魯科版物理選修3-2新素養(yǎng)講義第2章楞次定律和自感現(xiàn)象章末過(guò)關(guān)檢測(cè)（二）Word版含答案

章末過(guò)關(guān)檢測(cè)(二)[學(xué)生用書(shū)P85(單獨(dú)成冊(cè))](時(shí)間：60分鐘，滿(mǎn)分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確．)1．下列實(shí)驗(yàn)或器件應(yīng)用自感現(xiàn)象的是()解析：選B.電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；日光燈是利用鎮(zhèn)流器的自感現(xiàn)象產(chǎn)生瞬間高壓進(jìn)行啟動(dòng)以及啟動(dòng)后利用鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行降壓限流來(lái)正常工作的，B正確；電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的，C錯(cuò)誤；電磁灶是利用電磁感應(yīng)原理制成的，D錯(cuò)誤．2.如圖所示，教室正南面的鋼窗原來(lái)是關(guān)著的，現(xiàn)在將其中一扇鋼窗迅速朝外推開(kāi)，則鋼窗中()A．不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B．會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駽．會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较駾．會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，但是電流方向無(wú)法判定解析：選C.地理南極為地磁場(chǎng)的N極，磁感線(xiàn)分布如圖所示．打開(kāi)窗子的磁通量減少，由楞次定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍?．如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直．金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線(xiàn)框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線(xiàn)框與導(dǎo)軌共面．現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說(shuō)法正確的是()A．PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?，T中沿逆時(shí)針?lè)较駼．PQRS中沿順時(shí)針?lè)较颍琓中沿順時(shí)針?lè)较駽．PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?，T中沿逆時(shí)針?lè)较駾．PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较颍琓中沿順時(shí)針?lè)较蚪馕觯哼xD.金屬桿PQ向右切割磁感線(xiàn)，根據(jù)右手定則可知PQRS中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?；原?lái)T中的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，金屬桿PQ中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，使得穿過(guò)T的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知T中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，綜上所述，可知A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．4．圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線(xiàn)圈．實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開(kāi)關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同．下列說(shuō)法正確的是()A．圖1中，A1與L1的電阻值相同B．圖1中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C．圖2中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等解析：選C.題圖1中，穩(wěn)定時(shí)通過(guò)A1的電流記為I1，通過(guò)L1的電流記為IL.S1斷開(kāi)瞬間，A1突然變亮，可知IL>I1，因此A1和L1電阻不相等，所以A、B錯(cuò)誤；題圖2中，閉合S2時(shí)，由于自感作用，通過(guò)L2與A2的電流I2會(huì)逐漸增大，而通過(guò)R與A3的電流I3立即變大，因此電流不相等，所以D錯(cuò)誤；由于最終A2與A3亮度相同，所以?xún)芍冯娏鱅相同，根據(jù)部分電路歐姆定律，兩支路電壓U與電流I均相同，所以?xún)芍冯娮柘嗤捎贏2、A3完全相同，故變阻器R與L2的電阻值相同，所以C正確．5.一種具有獨(dú)特屬性的新型合金能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能，具體而言，只要略微提高溫度，這種合金會(huì)從非磁性合金變成強(qiáng)磁性合金，從而在環(huán)繞它的線(xiàn)圈中產(chǎn)生電流，其簡(jiǎn)化模型如圖所示．M為圓柱形合金材料，N為線(xiàn)圈，套在圓柱形合金材料上，線(xiàn)圈的半徑大于合金材料的半徑．現(xiàn)對(duì)M進(jìn)行加熱，假設(shè)M變?yōu)閺?qiáng)磁性合金時(shí)，磁感線(xiàn)在M內(nèi)沿軸線(xiàn)方向，則()A．N中將產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鰾．N中將產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰿．N線(xiàn)圈有收縮的趨勢(shì)D．N線(xiàn)圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)解析：選D.當(dāng)對(duì)M加熱使其溫度升高時(shí)，M從非磁性合金變?yōu)閺?qiáng)磁性合金，穿過(guò)N的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，N有擴(kuò)張的趨勢(shì)才能使穿過(guò)N的磁通量減少，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；由于不知M的磁場(chǎng)方向，故不能判斷N中感應(yīng)電流的方向，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．6．如圖甲所示，矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線(xiàn)的方向與導(dǎo)線(xiàn)框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，下列各圖中正確的是()解析：選D.0～1s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)恒定，電流i＝eq\f(E,R)恒定；由楞次定律可知，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，即?fù)方向，在i－t圖象上，是一段平行于t軸的直線(xiàn)，且方向?yàn)樨?fù)，可見(jiàn)，A、C不正確．在1～2s內(nèi)B、D中電流情況相同，在2～3s內(nèi)，負(fù)向的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)恒定，電流i＝eq\f(E,R)恒定，由楞次定律知，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍凑较?，在i－t圖象上，是一段平行于t軸的直線(xiàn)，且方向?yàn)檎?，只有D符合，選D.二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分．)7．如圖所示，正方形線(xiàn)框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，電容器的電容為C.正方形線(xiàn)框的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)以k的變化率均勻增強(qiáng)時(shí)，則()A．線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為kL2B．電壓表示數(shù)為零C．b點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì)D．電容器所帶的電荷量為零解析：選BC.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝eq\f(1,2)kL2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定的，且串聯(lián)了電容器，回路中沒(méi)有電流，電壓表示數(shù)為零，選項(xiàng)B正確；根據(jù)楞次定律和安培定則可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，對(duì)電容器充電，b點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì)，電容器所帶的電荷量為Q＝CE＝eq\f(1,2)kL2C，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．8．北京時(shí)間2015年5月9日，俄羅斯在莫斯科紅場(chǎng)舉行紀(jì)念衛(wèi)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)勝利70周年閱兵式．若其中一戰(zhàn)機(jī)以4.5×102km/h的速度自東向西飛行，該戰(zhàn)機(jī)的翼展(兩翼尖之間的距離)為50m，莫斯科地區(qū)地磁場(chǎng)的豎直分量向下，大小為4.7×10－5T，則()A．兩翼尖之間的電勢(shì)差約為0.29VB．兩翼尖之間的電勢(shì)差約為1.1VC．飛行員左方翼尖的電勢(shì)比右方翼尖的電勢(shì)高D．飛行員左方翼尖的電勢(shì)比右方翼尖的電勢(shì)低解析：選AC.戰(zhàn)機(jī)的飛行速度為4.5×102km/h＝125m/s，戰(zhàn)機(jī)兩翼間的電動(dòng)勢(shì)BLv＝4.7×10－5×50×125V＝0.29375V，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；戰(zhàn)機(jī)的飛行方向從東向西，磁場(chǎng)豎直向下，根據(jù)右手定則可知飛行員左方翼尖電勢(shì)高于右方翼尖的電勢(shì)，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9.如圖所示，不計(jì)電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很小．質(zhì)量為0.2kg的細(xì)金屬桿CD恰好無(wú)擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長(zhǎng)為1m的正方形，其有效電阻為0.1Ω.此時(shí)在整個(gè)空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B＝(0.4－0.2t)T，圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎较颍?、擋板和桿不計(jì)形變．則()A．t＝1s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DB．t＝3s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CC．t＝1s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板P的壓力大小為0.1ND．t＝3s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板H的壓力大小為0.2N解析：選AC.根據(jù)楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向總是從C到D，故A正確，B錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB⊥S,Δt)＝eq\f(ΔBL2,Δt)sin30°＝0.2×12×eq\f(1,2)V＝0.1V，故感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R)＝1A，金屬桿受到的安培力FA＝BIL，t＝1s時(shí)，F(xiàn)A＝0.2×1×1N＝0.2N，方向如圖甲，此時(shí)金屬桿受力分析如圖甲，由平衡條件可知F1＝FAcos60°＝0.1N，F(xiàn)1為擋板P對(duì)金屬桿施加的力．t＝3s時(shí)，磁場(chǎng)反向，此時(shí)金屬桿受力分析如圖乙，此時(shí)擋板H對(duì)金屬桿施加的力向右，大小F3＝BILcos60°＝0.2×1×1×eq\f(1,2)N＝0.1N，據(jù)牛頓第三定律可判斷C正確，D錯(cuò)誤．10．如圖甲所示矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線(xiàn)方向與線(xiàn)圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，t＝0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里．在0～4s時(shí)間內(nèi)，下列圖象中描述的關(guān)于線(xiàn)框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖象和線(xiàn)框的ab邊所受安培力F隨時(shí)間t變化的圖象，正確的是(規(guī)定線(xiàn)框內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)镮的正方向、ab邊受安培力的方向向上為F的正方向)()解析：選BC.由圖可知，0～2s內(nèi)線(xiàn)圈中磁通量的變化率相同，故0～2s內(nèi)電流的大小一定，由楞次定律可知，0～2s內(nèi)電路中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，即電流為負(fù)值，同理可知，2～4s內(nèi)電路中的電流為逆時(shí)針，即為正值，且兩段時(shí)間內(nèi)電流強(qiáng)度大小相等，A錯(cuò)誤，B正確；電路中電流大小恒定不變時(shí)，由F＝BIL可知，F(xiàn)與B成正比，C正確，D錯(cuò)誤．三、非選擇題(本題共3小題，共40分．解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位．)11.(12分)在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中：(1)首先要確定電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)中所用電流表量程為0～100μA，電源電動(dòng)勢(shì)為1.5V，待選的保護(hù)電阻有三種：R1＝100kΩ，R2＝1kΩ，R3＝10Ω，應(yīng)選用________．(2)已測(cè)得電流表指針向右偏時(shí)，電流是由“＋”接線(xiàn)柱流入．由于某種原因，螺線(xiàn)管線(xiàn)圈繞線(xiàn)標(biāo)記已沒(méi)有了，通過(guò)實(shí)驗(yàn)查找繞線(xiàn)方向，如圖所示．當(dāng)磁鐵N極插入線(xiàn)圈時(shí)，電流表指針向左偏，在圖中畫(huà)出線(xiàn)圈的繞線(xiàn)方向．(3)在圖示裝置中，若將條形磁鐵(S極在下端)從螺線(xiàn)管中拔出，這時(shí)電流表的指針應(yīng)向________偏．解析：(1)R＝eq\f(E,Ig)＝eq\f(1.5,100×10－6)Ω＝15×103Ω，R1＞R.不會(huì)使電流表超過(guò)量程，起到保護(hù)電表的作用．故選R1.(2)當(dāng)磁鐵N極插入螺線(xiàn)管時(shí)，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的增加，螺線(xiàn)管上端就為N極，下端為S極，又電流表指針向左偏，可知電流方向是由電流表“－”接線(xiàn)柱流入，從而經(jīng)過(guò)電流表到達(dá)螺線(xiàn)管上端接線(xiàn)柱，由安培定則可判斷螺線(xiàn)管的繞線(xiàn)方向，如圖所示．(3)將條形磁鐵(S極在下端)從螺線(xiàn)管中拔出時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)為阻礙原磁通量的減少，螺線(xiàn)管上端應(yīng)為N極，下端應(yīng)為S極，由螺線(xiàn)管的繞線(xiàn)方向可以判斷電流是從電流表的“－”接線(xiàn)柱流入，故指針向左偏．答案：(1)R1(2)見(jiàn)解析圖(3)左12．(13分)如圖所示，MN、PQ為水平放置的足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距l(xiāng)＝0.5m，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)R＝0.2Ω的電阻和一個(gè)理想電流表A，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下．一根質(zhì)量m＝0.4kg、電阻r＝0.05Ω的金屬棒與磁場(chǎng)的左邊界cd重合．現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右、F＝0.4N的恒定拉力，使棒從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，已知在金屬棒離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界ef前電流表的示數(shù)已保持穩(wěn)定．(1)求金屬棒離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界ef時(shí)的速度大?。?2)當(dāng)拉力F的功率為0.08W時(shí)，求金屬棒的加速度．解析：(1)由題意可知，當(dāng)金屬棒離開(kāi)右邊界ef時(shí)已達(dá)到最大速度vmax，E＝Blvmax，I＝eq\f(E,R＋r)，F(xiàn)安＝BIl，F(xiàn)安＝F代入數(shù)據(jù)解得vmax＝0.4m/s.(2)當(dāng)力F的功率為0.08W時(shí)，金屬棒的速度v＝eq\f(P,F)＝0.2m/sF－F′安＝ma，即F－eq\f(B2l2v,R＋r)＝ma代入數(shù)據(jù)得a＝0.5m/s2，方向向右．答案：(1)0.4m/s(2)0.5m/s2方向向右13．(15分)如圖甲所示，一電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)的固定光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距L＝0.8m，下端接有阻值R＝3Ω的電阻，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ＝30°.整個(gè)裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．一質(zhì)量m＝0.1kg、阻值r＝0.15Ω的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置并用絕緣細(xì)線(xiàn)通過(guò)光滑的定滑輪與質(zhì)量M＝0.9kg的重物相連，左端細(xì)線(xiàn)沿NM方向．棒由靜止釋放后，沿NM方向位移x與時(shí)間t之間的關(guān)系如圖乙所示，其中ab為直線(xiàn)．已知棒在0～0.3s內(nèi)通過(guò)的電荷量是0.3～0.4s內(nèi)通過(guò)電荷量的2倍，取g＝10m/s2，求：(1)0～0.3s內(nèi)棒通過(guò)的位移x1大??；(2)電阻R在0～0.4s內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q1.解析：(1)棒在0～0.3s內(nèi)通過(guò)的電荷量q1＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt1平均感應(yīng)電流eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)回路中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(Bx1L,Δt1)得q1＝eq\f(B