐵下落過(guò)程中，穿過(guò)圓環(huán)的磁場(chǎng)方向向下，在磁鐵靠近圓環(huán)時(shí)，穿過(guò)圓環(huán)的磁通量變大，在磁鐵遠(yuǎn)離圓環(huán)時(shí)穿過(guò)圓環(huán)的磁通量減小，由楞次定律可知，從上向下看，圓環(huán)中的感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針?lè)较?，后沿順時(shí)針?lè)较?，故A正確；由楞次定律可知，感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵和圓環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在磁鐵靠近圓環(huán)的過(guò)程中為阻礙磁鐵的靠近，圓環(huán)對(duì)磁鐵的作用力豎直向上，在磁鐵穿過(guò)圓環(huán)遠(yuǎn)離圓環(huán)的過(guò)程中，為阻礙磁鐵的遠(yuǎn)離，圓環(huán)對(duì)磁鐵的作用力豎直向上，則在整個(gè)過(guò)程中，圓環(huán)對(duì)磁鐵的作用力始終豎直向上，故B錯(cuò)誤；在磁鐵下落過(guò)程中，圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，圓環(huán)中有電能產(chǎn)生，磁鐵在整個(gè)下落過(guò)程中，磁鐵有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由能量守恒定律可知，磁鐵的機(jī)械能減少，故C錯(cuò)誤；磁鐵做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，v2＝2gh，磁鐵落地時(shí)的速度v＝eq\r(2gh)，由于磁鐵下落時(shí)能量有損失，磁鐵落地速度一定小于eq\r(2gh)，故D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，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)8．關(guān)于感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的比較，下列說(shuō)法正確的是()A．感生電動(dòng)勢(shì)是由于變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了感生電場(chǎng)，感生電場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷產(chǎn)生作用而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)的電動(dòng)勢(shì)B．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷隨導(dǎo)體棒一起運(yùn)動(dòng)而受到洛倫茲力的作用產(chǎn)生定向移動(dòng)，使導(dǎo)體棒兩端出現(xiàn)的電動(dòng)勢(shì)C．在動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的過(guò)程中，洛倫茲力對(duì)自由電荷做功D．感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)都是由于磁通量的變化引起的解析：選ABD由感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)理可知，選項(xiàng)A、B正確；在動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的過(guò)程中，洛倫茲力對(duì)自由電荷不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)實(shí)質(zhì)上都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，都是由于磁通量的變化引起的，選項(xiàng)D正確。9．如圖甲所示，abcd是匝數(shù)為100匝、邊長(zhǎng)為10cm、總電阻為0.1Ω的正方形閉合導(dǎo)線圈，放在與線圈平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則以下說(shuō)法正確的是()A．導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的電流恒定不變B．在t＝2.5s時(shí)導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2VC．在0～2s內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量為20CD．在t＝1s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時(shí)功率為20W解析：選BC根據(jù)楞次定律可知，在0～2s內(nèi)的感應(yīng)電流方向與2～3s內(nèi)的感應(yīng)電流方向相反，故A錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在t＝2.5s時(shí)導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝100×××eq\f(2－0,3－2)V＝2V，故B正確；在0～2s時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E1＝100×eq\f(2,2)×2V＝1V，再根據(jù)歐姆定律I＝eq\f(E,R)，則有：I1＝eq\f(1,0.1)A＝10A，根據(jù)Q＝It，解得：Q＝10×2C＝20C，故C正確；在t＝1s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時(shí)功率P＝Ieq\o\al(2,1)R＝102×0.1W＝10W，故D錯(cuò)誤。10.如圖所示，兩足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下，金屬棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路且都可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)，金屬棒ab、cd的質(zhì)量之比為2∶1。用一沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間以后()A．金屬棒ab、cd都做勻速運(yùn)動(dòng)B．金屬棒ab上的電流方向是由b向aC．金屬棒cd所受安培力的大小等于eq\f(2F,3)D．兩金屬棒間距離保持不變解析：選BC對(duì)兩金屬棒ab、cd進(jìn)行受力和運(yùn)動(dòng)分析可知，兩金屬棒最終將做加速度相同的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且金屬棒ab速度小于金屬棒cd速度，所以兩金屬棒間距離是變大的，由楞次定律判斷知，金屬棒ab上的電流方向是由b到a，A、D錯(cuò)誤，B正確；以兩金屬棒整體為研究對(duì)象有：F＝3ma，隔離金屬棒cd分析：F－F安＝ma，可求得金屬棒cd所受安培力的大小F安＝eq\f(2,3)F，C正確。三、非選擇題(本題共4小題，共54分)11.(10分)如圖所示，一兩端閉合的正方形線圈匝數(shù)n＝10，邊長(zhǎng)L＝10cm，所用導(dǎo)線每米長(zhǎng)的阻值R0＝2Ω，一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與線圈平面垂直，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度以0.5T/s均勻增大時(shí)，在線圈導(dǎo)線中的電流有多大？解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nL2eq\f(ΔB,Δt)線圈的電阻：R＝n·4LR0根據(jù)閉合電路歐姆定律：I＝eq\f(E,R)聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：I×10－3A答案：×10－312．(14分)如圖所示，質(zhì)量為m＝100g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來(lái)，環(huán)中央距地面高度h＝0.8m，有一質(zhì)量為M＝200g的小磁鐵(長(zhǎng)度可忽略)，以v0＝10m/s的水平速度射入并穿過(guò)鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離為s＝3.6m，則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)(小磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看作平拋運(yùn)動(dòng))，問(wèn)：(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在小磁鐵穿過(guò)后速度為v′＝2m/s，在小磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)的整個(gè)過(guò)程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g＝10m/s2)解析：(1)由楞次定律可知，當(dāng)小磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng))。(2)設(shè)小磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)后的速度為v，落地時(shí)間為t。則h＝eq\f(1,2)gt2由s＝vt，解得v＝9m/s由能量守恒定律可得，E電＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)Mv2－eq\f(1,2)mv′2＝1.7J。答案：(1)鋁環(huán)向右偏斜(2)1.7J13．(14分)如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌寬度為d＝1m，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間接有一個(gè)阻值為R＝2Ω的燈泡，一質(zhì)量為m＝1kg的金屬棒跨接在導(dǎo)軌之上，其電阻為r＝1Ω，且和導(dǎo)軌始終接觸良好。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下。金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力F＝10N，使金屬棒從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)。求金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v的大小和此時(shí)燈泡消耗的實(shí)際功率P。解析：由I＝eq\f(Bdv,R＋r)和F安＝BId可得F安＝eq\f(B2d2v,R＋r)根據(jù)平衡條件可得F＝μmg＋F安解得v＝6m/s所以I＝eq\f(Bdv,R＋r)＝4A由P＝I2R得P＝32W。答案：6m/s32W14．(16分)如圖甲所示，間距為l、足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ放置在絕緣水平桌面上，M、P間接有電阻R0，導(dǎo)體棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上，接觸良好。導(dǎo)軌間直徑為l的圓形區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab靜止。求：(1)在0～t0時(shí)間內(nèi)，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。(2)在0～t0時(shí)間內(nèi)，電阻R0產(chǎn)生的熱量Q。(3)若從t＝t0時(shí)刻開(kāi)始，導(dǎo)體棒在水平拉力作用下以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)體棒通過(guò)圓形區(qū)域過(guò)程中，導(dǎo)體棒所受水平拉力F的最大值。解析：(1)在0～t0時(shí)間內(nèi)，回路中的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(B0,t0)，圓形區(qū)域的面積：S＝πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,2)))2＝eq\f(πl(wèi)2,4)，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E＝eq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(πB0l2,4t0)。(2)在0～t0時(shí)間內(nèi)，電阻R上的電流：I＝eq\f(E,R)＝eq\f(πB0l2,4t0R)，電阻R上產(chǎn)生的熱量：Q＝I2Rt0＝eq\f(π2B\