2024年新教材高中物理第2章電磁感應達標檢測卷新人教版選擇性必修第二冊

其次章達標檢測卷(考試時間：60分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個選項中，只有一項符合題目要求)1．如圖所示，螺線管與靈敏電流計相連，磁鐵從螺線管的正上方由靜止釋放，向下穿過螺線管．下列說法正確的是()A．電流計中的電流先由a到b，后由b到aB．a(chǎn)點的電勢始終低于b點的電勢C．磁鐵削減的重力勢能等于回路中產(chǎn)生的熱量D．磁鐵剛離開螺線管時的加速度小于重力加速度【答案】D【解析】在磁鐵進入螺線管的過程中，螺線管磁通量增大，且方向向下，由楞次定律可知，感應電流由b經(jīng)電流計流向a；在磁鐵穿出螺線管的過程中，磁通量減小，且方向向下，由楞次定律可知，感應電流由a經(jīng)電流計流向b，則a點電勢先低于b點電勢，后高于b點電勢，故A、B錯誤；磁鐵削減的重力勢能轉化為內能和磁鐵的動能，C錯誤；磁鐵剛離開螺線管時，由楞次定律“來拒去留”可知，磁鐵受到的合外力小于重力，D正確．2．MN、GH為光滑的水平平行金屬導軌，ab、cd為跨在導軌上的兩根金屬桿，勻強磁場垂直穿過MN、GH所在的平面，如圖所示，則()A．若固定ab，使cd向右滑動，則回路中電流方向為a→b→d→cB．若ab向左、cd向右同時運動，則回路中電流為零C．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動，則回路中電流方向為c→d→b→aD．若ab、cd都向右運動，且兩桿速度vcd>vab，則回路中電流方向為c→d→b→a【答案】D【解析】若固定ab，使cd向右滑動，由右手定則可推斷出產(chǎn)生順時針的電流，故A錯誤．若ab向左，cd向右，ab、cd所圍的線圈面積增大，磁通量增大，由楞次定律得，abdc中有順時針的電流，故B錯誤．若ab、cd同向且速度大小相同，ab、cd所圍的線圈面積不變，磁通量不變，故不產(chǎn)生感應電流，故C錯誤．若ab、cd向右運動，但vcd＞vab，則abdc所圍面積增大，磁通量增大，故由楞次定律可推斷出產(chǎn)生順時針的電流，故D正確．3．如圖所示，繞在鐵芯上的線圈M與電源、滑動變阻器和開關組成了一個閉合回路，在鐵芯的右端，線圈P與電流表連成閉合電路．下列說法正確的是()A．開關S閉合，電路穩(wěn)定后，線圈P中有感應電流，線圈M、P相互排斥B．開關S閉合，電路穩(wěn)定后，使變阻器滑片向左勻速移動，線圈P中有感應電流，線圈M、P相互排斥C．開關S閉合，電路穩(wěn)定后，使變阻器滑片向右勻速移動，線圈P中有感應電流，線圈M、P相互排斥D．開關S閉合瞬間，線圈P中有感應電流，線圈M、P相互吸引【答案】B【解析】開關S閉合，電路穩(wěn)定后，線圈M中的電流不變，由安培定則可知，產(chǎn)生的磁場方向沿鐵芯軸線向右，線圈P中的磁通量不變，故不會產(chǎn)生感應電流，M、P沒有排斥作用，也沒有吸引作用，故A錯誤；當開關S閉合，電路穩(wěn)定后，滑片向左勻速移動，線圈M中的電流增大，因而穿過線圈P的磁通量增加，線圈P中產(chǎn)生感應電流，并且由楞次定律知，感應電流的磁場方向與線圈M的磁場方向相反，故M、P兩線圈相互排斥，B正確；同理可知C錯誤；開關S閉合瞬間，線圈P中有感應電流，M、P相互排斥，所以D錯誤．4．如圖所示的金屬線框，面積為S，處于磁感應強度為B的勻強磁場中的方向與線框平面成θ角，線框從圖示實線位置，以線框ab邊為軸順時針轉過90°到虛線位置時，所用時間為T，則該過程()A．在初始位置時，穿過線圈的磁通量Φ＝BScosθB．線框中磁通量的改變量為ΔΦ＝0C．線框中感應電流方向先沿adcba方向再沿abcda方向D．線框中產(chǎn)生的平均感應電動勢為eq\f(BSsinθ＋cosθ,T)【答案】D【解析】初始位置，磁通量Φ＝BSsinθ，A錯誤；若規(guī)定從abcd面的下表面穿過到上表面的磁通量為正，則末位置的磁感線從上表面穿過下表面，磁通量為Φ′＝－BScosθ，可得ΔΦ＝Φ′－Φ＝－BScosθ－BSsinθ＝－BS(cosθ＋sinθ)，負號表示磁通量削減，B錯誤；由楞次定律知，線框中感應電流方向始終為adcba，C錯誤；由法拉第電磁感應定律有E＝eq\f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(ΔΦ)),Δt)＝eq\f(BSsinθ＋cosθ,T)，D正確．5．如圖甲所示，線圈ab中通有如圖乙所示的電流，電流從a到b為正方向，那么在0～t0這段時間內，用絲線懸掛的鋁環(huán)M中產(chǎn)生感應電流，則()A．從左向右看感應電流的方向為順時針B．從左向右看感應電流的方向為先順時針后逆時針C．感應電流的大小先減小后增加D．感應電流的大小始終減小【答案】A【解析】依據(jù)題意可知，由于電流從a到b為正方向，當電流從a流向b時，由右手螺旋定則可知，線圈ab的磁場水平向右，由于電流減小，所以磁通量變小，依據(jù)楞次定律可得，鋁環(huán)M的感應電流為順時針(從左向右看)．當電流從b流向a時，由右手螺旋定則可知，線圈ab的磁場水平向左，由于電流增大，則磁通量變大，依據(jù)楞次定律可得，鋁環(huán)M的感應電流為順時針(從左向右看)．故感應電流方向不變，故A正確，B錯誤．由圖乙知，ab中電流改變率不變，則產(chǎn)生的磁場的改變率不變，依據(jù)法拉第電磁感應定律知，產(chǎn)生的電動勢大小不變，所以感應電流的大小也不變，故C、D錯誤．6．如圖所示，電燈A和B與定值電阻的阻值均為R，L是自感系數(shù)很大的線圈，且其直流電阻不行忽視．當S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時，A、B亮度相同，再閉合S2，待電路穩(wěn)定后將S1斷開，下列說法正確的是()A．B馬上熄滅B．A燈將比原來更亮一些后再熄滅C．有電流通過B燈，方向為c→dD．有電流通過A燈，方向為a→b【答案】A【解析】當斷開S2而只閉合S1時，A、B兩燈一樣亮，可知線圈L的電阻也是R，在S1、S2閉合時，IA＝IL，故當S2閉合、S1突然斷開時，流過A燈的電流只是方向變?yōu)閎→a，但其大小不突然增大，A燈不出現(xiàn)更亮一下再熄滅的現(xiàn)象，故B、D錯誤；由于固定電阻R幾乎沒有自感作用，故斷開S1時，B燈電流快速變?yōu)榱?，且馬上熄滅，故A正確，C錯誤．7．如圖所示，由同種材料制成，粗細勻稱，邊長為L、總電阻為R的單匝正方形閉合線圈MNPQ放置在水平面上，空間存在方向豎直向下、磁感應強度大小為B的有界勻強磁場，磁場兩邊界成θ＝45°角．現(xiàn)使線圈以水平向右的速度v勻速進入磁場，則()A．當線圈中心經(jīng)過磁場邊界時，N、P兩點間的電勢差U＝BLvB．當線圈中心經(jīng)過磁場邊界時，線圈所受安培力大小F安＝eq\f(B2L2v,R)C．線圈從起先進入磁場到其中心經(jīng)過磁場邊界的過程中，回路中的平均電功率eq\o(P,\s\up6(－))＝eq\f(B2L2v2,R)D．線圈從起先進入磁場到其中心經(jīng)過磁場邊界的過程中，通過導線某一橫截面的電荷量q＝eq\f(BL2,2R)【答案】D【解析】當線圈中心經(jīng)過磁場邊界時，此時切割磁感線的有效線段為NP，依據(jù)法拉第電磁感應定律，NP產(chǎn)生的感應電動勢為E＝BLv，此時N、P兩點間的電勢差U為路端電壓，有U＝eq\f(3,4)E＝eq\f(3,4)BLv，此時QP、NP受安培力作用，且兩力相互垂直，故合力為F安＝eq\r(2)BIL＝eq\f(\r(2)B2L2v,R)，故A、B錯誤；當線圈中心經(jīng)過磁場邊界時，回路中的瞬時電功率為P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(B2L2v2,R)，在線圈從起先進入磁場到其中心經(jīng)過磁場邊界的過程中，感應電動勢始終在改變，故回路中的平均電功率不等于經(jīng)過磁場邊界時的瞬時電功率，故C錯誤；依據(jù)法拉第電磁感應定律和歐姆定律，通過導線某一橫截面的電荷量為q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BL2,2R)，故D正確．二、多項選擇題(本大題共3小題，每小題6分，共18分．在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求．全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)8．“電磁感應鋁箔封口機”被廣泛應用在醫(yī)藥、食品、化工等生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品封口環(huán)節(jié)中．如圖所示為一手持式封口機，它的工作原理是：當接通電源時，內置線圈產(chǎn)生磁場，當磁感線穿過封口鋁箔材料時，瞬間產(chǎn)生大量小渦流，致使鋁箔自行快速發(fā)熱，熔化復合在鋁箔上的溶膠，從而粘貼在待封容器的封口處，達到快速封口的目的．下列有關說法正確的是()A．封口材料可用一般塑料來代替鋁箔B．該封口機可用干電池作為電源以便利攜帶C．封口過程中溫度過高，可適當減小所通電流的頻率來解決D．該封口機適用于玻璃、塑料等多種材質的容器封口，但不適用于金屬容器【答案】CD【解析】由于封口機利用了電磁感應原理，故封口材料必需是金屬類材料，而且電源必需是溝通電源，A、B錯誤；減小內置線圈中所通電流的頻率可降低封口過程中產(chǎn)生的熱量，即限制溫度，C正確；封口材料應是金屬類材料，但對應被封口的容器不能是金屬，否則同樣會被熔化，只能是玻璃、塑料等材質，D正確．9．圖甲的銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉動軸和銅盤的邊緣接觸．閉合開關S，給銅盤一個初動能，銅盤轉動方向和所處磁場如圖乙所示，不計一切摩擦和空氣阻力，下列說法正確的是()A．通過圓盤平面的磁通量不變B．通過電阻R的電流方向向下C．斷開開關S，圓盤將減速轉動D．斷開開關S，圓盤將勻速轉動【答案】AC【解析】由于磁感線的條數(shù)不變，故銅盤轉動過程中，穿過銅盤的磁通量不變，故A正確；依據(jù)右手定則可知，電流從D點流出，因此通過電阻R的電流方向向上，故B錯誤；因為不是整個圓盤都在磁場中，所以在圓盤中電流會形成回路，圓盤會受安培力作用，所以斷開開關S，圓盤將減速轉動，故C正確，D錯誤．10．如圖所示，光滑導軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導軌距離為L，N、Q兩端接有阻值為R的定值電阻，兩導軌間有一邊長為eq\f(L,2)的正方形區(qū)域abcd，該區(qū)域內有方向豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B.一粗細勻稱、質量為m的金屬桿與導軌接觸良好并靜止于ab處，金屬桿接在兩導軌間的電阻為R.現(xiàn)用一恒力F沿水平方向拉桿，使之由靜止向右運動，若桿拉出磁場前已做勻速運動，不計導軌的電阻，忽視空氣阻力，則下列說法正確的是()A．金屬桿做勻速運動時的速率v＝eq\f(8FR,B2L2)B．金屬桿出磁場前的瞬間金屬桿在磁場中的那部分兩端的電壓為eq\f(3FR,BL)C．金屬桿穿過整個磁場過程中金屬桿上產(chǎn)生的電熱為eq\f(1,2)FL－eq\f(32mF2R2,B4L4)D．金屬桿穿過整個磁場過程中通過定值電阻R的電荷量為eq\f(BL2,8R)【答案】ABD【解析】金屬桿切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E＝Beq\f(L,2)v，感應電流I＝eq\f(E,2R)＝eq\f(BLv,4R)，金屬桿所受安培力F安＝BIeq\f(L,2)＝eq\f(B2L2v,8R).當金屬桿做勻速運動時有F＝F安＝eq\f(B2L2v,8R)，所以金屬桿做勻速運動時的速率v＝eq\f(8FR,B2L2)，A正確；由F＝F安＝BIeq\f(L,2)可得I＝eq\f(2F,BL)，金屬桿出磁場前的瞬間金屬桿在磁場中的那部分兩端的電壓為U＝I·eq\f(3,2)R＝eq\f(2F,BL)·eq\f(3,2)R＝eq\f(3FR,BL)，B正確；設整個過程中產(chǎn)生的總電熱為Q，依據(jù)能量守恒得Q＝F·eq\f(L,2)－eq\f(1,2)mv2，將v代入可得Q＝F·eq\f(L,2)－eq\f(32mF2R2,B4L4)，依據(jù)能量安排關系可得金屬桿上產(chǎn)生的電熱為Q桿＝eq\f(1,2)Q＝eq\f(FL,4)－eq\f(16mF2R2,B4L4)，C錯誤；依據(jù)電荷量的計算公式q＝It＝eq\f(ΔΦ,R總)＝eq\f(B\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,2)))2,2R)＝eq\f(BL2,8R)，所以金屬桿穿過整個磁場過程中通過定值電阻R的電荷量為eq\f(BL2,8R)，D正確．三、非選擇題(本大題共4小題，共54分)11．(9分)如圖是某試驗小組在探討磁通量改變時感應電流方向試驗中的部分操作示意圖，圖甲所示是電流通過靈敏檢流計時指針的偏轉狀況，圖乙是磁鐵從線圈中抽出時同一靈敏檢流計G的狀況．(1)圖甲電路中串聯(lián)定值電阻R主要是為了________．A．減小電路兩端的電壓，愛護電源B．增大電路兩端的電壓，愛護電源C．減小電路中的電流，愛護靈敏檢流計D．減小電路中的電流，便于視察靈敏檢流計的讀數(shù)(2)試驗操作如圖乙所示，當磁鐵向上抽出時，檢流計G中指針向________(填“左”或“右”)偏；接著操作如圖丙所示，推斷此時條形磁鐵的運動是________(填“插入”或“抽出”)線圈．【答案】(1)C(2)右抽出【解析】(1)電路中串聯(lián)定值電阻，目的是減小電流，愛護靈敏檢流計．故C正確，A、B、D錯誤．(2)由甲圖知，導線電流由上向下時，檢流計左偏，在乙圖中，當磁鐵向上抽出，磁通量減小，依據(jù)楞次定律知，感應電流的磁場與原磁場方向相同，則流過檢流計的電流方向為從下往上，所以檢流計指針向右偏．在丙圖中，感應電流流過檢流計的方向是從上而下，則感應電流的磁場方向向上，與原磁場方向相同，知磁通量在減小，即磁鐵抽出線圈．12．(13分)如圖所示，垂直于紙面的勻強磁場磁感應強度為B，紙面內有一正方形勻稱金屬線框abcd，其邊長為L，總電阻為R，ad邊與磁場邊界平行．從ad邊剛進入磁場直至bc邊剛要進入的過程中，線框在向左的拉力作用下以速度v勻速運動，求：(1)拉力做功的功率P；(2)ab邊產(chǎn)生的焦耳熱Q.解：(1)線圈中的感應電動勢E＝BLv，感應電流I＝eq\f(E,R)，拉力大小等于安培力大小，F(xiàn)＝BIL，得拉力的功率P＝Fv＝eq\f(B2L2v2,R).(2)線圈ab邊電阻Rab＝eq\f(R,4)，運動時間t＝eq\f(L,v)，則ab邊產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2Rabt＝eq\f(B2L3v,4R).13．(16分)如圖，豎直面上兩足夠長的平行光滑金屬導軌間距為L，頂端連接阻值為R的電阻．在水平虛線MN下方存在方向垂直導軌平面的勻強磁場，磁感應強度大小為B.將一質量為m的導體棒垂直導軌從MN處由靜止釋放，導體棒向下運動的距離為L時恰好勻速．導體棒和導軌的電阻均不計，重力加速度為g.(1)求導體棒加速過程中通過電阻R的電量q和電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q；(2)若導體棒在磁場中向下運動的總距離為2L時，磁感應強度大小起先隨時間改變，使得導體棒恰好沿導軌向下做加速度為g的勻加速直線運動，求磁感應強度大小Bt隨時間t改變的關系式．解：(1)依據(jù)電磁感應中的電荷量的推論公式q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R)Δt＝eq\f(ΔΦ,RΔt)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BL2,R).導體棒勻速運動，依據(jù)平衡條件有mg＝BIL＝Beq\f(BLv,R)L＝eq\f(B2L2v,R)，由能量守恒定律得mgL＝Q＋eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立解得Q＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L－\f(m2gR2,2B4L4))).(2)當導體棒做加速度為g的勻加速直線運動時，回路中的感應電流為零，閉合回路的磁通量不變，設時間為t時，導體棒