2024新教材高中物理章末綜合測評2電磁感應粵教版選擇性必修第二冊

章末綜合測評(二)電磁感應1．下列說法正確的是()A．奧斯特發(fā)覺了電流磁效應，法拉第發(fā)覺了電磁感應現(xiàn)象B．閉合電路在磁場中做切割磁感線運動，電路中肯定會產生感應電流C．線圈中磁通量改變越大，線圈中產生的感應電動勢肯定越大D．渦流的形成不遵循法拉第電磁感應定律A[由物理學史可知A正確；閉合電路做切割磁感線運動且使磁通量改變才產生感應電流，故B錯誤；感應電動勢與磁通量改變率成正比，故C錯誤；渦流也是感應電流，也遵循法拉第電磁感應定律，D項錯誤。]2．關于線圈的自感系數(shù)、自感電動勢的下列說法中正確的是()A．線圈中電流改變越大，線圈自感系數(shù)越大B．對于某一線圈，自感電動勢正比于電流的改變量C．一個線圈的電流勻稱增大，這個線圈的自感系數(shù)、自感電動勢都不變D．自感電動勢總與原電流方向相反C[線圈的自感系數(shù)L只由線圈本身的因素確定，選項A錯誤；由E自＝Leq\f(ΔI,Δt)知，E自與eq\f(ΔI,Δt)成正比，與ΔI無干脆關系，選項B錯誤，C正確；E自方向在電流增大時與原電流方向相反，在電流減小時與原電流方向相同，選項D錯誤。]3．圖甲為列車運行的俯視圖，列車首節(jié)車廂下面安裝一塊電磁鐵，電磁鐵產生垂直于地面的勻強磁場，列車經過放在鐵軌間的線圈時，線圈產生的電脈沖信號傳到限制中心，如圖乙所示。則列車的運動狀況可能是()甲乙A．勻速運動 B．勻加速運動C．勻減速運動 D．變加速運動C[當列車通過線圈時，線圈的左邊及右邊先后切割磁感線，由E＝BLv可得電動勢的大小由速度v確定，由題圖可得線圈產生的感應電動勢勻稱減小，則列車做勻減速運動，選項C正確。]4．如圖所示，將一半徑為r的金屬圓環(huán)在垂直于環(huán)面的磁感應強度為B的勻強磁場中用力握中間使其變成“8”字形態(tài)，并使上、下兩圓半徑相等。假如環(huán)的電阻為R，則此過程中流過環(huán)的電荷量為()A．eq\f(πr2B,R) B．eq\f(πr2B,2R)C．0 D．eq\f(3πr2B,4R)B[通過環(huán)橫截面的電荷量只與磁通量的改變量和環(huán)的電阻有關，因此，ΔΦ＝Bπr2－2×Bπeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r,2)))eq\s\up12(2)＝eq\f(1,2)Bπr2，電荷量q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(πr2B,2R)。B正確。]5．在同一鐵芯上圍著兩個線圈，單刀雙擲開關原來接在1處，現(xiàn)把它從1扳到2，如圖所示，試推斷在此過程中，在電阻R上的電流方向是()A．先由P→Q，再由Q→PB．先由Q→P，再由P→QC．始終由Q→PD．始終由P→QC[開關由1扳到2，線圈A中電流產生的磁場由向右變?yōu)橄蜃?，先減小后反向增加，由楞次定律可得R中電流由Q→P，C正確。]6．如圖所示，兩根平行的水平光滑長直金屬導軌，其電阻不計，導體棒ab、cd跨在導軌上，ab的電阻R大于cd的電阻r，當cd在大小為F1的水平外力作用下勻速向右滑動時，ab在大小為F2的水平外力作用下保持靜止，那么以下說法中正確的是()A．Uab>Ucd，F(xiàn)1>F2 B．Uab＝Ucd，F(xiàn)1<F2C．Uab>Ucd，F(xiàn)1＝F2 D．Uab＝Ucd，F(xiàn)1＝F2D[cd導體棒在F1的作用下，做切割磁感線運動，成為電源。Uab為電路外電阻上的電壓，等效電路如圖所示。由于導軌的電阻不計，Uab＝Ucd。另外，由于cd棒與ab棒中電流大小相等，導體棒有效長度相同，所處磁場相同，故兩棒分別受到的安培力大小相等、方向相反。ab、cd兩棒均為平衡態(tài)，故導體棒分別受到的外力F1、F2與所受到的安培力平衡，故F1＝F2，故選項D正確。]7．如圖所示為“探討電磁感應現(xiàn)象”的試驗裝置。(1)將圖中所缺的導線補接完整(要求滑動變阻器滑片向右移時，電阻減小)。(2)假如在閉合開關時發(fā)覺靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么合上開關后可能出現(xiàn)的狀況有：①將原線圈快速插入繞圈時，靈敏電流計指針將____________________；②原線圈插入副線圈穩(wěn)定后，將滑動變阻器觸頭快速向左拉時，靈敏電流計指針_____________________。(3)(多選)在做“探討電磁感應現(xiàn)象”試驗時，假如副線圈兩端不接任何元件，則副線圈電路中將()A．因電路不閉合，無電磁感應現(xiàn)象B．有電磁感應現(xiàn)象，但無感應電流，只有感應電動勢C．不能用楞次定律推斷感應電動勢方向D．可以用楞次定律推斷感應電動勢方向[解析](1)如圖所示。(2)依據(jù)楞次定律及靈敏電流計的指針偏轉方向與流過它的電流方向的關系來判定，則①向右偏轉一下；②向左偏轉一下。(3)穿過電路中的磁通量發(fā)生改變，即產生電磁感應現(xiàn)象；因電路不閉合，無感應電流，但有感應電動勢，且可以用楞次定律推斷出感應電動勢的方向，要產生感應電流，電路必需閉合，B、D正確。[答案](1)見解析圖(2)①向右偏轉一下②向左偏轉一下(3)BD8．如圖所示，用勻稱導線做成正方形單匝線圈，邊長為0.3m，線框有eq\f(2,3)部分(即ab連線左側)處于垂直紙面對里的勻強磁場中，此時B＝3T。(1)當磁場以10T/s的改變率減弱時，Uab為多大？(2)當線圈以0.5m/s的水平速度向右剛要離開磁場時，Ucd為多大？[解析](1)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝0.6V，Uab＝Ir＝eq\f(5,12)E＝0.25V。(2)E′＝BLv＝3×0.3×0.5V＝0.45V，Ucd＝eq\f(3,4)E′≈0.34V。[答案](1)0.25V(2)0.34V9．(2024·江蘇卷)如圖所示，電阻為0.1Ω的正方形單匝線圈abcd的邊長為0.2m，bc邊與勻強磁場邊緣重合。磁場的寬度等于線圈的邊長，磁感應強度大小為0.5T。在水平拉力作用下，線圈以8m/s的速度向右穿過磁場區(qū)域。求線圈在上述過程中：(1)感應電動勢的大小E；(2)所受拉力的大小F；(3)感應電流產生的熱量Q。[解析](1)感應電動勢大小E＝BLv＝0.5×0.2×8V＝0.8V。 ①(2)線圈中感應電流的大小I＝eq\f(E,R)， ②線圈所受安培力的大小F安＝BIL， ③因為線圈做勻速運動，所以拉力F＝F安， ④聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)解得F＝0.8N。 ⑤(3)線圈的運動時間t＝eq\f(2L,v)＝0.05s， ⑥感應電流產生的熱量Q＝I2Rt＝0.32J。 ⑦[答案](1)0.8V(2)0.8N(3)0.32J10．(多選)穿過固定不動的單匝線框的磁通量隨時間改變的規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是()A．第2s末到第4s末這段時間內，感應電動勢最大B．第1s內和第2s內，感應電動勢一樣大C．最終1s內感應電動勢比最初2s內感應電動勢大D．第1s末感應電動勢的大小等于1VBCD[圖線的斜率表示磁通量改變率的大小，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)可知，第1s內和第2s內的斜率相同，感應電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2,2)V＝1V；在最終1s內的斜率肯定值是最初2s內的2倍，且方向相反，故最終1s內感應電動勢最大，故B、C、D正確。]11．(多選)(2024·廣東卷)如圖所示，水平放置足夠長光滑金屬導軌abc和de，ab與de平行，bc是以O為圓心的圓弧導軌。圓弧be左側和扇形Obc內有方向如圖的勻強磁場。金屬桿OP的O端與e點用導線相接，P端與圓弧bc接觸良好。初始時，可滑動的金屬桿MN靜止在平行導軌上。若桿OP繞O點在勻強磁場區(qū)內從b到c勻速轉動時，回路中始終有電流，則此過程中，下列說法正確的有()A．桿OP產生的感應電動勢恒定B．桿OP受到的安培力不變C．桿MN做勻加速直線運動D．桿MN中的電流漸漸減小AD[依據(jù)轉動切割磁感線產生感應電動勢的公式可知EOP＝eq\f(1,2)Bl2ω，故A正確。OP切割磁感線，產生感應電流，由右手定則可推斷出MN中電流為從M到N，依據(jù)左手定則可知MN所受安培力向左，MN向左運動，切割磁感線，產生的感應電流與OP切割磁感線產生的感應電流方向相反，故OP與MN中的電流會漸漸減小，OP所受安培力漸漸減小，MN做加速度漸漸減小的加速運動，故B、C錯誤，D正確。]12．如圖所示的電路中，電源的電動勢為E，內阻為r，電感L的電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值。在t＝0時刻閉合開關S，經過一段時間后，在t＝t1時刻斷開開關S。如選項圖所示，表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t改變的圖像中，正確的是()ABCDB[開關S閉合的瞬間，由于L的阻礙作用，由R與L組成的支路相當于斷路，后來由于L的阻礙作用不斷減小，相當于外電路并聯(lián)部分的電阻不斷減小，依據(jù)閉合電路歐姆定律可知，整個電路中的總電流增大，由U內＝Ir得內電壓增大，由UAB＝E－Ir得路端電壓UAB減小。電路穩(wěn)定后，由于R的阻值大于燈泡D的阻值，所以流過L支路的電流小于流過燈泡D的電流。當開關S斷開時，由于電感L的自感作用，流過燈泡D的電流馬上與L電流相等，與燈泡原來的電流方向相反且漸漸減小，即UAB反向減小，選項B正確。]13．(多選)兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻。將質量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧的下端，金屬棒和導軌接觸良好，導軌所在平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，如圖所示，除電阻R外其余電阻不計?，F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則()A．釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB．金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為a→bC．金屬棒的速度為v時，所受安培力F＝eq\f(B2L2v,R)D．電阻R上產生的總熱量等于金屬棒重力勢能的削減量AC[釋放瞬間導體棒的速度為零，故僅受重力，其加速度為重力加速度，故A選項正確；當導體棒向下運動切割磁感線時，由右手定則，可知流過電阻R的電流方向是由b→a，故B選項錯誤；當導體棒速度為v時，感應電動勢E＝BLv，感應電流I＝eq\f(E,R)，則安培力F＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)，故C選項正確；導體棒的重力勢能的削減量等于R上產生的焦耳熱和導體棒增加的動能與彈簧彈性勢能之和，故D選項錯誤。]14．我們可以通過試驗探究電磁感應現(xiàn)象中感應電流方向的確定因素和遵循的物理規(guī)律。以下是試驗探究過程的一部分，請補充完整。甲乙(1)如圖甲所示，當磁鐵的N極向下運動時，發(fā)覺電流表指針偏轉，若要探究線圈中產生的感應電流的方向，必需知道______________________________。(2)如圖乙所示，試驗中發(fā)覺閉合開關時，電流表指針向右偏。電路穩(wěn)定后，若向左移動滑動觸頭，電流表指針向______偏轉，若將線圈A抽出，電流表指針向______偏轉。(均選填“左”或“右”)[解析](1)探究線圈中感應電流的方向必需先知道：①電流表指針偏轉方向與電流從正(負)接線柱流入時的關系，②線圈的繞向，③電流表指針的偏轉方向。題中可由偏轉方向得出電流流入電表的方向，再進一步得到線圈中電流的流向，則必需知道電流表指針偏轉方向與電流方向間的關系。(2)開關閉合時，線圈A產生的磁場由無到有，穿過線圈B的磁通量增加，若將滑動頭向左移動，線圈A中電流增加，穿過B的磁通量也增加，且磁場方向未變，所以電流表指針偏轉方向與開關閉合時的偏轉方向相同，即向右偏轉；若將線圈A抽出，穿過線圈B的磁通量削減，電流表指針向左偏轉。[答案](1)電流表指針偏轉方向與電流方向間的關系(2)右左15．做磁共振(MRI)檢查時，對人體施加的磁場發(fā)生改變時會在肌肉組織中產生感應電流。某同學為了估算該感應電流對肌肉組織的影響，將包袱在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈，線圈的半徑r＝5.0cm，線圈導線的截面積A＝0.80cm2，電阻率ρ＝1.5Ω·m。如圖所示，勻強磁場方向與線圈平面垂直，若磁感應強度B在0.3s內從1.5T勻稱地減為零，求：(計算結果保留一位有效數(shù)字)(1)該圈肌肉組織的電阻R；(2)該圈肌肉組織中的感應電動勢E；(3)0.3s內該圈肌肉組織中產生的熱量Q。[解析](1)由電阻定律得R＝ρeq\f(2πr,A)，代入數(shù)據(jù)得R≈6×103Ω。(2)感應電動勢E＝eq\f(ΔB·πr2,Δt)，代入數(shù)據(jù)得E≈4×10－2V。(3)由焦耳定律得Q＝eq\f(E2,R)Δt，代入數(shù)據(jù)得Q≈8×10－8J。[答案](1)6×103Ω(2)4×10－2V(3)8×10－8J16．李海是某校高二的一名理科生，他對物理很有愛好，學習了電磁感應后，他設想了一個測量勻強磁場的磁感應強度的方法：如圖所示，質量為m的導體棒ab從距磁場上邊界高為h處沿導軌自由下落，并始終與軌道接觸良好，反復調整h的大小，直到棒在進入磁場后恰好做勻速運動。已知與導軌相接的電阻為R，其余電阻不計，若h已知，導軌的寬度為L，空氣阻力不計，重力加速度的大小為g，試求：(1)棒ab進入磁場瞬間的速度大?。?2)磁感應強度B的大?。?3)在棒穿過勻強磁場過程中，通過電阻R的電量。[解析](1)設棒進入磁場瞬間的速度為v，則由機械能守恒得mgh＝eq\f(1,2)mv2， ①解得v＝eq\r(2gh)。 ②(2)棒進入磁場后做切割磁感線運動