2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章電磁感應(yīng)測評含解析新人教版選擇性必修第二冊

PAGE8-其次章測評(時間:90分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。每個小題中只有一個選項(xiàng)是正確的)1.如圖所示,兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強(qiáng)磁場B的邊緣恰好與a線圈重合,則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A.1∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1解析兩個線圈的半徑雖然不同,但是線圈內(nèi)的勻強(qiáng)磁場的半徑一樣,則穿過兩線圈的磁通量相同,故選項(xiàng)A正確。答案A2.物理課上,老師做了一個奇異的“跳環(huán)試驗(yàn)”。如圖所示,她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后,將一金屬套環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)馬上跳起。某同學(xué)另找來器材再探究此試驗(yàn)。他連接好電路,經(jīng)重復(fù)試驗(yàn),線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的試驗(yàn),下列四個選項(xiàng)中,導(dǎo)致套環(huán)未動的緣由可能是()A.線圈接在了直流電源上B.電源電壓過高C.所選線圈的匝數(shù)過多D.所用套環(huán)的材料與老師的不同解析當(dāng)閉合S瞬間,線圈L內(nèi)產(chǎn)生的磁場B及磁通量的改變率ΔΦΔT隨電壓及線圈匝數(shù)增加而增大,假如套環(huán)是金屬材料又閉合,由楞次定律可知,環(huán)內(nèi)會產(chǎn)生感應(yīng)電流I及磁場B',環(huán)會受到向上的安培力F,當(dāng)F>mg時,環(huán)跳起,ΔΦΔT越大,環(huán)電阻越小,F越大,所以選項(xiàng)B、C錯誤;假如套環(huán)換用電阻大、密度大的材料,I減小、F減小,mg增大,套環(huán)可能無法跳起,選項(xiàng)D正確;假如運(yùn)用答案D3.掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖所示。無擾動時,按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現(xiàn)擾動后,對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是()解析感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)生改變。在A圖中系統(tǒng)上下及左右振動時在磁場中的部分有時多有時少,磁通量發(fā)生改變,產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到安培力,阻礙系統(tǒng)的振動,故A正確;而B、C、D三個圖均有磁通量不變的狀況,故錯誤。答案A4.圖甲和圖乙是演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖,L1和L2為電感線圈。試驗(yàn)時,斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后漸漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2漸漸變亮,而另一個相同的燈A3馬上變亮,最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是()A.圖甲中,A1與L1的電阻值相同B.圖甲中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流C.圖乙中,變阻器R與L2的電阻值相同D.圖乙中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等解析斷開開關(guān)S1瞬間,線圈L1產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的減小,通過L1的電流反向通過A1,燈A1突然閃亮,隨后漸漸變暗,說明IL1>IA1,即RL1<RA1,故A錯誤;題圖甲中,閉合開關(guān)S1,電路穩(wěn)定后,因?yàn)镽L1<RA1,所以A1中電流小于L1中電流,故B錯誤;題圖乙中,閉合開關(guān)S2,燈A2漸漸變亮,而另一個相同的燈A3馬上變亮,最終A2與A3的亮度相同,說明變阻器R與L2的電阻值相同,故C正確;閉合S2瞬間,通過L2的電流增大,由于電磁感應(yīng),線圈L2產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的增大,故L2中電流與變阻器R中電流不相等,故D錯誤。答案C5.矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中,磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直。規(guī)定磁場的正方向垂直紙面對里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間改變的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向,則圖中正確的是()解析0~1s,感應(yīng)電流的方向由楞次定律可知為逆時針,即沿負(fù)方向,依據(jù)電磁感應(yīng)定律E=SΔBΔt,由于B-t圖像斜率大小肯定,又因S不變,所以E同理1~3s,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針,沿正方向,電流大小為定值,與0~1s相等;3~4s感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針,沿負(fù)方向,電流大小為定值,與0~1s相等。答案D6.如圖所示,螺線管的導(dǎo)線兩端與平行金屬板相接,一個帶負(fù)電的通草球用細(xì)絲線懸掛在兩金屬板間并處于靜止?fàn)顟B(tài),螺線管下方有一垂直紙面放置的直導(dǎo)線P。若P中突然通以垂直紙面對里的電流時,通草球的運(yùn)動狀況是()A.向左搖擺 B.向右搖擺C.保持靜止 D.無法確定解析P中突然通以垂直紙面對里的電流時,穿過螺線管向右的磁通量增大,螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢向右,A板帶負(fù)電,B板帶正電,負(fù)電荷受的電場力向右。答案B7.許多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放,形成一很長的豎直圓筒。一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置,其下端與圓筒上端開口平齊。讓條形磁鐵從靜止起先下落。條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動速率()A.勻稱增大B.先增大,后減小C.漸漸增大,最終不變D.先增大,再減小,最終不變解析利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象分析解答。起先時,條形磁鐵以加速度g豎直下落,則穿過銅環(huán)的磁通量發(fā)生改變,銅環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場阻礙條形磁鐵的下落。起先時的感應(yīng)電流比較小,條形磁鐵向下做加速運(yùn)動,且隨下落速度增大,其加速度變小。當(dāng)條形磁鐵的速度達(dá)到肯定值后,相應(yīng)銅環(huán)對條形磁鐵的作用力等于條形磁鐵的重力。故條形磁鐵先加速運(yùn)動,但加速度變小,最終的速度不變。選項(xiàng)C正確。答案C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選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)8.一個圓形閉合線圈固定在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中,線圈平面與磁場方向垂直,如圖a甲所示。設(shè)垂直于紙面對里的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎?垂直于紙面對外的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)樨?fù)。線圈中順時針方向的感應(yīng)電流為正,逆時針方向的感應(yīng)電流為負(fù)。已知圓形線圈中感應(yīng)電流i隨時間改變的圖像如圖a乙所示,則線圈所在處的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間改變的圖像可能是圖b中的()圖a圖b解析依據(jù)題圖甲和題圖乙,我們只探討最初的一個周期,即2s內(nèi)的狀況,由圖甲、乙所表示的圓線圈中感應(yīng)電流的方向、大小,運(yùn)用楞次定律,推斷出感應(yīng)電流的磁場方向、大小;再依據(jù)楞次定律,推斷引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的磁場應(yīng)當(dāng)如何改變。從而找出正確選項(xiàng)為C、D。答案CD9.如圖所示,線圈C連接光滑平行導(dǎo)軌,導(dǎo)軌處在方向垂直紙面對里的勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)軌電阻不計(jì),導(dǎo)軌上放著導(dǎo)體棒MN。為了使閉合線圈A產(chǎn)生圖示方向的感應(yīng)電流,可使導(dǎo)體棒MN()A.向右加速運(yùn)動 B.向右減速運(yùn)動C.向左加速運(yùn)動 D.向左減速運(yùn)動解析當(dāng)C中電流產(chǎn)生的磁場與A中電流產(chǎn)生的磁場方向相同時,由右手定則推斷MN應(yīng)向左運(yùn)動,C產(chǎn)生的磁場應(yīng)減弱,故MN應(yīng)減速,故可推斷MN向左減速,同理可推斷向右加速也可,故選A、D。答案AD10.如圖所示,矩形線框abcd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與線框平面垂直,線框ab長為2l,bc長為l,MN為垂直于ab并可在ab和cd上自由滑動的金屬桿,且桿與ab和cd接觸良好,abcd和MN上單位長度的電阻皆為r。讓MN從ad處起先以速度v向右勻速滑動,設(shè)MN與ad之間的距離為x(0≤x≤2l),則在整個過程中()A.當(dāng)x=0時,MN中電流最小B.當(dāng)x=l時,MN中電流最小C.MN中電流的最小值為2D.MN中電流的最大值為6解析MN產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為E=Blv,MN中電流I=ER總=Blvlr+(l+2x)(5l-2x)r6l=6B答案BCD三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(6分)在探討電磁感應(yīng)的試驗(yàn)中(1)一位學(xué)生將電流表、電池、電阻和開關(guān)連接成如圖甲所示電路,接通開關(guān),看到電流表指針偏向正接線柱一側(cè)。這樣做的目的是。

(2)這位學(xué)生又把電流表及原、副線圈A和B、電池、開關(guān)連接成如圖乙所示電路。①當(dāng)接通開關(guān)時,或接通開關(guān)后將線圈A插入線圈B的過程中,看到電流表的指針都偏向正接線柱一側(cè)。比較電流的方向,可得出的試驗(yàn)結(jié)論是。

②當(dāng)斷開開關(guān)時,或?qū)⒕€圈A從線圈B中拔出的過程中,發(fā)覺電流表的指針都偏向負(fù)接線柱一側(cè)。比較電流的方向,可得出的試驗(yàn)結(jié)論是。

答案(1)查明電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系(2)①當(dāng)線圈B中磁場增加時,線圈B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流磁場方向與原磁場方向相反②當(dāng)線圈B中磁場減弱時,線圈B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同12.(10分)如圖是探討自感現(xiàn)象的電路圖,兩個靈敏電流計(jì)G1和G2的零點(diǎn)都在刻度中心,當(dāng)電流從左向右流入時,指針向右偏,反之向左偏,在開關(guān)S接通的瞬間,G1指針向擺,G2指針向擺;S斷開的瞬間,G1指針向擺,G2指針向擺(以上均選填“左”或“右”),兩個靈敏電流計(jì)指針的搖擺幅度(選填“相等”或“不相等”)。

解析在開關(guān)S接通的瞬間,線圈阻礙電流增大,使電流漸漸增大到最大,但電流依舊是從左向右流入;在S斷開的瞬間,線圈阻礙電流減小,使電流在線圈L、靈敏電流計(jì)G1、G2、電阻R構(gòu)成的回路中漸漸減小到零,G1中電流為從左向右流入,G2中電流為從右向左流入;兩表串聯(lián),電流相等,指針的搖擺幅度相等。答案右右右左相等13.(10分)如圖,水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻,質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上。t=0時,金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止起先運(yùn)動。t0時刻,金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面對里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,且在磁場中恰好能保持勻速運(yùn)動。桿與導(dǎo)軌的電阻均忽視不計(jì),兩者始終保持垂直且接觸良好,兩者之間的動摩擦因數(shù)為μ。重力加速度大小為g。求:(1)金屬桿在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的電動勢的大小。(2)電阻的阻值。解析(1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場前的加速度大小為a,由牛頓其次定律得F-μmg=ma①設(shè)金屬桿到達(dá)磁場左邊界時的速度為v,由運(yùn)動學(xué)公式有v=at0②當(dāng)金屬桿以速度v在磁場中運(yùn)動時,由法拉第電磁感應(yīng)定律,桿中的電動勢為E=Blv③聯(lián)立①②③式可得E=Blt0Fm-(2)設(shè)金屬桿在磁場區(qū)域中勻速運(yùn)動時,金屬桿中的電流為I,依據(jù)歐姆定律I=ER式中R為電阻的阻值。金屬桿所受的安培力為F安=BlI⑥因金屬桿做勻速運(yùn)動,由牛頓運(yùn)動定律得F-μmg-F安=0⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式得R=B2l答案(1)Blt0Fm-μg14.(12分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個發(fā)電測速裝置,工作原理如圖所示。一個半徑R=0.1m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上,一根長為R的金屬棒OA,A端與導(dǎo)軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑r=R3的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。圓盤上繞有不行伸長的細(xì)線,下端掛著一個質(zhì)量m=0.5kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面