2019屆人教版-電磁感應(yīng)-(1)-單元測試

2019屆人教版電磁感應(yīng)(1)單元測試1.如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直方向的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導(dǎo)體棒ab在水平外力F的作用下始終處于靜止狀態(tài)．規(guī)定a→b的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在02t0時間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流與時間或外力與時間關(guān)系的圖線是()A.B.C.D.【答案】D【解析】【詳解】在0t0時間內(nèi)磁通量為向上減少，t02t0時間內(nèi)磁通量為向下增加，兩者等效，且根據(jù)B－t圖線可知，兩段時間內(nèi)磁通量的變化率相等，根據(jù)楞次定律可判斷02t0時間內(nèi)均產(chǎn)生由b到a的大小不變的感應(yīng)電流，選項A、B均錯誤；在0t0可判斷所受安培力的方向水平向右，則所受水平外力方向向左，大小F＝BIL，隨B的減小呈線性減??；在t02t0時間內(nèi)，可判斷所受安培力的方向水平向左，則所受水平外力方向向右，大小F＝BIL，隨B的增加呈線性增加，選項D正確；故選D．【點睛】解答此題要明確三點：1．明確兩坐標軸代表的物理量以及圖線點、斜率、截距、圖線與橫軸所圍面積的意義．2．明確題目涉及的物理知識，如楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、右手定則、左手定則、安培力、功率、牛頓第二定律等．3．明確題目中規(guī)定的正方向，回路中的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流、磁感應(yīng)強度的方向在相應(yīng)的圖象中均用正、負號來反映．2.如圖所示，xOy坐標系第一象限有垂直紙面向外的勻強磁場，第三象限有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B，第二、四象限內(nèi)沒有磁場．一個圍成四分之一圓弧形的導(dǎo)體環(huán)Oab，其圓心在原點O，開始時導(dǎo)體環(huán)在第四象限，從t＝0時刻起繞O點在xOy坐標平面內(nèi)逆時針勻速轉(zhuǎn)動．若以逆時針方向的電流為正，下列表示環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象中，正確的是()A.B.C.D.【答案】D【解析】試題分析：根據(jù)右手定則判斷線框中感應(yīng)電流的方向．由導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式E=BL2ω和歐姆定律分析感應(yīng)電流的大小的變化情況．解：在0﹣內(nèi)，oa切割磁力線運動，根據(jù)右手定則判斷可知，線框中感應(yīng)電流的方向為順時針方向，為負值．﹣內(nèi)，ob切割磁力線運動，根據(jù)右手定則判斷可知，線框中感應(yīng)電流的方向為逆時針方向，為正值．T﹣T，oa切割磁力線運動，根據(jù)右手定則判斷可知，線框中感應(yīng)電流的方向為逆時針方向，為正值．T﹣T內(nèi)，ob切割磁力線運動，根據(jù)右手定則判斷可知，根據(jù)右手定則判斷可知，線框中感應(yīng)電流的方向為順時針方向，為負值．無論哪個半徑切割磁力線，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相同，設(shè)加速度為ω，由感應(yīng)電動勢公式E=BL2ω和歐姆定律得知感應(yīng)電流的大小是不發(fā)生變化的，由此可得知選項ABC錯誤，D正確．故選：D．【點評】本題首選要明確右手定則的使用方法，要會根據(jù)感應(yīng)電動勢公式和歐姆定律分析感應(yīng)電流的大小情況，再選擇圖象．對于電流的方向，還可直接利用楞次定律來解答．3.如圖所示，寬度為L＝0.2m的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值R＝1Ω的電阻．導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小B＝5T．一根質(zhì)量m＝100g的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的拉力拉動導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運動，運動速度v＝10m/s，在運動過程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直．求：(1)在閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大??；(2)作用在導(dǎo)體棒上的拉力的大??；(3)當導(dǎo)體棒勻速運動30cm時撤去拉力，求運動30cm和撤去拉力至棒停下來的整個過程中電阻R上產(chǎn)生的總熱量．【答案】(1)10A.(2)10N.(3)8J【解析】試題分析：（1）（3）運動30cm過程中R上產(chǎn)生的熱量撤去拉力至棒停下來過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量考點：法拉第電磁感應(yīng)定律；能量守恒定律4.如圖所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)＝0.5m，左端接有阻值R＝0.3Ω的電阻．一質(zhì)量m＝0.1kg、電阻r＝0.1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度B＝0.4T．金屬棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a＝2m/s2的加速度做勻加速運動，當金屬棒的位移x＝9m時撤去外力，金屬棒繼續(xù)運動一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2＝2∶1.導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，金屬棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸．求：(1)金屬棒在勻加速運動過程中，通過電阻R的電荷量q；(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2；(3)外力做的功WF.【答案】(1)q＝4.5C.(2)Q2＝1.8J．(3)WF＝5.4J.【解析】【詳解】(1)設(shè)金屬棒勻加速運動的時間為Δt，回路的磁通量的變化量為ΔΦ，回路中的平均感應(yīng)電動勢為E，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝，①其中ΔΦ＝Blx，②設(shè)回路中的平均電流為I，由閉合電路歐姆定律得：I＝，③則通過電阻R的電荷量為：q＝IΔt，④聯(lián)立①②③④式，得q＝.代入數(shù)據(jù)得q＝4.5C.(2)設(shè)撤去外力時金屬棒的速度為v，對于金屬棒的勻加速運動過程，由運動學(xué)公式得v2＝2ax，⑤設(shè)金屬棒在撤去外力后的運動過程中安培力所做的功為W，由動能定理得：W＝0－mv2，⑥撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2＝－W，⑦聯(lián)立⑤⑥⑦式，代入數(shù)據(jù)得Q2＝1.8J．⑧(3)由題意知，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比：Q1∶Q2＝2∶1，可得Q1＝3.6J．⑨在金屬棒運動的整個過程中，外力F克服安培力做功，由功能關(guān)系可知WF＝Q1＋Q2，⑩由⑧⑨⑩式得WF＝5.4J.5.法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖所示．銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是()A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定，則電流大小恒定B.若從上向下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，則電流沿a到b的方向流動C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍【答案】AB【解析】【詳解】由電磁感應(yīng)定律得，I＝，故ω一定時，電流大小恒定，選項A正確；由右手定則知圓盤中心為等效電源正極，圓盤邊緣為負極，電流經(jīng)外電路從a經(jīng)過R流到b，選項B正確；圓盤轉(zhuǎn)動方向不變時，等效電源正負極不變，電流方向不變，故選項C錯誤；，角速度加倍時功率變成4倍，選項D錯誤．故選AB.6.如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B，方向平行于ab邊向上．當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，a、b、c三點的電勢分別為Ua、Ub、Uc.已知bc邊的長度為l.下列判斷正確的是()A.Ua>Uc，金屬框中無電流B.Ub>Uc，金屬框中電流方向沿a—b—c—aC.Ubc＝，金屬框中無電流D.Ubc＝，金屬框中電流方向沿a—c—b—a【答案】C【解析】【詳解】當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，穿過直角三角形金屬框abc的磁通量恒為0，所以沒有感應(yīng)電流，由右手定則可知，c點電勢高，Ubc＝－Bl2ω，故C正確，ABD錯誤．故選C.【點睛】本題關(guān)鍵是明確感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件是穿過閉合回路的磁通量發(fā)生改變，要會根據(jù)E=Blv求解感應(yīng)電動勢，會利用右手定則判斷感應(yīng)電動勢的方向．7.如圖所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路，導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的磁場，螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體環(huán)．導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度按下列圖中所示的方式隨時間變化時，能使導(dǎo)體環(huán)受到向上的磁場作用力的是()A.B.C.D.【答案】A【解析】由楞次定律的運動學(xué)描述“來拒去留”可知，要使圓環(huán)受到磁場的向上的作用力，則螺線管中應(yīng)產(chǎn)生減小的磁場；而螺線管中的磁場是由abcd區(qū)域內(nèi)的磁場變化引起的，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢的大小與磁場的變化率成正比，要使螺線管中應(yīng)產(chǎn)生減小的磁場，則螺線管內(nèi)的感應(yīng)電流要減小，因此abcd中的磁場變化率應(yīng)減小，故C正確，ABD錯誤.點睛：導(dǎo)線區(qū)內(nèi)磁場的變化使螺線管內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，而感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場可以在下方線圈中產(chǎn)生感線電流，則由法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律可判斷導(dǎo)線區(qū)域內(nèi)的磁場變化。8.如圖，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動．現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強磁場，圓盤開始減速．在圓盤減速過程中，以下說法正確的是（）A.處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心處電勢高B.所加磁場越強越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動C.若所加磁場反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動D.若所加磁場穿過整個圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動【答案】ABD【解析】試題分析：將金屬圓盤看成由無數(shù)金屬幅條組成，根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，從而判斷電勢的高低，形成感應(yīng)電流，再根據(jù)左手定則，即可求解．解：A、將金屬圓盤看成由無數(shù)金屬幅條組成，根據(jù)右手定則判斷可知：圓盤上的感應(yīng)電流由邊緣流向圓心，所以靠近圓心處電勢高，所以A正確；B、根據(jù)右手定則可知，產(chǎn)生的電動勢為BLv，所以所加磁場越強，產(chǎn)生的電動勢越大，電流越大，受到的安培力越大，越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動，所以B正確；C、若所加磁場反向，只是產(chǎn)生的電流反向，根據(jù)楞次定律可知，安培力還是阻礙圓盤的轉(zhuǎn)動，所以圓盤還是減速轉(zhuǎn)動，所以C錯誤；D、若所加磁場穿過整個圓盤時，圓盤在切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當于電路斷開，則不會產(chǎn)生“感應(yīng)電流，沒有安培力的作用，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動，所以D正確；故選：ABD【點評】本題關(guān)鍵要掌握右手定則、安培定則，并能正確用來分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象，對于這兩個定則運用時，要解決兩個問題：一是什么條件下用；二是怎樣用．9.如圖所示，用粗細相同的銅絲做成邊長分別為L和2L的兩只閉合線框a和b，以相同的速度從磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域中勻速地拉到磁場外，不考慮線框的重力，若閉合線框的電流分別為Ia、Ib，則Ia∶Ib為()A.1∶4B.1∶2C.1∶1D.不能確定【答案】C【解析】【詳解】產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝Blv，由閉合電路歐姆定律得I＝，又Lb＝2La，由電阻定律知Rb＝2Ra，故Ia∶Ib＝1∶1.故選C.10.小明同學(xué)設(shè)計了一個“電磁天平”，如圖甲所示，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L＝0.1m，豎直邊長H＝0.3m，匝數(shù)為N1.線圈的下邊處于勻強磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強度B0＝1.0T，方向垂直線圈平面向里．線圈中通有可在02.0A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g取10m/s2)(1)為使電磁天平的量程達到0.5kg，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N2＝100匝、形狀相同的線圈，總電阻R＝10Ω.不接外電流，兩臂平衡．如圖乙所示，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＝0.1m．當掛盤中放質(zhì)量為0.01kg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)0.1T/s【解析】(1)題中“電磁天平”中的線圈受到安培力F＝N1B0IL①由天平平衡可知：mg＝N1B0IL②代入數(shù)據(jù)解得：N1＝25匝③(2)由電磁感應(yīng)定律得：④由歐姆定律得：⑤線圈受到的安培力F′＝N2B0I′L⑥由天平平衡可得：⑦代入數(shù)據(jù)可得⑧【點睛】本題綜合考查了安培力大小公式、法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律，抓住平衡列式求解，求解安培力時需注意線圈的匝數(shù)．11.如圖，兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上，相距l(xiāng)，左端與一電阻R相連；整個系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B，方向豎直向下．一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，在水平外力作用下