高中物理第一章电磁感应章末综合检测(含解析)教科版选修32

高中物理第一章电磁感应章末综合检测（含解析）教科版选修32

章末综合检测

一、单项选择题(本题共7个小题，每小题6分，共42分)

1．如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是( )

解析：选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验．选项B是研究电磁感应现象的实验，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流．选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验．选项D是奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场．

答案：B

2．如图所示，两个完全相同的矩形导线框A、B在相距很近(但不重叠)的两

平行竖直平面内，线框的长边均处于水平位置．线框A固定且通有恒定电流

I，不计阻力，线框B从足够高处由静止释放至运动到A下方的过程中( )

A．穿过线框B的磁通量先变小后变大

B．穿过线框B的磁通量先变大后变小

C．线框B所受安培力的合力为零

D．线框B的机械能一直减小

解析：由通电线框A的磁感线分布，可知穿过线框B的磁通量大小变化应是增大→减小→增大→减小，A、B项错误；由楞次定律和左手定则可知线框B始终受到向上的安培阻力，C项错误；安培力做负功，使线框的机械能转化为电能，D项正确．

答案：D

3.如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁

场垂直，且一半处在磁场中．在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，

大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为

A.Ba 22Δt

B.nBa 22Δt

C.nBa 2Δt

D.2nBa 2

Δt

解析：由法拉第电磁感应定律知线圈中产生的感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt ·S ＝n 2B －B Δt ·a 2

2

，

得E ＝nBa 2

2Δt

，选项B 正确．

答案：B

4.如图所示，在匀强磁场中有一个用比较软的金属导线制成的闭合圆环．在此圆环的形状由圆形变成正方形的过程中( ) A ．环中有感应电流，方向a →d →c →b B ．环中有感应电流，方向a →b →c →d C ．环中无感应电流 D ．条件不够，无法确定

解析：由圆形变成正方形的过程中，面积减小，磁通量减小，由楞次定律可知正方形中产生

a →d →c →

b 方向的电流，A 对．

答案：A

5.位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A 和B ，与长直导线平行且在同一水平面上，在铁轨A 、B 上套有两段可以自由滑动的导体CD

和

EF ，如图所示，若用力使导体EF 向右运动，则导体CD 将( )

A ．保持不动

B ．向右运动

C ．向左运动

D ．先向右运动，后向左运动

解析：根据安培定则，穿过回路CDFE 的磁场方向向下；若使导体EF 向右运动，由右手定则知回路中产生逆时针方向电流，导体CD 中电流由C 指向D ，由左手定则知CD 受安培力向右，故导体CD 向右运动，B 项正确． 答案：B

6．如图所示，用横截面积之比为4∶1的铜丝做成边长分别为L 和2L 的两个闭合线框a 和b ，以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域中匀速地被拉到磁场外，若外力对线框做的功分别为W a 、W b ，则

W a ∶W b 为( )

A ．1∶4

B ．1∶2

C ．1∶1

D ．不能确定

解析：根据能量守恒定律，外力做的功等于电路中产生的电能，设线框切割磁感线的有效长

度为l ，则外力对线框做的功W ＝B 2l 2v 2R ×l v ，R ＝ρ·4l S ，联立得W ＝B 2l 2vS 4ρ

，分别代入数据得

选项C 正确．

7.半径为R 的圆形线圈，两端A 、D 接有一个平行板电容器，线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中，如图所示，则要使电容器所带电荷量Q 增大，可以采取的措施是( ) A ．增大电容器两极板间的距离 B ．增大磁感应强度的变化率 C ．减小线圈的半径

D ．改变线圈所在平面与磁场方向间的夹角

解析：由C ＝εS

4πkd 知，增大极板距离d ，电容C 减小，又Q ＝CU ，因此Q 也减小，故A 错误；

由U ＝E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB

Δt S ，分析可得增大磁感应强度变化率或增大线圈在垂直磁场方向的投影

面积可增大A 、D 间电压，从而使Q 增大，所以B 正确，C 、D 错误． 答案：B

二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)

8.如图所示的电路中，开关S 闭合且电路达到稳定时，流过灯泡L 和线圈L 的电流分别为I 1和I 2，在开关S 断开的瞬间，为使小灯泡能比原来更亮一些，然后逐渐熄灭，应( ) A ．必须使I 2>I 1

B ．与I 1、I 2大小无关，但必须使线圈L 的自感系数足够大

C ．自感系数L 越大，断开时间越短，则I 2也越大

D ．不论自感系数L 多大，开关S 断开瞬间I 2只能减小，不会增大

解析：开关S 断开后，线圈L 与灯泡L 构成回路，线圈中由于自感电动势作用，电流由I 2逐渐减小，灯泡由于与线圈构成回路，灯泡中电流由I 1变为I 2然后逐渐减小，I 2与自感系数L 无关，C 错，D 对；要想小灯泡能比原来更亮一些，应有I 2>I 1，所以A 对，B 错． 答案：AD

9.如图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是( )

A ．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高

B ．所加磁场越强越易使圆盘停止转动

C ．若所加磁场反向，圆盘将加速转动

D ．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动

解析： 由右手定则可知，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高，选项A 正确；根据E ＝BLv 可知所加磁场越强，则感应电动势越大，感应电流越大，产生的电功率越大，消耗的机

械能越快，则圆盘越容易停止转动，选项B 正确；若加反向磁场，根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动，故圆盘仍减速转动，选项C 错误；若所加磁场穿过整个圆盘，则圆盘中无感应电流，不消耗机械能，圆盘匀速转动，选项D 正确． 答案：ABD

10.在光滑水平面上固定一个通电线圈，如图所示，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，那么下面正确的判断是( ) A ．接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动 B ．接近和离开线圈时都做减速运动 C ．一直在做匀速运动 D ．在线圈中运动时是匀速的

解析：把铝块看成由无数多片横向的铝片叠成，每一铝片又可看成由若干闭合铝片框组成，如图所示．当它接近或离开通电线圈时，由于穿过每个铝片框的磁通量发生变化，所以在每个闭合的铝片框内都要产生感应电流．产生感应电流的原因是它接近或离开通电线圈，产生感应电流的效果是要阻碍它接近或离开通电线圈，所以在它接近或离开时都要做减速运动，所以A 、C 错，B 正确；由于通电线圈内是匀强磁场，所以铝块在通电线圈内运动时无感应电流产生，故做匀速运动，D 正确． 答案：BD

11．如图甲所示，水平面上的光滑平行导轨MN 、PQ 上放着两根导体棒ab 、cd ，两棒间用绝缘丝线系住．已知平行导轨MN 、PQ 间距为L 1，导体棒ab 、cd 间距为L 2，导轨电阻可忽略，每根导体棒在导轨之间的电阻为R .开始时匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度B 随时间t 的变化情况如图乙所示．则以下说法正确的是( )

甲 乙

A ．在t 0时刻回路中产生的感应电动势E ＝L 2

B 0

t 0

B ．在0～t 0时间内导体棒中电流为

L 1L 2B 0

2Rt 0

C ．在t 0

2时刻绝缘丝线所受拉力为L 21L 2B 2

4Rt 0

D ．在0～t 0时间内回路电流方向是a →b →d →c →a

解析：由图乙可知，磁感应强度变化率ΔB Δt ＝B 0t 0，在t 0时刻回路中产生的感应电动势E ＝ΔB Δt

S

＝L 1L 2B 0t 0

，选项A 错误；在0～t 0时间内磁感应强度减小，由楞次定律，回路中产生的感应电流方向为顺时针，大小为I ＝

E 2R ＝L 1L 2B 02Rt 0

，选项B 正确，选项D 错误；由左手定则，ab 导体棒所受安培力方向向左，cd 导体棒所受安培力方向向右，大小相等，在t 0

2时刻，磁感应强度为B 0

2

，

安培力大小为F ＝B 0

2IL 1＝L 21L 2B 204Rt 0，所以在t 02时刻绝缘丝线所受拉力为L 21L 2B 2

4Rt 0

，选项C 正确．

答案：BC

12.如图所示，相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R ，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为

B .将质量为m 的导体棒由静止释放，当速度达到v 时开始匀速运动，此时

对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P ，导体棒最终以2v 的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g .下列选项正确的是( ) A ．P ＝2mgv sin θ B ．P ＝3mgv sin θ

C ．当导体棒速度达到v 2时加速度大小为g

2

sin θ

D ．在速度达到2v 以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于拉力与重力所做的总功

解析：当导体棒第一次匀速运动时，沿导轨方向：mg sin θ＝B 2L 2v

R

；当导体棒第二次达到最

大速度时，沿导轨方向：F ＋mg sin θ＝2B 2L 2

v

R

，即F ＝mg sin θ，此时拉力F 的功率P ＝F ×2v

＝2mgv sin θ，选项A 正确，B 错误；当导体棒的速度达到v

2时，沿导轨方向：mg sin θ－

B 2L 2v 2R

＝ma ，解得a ＝1

2g sin θ，选项C 正确；导体棒的速度达到2v 以后，拉力与重力的合力做功

全部转化为R 上产生的焦耳热，选项D 正确． 答案：ACD

三、非选择题(本题共2小题，共28分)

13．(14分)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN 、PQ 间距为l ＝0.5 m ，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab 、cd 分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02 kg ，电阻均为R ＝0.1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B ＝0.2

T ，棒ab 在平行于导轨向上的拉力F 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd 恰好保持静止，

g 取10 m/s 2.求：

(1)通过cd 棒的电流I 是多少，方向如何？ (2)棒ab 受到的拉力F 多大？ (3)拉力F 做功的功率P 是多少？

解析：(1)对cd 棒受力分析可得BIl ＝mg sin 30°， 代入数据，得I ＝1 A.

根据右手定则判断，通过cd 棒的电流I 方向由d 到c . (2)对ab 棒受力分析可得F ＝BIl ＋mg sin 30°， 代入数据，得F ＝0.2 N. (3)根据I ＝

Blv

2R

，P ＝Fv ，得P ＝0.4 W. 答案：(1)1 A 由d 到c (2)0.2 N (3)0.4 W

14．如图甲所示，边长L ＝2.5 m 、质量m ＝0.50 kg 的正方形金属线框，放在磁感应强度B ＝0.80 T 的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN 重合．在力F 作用下由静止开始向左运动，在5.0 s 内从磁场中拉出．测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所示．已知金属线框的总电阻R ＝4.0 Ω.

(1)试判断金属线框从磁场中拉出的过程中，线框中的感应电流的方向，并在图中标出； (2)t ＝2.0 s 时，金属线框的速度和力F 的大小；

(3)已知在5.0 s 内力F 做功1.92 J ，那么金属线框从磁场拉出的过程中，线框中产生的焦耳热是多少？ 解析：(1)逆时针．

(2)t ＝2.0 s 时，由图可知I ＝0.2 A ， 所以E ＝IR ＝0.8 V

由E ＝BLv 得v ＝E BL

＝0.4 m/s 由图可知线框做匀加速运动，由

v ＝at 得a ＝0.2 m/s 2

安培力F 安＝IBL ＝0.4 N

由牛顿第二定律得F －F 安＝ma

F ＝0.5 N.

(3)t ＝5.0 s 时线框速度v 2＝at ＝1 m/s ， 由动能定理有12mv 2

2－0＝W F －W F 安

所以W F 安＝1.67 J ．故Q ＝W F 安＝1.67 J. 答案：(1)逆时针 图略 (2)0.4 m/s 0.5 N (3)1.67 J