人教版高中物理选修3-2同步测试卷,单元测试卷：高中同步测试卷(二) Word版含解析
高中同步测试卷(二)第二单元法拉第电磁感应定律和楞次定律(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1.(2016·高考北京卷)如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B随时间均匀增大．两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为E a和E b，不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是()A．E a∶E b＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B．E a∶E b＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C．E a∶E b＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D．E a∶E b＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向2.如图所示，闭合开关S，两次将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时0.2s，第二次用时0.4 s，并且两次条形磁铁的起始和终止位置相同，则() A．第二次线圈中的磁通量变化较快B．第一次电流表G的最大偏转角较大C．第二次电流表G的最大偏转角较大D．若断开S，电流表G均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势3．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，i－t图象如图乙所示．规定沿长直导线向上的电流为正方向．关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是()A．由顺时针方向变为逆时针方向B．由逆时针方向变为顺时针方向C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向4.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 22ΔtB.nBa 22ΔtC.nBa 2ΔtD.2nBa 2Δt5.如图所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a ，总电阻为R (指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A 用铰链连接长度为2a 、电阻为R2的导体棒AB ，AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，则这时AB 两端的电压大小为( )A.Ba v 3B.Ba v 6C.2Ba v 3D ．Ba v6．如图所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂直于纸面的轴O 以角速度ω匀速逆时针转动．设线框中感应电流的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零点，那么，下列图中能正确表示线框转动一周感应电流变化情况的是( )7．(2016·高考浙江卷)如图所示，a 、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长l a ＝3l b ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则( )A ．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B ．a 、b 线圈中感应电动势之比为9∶1C ．a 、b 线圈中感应电流之比为3∶4D ．a 、b 线圈中电功率之比为3∶1二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)8．如图所示的匀强磁场中，MN、PQ是两条平行的金属导轨，AB、CD分别为串有电流表、电压表的两根金属棒，且与金属导轨接触良好．当两金属棒以相同速度向右运动时，下列判断正确的是()A．电流表示数为零，A、B间有电势差，电压表示数为零B．电流表示数不为零，A、B间有电势差，电压表示数不为零C．电流表示数为零，A、C间无电势差，电压表示数为零D．电流表示数为零，A、C间有电势差，电压表示数不为零9．在北半球上，地磁场竖直分量向下．飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处电势为φ2，则()A．若飞机从西往东飞，φ1比φ2高B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高10．如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是()A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点11.如图，圆形闭合线圈内存在方向垂直纸面向外的磁场，磁感应强度随时间变化如图，则下列说法正确的是()A．0～1 s内线圈的磁通量不断增大B．第4 s末的感应电动势为0C．0～1 s内与2～4 s内的感应电流相等D．0～1 s内感应电流方向为顺时针方向12.如图所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒ab与电路接触良好．当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时，若不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡L未被烧毁，电容器C未被击穿，则该过程中() A．感应电动势将变大B．灯泡L的亮度变大C．电容器C的上极板带负电D．电容器两极板间的电场强度将减小演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．) 13．(10分)如图所示，一个圆形线圈的匝数n＝1 000，线圈面积S＝200 cm2，线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图所示．求：(1)前4 s内的感应电动势；(2)前5 s内的感应电动势．14．(10分)如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距l＝1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6 Ω，ab导体的电阻为R＝2 Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度B＝1 T．现ab以恒定速度v＝3 m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：(1)R2的阻值；(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？(3)拉ab杆的水平向右的外力F为多大？15．(10分)如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率ΔBΔt ＝k ，k 为负的常量．用电阻率为ρ、横截面积为S 的硬导线做成一边长为l 的方框．将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中．求：(1)导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率．16.(12分)如图所示，足够长的U 型光滑导体框架的两个平行导轨间距为L ，导轨间连有定值电阻R ，框架平面与水平面之间的夹角为θ，不计导体框架的电阻．整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向上，磁感应强度大小为B .导体棒ab 的质量为m ，电阻不计，垂直放在导轨上并由静止释放，重力加速度为g .求：(1)导体棒ab 下滑的最大速度；(2)导体棒ab 以最大速度下滑时定值电阻消耗的电功率．参考答案与解析1．[导学号26020017] 【解析】选B.由法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt πr 2，ΔBΔt 为常数，E 与r 2成正比，故E a ∶E b ＝4∶1.磁感应强度B 随时间均匀增大，故穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，垂直纸面向里，由安培定则可知，感应电流均沿顺时针方向，故B 项正确．2．[导学号26020018] 【解析】选B.磁通量变化相同，第一次时间短，则第一次线圈中磁通量变化较快，选项A 错误；感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率大，感应电动势大，产生的感应电流也大，选项B 正确，选项C 错误；断开开关，电流表不偏转，可知感应电流为零，但感应电动势不为零，选项D 错误．3．[导学号26020019] 【解析】选D.将一个周期分为四个阶段，对全过程的分析列表如下：4．[导学号26020020] 【解析】选B.线圈中产生的感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n ·ΔB Δt·S ＝n ·2B －B Δt ·a 22＝nBa 22Δt，选项B 正确．5．[导学号26020021] 【解析】选A.摆到竖直位置时，AB 切割磁感线的瞬时感应电动势E ＝B ·2a ·⎝⎛⎭⎫12v ＝Ba v .由闭合电路欧姆定律有U AB ＝E R 2＋R 4·R 4＝13Ba v ，故选A. 6．[导学号26020022] 【解析】选A.先经过14T 才进入磁场，并无电流，排除C 、D 选项；再经过14T ，由楞次定律知，垂直纸面向里的磁通量增加，感应电流的方向为逆时针方向，且扇形的半径边切割磁感线速率恒定，产生恒定的电流，排除B 选项，A 选项正确．7．[导学号26020023] 【解析】选B.由于磁感应强度随时间均匀增大，则根据楞次定律知两线圈内产生的感应电流方向皆沿逆时针方向，则A 项错误；根据法拉第电磁感应定律E ＝N ΔΦΔt ＝NS ΔB Δt ，而磁感应强度均匀变化，即ΔBΔt 恒定，则a 、b 线圈中的感应电动势之比为E a E b ＝S a S b ＝l 2al 2b ＝9，故B 项正确；根据电阻定律R ＝ρL S ′，且L ＝4Nl ，则R a R b ＝l a l b ＝3，由闭合电路欧姆定律I ＝E R ，得a 、b 线圈中的感应电流之比为I a I b ＝E a E b ·R bR a ＝3，故C 项错误；由功率公式P ＝I 2R 知，a 、b 线圈中的电功率之比为P a P b ＝I 2a I 2b ·R aR b＝27，故D 项错误．8．[导学号26020024] 【解析】选AC.因为两金属棒以相同速度运动，回路面积不变，所以感应电流为零，根据电流表、电压表的工作原理可知电流表、电压表示数均为零，选项B 、D 错误；因为两金属棒都向右运动切割磁感线，所以两金属棒都产生相同的电动势，极性都为上正、下负，所以A 、B 间有电势差，A 、C 间无电势差，选项A 、C 正确．9．[导学号26020025] 【解析】选AC.本题中四指所指的方向是正电荷积累的方向，该端电势高于另一端．对A 选项：磁场竖直分量向下，手心向上，拇指指向飞机飞行方向，四指指向左翼末端，故φ1>φ2，A 选项正确．同理，飞机从东往西飞，仍是φ1>φ2，B 选项错误．从南往北、从北往南飞，都是φ1>φ2，故C 选项正确，D 选项错误．10．[导学号26020026] 【解析】选BD.当金属棒ab 向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒中产生恒定的感应电动势，由右手定则判断电流方向由a →b .根据电流从电源(ab 相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b 点电势高于a 点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流，c 点与d 点等电势．当金属棒ab 向右做加速运动时，由右手定则可推断φb ＞φa ，电流沿逆时针方向．由金属棒运动的速度增大，可知金属棒ab 两端的电压不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且磁感应强度不断增强，所以右边的线圈中向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路中的感应电流的方向应沿逆时针方向，而在右线圈绕成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上．把这个线圈看做电源，由于电流是从c 沿内电路(即右线圈)流向d ，所以d 点电势高于c 点．故选BD.11．[导学号26020027] 【解析】选AD.根据图线可知0～1 s 内，磁感应强度B 逐渐增大，所以线圈的磁通量不断增大；第4 s 末磁感应强度B 的变化率不为零，所以感应电动势不为0；0～1 s 内与2～4 s 内磁感应强度B 的变化率不相等，所以感应电动势不相等，感应电流不相等；0～1 s 内磁感应强度向外增加，根据楞次定律，则产生的感应电流方向为顺时针方向．选项A 、D 正确．12．[导学号26020028] 【解析】选AB.当导体棒从左向右做匀加速直线运动时，根据E ＝BL v ，则感应电动势变大，灯泡L 的亮度变大，选项A 、B 正确；由右手定则，电容器C 的上极板带正电，电容器两极板间的电场强度将增大，选项C 、D 错误．13．[导学号26020029] 【解析】(1)前4秒内磁通量的变化 ΔΦ＝Φ2－Φ1＝S (B 2－B 1) ＝200×10－4×(0.4－0.2)Wb＝4×10－3 Wb(2分)由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝1 000×4×10－34V ＝1 V ．(3分)(2)前5秒内磁通量的变化ΔΦ′＝Φ2′－Φ1＝S (B 2′－B 1)＝200×10－4×(0.2－0.2)Wb ＝0(2分) 由法拉第电磁感应定律E ′＝n ΔΦ′Δt ＝0.(3分)【答案】(1)1 V (2)014．[导学号26020030] 【解析】(1)内外功率相等，则内外电阻相等 1R 1＋1R 2＝1R (2分) 解得R 2＝3 Ω.(1分)(2)E ＝Bl v ＝1×1×3 V ＝3 V (1分) 总电流I ＝E R 总＝34 A ＝0.75 A(1分) 路端电压U ＝IR 外＝0.75×2 V ＝1.5 V (1分) P 1＝U 2R 1＝1.526 W ＝0.375 W(1分) P 2＝U 2R 2＝1.523W ＝0.75 W ．(1分) (3)F ＝F 安＝BIl ＝1×0.75×1 N ＝0.75 N ． (2分)【答案】(1)3 Ω (2)0.375 W 0.75 W (3)0.75 N15．[导学号26020031] 【解析】(1)线框中产生的感应电动势 E ＝ΔΦΔt ＝ΔBS ′Δt ＝12l 2k ①(2分) 在线框中产生的感应电流I ＝E R ②(1分) R ＝ρ4l S③(1分) 联立①②③得I ＝klS8ρ.(2分)(2)导线框所受磁场力的大小为F ＝BIl ，它随时间的变化率为ΔF Δt ＝Il ΔB Δt ，解得ΔF Δt ＝k 2l 2S8ρ.(4分)【答案】(1)klS 8ρ (2)k 2l 2S8ρ16．[导学号26020032] 【解析】(1)当导体棒受力平衡时，它下滑的速度达到最大；设最大速度为v m ，则导体棒在沿斜面方向共受到两个力的作用：重力沿斜面的分力，安培力；故它们存在二力平衡的关系：mg sin θ＝BIL ，(2分) 而电流I ＝E R ＝BL v mR ，(2分) 代入上式得v m ＝mgR sin θB 2L 2. (2分) (2)法一：定值电阻消耗的电功率就是安培力做功的功率大小， 故P ＝F 安·v m ＝mg sin θ·v m ＝（mg sin θ）2RB 2L 2；(6分)法二：也可以通过电流求电功率 P ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫BL v m R 2×R ＝B 2L 2v 2mR＝B 2L 2R ×（mg sin θ）2×R 2B 4L 4＝（mg sin θ）2R B 2L 2.(6分)【答案】(1)mgR sin θB 2L 2 (2)（mg sin θ）2R B 2L 2。
最新人教版高中物理选修3-2综合测试题及答案2套(2)
最新人教版高中物理选修3-2综合测试题及答案2套(2)最新人教版高中物理选修3-2综合测试题及答案2套本册综合学业质量标准检测(A)本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分，时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．如图所示，甲图是录音机的录音电路原理图，乙图是研究自感现象的实验电路图，丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁图是电容式话筒的电路原理图，下列说法错误的是 ( B )A．甲图中录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花C．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化D．丁图电路中，当声波使膜片振动时，电容发生变化，会在电路中产生变化的电流解析：磁带录音机的录音原理是：录音时，将电信号转换为磁信号，故A正确。
乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，故B错误。
光电三极管也是一种晶体管，它有三个电极，当光照强弱变化时，电极之间的电阻会随之变化。
当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化，故C正确。
电容话筒利用振膜接受空气振动信号，振膜与固定的平面电极之间形成一个电容，两者之间的距离变化会导致其电容容量的变化，在电容两端施加固定频率及大小的电压，通过电容的电流就会变化，故D正确。
本题选错误的，故选B。
2．如下图(甲)所示，打开电流和电压传感器，将磁铁置于螺线管正上方距海绵垫高为h处静止释放，磁铁穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止。
若磁铁下落过程中受到的磁阻力远小于磁铁重力，且不发生转动，不计线圈电阻。
高中同步测试卷人教物理选修3-2高中同Word版含解析43
高中同步测试卷(七)专题二电磁感应中的图象和能量问题(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．环形线圈放在匀强磁场中，设在第1 s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图甲所示．若磁感应强度随时间t的变化关系如图乙所示，那么在第2 s内，线圈中感应电流的大小和方向是()A．大小恒定，逆时针方向B．大小恒定，顺时针方向C．大小逐渐增加，顺时针方向D．大小逐渐减小，逆时针方向2.如图所示，边长为L的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，中途穿越垂直纸面向里、有理想边界的匀强磁场区域．磁场的宽度大于L，以i表示导线框中的感应电流，从线框刚进入磁场开始计时，取逆时针方向为电流正方向，以下i－t关系图象，可能正确的是()3．如图所示的电路中，开关S闭合，电路达到稳定状态时，流过灯泡A的电流为i1，流过线圈L的电流为i2，且i1<i2.在t1时刻将开关S断开，那么流过灯泡A的电流随时间的变化图象是()4.如图，EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF的角平分线，OO′间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里．一边长为l的正方形导线框沿O′O方向匀速通过磁场，t＝0时刻恰好位于图示位置．规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是()5.闭合线圈与匀强磁场垂直，现将线圈拉出磁场，第一次拉出速度为v1，第二次拉出速度为第一次的两倍，则()A．两次拉力做的功一样多B．两次所需拉力一样大C．两次拉力的功率一样大D．两次通过线圈的电荷量一样多6.水平放置的光滑导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向如图所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计．现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过位移为x时，ab达到最大速度v m.此时撤去外力，最后ab 静止在导轨上．在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是()A．撤去外力后，ab做匀减速运动B．合力对ab做的功为FxC．R上释放的热量为Fx＋12m v2mD．R上释放的热量为Fx7．如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内．左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压u ab为正，下列u ab－t图象可能正确的是()甲乙A B C D二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)8.(2016·高考四川卷)如图所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F＝F0＋k v(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为F A，电阻R两端的电压为U R，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图象可能正确的有()9．如图所示电路，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在垂直斜面向上的匀强磁场中，电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用．金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中，以下说法正确的是()A．作用在金属棒上各力的合力做功为零B．重力做的功等于系统产生的电能C．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热D．金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热10．如图所示，倾斜的平行导轨处在匀强磁场中，导轨上、下两边的电阻分别为R1＝3 Ω和R2＝6 Ω，金属棒ab的电阻R3＝4 Ω，其余电阻不计．则金属棒ab沿着粗糙的导轨加速下滑的过程中()A．安培力对金属棒做的功等于金属棒机械能的减少量B．重力和安培力对金属棒做功之和大于金属棒动能的增量C．R1和R2发热功率之比P1∶P2＝1∶2D．R1、R2和R3产生的焦耳热之比Q1∶Q2∶Q3＝2∶1∶611.如图所示，ABCD为固定的水平光滑矩形金属导轨，处在方向竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，AB间距为L，左右两端均接有阻值为R的电阻，质量为m、长为L 且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，与导轨接触良好，并与轻质弹簧组成弹簧振动系统．开始时，弹簧处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速率v0，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中AB间R上产生的焦耳热为Q，则()A ．初始时刻棒所受的安培力大小为2B 2L 2v 0RB ．当棒再一次回到初始位置时，AB 间电阻的热功率为B 2L 2v 20RC ．当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为12m v 20－2QD ．当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为12m v 20－6Q12．如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计．绝缘轻绳一端固定，另一端系于导体棒a 的中点，轻绳保持竖直．将导体棒b 由边界水平的匀强磁场上方某一高度处静止释放．匀强磁场的宽度一定，方向与导轨平面垂直，两导体棒电阻均为R 且与导轨始终保持良好接触．下列说法正确的是( )A ．b 进入磁场后，a 中的电流方向向左B ．b 进入磁场后，轻绳对a 的拉力增大C ．b 进入磁场后，重力做功的瞬时功率可能增大D ．b 由静止释放到穿出磁场的过程中，a 中产生的焦耳热等于b 减少的机械能题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案三、计算题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13．(10分)如图甲所示，由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd 的电阻为R ，边长为l ，现将线框以与ab 垂直的速度v 匀速穿过一宽度为2l 、磁感应强度为B 的匀强磁场区域，整个过程中ab 、cd 两边始终保持与边界平行，令线框的cd 边刚与磁场左边界重合时t ＝0，电流沿abcda 流动的方向为正．(1)求此过程中线框产生的焦耳热；(2)在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图象．14．(10分)如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l＝0.20 m，电阻R＝1.0 Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下．现有一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图所示．求杆的质量m和加速度a.15.(10分)如图甲所示，在水平面上固定有长为L＝2 m、宽为d＝1 m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l＝0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t＝0时刻，质量为m＝0.1 kg的导体棒以v0＝1 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ＝0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ＝0.1 Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g＝10 m/s2)．(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；(2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s内回路产生的焦耳热．16．(12分)如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l ＝0.5 m ，左端接有阻值R ＝0.3 Ω的电阻．一质量m ＝0.1 kg ，电阻r ＝0.1 Ω的金属棒MN 放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B ＝0.4 T ．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a ＝2 m/s 2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x ＝9 m 时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝2∶1.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R 的电荷量q ； (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q 2； (3)外力做的功W F .参考答案与解析1．[导学号26020097] 【解析】选A.由题图乙可知，第2 s 内ΔB Δt 为定值，由E ＝ΔΦΔt ＝ΔBΔtS 知，线圈中感应电动势为定值，所以感应电流大小恒定．第2 s 内磁场方向向外，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知感应电流为逆时针方向，A 项正确．B 、C 、D 错误．2．[导学号26020098] 【解析】选B.边长为L 的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，若进入磁场时所受安培力与重力沿斜面方向的分力平衡，则线框做匀速直线运动，感应电流为一恒定值；完全进入后磁通量不变，感应电流为零，线框做匀加速直线运动；从磁场中出来时，感应电流方向相反，所受安培力大于重力沿斜面方向的分力，线框做减速运动，感应电流减小．所以选项B 正确．3．[导学号26020099] 【解析】选C.S 闭合电路达到稳定时，流过小灯泡的电流是稳定的，大小为i 1，方向向右；S 断开时，i 1立即减为0，i 2减小，L 中产生自感电动势，阻碍i 2的减小，L 与A 组成闭合回路，流经A 中的电流从i 2开始逐渐减小到0，方向向左，所以C 正确．4．[导学号26020100] 【解析】选B.本题中四个选项都是i －t 关系图线，故可用排除法．因在第一个阶段内通过导线框的磁通量向里增大，由楞次定律可判定此过程中感应电流沿逆时针方向，故C 、D 错误．由于穿过整个磁场区域的磁通量变化量ΔΦ＝0，由q ＝ΔΦR 可知整个过程中通过导线框的总电荷量也应为零，而在i －t 图象中图线与时间轴所围总面积为零，即时间轴的上下图形面积的绝对值应相等，故A 错误B 正确．5．[导学号26020101] 【解析】选D.设线圈的电阻为R ，由E ＝BL v ，I ＝ER ，F ＝BIL＝B 2L 2v R ，线圈匀速被拉出，则F ＝F 拉，F 拉和v 成正比，B 错误；两次拉出过程中，位移L相同，运动时间t ＝Lv ，由W ＝FL cos α得，两次拉力做功不同，A 错误；功率P ＝F v ，F 、v 不同，功率不同，C 错误；q ＝It ＝E R t ＝BL v R t ＝BL 2R，所以电荷量q 一样多，D 正确．6．[导学号26020102] 【解析】选D.撤去外力后，导体棒水平方向只受安培力作用，而F 安＝B 2L 2vR ，F 安随v 的变化而变化，故棒做加速度变化的变速运动，A 错；对整个过程由动能定理得W 合＝ΔE k ＝0，B 错；由能量守恒定律知，外力做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R 上释放的热量，即Q ＝Fx ，C 错，D 正确．7．[导学号26020103] 【解析】选C.由题图乙知，0～0.25T 0，外圆环电流逐渐增大且Δi Δt 逐渐减小，根据安培定则，外圆环内部磁场方向垂直纸面向里，磁场逐渐增强且ΔBΔt 逐渐减小，根据楞次定律知内圆环a 端电势高，所以u ab >0，根据法拉第电磁感应定律u ab ＝ΔΦΔt ＝ΔBS Δt 知，u ab 逐渐减小；t ＝0.25T 0时，Δi Δt ＝0，所以ΔBΔt ＝0，u ab ＝0；同理可知0.25T 0<t <0.5T 0时，u ab <0，且|u ab |逐渐增大；0.5T 0～T 0内重复0～0.5T 0的变化规律．故选项C 正确．8．[导学号26020104] 【解析】选BC.设某时刻金属棒的速度为v ，根据牛顿第二定律F －F A ＝ma ，即F 0＋k v －B 2l 2v R ＋r ＝ma ，即F 0＋⎝⎛⎭⎫k －B 2l 2R ＋r v ＝ma ，如果k >B 2l 2R ＋r ，则加速度与速度成线性关系，且随着速度增大，加速度越来越大，即金属棒运动的v －t 图象的切线斜率也越来越大，由于F A ＝B 2l 2v R ＋r ，F A －t 图象的切线斜率也越来越大，感应电流(i ＝Bl vR ＋r )、电阻两端的电压(U R ＝BlR v R ＋r )及感应电流的功率(P ＝B 2l 2v 2R ＋r )也会随时间变化得越来越快，B 项正确；如果k ＝B 2l 2R ＋r ，则金属棒做匀加速直线运动，电动势随时间均匀增大，感应电流、电阻两端的电压、安培力均随时间均匀增大，感应电流的功率与时间的二次方成正比，没有选项符合；如果k <B 2l 2R ＋r ，则金属棒做加速度越来越小的加速运动，感应电流、电阻两端的电压、安培力均增加得越来越慢，最后恒定，感应电流的功率最后也恒定，C 项正确．9．[导学号26020105] 【解析】选AC.根据动能定理，合力做的功等于动能的增量，故A 对；重力做的功等于重力势能的减少量，重力做的功等于克服F 所做的功与产生的电能之和，而克服安培力做的功等于电阻R 上产生的焦耳热，所以B 、D 错，C 对．10．[导学号26020106] 【解析】选BD.由能量守恒定律，安培力对金属棒做功小于金属棒机械能的减少量，选项A 错误；由动能定理可知，重力和安培力对金属棒做功之和大于金属棒动能的增量，选项B 正确；导轨上、下两边的电阻属于并联关系，两者电压相等，R 1和R 2发热功率之比P 1∶P 2＝2∶1，选项C 错误；R 1和R 2并联等效电阻为2 Ω，ab 中电流等于R 1和R 2二者中电流之和，金属棒ab 的电阻R 3产生的焦耳热是R 1和R 2并联等效电阻产生焦耳热的2倍，选项D 正确．故答案选BD.11．[导学号26020107] 【解析】选AC.据导体棒切割磁感线产生的电动势E ＝BL v 0，导体棒中经过的电流I ＝E R 并和并联总电阻R 并＝R2，以及导体棒所受安培力F ＝BIL ，得到安培力F ＝2B 2L 2v 0R，所以A 选项正确；由于安培力做负功，当导体棒再次回到初始位置时，安培力F <2B 2L 2v 0R ，此时安培力的功率P <2B 2L 2v 20R ，则AB 间的电阻热功率也小于B 2L 2v 2R，所以B 选项错误；当导体棒从初位置到第一次到达最右端时，由动能定理得：－W F －W 弹＝0－m v 202，而W F ＝2Q ，所以此过程弹簧具有的弹性势能为：W 弹＝m v 202－W F ＝m v 202－2Q ，C 选项正确，D 选项错误．12．[导学号26020108] 【解析】选AC.b 进入磁场后，b 中电流方向向右，a 中的电流方向向左，选项A 正确；b 进入磁场后，由于a 、b 二者电流方向相反，二者相斥，轻绳对a 的拉力减小，选项B 错误；b 进入磁场后，所受安培力可能小于重力，继续加速运动，重力做功的瞬时功率可能增大，选项C 正确；b 由静止释放到穿出磁场的过程中，a 和b 中产生的焦耳热等于b 减少的机械能，选项D 错误．13．[导学号26020109] 【解析】(1)ab 或cd 切割磁感线所产生的感应电动势为E ＝Bl v(1分) 对应的感应电流为I ＝E R ＝Bl v R(1分) ab 或cd 所受的安培力F ＝BIl ＝B 2l 2vR(1分) 外力所做的功为W ＝2Fl ＝2B 2l 3vR(1分)由能的转化和守恒定律可知，线框匀速拉出过程中所产生的焦耳热应与外力所做的功相等，即Q ＝W ＝2B 2l 3v R.(1分)(2)令I 0＝Bl vR，画出的图象分为三段，如图所示．(5分)t ＝0～lv ，i ＝－I 0 t ＝l v ～2lv ，i ＝0 t ＝2l v ～3lv ，i ＝I 0.【答案】(1)2B 2l 3vR(2)见解析图14．[导学号26020110] 【解析】导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，用v 表示瞬时速度，t 表示时间，则杆切割磁感线产生的感应电动势为E ＝Bl v ＝Blat ，(2分) 闭合回路中的感应电流为I ＝ER ，(2分)由安培力公式和牛顿第二定律得： F －IlB ＝ma (2分) 得：F ＝ma ＋B 2l 2Rat .(2分) 在图象上取两点：(0，1)、(30，4)代入解方程组得： a ＝10 m/s 2，m ＝0.1 kg. (2分) 【答案】0.1 kg 10 m/s 215．[导学号26020111] 【解析】(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有 －μmg ＝ma ，v t ＝v 0＋at ，x ＝v 0t ＋12at 2，代入数据解得：t ＝1 s 时，v t ＝0，x ＝0.5 m ，所以导体棒没有进入磁场区域．(3分) 导体棒在1 s 末已停止运动，以后一直保持静止，静止时离左端距离为x ＝0.5 m ．(1分)(2)由图乙可知：前2 s 磁通量不变，回路电动势和电流分别为E ＝0，I ＝0，后2 s 回路产生的电动势为E ＝ΔΦΔt ＝ld ΔBΔt＝0.1 V ．此时回路的总长度为5 m ，因此回路的总电阻为R ＝5λ＝0.5 Ω，电流为I ＝ER ＝0.2 A(3分) 根据楞次定律，回路中的电流方向是顺时针方向． (1分)(3)前2 s 电流为零，后2 s 有恒定电流， 焦耳热为Q ＝I 2Rt ＝0.04 J ．(2分) 【答案】(1)前1 s ：匀减速直线运动，后3 s ：静止在离左端0.5 m 的位置 (2)前2 s ：I ＝0，后2 s ：I ＝0.2 A 电流方向是顺时针方向 (3)0.04 J16．[导学号26020112] 【解析】(1)设金属棒匀加速运动的时间为Δt ，回路的磁通量变化量为ΔΦ，回路中的平均感应电动势为E ，由法拉第电磁感应定律得：E ＝ΔΦΔt ①其中ΔΦ＝Blx②(1分)设回路中的平均电流为I ，由闭合电路的欧姆定律得 I ＝E R ＋r③(1分) 则通过电阻R 的电荷量为 q ＝I Δt④(1分) 联立①②③④式，得q ＝BlxR ＋r(1分) 代入数据得q ＝4.5 C ．(1分)(2)设撤去外力时棒的速度为v ，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得 v 2＝2ax⑤(1分)设棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为W ，由动能定理得 W ＝0－12m v 2⑥(1分) 撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q 2＝－W⑦(1分) 联立⑤⑥⑦式，代入数据得 Q 2＝1.8 J ．⑧(1分) (3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝2∶1，可得Q 1＝3.6 J⑨(1分)在棒运动的整个过程中，由功能关系可知 W F ＝Q 1＋Q 2○10(1分) 由⑧⑨⑩式得W F ＝5.4 J ．(1分)【答案】(1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J。
2021-2022年高二人教版物理选修3-2练习册：单元测评2含答案
2021-2022年高二人教版物理选修3-2练习册：单元测评2含答案一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分)1．某正弦式交变电流的电流i随时间t变化的图像如图C21所示．由图可知( )图C-2-1A．电流的最大值为10 AB．电流的有效值为10 AC．该交流电的周期为0.03 sD．该交流电的频率为0.02 Hz2．当交流发电机的转子线圈平面与磁感线平行时，电流方向如图C22所示，当转子线圈旋转到中性面位置时( )图C-2-2A．线圈中的感应电流最大，方向将不变B．线圈中的感应电流最大，方向将改变C．线圈中的感应电流等于零，方向将不变D．线圈中的感应电流等于零，方向将改变3．一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e＝10 2sin 20πt (V)，则下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为零C．t＝0时，线圈切割磁感线的有效速度最大D．t＝0.4 s时，电动势第一次出现最大值4．一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为P 2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．52 VC ．10 VD ．102 V5．图C -2-3为某小型水电站的电能输送示意图，A 为升压变压器，其输入功率为P 1，输出功率为P 2，输出电压为U 2；B 为降压变压器，其输入功率为P 3，输入电压为U 3.A 、B 均为理想变压器，输电线总电阻为r ，则下列关系式中正确的是( )图C -2-3A ．P 1>P 2B ．P 2＝P 3C ．U 2>U 3D ．U 2＝U 36．(多选)图C -2-4甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与阻值为R ＝10 Ω的电阻连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V ．图乙是穿过矩形线圈的磁通量Φ随时间t 变化的图像，线圈电阻忽略不计，则下列说法正确的是( )甲 乙图C -2-4A ．电阻R 上的电功率为10 WB ．0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零C ．R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos 100πt(V )D ．通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝cos 100πt(A )7．如图C -2-5所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为10∶1，R 1＝20 Ω，R 2＝10 Ω，C 为电容器，原线圈所加电压的瞬时值表达式为u ＝220 2sin 100πt(V )．下列说法正确的是( )图C -2-5A ．通过电阻R 3的电流始终为零B ．副线圈两端交变电压的频率为5 HzC ．电阻R 2的电功率为48.4 WD ．原、副线圈铁芯中磁通量的变化率之比为10∶18．(多选)如图C -2-6所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R. 开始时，开关S 断开，当S 接通后( )图C-2-6A．变压器的输出电压减小B．输电线等效电阻R两端的电压增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流减小9．(多选)图C-2-7甲为火灾报警系统的示意图，其中R0为定值电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，理想变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1，副线圈输出电压如图乙所示，则下列说法正确的是()图C-2-7A．原线圈输入电压的有效值为220 2VB．副线圈输出电压瞬时值的表达式为u＝44 2cos 100πt(V)C．R处出现火情时，原线圈中的电流增大D．R处出现火情时，电阻R0的电功率减小10．(多选)图C-2-8为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻R＝10 Ω，降压变压器T2原、副线圈的匝数之比为4∶1，副线圈与用电器R0组成闭合电路．若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈的输出电压的瞬时值表达式为u＝220 2sin 100πt(V)，用电器的电阻R0＝11 Ω，则()图C-2-8A．通过用电器R0的电流的有效值是20 AB．升压变压器的输入功率为4650 WC．发电机中的交变电流的频率为100 HzD．当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、实验题(本题共2小题，11题7分，12题8分，共15分)11．图C-2-9是一种触电保安器的电路图，变压器A处用相线和零线双股平行绕制成线圈，然后接上用电器．B处有一个输出线圈，一旦线圈中有电流，经放大后便能推动继电器J切断电源，试说明：图C-2-9(1)多开灯不会使保安器切断电源的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；(2)有人“手—地”触电时，触电保安器会切断电源的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；(3)该保安器________(选填“能”或“不能”)为双手“相线—零线”触电时提供保安，因为________________________________________________________________________．12．利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图C-2-10所示)的线圈产生的交变电流．图C-2-10实验步骤如下：①将电压传感器接入数据采集器；②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号．图C-2-11(1)屏上出现的电压波形如图C-2-11所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能是____________________________________________(写出一条即可)．(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为____________．如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为__________．三、计算题(本题共3小题，13题12分，14题15分，15题18分，共45分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分) 13．如图C-2-12甲所示，固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一个小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，总电阻r＝1.0 Ω，所围成的矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝nB m S 2πTcos 2πTt ，其中B m 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化，求：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在0～T 4时间内，通过小灯泡的电荷量．甲 乙图C -2-1214．如图C -2-13所示，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直，线圈匝数n ＝40匝，内阻r ＝0.1 Ω，长l 1＝0.05 m ，宽l 2＝0.04 m ，转速为3000 r /min ，磁场的磁感应强度B ＝0.2 T ，线圈两端接有阻值为R ＝9.9 Ω的用电器和一个交流电流表．求：(结果保留两位有效数字)(1)线圈中产生的最大感应电动势；(2)从图示位置开始计时，t ＝1600s 时刻电流表的读数； (3)从图示位置开始，线圈转过60°和120°，通过用电器的电荷量之比；(4)1 min 内外力需要提供的能量．图C -2-1315．某发电厂的发电机的输出功率P ＝100 kW ，发电机端电压U ＝250 V ，向远处送电的输电线的总电阻R ＝8 Ω.已知输电线上损失的功率为输送功率的5%，用户得到的电压是220 V .(1)应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图．(2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数之比．参考答案单元测评(二)1．B [解析] 由图知电流的最大值为10 2 A ，有效值为I ＝10 22A ＝10 A ，选项A 错误，选项B 正确；周期为0.02 s ，则频率为f ＝1T＝50 Hz ，选项C 、D 错误． 2．D [解析] 线圈旋转到中性面位置，磁感线与切割速度方向平行，根据公式E ＝BLv sin θ可知，线圈中的感应电流等于零，转过中性面之后，电路中就又产生了感应电流，但是电流方向与之前线圈中的感应电流的方向相反，选项D 正确．3．A [解析] 由电动势e ＝10 2sin 20πt (V )知，计时从线圈位于中性面时开始，所以t ＝0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时线圈切割磁感线的线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，A 正确，B 、C 错误．当t ＝0.4 s 时，e ＝10 2sin (20π×0.4) V ＝0，D 错误．4．C [解析] 根据P ＝U 2R ，对直流电有P ＝102R ，对正弦式交流电有P 2＝U′2R ，所以正弦式交流电的有效值为U′＝PR 2＝102V ，故交流电源输出电压的最大值U m ′＝2U′＝10 V ，故选项C 正确，选项A 、B 、D 错误．5．C [解析] 根据远距离输电和理想变压器的工作原理可知，P 1＝P 2、P 2>P 3、U 2>U 3，故选项C 正确．6．AC [解析] 根据公式P ＝U 2R，得P ＝10 W ，故选项A 正确；由图乙可知，0.02 s 时通过线圈的磁通量为零，电动势最大，R 两端的电压瞬时值为10 2 V ，故选项B 错误；由图乙可知，T ＝0.02 s ，电动势的最大值为E m ＝2U ＝10 2 V ，ω＝2πT＝100π，又因为此交变电流是从垂直于中性面开始计时的，所以R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos 100πt(V )，故选项C 正确；I m ＝E m R＝1.41 A ，通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝1.41cos 100πt(A )，故选项D 错误．7．C [解析] 电容器能够通交流，选项A 错误；变压器能够改变交流电的电压，但是不能改变交流电的频率，选项B 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝22 V ，所以电阻R 2的电功率为P 2＝U 22R 2＝48.4 W ，选项C 正确；根据法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈铁芯中磁通量的变化率之比为1∶1，选项D 错误．8．BC [解析] 当S 接通后，变压器的输出电压不变，副线圈负载电阻减小，引起总电流增大，因此输电线的等效电阻两端的电压增大，灯泡L 1两端的电压减小，通过灯泡L 1的电流减小，选项A 错误，选项B 、C 正确；S 接通后，变压器输出功率增大，输入功率增大，原线圈中的电流增大，选项D 错误．9．BC [解析] 根据图乙可知，副线圈输出电压瞬时值的表达式为u ＝44 2cos 100πt(V )，故选项B 正确；其峰值为U 2m ＝44 2 V ，根据理想变压器输入、输出电压与原、副线圈匝数的关系可知，原线圈输入电压的峰值为U 1m ＝220 2 V ，其有效值为U 1＝220 V ，故选项A 错误；R 处出现火情时，温度升高，R 的阻值减小，副线圈上的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知，副线圈中的总电流增大，故原线圈中的电流增大，选项C 正确；由焦耳定律可知，R 0的电功率增大，故选项D 错误．10．AB [解析] 由T 2的副线圈的输出电压的表达式可知，副线圈的输出电压的有效值为220 V ，电流的有效值为I ＝22011 A ＝20 A ，选项A 正确；通过输电线的电流I′ ＝204 A ＝5 A ，所以升压变压器的输入功率为P ＝I′2R ＋I 2R 0＝52×10 W ＋202×11 W ＝4650 W ，选项B 正确；发电机中的交变电流的频率与T 2的输出电压的频率相同，也为50 Hz ，选项C 错误；当用电器的电阻R 0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率变大，选项D 错误．11．见解析[解析] (1)变压器A 处的线圈因双股绕制，正向电流与反向电流产生的磁场相互抵消，多开灯、少开灯都如此，所以B 处的线圈中无感应电流，保安器的控制开关J 不工作，不会自动切断电源；(2)当人“手—地”触电时，相线中的电流有一部分直接通过人体流入大地，不从A 处的线圈中回流，保安器铁芯中的磁通量发生变化，B 处的线圈有电流输出，保安器开关J 工作，自动切断电源；(3)“相线—零线”触电时，与多开几盏电灯的情况相似，A 处的线圈中正、反向电流总是相等，不会引起磁通量的变化，保安器不能自动切断电源，不起保安作用．12．(1)转子不是在匀强磁场中转动或手摇动发电机的转速不均匀(2)2 s 0.5π rad /s[解析] 只有线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电流才是标准的正弦式电流，手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的，所以不是匀强磁场，由于是手摇转动，转速难以保证恒定．屏上每出现一次向上的尖峰，就代表经过了一个周期，2 min 内屏上出现了61个向上的尖峰，表明周期T ＝2×6061－1s ＝2 s ，大轮的角速度等于小轮的角速度的一半，所以大轮的角速度ω＝2πT ·12＝0.5π rad /s . 13．(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10－3 C[解析] (1)由图像知，线圈中产生的交变电流的周期T ＝3.14×10－2 s ，所以E m ＝nB m Sω＝2πnB m S T＝8.0 V . (2)电流的最大值I m ＝E m R ＋r ＝0.80 A ，有效值I ＝I m 2＝2 25 A ，小灯泡消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.88 W . (3)在0～T 4时间内，电动势的平均值E －＝nS ΔB Δt ，平均电流I －＝E R ＋r ＝nS ΔB （R ＋r ）Δt， 通过小灯泡的电荷量Q ＝I －Δt ＝nS ΔB R ＋r ＝4.0×10－3 C .14．(1)5.0 V (2)0.35 A (3)13(4)74 J [解析] (1)E m ＝nBSω＝5.0 V .(2)I ＝E R ＋r ＝E m 2（R ＋r ）＝0.35 A . (3)由 q ＝I －t ＝E －R ＋r t ＝n ΔΦR ＋r 可得q 1q 2＝ΔΦ1ΔΦ2＝1－cos 60°1＋cos 60°＝13. (4)由能量守恒定律得E′＝Q ＝I 2(R ＋r)t ＝74 J .15．见解析[解析] (1)需要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路的示意图如图所示．(2)按题意，P 损＝5%P ＝0.05×100×103 W ＝5×103 W设输电线路中的电流为I ，P 损＝I 2RI ＝ P 损R ＝ 5×1038A ＝25 A 输送电压U 2＝P I ＝100×10325V ＝4000 V 对升压变压器，n 1n 2＝U 1U 2＝2504000＝116输电线路上损失的电压U 损＝IR ＝25×8 V ＝200 V降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－U 损＝(4000－200) V ＝3800 V用户在副线圈两端得到的电压U 4＝220 V所以n 3n 4＝U 3U 4＝3800220＝19011即升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶16，降压变压器原、副线圈的匝数之比为190∶11."32788 8014 耔OY35020 88CC 裌 30024 7548 畈63%28769 7061 灡31364 7A84 窄38061 94AD 钭20286 4F3E 伾33065 8129 脩。
人教版高中物理选修3-2全册同步练习测试解析版
人教版高中物理选修3.2全册同步练习解析版目录第4章第1、2节 (1)第4章第3节 (5)第4章第4节 (10)第4章第6节 (16)第4章第7节 (21)第4章全章训练 (25)第5章第1节 (39)第5章第2节 (44)第5章第3节 (49)第5章第4节 (54)第5章第5节 (59)知能综合检测（A卷） (64)知能综合检测（B卷） (68)第6章第1节 (73)知能综合检测（A卷） (77)知能综合检测（B卷） (82)第4章第1、2节一、选择题1.在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是（）A.奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象B.麦克斯韦预言了电磁感应现象，奥斯特发现了电磁感应现象C.库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律解析：麦克斯韦预言了电磁波并没有预言电磁感应现象，发现电磁感应现象的是法拉第，选项B错误；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，选项D错误.答案：AC2.（2011-宿迁高二检测）在电磁感应现象中，下列说法正确的是（）A.导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流B.导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流C.穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路内一定会产生感应电流D.闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流解析：导体处于闭合回路中，且做切割磁感线运动引起磁通量变化时，产生感应电流，A、B项不正确；闭合电路在磁场内做切割磁感线运动时，穿过回路的磁通量不一定变化，不一定产生感应电流，D错误；根据感应电流的产生条件可知，C正确.答案：C3.如右图所示，通电螺线管水平固定，OO'为其轴线，“、力、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于O。
'轴.则关于这三点的磁感应强度Bb、及的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量瓦、瓦、瓦的大小关系，下列判断正确的是（）-•HPA.Ba~~Bfy~~Be,~~~~B.Bb'^'Be，⑦⑦cC.Ba>Bb>Bc，D.B a>B b>B c,ea=Cb=m解析：根据通电螺线管产生的磁场特点，B u>B b>B c,由ABS,可得瓦〉血,>血,故C正确.答案：C4.（2011-永安高二检测）如图所示，有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动.下列四个图中能产生感应电流的是（）解析： A 、C 图中穿过线圈的磁通量始终为零，不产生感应电流；B 图中穿过线圈的 磁通量保持不变，不产生感应电流；D 图中由于线圈与磁感线的夹角变化引起磁通量变化， 产生感应电流.答案：D5.在纸面内放有一条形磁铁和一个位于磁铁正上方的圆形线圈（如右图所示），下列情况中能使线圈中产生感应电流的是（）A.将磁铁在纸面内向上平移C.将磁铁绕垂直纸面的轴转动 B.将磁铁在纸面内向右平移D.将磁铁的N 极向纸外转，S 极向纸内转解析： 将磁铁向上平移、向右平移或绕垂直纸面的轴转动，线圈始终与磁感线平行， 磁通量始终为零，没有变化，不产生感应电流.所以A 、B 、C 均不正确.将磁铁的N 极向 纸外转，S 极向纸内转，磁通量增加，线圈中产生感应电流，所以D 项正确.答案：D6.如右图所示，四面体OABC 处在沿Ox 方向的匀强磁场中，下列关于磁场穿过各个面的磁通量的说法中正确的是（）A.穿过AOB 面的磁通量为零B.C.D.穿过ABC 面和BOC 面的磁通量相等穿过AOC 面的磁通量为零穿过ABC 面的磁通量大于穿过BOC 面的磁通量解析： 此题实际就是判断磁通量的有效面积问题.勾强磁场沿Qx 方向没有磁感线穿 过面、AOC 面，所以磁通量为零，A, C 正确；在穿过ABC 面时，磁场方向和ABC 面不垂直，考虑夹角后发现，ABC 面在垂直于磁感线方向上的投影就是BOC 面，所以穿过 二者的磁通量相等，B 正确，D 错误.故正确答案为ABC.答案：ABC7.如右图所示，匕为一根无限长的通电直导线，M 为一金属环，匕通过M 的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流/,贝M )A.当匕中的电流发生变化时，环中有感应电流B.当M 左右平移时，环中有感应电流C.当M 保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D.只要匕与M 保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流解析： 图中金属环所在平面与磁感线平行，穿过金属环的磁通量为零.无论/变化,还是Af 上下移动或左右平移，金属环所在平面一直保持与磁感线平行，磁通量一直为零,不产生感应电流，D 正确.答案：D8.一磁感应强度为B 的匀强磁场方向水平向右，一面积为S 的矩形线圈abed 如右图所示放置，平面沥cd 与竖直方向成＜9角.将沥cd 绕ad 轴转180。
(人教版)物理高中选修(3-2)课后习题+单元检测卷 (全书完整版)
（人教版）高中物理选修（3-2）课后习题+单元检测卷汇总第四章电磁感应1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件课时演练·促提升A组1.如图所示,一个矩形线圈与两条通有相同大小电流的平行直导线处于同一平面,并且处在两导线的中央,则()A.两导线电流同向时,穿过线圈的磁通量为零B.两导线电流反向时,穿过线圈的磁通量为零C.两导线电流同向或反向,穿过线圈的磁通量都相等D.两导线电流产生的磁场是不均匀的,不能判定穿过线圈的磁通量是否为零解析:根据安培定则,两导线电流同向时,它们在线圈处产生的磁场反向,穿过线圈的磁通量为零;两导线电流反向时,它们在线圈处产生的磁场同向,穿过线圈的磁通量不为零,故选项A正确.答案:A2.如图所示,条形磁铁正上方放置一矩形线框,线框平面水平且与条形磁铁平行. 则线框由N极端匀速平移到S极端的过程中,线框中的感应电流的情况是()A.线框中始终无感应电流B.线框中始终有感应电流C.线框中开始有感应电流,当线框运动到磁铁中部时无感应电流,过中部后又有感应电流D.线框中开始无感应电流,当线框运动到磁铁中部时有感应电流,过中部后又无感应电流解析:先画出条形磁铁的磁场分布情况,然后分析线圈在平移过程中,穿过线框的磁通量的变化情况,可知,穿过线圈的磁通量始终在变化,故B正确.答案:B3.如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是()解析:产生感应电流的条件是穿过线圈的磁通量发生变化,选项B符合要求.答案:B4.如图所示,竖直放置的长直导线通以图示方向的电流,有一矩形金属线框abcd与导线处在同一平面内,下列情况下,矩形线框中不会产生感应电流的是()A.导线中电流变大B.线框向右平动C.线框向下平动D.线框以ab边为轴转动解析:导线中电流变大,则周围的磁感应强度增强,线框中磁通量增大,可以产生感应电流;线框向右平动时,线框中的磁感应强度减小,磁通量减小,可以产生感应电流;线框向下平动时,线框中的磁感应强度不变,磁通量不变,不会产生感应电流;线框以ad边为轴转动时,线框中的磁通量发生变化,会产生感应电流,故选项A、B、D不合题意,选项C符合题意.答案:C5.如图所示,一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内,螺线管的中心线恰好和线圈的一条直径MN重合. 要使线圈a中产生感应电流,可采用的方法有()A.使螺线管在线圈a所在平面内转动B.使螺线管上的电流发生变化C.使线圈以MN为轴转动D.使线圈以与MN垂直的直径为轴转动解析:图示位置,线圈a所在平面与磁感线平行,穿过线圈的磁通量为零,当按A、B、C所述方式变化时,线圈a所在平面仍与磁感线平行,磁通量不变,不产生感应电流;按D所述方式变化时,由于线圈与磁场夹角变化引起磁通量变化,能够产生感应电流,故选D.答案:D6.(多选)如图所示是截面为等腰直角形的三棱柱,其侧面abcd为正方形,边长为L,将它按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,下面说法中正确的是()A.通过abcd平面的磁通量大小为B·L2B.通过dcfe平面的磁通量大小为B·L2C.通过abfe平面的磁通量大小为B·L2D.通过整个三棱柱的磁通量为零解析:由公式Φ=BS cos θ可以得出通过侧面abcd的磁通量Φ1=BL2cos 45°=BL2,A错误;通过平面dcfe的磁通量Φ2=BL·L,B正确;通过平面abfe的磁通量Φ3=B·L2cos 90°=0,C错误;而整个三棱柱表面是个闭合曲面,穿入与穿出的磁感线条数相等,即穿过它的净磁感线的条数是0,故穿过整个三棱柱的磁通量为零,D正确.答案:BD7.(多选)如图所示,A、B两回路中各有一开关S1、S2,且回路A中接有电源,回路B中接有灵敏电流计,下列操作及相应的结果中可能的是()A.先闭合S2,后闭合S1的瞬间,电流计指针偏转B.S1、S2闭合后,在断开S2的瞬间,电流计指针偏转C.先闭合S1,后闭合S2的瞬间,电流计指针偏转D.S1、S2闭合后,在断开S1的瞬间,电流计指针偏转解析:回路A中有电源,当S1闭合后,回路中有电流,产生磁场,回路B中有磁通量. 在S1闭合或断开的瞬间,回路A中的电流从无到有或从有到无,产生的磁场发生变化,从而使穿过回路B的磁通量发生变化,此时若S2是闭合的,则回路B中有感应电流,电流计指针偏转,所以选项A、D正确.答案:AD8.如图所示为法拉第研究“磁生电”现象的实验装置原理图. 两个线圈分别绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接灵敏电流表,下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流()A.开关S闭合或断开瞬间B.开关S闭合一段时间之后C.开关S闭合后,改变滑动变阻器滑片的位置时D.拿走铁环,再做这个实验,开关S闭合或断开的瞬间解析:根据法拉第对产生感应电流的五类概括,选项A、C、D符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象. 而开关S闭合一段时间之后,A线圈中是恒定电流,产生恒定的磁场,B 线圈中磁通量稳定不变,故不能使B线圈中产生感应电流,故选项B符合题意.答案:B9.要研究电磁感应现象实验,为了能明显地观察到实验现象,请在如图所示的实验器材中,选择必要的器材,在图中用实线接成相应的实物电路图.答案:实物电路图如图所示.B组1.如图所示,在匀强磁场中的U形导轨上,有两根等长的平行导线ab和cd,以相同的速度v 匀速向右滑动. 为使ab中有感应电流产生,对开关S来说()A.打开和闭合都可以B.应打开C.打开和闭合都不行D.应闭合解析:若开关打开,导线运动时,闭合回路abdc中磁通量不变,不产生感应电流;若开关闭合,导线运动时,闭合回路abNM中磁通量变化,产生感应电流. 所以,应选D选项.答案:D2.如图所示,在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P,现用力从四周拉弹簧线圈,使线圈包围的面积变大,则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中,正确的是()A.磁通量增大,有感应电流产生B.磁通量增大,无感应电流产生C.磁通量减小,有感应电流产生D.磁通量减小,无感应电流产生解析:本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看). 磁通量是指穿过一个面的磁感线的多少,由于垂直纸面向外的和垂直纸面向里的磁感线要抵消一部分,当弹簧线圈P的面积扩大时,垂直纸面向里的磁感线条数增加,而垂直纸面向外的磁感线条数是一定的,故穿过P的磁通量将减小,回路中会有感应电流产生.答案:C3.(多选)2013年12月2日1时30分,我国嫦娥三号搭载月球车“玉兔号”从西昌卫星发射中心顺利升空,正式开始探月之旅. 假如月球车登月后要探测一下月球表面是否有磁场,应该怎样进行实验()A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无B.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈沿某一方向运动,若电流表无示数,则判断月球表面无磁场C.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈沿某一方向运动,若电流表有示数,则判断月球表面有磁场D.将电流表与线圈组成闭合电路,使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,月球表面若有磁场,则电流表至少有一次示数不为零解析:只要线圈中能产生感应电流,电流表有示数,就说明月球上一定有磁场. 如果没有电流,只能说明线圈中的磁通量没有发生变化,需要变换转动轴或运动方向再试. 如果线圈分别绕两个互相垂直的轴转动,当空间有磁场时,至少会有一次产生感应电流,C、D正确.答案:CD4.(多选)下列说法中正确的是()A.只要导体相对磁场运动,导体中就一定会产生感应电流B.闭合导体回路在磁场中做切割磁感线运动,导体回路中不一定会产生感应电流C.只要穿过闭合导体回路的磁通量不为零,导体回路中就一定会产生感应电流D.只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,导体回路中就一定会产生感应电流解析:产生感应电流要有两个条件:一是导体回路要闭合;二是穿过导体回路的磁通量要发生变化,故D正确;如果导体没有构成闭合回路或构成闭合回路但沿磁感线运动,导体中就没有感应电流,故A错误;如果闭合导体回路在与回路平面垂直的磁场中运动,两边都切割磁感线,但闭合导体回路的磁通量仍没有发生变化,也不产生感应电流,故B正确;穿过闭合导体回路的磁通量不为零,但如果磁通量没有变化,回路中就没有感应电流,故C错误.答案:BD5.如图所示,矩形线圈abcd左半边处在匀强磁场中,右半边在磁场外,磁感应强度为B,线圈一半的面积为S,初始时磁场垂直于线圈平面,求下列情况中线圈中磁通量的变化量:(1)以ab边为轴线圈转过90°.(2)以ab边为轴线圈转过60°.(3)以中线ef为轴线圈转过180°.解析:(1)线圈初始磁通量Φ1=BS,转过90°后,Φ2=0,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=-BS,大小为BS.(2)当线圈以ab边为轴边转过60°时,矩形线圈恰好全部进入磁场,Φ2=B·2S cos 60°=BS,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=0,说明磁通量未发生变化.(3)当线圈绕中线转过180°时,因为Φ1=BS,磁感线是垂直于线圈的正前面向里穿过的,当线圈绕中线转过180°时,线圈的正后面转到正前面,磁感线是从原正后面向里穿过的,故Φ2=-BS,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BS,大小为2BS.答案:见解析.6.如图是研究电磁感应现象实验所需的器材,用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路,将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路,并列举出在实验中能够改变副线圈回路磁通量,使副线圈中产生感应电流的三种方法:(1).(2).(3).答案:实线连接,如图所示.(1)A线圈在B线圈中,合上(或断开)开关瞬间(2)将原线圈插入副线圈或从副线圈中抽出的过程中(3)A线圈在B线圈中,移动滑动变阻器的滑片时3 楞次定律课时演练·促提升A组1.关于电磁感应现象,下列说法中正确的是()A.感应电流的磁场总是与原磁场方向相反B.闭合线圈放在变化的磁场中就一定能产生感应电流C.闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动时,一定能产生感应电流D.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的变化解析:电磁感应现象中,若磁通量减小,则感应电流的磁场与原磁场方向相同,选项A错误;若闭合线圈平面与磁场方向平行,则无论磁场强弱如何变化,穿过线圈的磁通量始终为零,不产生感应电流,选项B错误;若线圈切割磁感线时,穿过线圈的磁通量不发生变化,则不能产生感应电流,选项C错误;只有选项D正确.答案:D2.如图所示,一线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在匀强磁场中运动,已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时(位置Ⅱ正好是细杆竖直位置),线圈内的感应电流方向(顺着磁场方向看去)是()A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是顺时针方向B.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆时针方向C.Ⅰ位置是顺时针方向,Ⅱ位置为零,Ⅲ位置是逆时针方向D.Ⅰ位置是逆时针方向,Ⅱ位置为零,Ⅲ位置是顺时针方向解析:线圈由初始位置向Ⅰ位置运动过程中,沿磁场方向的磁通量逐渐增大,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,从右向左穿过线圈,根据安培定则,Ⅰ位置时感应电流的方向(沿磁感线方向看去)是逆时针方向;在Ⅱ位置时由左向右穿过线圈的磁通量最大,由Ⅱ位置向Ⅲ位置运动时,向右穿过线圈的磁通量减少,根据楞次定律,感应电流的磁场方向向右,阻碍它的减少,根据安培定则可判定Ⅲ位置的电流方向(沿磁感线方向看去)是顺时针方向,且知Ⅱ位置时感应电流为零. 故选D.答案:D3.闭合线圈abcd运动到如图所示的位置时,bc边所受到的磁场力方向向下,那么线圈的运动情况是()A.向左平动进入磁场B.向右平动出磁场C.向上平动D.向下平动解析:当bc受力向下时,说明感应电流方向由b指向c,当向左进入磁场时,磁通量增加,感应电流的磁场方向应该与原磁场方向相反,垂直纸面向里,用右手螺旋定则可以判断感应电流方向为顺时针方向.答案:A4.如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管,则电路中()A.始终有感应电流自a向b流过电流表GB.始终有感应电流自b向a流过电流表GC.先有a→G→b方向的感应电流,后有b→G→a方向的感应电流D.将不会产生感应电流解析:条形磁铁从左边进入螺线管的过程中,在螺线管内产生的磁场方向向右,且穿过螺线管的磁通量不断增加,根据楞次定律,产生的感应电流的方向是a→G→b;条形磁铁从螺线管中向右穿出的过程中,在螺线管中产生的磁场方向仍向右,穿过螺线管的磁通量不断减小,根据楞次定律,产生的感应电流的方向是b→G→a,故C正确.答案:C5.如图所示,磁铁垂直于铜环所在平面,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是()A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.转动解析:铜环只有向右运动,才能阻碍穿过铜环的磁通量的增加.答案:A6.如图所示,矩形线框与长直导线在同一平面内,当矩形线框从直导线的左侧平移到右侧的过程中线框内感应电流的方向为()A.先顺时针,后逆时针B.先逆时针,后顺时针C.先顺时针,后逆时针,再顺时针D.先逆时针,后顺时针,再逆时针解析:直线电流产生的磁场在右侧垂直纸面向里,在左侧垂直线面向外,线框从左向右平移时,磁通量是先从垂直纸面向外的增强到减弱(线框通过导线时),当线框正通过直线电流的中间时,磁通量为零,继续向右运动时磁通量从垂直纸面向里的增强又到减弱,根据楞次定律和右手定则,感应电流的方向先为顺时针,后为逆时针,再顺时针.答案:C7.如图所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过. 现将环从位置Ⅰ释放,经过磁铁到达位置Ⅱ. 设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为F T1和F T2,重力加速度大小为g,则()A.F T1>mg,F T2>mgB.F T1<mg,F T2<mgC.F T1>mg,F T2<mgD.F T1<mg,F T2>mg解析:当圆环经过磁铁上端时,磁通量增大,根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推,又由牛顿第三定律可知圆环给磁铁一个向下的磁场力,因此有F T1>mg;当圆环经过磁铁下端时,磁通量减小,根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸,同理圆环要给磁铁一个向下的磁场力,因此有F T2>mg,所以只有A正确.答案:A8.(多选)如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流. 各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是()解析:根据楞次定律可确定感应电流的方向:如对C图分析,当磁铁向下运动时:(1)闭合线圈原磁场的方向——向上;(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加;(3)感应电流产生的磁场方向——向下;(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同. 线圈的上端为S极,磁铁与线圈相互排斥. 综合以上分析知,C、D正确.答案:CDB组1.如图所示,固定的水平长直导线中通有直流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行. 线框由静止释放,在下落过程中()A.穿过线框的磁通量保持不变B.线框中感应电流方向保持不变C.线框所受安培力的合力为零D.线框的机械能不断增大解析:线框下落过程中,穿过线框的磁通量减小,选项A错误;由楞次定律可判断出感应电流方向一直沿顺时针方向,选项B正确;线框受到的安培力的合力竖直向上,但小于重力,则合力不为零,选项C错误;在下落过程中,安培力对线框做负功,则其机械能减小,选项D错误. 答案:B2.如图所示,当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时,线圈c向右摆动,则ab的运动情况是()A.向左或向右匀速运动B.向左或向右减速运动C.向左或向右加速运动D.只能向右匀加速运动解析:当导线ab在导轨上滑行时,线圈c向右运动,说明穿过线圈的磁通量正在减少,即右侧回路中的感应电流减小,导线正在减速运动,与方向无关,故A、C、D错误,B正确.答案:B3.如图所示,螺线管CD的导线绕向不明,当磁铁AB插入螺线管时,电路中有图示方向的电流产生,下列关于螺线管极性的判断正确的是()A.C端一定是N极B.C端一定是S极C.C端的极性一定与磁铁B端的极性相同D.无法判断极性,因螺线管的绕法不明解析:AB的插入使螺线管磁通量增大而产生感应电流,根据楞次定律知,感应电流的磁场阻碍AB插入,因此,C端极性一定和B端极性相同.答案:C4.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈. 当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力F N及在水平方向运动趋势的正确判断是()A.F N先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.F N先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.F N先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.F N先大于mg后小于mg,运动趋势向右解析:当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,线圈中向下的磁通量先增加后减小,由楞次定律可知,线圈中先产生逆时针方向的感应电流,后产生顺时针方向的感应电流,线圈的感应电流磁场阻碍磁铁的运动,故靠近时磁铁与线圈相互排斥,线圈受排斥力向右下方,F N大于mg,线圈有水平向右运动的趋势;离开时磁铁与线圈相互吸引,线圈受到吸引力向右上方,F N小于mg,线圈有水平向右运动的趋势. 所以正确选项是D.答案:D5.(多选)如图所示,导体AB、CD可在水平轨道上自由滑动,且两水平轨道在中央交叉处互不相通. 当导体棒AB向左移动时()A.AB中感应电流的方向为A到BB.AB中感应电流的方向为B到AC.CD向左移动D.CD向右移动解析:由右手定则可判断导体AB中感应电流方向为A→B,由左手定则可判断导体CD受到向右的安培力作用而向右运动.答案:AD6.(多选)如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈M相连,要使线圈N获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)()A.向右匀速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向右加速运动解析:欲使线圈N产生顺时针方向的感应电流,则感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里,由楞次定律可知有两种情况:一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流,使其在N中的磁场方向向里,且磁通量在减小;二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流,使其在N中的磁场方向向外,且磁通量在增大. 因此,对于前者,应使ab减速向右运动;对于后者,则应使ab加速向左运动. 故应选B、C. (注意匀速运动只能产生恒定电流;匀变速运动产生均匀变化的电流)答案:BC4 法拉第电磁感应定律课时演练·促提升A组1.闭合电路中产生的感应电动势的大小,跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比()A.磁通量B.磁感应强度C.磁通量的变化率D.磁通量的变化量解析:根据法拉第电磁感应定律表达式E=n知,闭合电路中感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,而与磁通量Φ、磁感应强度B、磁通量的变化量ΔΦ无关,所以选项A、B、D 错误,选项C正确.答案:C2.穿过一个单匝线圈的磁通量,始终以每秒均匀地增加2 Wb,则()A.线圈中的感应电动势每秒增大2 VB.线圈中的感应电动势每秒减小2 VC.线圈中的感应电动势始终为2 VD.线圈中不产生感应电动势解析:根据题意,穿过线圈的磁通量始终每秒均匀增加2 Wb,即穿过线圈的磁通量的变化率=2 Wb/s,由法拉第电磁感应定律知E=n=2 V,所以选C.答案:C3.如图所示,有一匝接在电容器C两端的圆形导线回路,垂直于回路平面以内存在着向里的匀强磁场B,已知圆的半径r=5 cm,电容C=20 μF,当磁场B以4×10-2 T/s的变化率均匀增加时,则()A.电容器a板带正电,电荷量为2π×10-9 CB.电容器a板带负电,电荷量为2π×10-9 CC.电容器b板带正电,电荷量为4π×10-9 CD.电容器b板带负电,电荷量为4π×10-9 C解析:根据楞次定律可判断a板带正电,线圈中产生的感应电动势E=πr2=π×10-4 V,板上带电荷量Q=CE=2π×10-9 C,选项A正确.答案:A4.(多选)如图所示为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的竖直分量向下. 飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度保持不变. 由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差. 设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1,右方机翼末端处的电势为φ2,则()A.若飞机从西往东飞,φ1比φ2高B.若飞机从东往西飞,φ2比φ1高C.若飞机从南往北飞,φ1比φ2高D.若飞机从北往南飞,φ2比φ1高解析:由右手定则可知机翼左端电势比右端电势高,即φ1>φ2,A、C项正确.答案:AC5.(多选)在北半球,地磁场的竖直分量向下. 飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度不变,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1,右方机翼末端处电势为φ2,则()A.若飞机从西往东飞,φ1比φ2高B.若飞机从东往西飞,φ2比φ1高C.若飞机从南往北飞,φ1比φ2高D.若飞机从北往南飞,φ2比φ1高解析:该题中飞机两翼是金属材料,可视为一垂直于飞行方向切割竖直向下的磁感线的导体棒,磁场水平分量对产生电动势无作用. 对选项A,磁场竖直分量向下,手心向上,拇指指向飞机飞行方向,四指指向左翼末端,故φ1>φ2,选项A正确. 同理,飞机从东往西飞,仍是φ1>φ2,选项B错误. 从南往北、从北往南飞,都是φ1>φ2,故选项C正确,选项D错误.答案:AC6.如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出,设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力,则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是()A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法判断解析:棒ab水平抛出后,其速度越来越大,但只有水平分速度v0切割磁感线产生感应电动势,故E=Bl v0保持不变.答案:C7.将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内. 回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中. 回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示. 用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图象是()。
最新人教版高中物理选修3-2单元测试题含答案全套
最新人教版高中物理选修3--2单元测试题含答案全套第四章《电磁感应》单元测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.关于自感现象，下列说法中正确的是()A．自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象B．自感电动势总是阻止原电流的变化C．自感电动势的方向总与原电流方向相反D．自感电动势的方向总与原电流方向相同2.如图所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同的中心轴线OO′，关于线圈中产生感应电流的下列说法中，正确的是()A．当磁铁向纸面外平移时，线圈中产生感应电流B．当磁铁向上平移时，线圈中产生感应电流C．当磁铁向下平移时，线圈中产生感应电流D．当磁铁N极向纸外，S极向纸里绕OO′轴转动时，线圈中产生感应电流3.如图所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴．则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，下列判断正确的是()A．Ba＝Bb＝Bc，Φa＝Φb＝ΦcB．Ba>Bb>Bc，Φa<Φb<ΦcC．Ba>Bb>Bc，Φa>Φb>ΦcD．Ba>Bb>Bc，Φa＝Φb＝Φc4.如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节滑动变阻器R 的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头，使它们都正常发光，然后断开开关S.重新闭合开关S，则()A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B．闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮C．稳定后，L和R两端的电势差一定相同D．稳定后，A1和A2两端的电势差不相同5.如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板()A．不带电B．所带电荷量与t成正比C．带正电，电荷量是D．带负电，电荷量是6.如图所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴OO′转动，边长为L，总电阻为R，ab边质量为m，其他三边质量不计，现将abcd拉至水平位置，并由静止释放，经时间t到达竖直位置，产生热量为Q，若重力加速度为g，则ab边在最低位置所受安培力大小等于()A．B．BLC．D．7.如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L通过M的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流I，则()A．当L中的I发生变化时，环中有感应电流B．当M左右平移时，环中有感应电流C．当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D．只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流8.如图所示，一矩形线框以竖直向上的初速度进入只有一条水平边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，进入磁场后上升一段高度又落下离开磁场，运动中线框只受重力和安培力作用，线框在向上、向下经过图中1、2位置时的速率按时间顺序依次为v1、v2、v3和v4，则可以确定()A．v1＜v2B．v2＜v3C．v3＜v4D．v4＜v19.圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如下图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力F N将增大10.如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使线圈中的磁通量发生变化？()A．向左或向右平动B．向上或向下平动C．绕O1O2转动D．平行于纸面向里运动11.一矩形线圈abcd位于一随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面向里(如图甲所示)，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．以I表示线圈中的感应电流(图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向)，下图中能正确表示线圈中电流I随时间t变化规律的是()A．B．C．D．12.如图所示，导体棒ab长为4L，匀强磁场的磁感应强度为B，导体绕过O点垂直纸面的轴以角速度ω匀速转动，a与O的距离很近．则a端和b端的电势差Uab的大小等于()A．2BL2ωB．4BL2ωC．6BL2ωD．8BL2ω13.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E－t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为，线圈中的E－t关系图可能是()A．B．C．D．14.下列实验现象，属于电磁感应现象的是()A．导线通电后，其下方的小磁针偏转B．通电导线AB在磁场中运动C．金属杆切割磁感线时，电流表指针偏转D．通电线圈在磁场中转动15.如图所示，小螺线管与音乐播放器相连，大螺线管直接与音箱相连．当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来，大小螺线管之间发生的物理现象是()A．自感B．静电感应C．互感D．直接导电二、多选题(每小题至少有两个正确答案)16.(多选)在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图．PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大．一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线(Ⅰ)位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的如图(Ⅱ)位置时，线框的速度为v，则下列说法正确的是()2A．图(Ⅱ)时线框中的电功率为B．此过程中回路产生的电能为3mv28C．图(Ⅱ)时线框的加速度为D．此过程中通过线框横截面的电荷量为17.(多选)如图所示，金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好，匀强磁场的方向竖直向下．则ab棒在恒力F作用下向右运动的过程中，有()A．安培力对ab棒做正功B．安培力对cd棒做正功C．abdca回路的磁通量先增加后减少D．F做的功等于回路产生的总热量和系统动能的增量之和18.如下图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中．现在将垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是()A．感应电流方向是N→MB．感应电流方向是M→NC．安培力水平向左D．安培力水平向右19.(多选)两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环．当A以如图所示的方向绕中心轴转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则()A．A可能带正电且转速减小B．A可能带正电且转速增大C．A可能带负电且转速减小D．A可能带负电且转速增大20.(多选)如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是()A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的三、实验题21.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：①电流计②直流电源③带铁芯(图中未画出)的线圈A④线圈B⑤开关⑥滑动变阻器(1)按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出两种方法：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________.22.图为“研究电磁感应现象”的实验装置．(1)将图中所缺的导线补接完整．(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：①将小线圈迅速插入大线圈时，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏一下；②小线圈插入大线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏一下．四、计算题23.如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面倾角θ＝37°，导轨间的距离L＝1.0 m，下端连接R＝1.6 Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间均存在磁感应强度B＝1.0 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场，质量m＝0.5 kg、电阻r＝0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F＝5.0 N的恒力使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，当金属棒滑行2.8 m后速度保持不变．求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；(2)当金属棒沿导轨向上滑行的速度v′＝2 m/s时，其加速度的大小a.五、填空题24.磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是________(填“防止”或“利用”)涡流而设计的，起________(填“电磁阻尼”或“电磁驱动”)的作用．25.某同学利用假期进行实验复习，验证电磁感应产生的条件．他通过如图所示实验，观察到以下实验现象：①把磁铁插入线圈时，线圈中有感应电流；②把磁铁放在线圈内不动，线圈中无感应电流；③把磁铁从线圈中拔出，线圈中有感应电流．这次实验表明，穿过闭合线圈的磁通量________(选填“变化”或“不变化”)，线圈中就有感应电流．26.(1)实验装置如图(a)所示，合上电键S时发现电流表指针向右偏，填写下表空格：(2)如图(b)所示，A、B为原、副线圈的俯视图，已知副线圈中产生顺时针方向的感应电流，根据图(a)可判知可能的情况是()A．原线圈中电流为顺时针方向，变阻器滑动片P在右移B．原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出铁芯C．原线圈中电流为逆时针方向，正把铁芯插入原线圈中D．原线圈中电流为逆时针方向，电键S正断开时27.一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面成30°角，磁感应强度B＝0.5 T，在0.05 s内线圈转到与磁场方向垂直的位置，在此过程中，线圈中的平均感应电动势＝________V.28.一个直径为d的圆形线圈，垂直放置在磁感强度为B的匀强磁场中，现使线圈绕其直径转过30°角，如图所示，则穿过线圈的磁通量的变化为________．六、简答题29.如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况．答案解析1.【答案】A【解析】自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象，在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化，不是阻止，所以选项A对、B错．当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反，所以选项C、D错．2.【答案】D【解析】由条形磁铁周围磁感线的分布特点可知，当磁铁平动时，穿过正方形线圈的磁通量始终为零不发生变化，故线圈中不产生感应电流，故A、B、C错；当磁铁转动时，穿过正方形线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，D对．3.【答案】C【解析】靠近螺线管的地方磁场强，由题图知，a、b、c三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系为Ba>Bb>Bc；三个小圆环的面积相同，根据磁通量的定义可知，Φa>Φb>Φc，所以A、B、D错误；C正确．4.【答案】C【解析】由题可知，闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，说明此时滑动变阻器R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大，断开开关再重新闭合的瞬间，根据自感原理可判断，A2立刻变亮，而A1逐渐变亮，A、B均错误；稳定后，自感现象消失，由题知，线圈L和R两端的电势差一定相同，A1和A2两端的电势差也相同，所以C正确，D错误．5.【答案】D【解析】磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：E＝＝S＝kS，而S ＝，经时间t电容器P板所带电荷量Q＝EC＝；由楞次定律知电容器P板带负电，D选项正确．6.【答案】Dmv2①【解析】由能量守恒得：mgL＝Q＋12F＝BIL②I＝③由①②③得：F＝，故选项D正确．7.【答案】D【解析】由安培定则可知导线L中电流产生的磁场方向与金属环面平行，即穿过M的磁通量始终为零，保持不变，故只要L与M保持垂直，A、B、C三种情况均不能产生感应电流．8.【答案】D【解析】由能量守恒定律可知，线框从进入磁场到离开磁场的过程中，有部分机械能转化为焦耳热，即机械能减小，则v4＜v1，D正确；而线框完全在磁场中运动时，由于磁通量不变，没有感应电流，故线框只受重力作用，机械能守恒，则v2＝v3，B错误；由楞次定律可知，线框进入磁场时受到的安培力方向竖直向下，重力方向竖直向下，因而做减速运动，故v1＞v2，A错误；线框离开磁场时受到的安培力方向竖直向上，重力方向竖直向下，二者大小关系不能确定，故v3、v4大小关系也不能确定，C错误．故选D.9.【答案】D【解析】通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a线圈中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，B错误；根据楞次定律可知，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力增大，C错误，D正确．10.【答案】C【解析】线圈向左或向右平动，Φ＝BS，不变，A错误；线圈向上或向下平动，Φ＝BS，不变，B错误；线圈绕O1O2转动，根据公式Φ＝BS sinθ，磁通量不断改变，C正确；线圈平行于纸面向里运动，Φ＝BS，不变，D错误．11.【答案】C×，所以线圈中的感应电流取决于磁感应强度【解析】由电磁感应定律和欧姆定律得I＝＝＝SRB随t的变化率．由图乙可知，0～1 s时间内，B增大，Φ增大，感应磁场与原磁场方向相反(感应磁场的磁感应强度的方向向外)，由右手定则知感应电流是逆时针的，因而是负值．可判断：1～2 s为正的恒值；2～3 s为零；3～4 s为负的恒值；4～5 s为零；5～6 s为正的恒值．故C正确，A、B、D错误．12.【答案】Dωl＝ω【解析】由E＝Blv，切割磁感线的总长度为4L，切割磁感线的平均速度v＝12即：Uab＝E＝B·4L·2Lω＝8BL2ω，D正确．13.【答案】D【解析】由公式E＝Blv可知，当刷卡速度减半时，线圈中的感应电动势最大值减半，且刷卡所用时间加倍，故正确选项为D.14.【答案】C【解析】导线通电后，其下方的小磁针受到磁场的作用力而发生偏转，说明电流能产生磁场，是电流的磁效应现象，不是电磁感应现象，故A错误；通电导线AB在磁场中受到安培力作用而运动，不是电磁感应现象，故B错误；金属杆切割磁感线时，电路中产生感应电流，是电磁感应现象，故C正确；通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动，不是电磁感应现象，故D错误．15.【答案】C【解析】小螺线管与音乐播放器相连，小线圈中输入了音频信号；当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来，说明大线圈中激发出了感应电流，是互感现象．16.【答案】AB【解析】回路中产生感应电动势为E＝2Ba2v感应电流为I＝＝，此时线框中的电功率P＝I2R＝，故A正确．根据能量守恒定律得到，此过程回路产生的电能为Q＝12mv2－1 2m(2v)2＝38mv2，故B正确．左右两边所受安培力大小为F＝BIa＝，则加速度为a＝＝，故C错误．此过程通过线框横截面的电荷量为q＝＝，故D错误．故选A、B.17.【答案】BD【解析】ab棒向右运动产生感应电流，电流通过cd棒，cd棒受向右的安培力作用随之向右运动．设ab、cd棒的速度分别为v1、v2，运动刚开始时，v1>v2，回路的电动势E＝，电流为逆时针方向，ab、cd棒所受的安培力方向分别向左、向右，安培力分别对ab、cd棒做负功、正功，选项A错误，B正确；金属棒最后做加速度相同、速度不同的匀加速运动，且v1>v2，abdca回路的磁通量一直增加，选项C错误；对系统，由动能定理可知，F做的功和安培力对系统做的功的代数和等于系统动能的增量，而安培力对系统做的功等于回路中产生的总热量，选项D正确．18.【答案】AC【解析】由右手定则知，MN中感应电流方向是N→M，再由左手定则可知，MN所受安培力方向垂直导体棒水平向左，C正确，故选A、C.19.【答案】BC【解析】选取A环研究，若A环带正电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向里增加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向外，故B正确，A错误；若A环带负电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向外增加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向里，B环中感应电流的方向应为顺时针方向，故D错误，C正确．故选B、C.20.【答案】AD【解析】由题意可知，小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，故说明小球在B管时受到阻力作用．其原因是金属导体切割磁感线，从而使闭合的导体中产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使小球受向上的阻力．故B管应为金属导体，如铜、铝、铁等，而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等，故AD 正确．21.【答案】(1)实物电路图如图所示：(2)①断开或闭合开关②闭合开关后移动滑动变阻器的滑片．【解析】(1)实物电路图如图所示：(2)断开或闭合开关的过程中或闭合开关后移动滑片的过程中，穿过线圈B的磁通量发生，线圈B中有感应电流产生．22.【答案】(1)如图：(2)①右②左【解析】(1)将电源、开关、滑动变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示．(2)闭合开关，磁通量增加，指针向右偏转，将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则灵敏电流计的指针将右偏．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏．23.【答案】(1)4 m/s(2)2 m/s2【解析】(1)金属棒匀速运动时产生的感应电流I m＝由平衡条件有F＝mg sinθ＋BI m L代入数据解得v＝4 m/s(2)此时金属棒受到的安培力F安＝由牛顿第二定律有F－mg sinθ－F安＝ma解得a＝2 m/s2.24.【答案】利用电磁阻尼【解析】磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是利用涡流而设计的，当线圈转动时，产生感应电流，受到安培力，使指针迅速稳定，起电磁阻尼的作用．25.【答案】变化【解析】产生感应电流的条件为：只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化就有感应电流产生．26.【答案】(1)右右左(2)BC【解析】(1)因合上电键S时，电流增大，穿过线圈的磁通量增加，此时电流表指针向右偏，则当滑片P右移时，电阻减小，电流增加，故此时电流表指针向右偏；在原线圈中插入软铁棒时，穿过线圈的磁通量增加，则此时电流表指针向右偏；拔出原线圈时，穿过线圈的磁通量减小，则此时电流表指针向左偏；(2)因副线圈中产生顺时针方向的感应电流，故穿过A的磁通量为向里的减小或者向外的增加；若原线圈中电流为顺时针方向，变阻器滑片P在右移，则电流增大，磁通量为向里增加，选项A错误；原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出铁芯，则磁通量为向里减小，选项B正确；原线圈中电流为逆时针方向，正把铁芯插入原线圈中，则磁通量为向外增加，选项C正确；原线圈中电流为逆时针方向，电键S正断开时，则磁通量为向外减小，选项D错误；故选B、C.27.【答案】2或6【解析】磁场方向与线圈平面成30°角，磁感应强度B＝0.5 T，在0.05 s内线圈转到与磁场方向垂直的位置，由于没有明确线圈转动方向，所以分为顺时针和逆时针转动，(1)顺时针转动：穿过线圈的磁通量变化量是：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS－BS·sin 30°＝5×10－4Wb则线圈中感应电动势大小为：E＝N＝2 V(2)逆时针转动：穿过线圈的磁通量变化量是：ΔΦ′＝Φ2＋Φ1＝BS＋BS·sin 30°＝1.5×10－3Wb则线圈中感应电动势大小为：E′＝N＝6 V.28.【答案】πBd2【解析】在匀强磁场中，当磁场与线圈平面垂直时，穿过线圈平面的磁通量Φ＝BS；磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1.当磁场与线圈平面垂直时，穿过线圈平面的磁通量Φ1＝BS＝Bπ2；现使线圈绕其直径转过30°角，磁通量的大小为Φ2＝BS cos 30°＝Bπ2＝πBd2；则穿过线圈的磁通量的变化为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝πBd2－14πBd 2＝πBd2.29.【答案】导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能．【解析】导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能．第五章《交变电流》单元测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按如图所示规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是()A．输出电压的最大值为36 VB．原、副线圈中电流之比为55∶9C．变压器输入、输出功率之比为55∶9D．交流电源有效值为220 V，频率为50 Hz2.用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则()A．输出电压的最大值是110 VB．变压器输入功率约为3.9 WC．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin (100πt＋)A23.如图为理想变压器原线圈所接电源电压波形，原、副线圈匝数比为n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中的电流表示数为1 A，下列说法正确的是()A．变压器输出端所接电压表的示数为20VB．变压器输出功率为100 WC．变压器输出的交流电的频率为100 HzD．若n1＝100匝，则副线圈处穿过每匝线圈的磁通量变化率的最大值为2Wb/s4.某水电站，用总电阻为5 Ω的输电线给940 km外的用户送电，其输出电功率是3×106kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是()A．输电线上输送的电流大小为1×105AB．输电线上损失电压为30 kVC．该输电系统的输电效率为95%D．若改用10 kV电压输电，则输电线上损失的功率为4.5×108kW5.如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1∶n2＝1 000∶1，n3∶n4＝1∶100，图中电压表示数为220 V、电流表示数为10 A，则高压输电线的送电功率为()A．2.2×103WB．2.2×10－2WC．2.2×108WD．2.2×104W6.在远距离输电中，输电线电阻一定，输送电功率一定，如果将输电电压提高到原来的10倍，则输电线上消耗的功率减小到原来的()A．10倍B．C．100倍D．7.在图中L为电感线圈，C为电容，A、B为两只相同的灯泡，将它们接在电压为u的交流电源上，两只灯泡的亮度一样．若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列说法中正确的是()A．两灯泡的亮度不变B．A灯泡亮度不变，B灯泡变亮C．A灯泡变暗，B灯泡变亮D．A灯泡变亮，B灯泡变暗8.如图所示，在A、B间接入正弦交流电U1＝220 V，通过理想变压器和二极管D1、D2给阻值R＝20 Ω的纯电阻负载供电，已知D1、D2为相同的理想二极管，正向电阻为0，反向电阻无穷大，变压器原线圈n1＝110匝，副线圈n2＝20匝，Q为副线圈正中央抽头，为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U0，设电阻R上消耗热功率为P，则有()A．U0＝40V，P＝80 WB．U0＝40 V，P＝80 WC．U0＝40V，P＝20 WD．U0＝40 V，P＝20 W9.一正弦交流电的电流随时间变化规律图象如图所示，由图可知()A．用电流表测该电流其示数为14.1 AB．该交流电流的频率为100 HzC．该交流电流通过10 Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1 000 WD．该交流电流瞬时值表达式为i＝10sin 628t(A)10.一台发电机的结构示意图如图所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M 是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场．若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是()A．B．C．D．11.随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器。
最新人教版高中物理选修3-2测试题及答案全套
最新人教版高中物理选修3-2测试题及答案全套单元测评(一)电磁感应(时间：90分钟满分：100分)第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．)1．下列现象中，属于电磁感应现象的是()A．小磁针在通电导线附近发生偏转B．通电线圈在磁场中转动C．因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流D．磁铁吸引小磁针解析：电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动，反映了磁场力的性质，所以A、B、D项不是电磁感应现象，C项是电磁感应现象．答案：C如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中不可行的是() A．将线框向左拉出磁场B．以ab边为轴转动(小于90°)C．以ad边为轴转动(小于60°)D．以bc边为轴转动(小于60°)解析：将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流．当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流．当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框中会产生感应电流．如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc 边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流．当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)．答案：D如图所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴．则关于这三点的磁感应强度B a、B b、B c的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，下列判断正确的是()A．B a＝B b＝B c，Φa＝Φb＝ΦcB．B a＞B b＞B c，Φa＜Φb＜ΦcC．B a＞B b＞B c，Φa＞Φb＞ΦcD．B a＞B b＞B c，Φa＝Φb＝Φc解析：根据通电螺线管产生的磁场特点可知B a＞B b＞B c，由Φ＝BS可得Φa ＞Φb＞Φc，故C项正确．答案：C如图所示，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合，为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是()A．N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动B．N极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动C．磁铁在线圈平面内顺时针转动D．磁铁在线圈平面内逆时针转动解析：当N极向纸内、S极向纸外转动时，穿过线圈的磁场由无到有并向里，感应电流的磁场应向外，电流方向为逆时针，A选项正确；当N极向纸外、S极向纸内转动时，穿过线圈的磁场向外并增加，电流方向为顺时针，B选项错误；当磁铁在线圈平面内绕O点转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，因而不产生感应电流，C、D选项错误．答案：A5．穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是()①②③④A．图①中回路产生的感应电动势恒定不变B．图②中回路产生的感应电动势一直在变大C．图③中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势D．图④中回路产生的感应电动势先变小再变大解析：图④中磁通量的变化率先变小后变大，因此，回路产生的感应电动势先变小再变大．答案：D6．(多选题)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为()A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量解析：不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率是防止涡流而采取的措施．本题正确选项是BD.答案：BD7．(多选题如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面．现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动．若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能()A．变为0B．先减小后不变C．等于F D．先增大再减小解析：导体棒a在恒力F作用下加速运动，最后匀速运动，闭合回路中产生感应电流，导体棒b受到安培力方向应沿斜面向上，且逐渐增大，最后不变．由力平衡可知，导体棒b受到的摩擦力先沿斜面向上逐渐减小，最后不变，所以选项A、B正确，选项C、D错误．答案：AB8．如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l，t＝0时刻，bc边与磁场区域左边界重合．现令线圈以向右的恒定速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t的变化的图线是图中的()A BC D解析：0～lv段，由右手定则判断感应电流方向为a→d→c→b→a，大小逐渐增大；lv～2lv段，由右手定则判断感应电流方向为a→b→c→d→a，大小逐渐增大，故B选项正确．答案：B9．(多选题)如图所示，水平放置的平行金属导轨左边接有电阻R，轨道所在处有竖直向下的匀强磁场，金属棒ab横跨导轨，它在外力的作用下向右匀速运动，速度为v.若将金属棒的运动速度变为2v，(除R外，其余电阻不计，导轨光滑)则() A．作用在ab上的外力应增大到原来的2倍B．感应电动势将增大为原来的4倍C．感应电流的功率将增大为原来的2倍D．外力的功率将增大为原来的4倍解析：由平衡条件可知，F＝B2L2Rv，可见，将金属棒的运动速度变为2v时，作用在ab上的外力应增大到原来的2倍，外力的功率将增大为原来的4倍．答案：AD10．(多选题)如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是()A．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等C．闭合开关S待电路达到稳定，D2熄灭，D1比原来更亮D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开的瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭解析：由于线圈的电阻可忽略不计、自感系数足够大，在开关S闭合的瞬间线圈的阻碍作用很大，线圈中的电流为零，所以通过D1、D2的电流大小相等，A项正确、B项错误；闭合开关S待电路达到稳定时线圈短路，D1中电流为零，回路电阻减小，D2比原来更亮，C项错误；闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，线圈和D1形成回路，D1闪亮一下再熄灭，D项正确．答案：AD如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是()A．先向左，后向右B．先向左、后向右、再向左C．一直向右D．一直向左解析：当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈内产生感应电流，线圈受到的安培力阻碍线圈相对磁铁的向左运动，故线圈有相对木板向右运动的趋势，故受到的静摩擦力总是向左．选项D正确，A、B、C项错误．答案：D光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y ＝x 2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y ＝a 的直线(如图中的虚线所示)．一个小金属块从抛物线上y ＝b (b >a )处以速度v 沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( )A ．mgbB.12m v 2 C ．mg (b －a ) D ．mg (b －a )＋12m v 2 解析：金属块进出磁场时，会产生涡流，部分机械能转化成焦耳热，所能达到的最高位置越来越低，当最高位置y ＝a 时，由于金属块中的磁通量不再发生变化，金属块中不再产生涡流，机械能也不再损失，金属块会在磁场中往复运动，此时的机械能为mga ，整个过程中减少的机械能为mg (b －a )＋12m v 2，全部转化为内能，所以D 项正确．答案：D第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、实验题(本题有2小题，共14分．请按题目要求作答)13．(6分)如图所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A 和B .将线圈B 的两端与漆包线CD 相连，使CD 平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行．试判断合上开关的瞬间，小磁针N 极的偏转情况？线圈A 中电流稳定后，小磁针又怎样偏转？解析：在开关合上的瞬间，线圈A内有了由小变大的电流，根据安培定则可判断出此时线圈A在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场．由楞次定律可知，线圈B内感应电流的磁场应该阻碍铁钉内的磁场在线圈B内的磁通量的增加，即线圈B内感应电流的磁场方向是向左的．由安培定则可判断出线圈B 内感应电流流经CD时的方向是由C到D.再由安培定则可以知道直导线CD内电流所产生的磁场在其正下方垂直于纸面向里，因此，小磁针N极应该向纸内偏转．线圈A内电流稳定后，CD内不再有感应电流，所以，小磁针又回到原来位置．答案：在开关合上的瞬间，小磁针的N极向纸内偏转．(3分)当线圈A内的电流稳定以后，小磁针又回到原来的位置(3分)14．(8分)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置，部分导线已连接．(1)用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好．(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合电键后，将原线圈迅速插入副线圈的过程中，电流计指针将向________偏；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将向________偏．答案：(1)如图所示．(4分)(2)右(2分)左(2分)三、计算题(本题有3小题，共38分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．(10分)匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，矩形线圈abcd的面积S＝0.5 m2，共10匝，开始B与S垂直且线圈有一半在磁场中，如图所示．(1)当线圈绕ab边转过60°时，线圈的磁通量以及此过程中磁通量的改变量为多少？(2)当线圈绕dc边转过60°时，求线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量．解析：(1)当线圈绕ab转过60°时，Φ＝BS⊥＝BS cos 60°＝0.8×0.5×12Wb＝0.2 Wb(此时的S⊥正好全部处在磁场中)．在此过程中S⊥没变，穿过线圈的磁感线条数没变，故磁通量变化量ΔΦ＝0. (5分)(2)当线圈绕dc 边转过60°时，Φ＝BS ⊥， 此时没有磁场穿过S ⊥，所以Φ＝0； 不转时Φ1＝B ·S2＝0.2 Wb ，转动后Φ2＝0，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－0.2 Wb ， 故磁通量改变了0.2 Wb. (5分) 答案：(1)0 (2)0.2 Wb16．(14分)两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内，导轨间距为l ，电阻不计，M 、M ′处接有如图20所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R ，电容器的电容为C .长度也为l 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中．ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab 运动距离为x 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q .求：(1)ab 运动速度v 的大小； (2)电容器所带的电荷量q .解析 (1)设ab 上产生的感应电动势为E ，回路中的电流为I ，ab 运动距离为x ，所用时间为t ，则有E ＝Bl v (2分) I ＝E4R(2分) t ＝xv (2分) Q ＝I 2(4R )t (2分)由上述方程得v ＝4QRB 2l 2x (2分)(2)设电容器两极板间的电势差为U ，则有U ＝IR ，电容器所带电荷量q ＝CU ，(2分) 解得q ＝CQRBlx (2分) 答案：(1)4QR B 2l 2x(2)CQRBlx17．(14分)如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L ，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直．一质量为m 、有效电阻为R 的导体棒在距磁场上边界h 处静止释放．导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I .整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻．求：(1)磁感应强度的大小B ；(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小v ； (3)流经电流表电流的最大值I m .解析：(1)电流稳定后，导体棒做匀速运动，受力平衡， 有F 安＝G ，即BIL ＝mg ①(2分)解得B ＝mgIL ②(2分)(2)由法拉第电磁感应定律得导体棒产生的感应电动势 E ＝BL v ③(1分)闭合电路中产生的感应电流I ＝ER ④(1分) 由②③④式解得v ＝I 2Rmg (2分)(3)由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为v m ， 由机械能守恒定律得12m v 2m ＝mgh (2分)感应电动势的最大值E m ＝Bl v m (1分) 感应电流的最大值I m ＝E mR (1分) 解得I m ＝mg 2ghIR .(2分)答案：(1)mgIL (2)I 2R mg (3)mg 2gh IR单元测评(二) 交变电流(时间：90分钟 满分：100分) 第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．) 1．在下图中，不能产生交变电流的是( )ABCD解析：矩形线圈绕着垂直于磁场方向的转轴做匀速圆周运动就产生交流电，而A图中的转轴与磁场方向平行，线圈中无电流产生，所以选A.答案：A2．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的正弦式交变电流i＝I m sin ωt.若保持其他条件不变，使线圈的匝数和转速各增加1倍，则电流的变化规律为()A．i′＝I m sin ωt B．i′＝I m sin 2ωtC．i′＝2I m sin ωt D．i′＝2I m sin 2ωt解析：由电动势的最大值知，最大电动势与角速度成正比，与匝数成正比，所以电动势最大值为4E m，匝数加倍后，其电阻也应该加倍，此时线圈的电阻为2R，根据欧姆定律可得电流的最大值为I m′＝4E m2R＝2I m，因此，电流的变化规律为i′＝2I m sin 2ωt.答案：D3.(多选题)如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()A ．周期是0.01 sB ．最大值是311 VC ．有效值是220 VD ．表达式为u ＝220sin 100πt (V)解析：由波形图可知：周期T ＝0.02 s ，电压最大值U m ＝311 V ，所以有效值U ＝U m 2＝220 V ，表达式为u ＝U m sin 2πT t (V)＝311sin100πt (V)，故选项B 、C正确，选项A 、D 错误．答案：BC4.(多选题)如图所示，变频交变电源的频率可在20 Hz 到20 kHz 之间调节，在某一频率时，L 1、L 2两只灯泡的炽热程度相同．则下列说法中正确的是 ( )A ．如果将频率增大，L 1炽热程度减弱、L 2炽热程度加强B ．如果将频率增大，L 1炽热程度加强、L 2炽热程度减弱C ．如果将频率减小，L 1炽热程度减弱、L 2炽热程度加强D ．如果将频率减小，L 1炽热程度加强、L 2炽热程度减弱解析：某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，应有两灯泡消耗的功率相同，频率增大时，感抗增大，而容抗减小，故通过A1的电流增大，通过A2的电流减小，故B项正确；同理可得C项正确，故选B、C.答案：BC5．(多选题)如图所示，在远距离输电过程中，若保持原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是()A．升高U1会减小输电电流I2B．升高U1会增大线路的功率损耗C．升高U1会增大线路的电压损耗D．升高U1会提高电能的利用率解析：提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为I2＝n1n2I1，所以I2将减小，故A项对；线路功率损耗P损＝I22R，因此功率损耗在减小，电压损失减小，故B项、C项错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高，D项正确．答案：AD6．如图甲所示，a、b为两个并排放置的共轴线圈，a中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断错误的是()甲乙A．在t1到t2时间内，a、b相吸B．在t2到t3时间内，a、b相斥C．t1时刻两线圈间作用力为零D．t2时刻两线圈间吸引力最大解析：t1到t2时间内，a中电流减小，a中的磁场穿过b且减小，因此b中产生与a同向的磁场，故a、b相吸，A选项正确；同理B选项正确；t1时刻a 中电流最大，但变化率为零，b中无感应电流，故两线圈的作用力为零，故C 选项正确；t2时刻a中电流为零，但此时电流的变化率最大，b中的感应电流最大，但相互作用力为零，故D选项错误．因此，错误的应是D.答案：D7．如图所示是四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 V40 W”，当灯泡所消耗的功率都调到20 W时，消耗功率最小的台灯是()ABCD解析：利用变阻器调节到20 W时，除电灯消耗电能外，变阻器由于热效应也要消耗一部分电能，使台灯消耗的功率大于20 W，利用变压器调节时，变压器的输入功率等于输出功率，本身不消耗电能，所以C中台灯消耗的功率最小．答案：C8．一电阻接一直流电源，通过4 A的电流时热功率为P，若换接一正弦交流电源，它的热功率变为P2，则该交流电电流的最大值为()A．4 A B．6 A C．2 A D．4 2 A解析：由P＝I2R得R＝PI2＝P16，接交流电时，P2＝I′2P16，2I′2＝16，I′＝42A，所以I m＝2I′＝4 A．应选A.答案：A9．(多选题)如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100∶1，电流比为10∶1，电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，则()A．a为电流表，b为电压表B．a为电压表，b为电流表C．线路输送电功率是2 200 WD．线路输送电功率是2.2×106 W解析：电压互感器应并联在电路中，并且是降压变压器，即图中a为电压互感器，由其读数知，输电线上的电压为22 000 V，同理可知输电线上的电流为100 A.答案：BD10．水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW ，若以1 100 V 送电，则线路损失为10 kW ，若以3 300 V 送电，则线路损失可降为( )A ．3.3 kWB ．1.1 kWC ．30 kWD ．11 kW解析：由P ＝UI ，ΔP ＝I 2R 可得：ΔP ＝P2U2R ，所以当输送电压增大为原来3倍时，线路损失变为原来的19，即ΔP ＝1.1 kW.答案：B11．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝2∶1，原线圈接正弦式交流电，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为R ，当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一质量为m 的重物以速度v 匀速上升，若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为( )A ．4IR ＋mg vI B.mg v I C ．4IRD.14IR ＋mg v I 解析：根据电流与匝数的关系知变压器的输出电流为2I ，电动机消耗的总功率为P 2＝mg v ＋4IR ，又变压器的输入功率P 1＝UI ＝P 2＝mg v ＋4I 2R ，则U ＝mg vI ＋4IR ，故A 项正确．答案：A12．(多选题)如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u ＝311sin 314t (V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2是半导体热敏传感器(温度升高时R2的电阻减小)，电流表A2安装在值班室，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是()A．A1的示数增大，A2的示数减小B．A1的示数不变，A2的示数增大C．V1的示数不变，V2的示数减小D．V1的示数增大，V2的示数增大解析：传感器R2所在处出现火警，温度升高，则R2电阻减小，副线圈负载电阻减小．因输出电压不变，所以副线圈电流增大，则电阻R3两端电压增大，电压表V2的示数减小，电流表A2的示数减小．副线圈电流增大，则原线圈电流增大，但输入电压不变，即电流表A1的示数增大，电压表V1的示数不变．答案：AC第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、计算题(本题有4小题，共52分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(12分)一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n＝100匝．穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图甲所示．发电机内阻r＝5.0 Ω，外电路电阻R＝95 Ω.已知感应电动势的最大值E m＝nωΦm，其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．甲乙解析：从Φ－t图线看出Φm＝1.0×10－2Wb，T＝3.14×10－2s.(2分) 已知感应电动势的最大值E m＝nωΦm，又ω＝2πT.(3分)故电路中电流最大值I m＝E mR＋r＝n·2π·ΦmT(R＋r)＝100×2×3.14×1.0×10－23.14×(95＋5.0)×10－2A＝2 A(4分)交流电流表读数是交变电流的有效值，即I＝I m2＝1.4 A．(3分)答案：1.4 A14．(12分)有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于u＝110 2 V 时则导电，低于u＝110 2 V时不导电，若把这个电子元件接到220 V、50 Hz的正弦式交变电流的两端，则它在1 s 内导电多少次？每个周期内的导电时间为多少？解析：由题意知，加在电子元件两端电压随时间变化的图象如图所示，表达式为u ＝2202sin ωt V ．(2分)其中ω＝2πf ，f ＝50 Hz ，T ＝1f ＝0.02 s ，得u ＝2202sin100πt V ．(2分)把u ′＝110 2 V 代入上述表达式得到t 1＝1600 s ，t 2＝5600s(2分) 所以每个周期内的通电时间为Δt ＝2(t 2－t 1)＝4300 s ＝175s ．(3分) 由所画的u －t 图象知，一个周期内导电两次，所以1 s 内导电的次数为n ＝2t T ＝100.(3分)答案：100次 175s 15．(14分)如图所示，变压器原线圈输入电压为220 V ，副线圈输出电压为36 V ，两只灯泡的额定电压均为36 V ，L 1额定功率为12 W ，L 2额定功率为6 W ．求：(1)该变压器的原、副线圈匝数比．(2)两灯均工作时原线圈的电流以及只有L 1工作时原线圈中的电流．解析：(1)由变压比公式得U 1U 2＝n 1n 2(2分) n 1n 2＝22036＝559.(2分) (2)两灯均工作时，由能量守恒得P 1＋P 2＝U 1I 1(3分)I 1＝P 1＋P 2U 1＝12＋6220A ＝0.082 A(2分) 只有L 1灯工作时，由能量守恒得P 1＝U 1I ′1(3分)解得I ′1＝P 1U 1＝12220A ＝0.055 A ．(2分) 答案：(1)55∶9 (2)0.082 A 0.055 A16．(14分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为100 kW ，输出电压为500 V ，输电导线的总电阻为10 Ω，导线上损耗的电功率为4 kW ，该村的用电电压是220 V .(1)输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；(2)如果该村某工厂用电功率为60 kW ，则该村还可以装“220 V ,40 W”的电灯多少盏？解析：(1)因为P损＝I22R线(2分)所以I2＝P损R线＝4×10310A＝20 A(1分)I1＝PU1＝100×103500A＝200 A(2分)则n1n2＝I2I1＝20200＝110(1分)U3＝U2－I2R线＝(500×10－20×10) V＝4 800 V(2分)则n3n4＝U3U4＝4 800220＝24011.(1分)(2)设还可装灯n盏，据功率相等有P3＝P4(1分)其中P4＝(n×40＋60×103) W(1分)P3＝(100－4) kW＝96 kW(1分)所以n＝900.(2分)答案：(1)1∶10240∶11(2)900盏单元测评(三)传感器(时间：90分钟满分：100分)第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．)1．关于干簧管，下列说法正确的是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的答案：C2．(多选题)为了保护电脑元件不受损害，在电脑内部有很多传感器，其中最重要的就是温度传感器，常用的温度传感器有两种，一种是用金属做的热电阻，另一种是用半导体做的热敏电阻．关于这两种温度传感器的特点说法正确的是()A．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大B．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小C．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大D．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小解析：金属的电阻率随着温度的升高而变大，半导体在温度升高时电阻会变小．答案：AD3．街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的() A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用答案：B4．(多选题)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是()A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻解析：热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化．答案：AC5.传感器是一种采集信息的重要器件，如图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于膜片电极上时，下列说法中正确的是()①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生④若电流表有示数，说明压力F发生变化⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化A．②④B．①④C．③⑤D．①⑤解析：当下压时，因为C＝εr S4πkd，d减小，C增大，在U不变时，因为C＝QU，Q增大，从b向a有电流流过，②正确；当F变化时，电容器两板的间距变化，电容变化，电容器上的带电量发生变化，电路中有电流，④正确，故选A.答案：A6.如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温度降低时()。
最新人教版高中物理选修3-2测试题全套及答案 (2)
最新人教版高中物理选修3-2测试题全套及答案第四章电磁感应单元知能评估(A卷) 1．图中能产生感应电流的是()解析：根据产生感应电流的条件为，A中，电路没闭合，无感应电流；B中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消Φ＝0，Φ恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流．答案： B2．在图中，若回路面积从S＝8 m2变到S t＝18 m2，磁感应强度B同时从B0＝0.1 T方向垂直纸面向里变到B t＝0.8 T方向垂直纸面向外，则回路中的磁通量的变化量为()A．7 Wb B．13.6 WbC．15.2 Wb D．20.6 Wb解析：因为B、S都变化．所以可用后来的磁通量减去原来的磁通量．取后来的磁通量为正．ΔΦ＝Φt－Φ0＝B t S t－(－B0S0)＝0.8×18 Wb－(－0.1×8)Wb＝15.2 Wb，故C对．答案： C3．在一根较长的铁钉上，用漆包线绕上两个线圈A、B，将线圈B的两端接在一起，并把CD段直漆包线沿南北方向放置在静止的小磁针的上方，如图所示．下列判断正确的是()A．开关闭合时，小磁针不发生转动B．开关闭合时，小磁针的N极垂直纸面向里转动C．开关断开时，小磁针的N极垂直纸面向里转动D．开关断开时，小磁针的N极垂直纸面向外转动解析：开关保持接通时，A内电流的磁场向右；开关断开时，穿过B的磁感线的条数向右减少，因此感应电流的磁场方向向右，感应电流的方向由C到D，CD下方磁感线的方向垂直纸面向里，小磁针N极向里转动．答案： C4．如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为R 2的导体棒AB ，AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，则这时AB 两端的电压大小为( )A.Ba v 3B.Ba v 6C.2Ba v 3 D ．Ba v解析： 由题意可得：E ＝B ×2a ×12v ，U AB ＝E 14R ＋12R ×14R ＝Ba v 3，选项A 正确． 答案： A5．如图所示，ab 为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a 点在纸面内转动；s 为以a 为圆心位于纸面内的金属圆环；在杆转动过程中，杆的b 端与金属环保持良好接触；A 为电流表，其一端与金属环相连，一端与a 点良好接触．当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab 杆的位置如图，则此时刻( )A ．有电流通过电流表，方向由c →d ；作用于ab 的安培力向右B ．有电流通过电流表，方向由c →d ；作用于ab 的安培力向左C ．有电流通过电流表，方向由d →c ；作用于ab 的安培力向右D ．无电流通过电流表，作用于ab 的安培力为零解析： ab 杆切割磁感线，回路中产生感应电流，由右手定则可判知，ab 中感应电流方向a →b ，所以电流表中感应电流的方向由c →d .再根据左手定则，ab 所受安培力向右，A 项正确．答案： A6.如图所示，“U”形金属框架固定在水平面上，金属杆ab 与框架间无摩擦，整个装置处于竖直方向的磁场中．若因磁场的变化，使杆ab 向右运动，则磁感应强度( )A ．方向向下并减小B ．方向向下并增大C ．方向向上并增大D ．方向向上并减小解析： 因磁场变化，发生电磁感应现象，杆ab 中有感应电流产生，而使杆ab 受到磁场力的作用，并发生向右运动．而ab 向右运动，使得闭合回路中磁通量有增加的趋势，说明原磁场的磁通量必定减弱，即磁感应强度正在减小，与方向向上、向下无关．答案： AD7．如图所示，一磁铁用细线悬挂，一闭合铜环用手拿着静止在与磁铁上端面相平处，松手后铜环下落．在下落到和下端面相平的过程中，以下说法正确的是( )A ．环中感应电流方向从上向下俯视为先顺时针后逆时针B ．环中感应电流方向从上向下俯视为先逆时针后顺时针C ．悬线上拉力先增大后减小D ．悬线上拉力一直大于磁铁重力解析： 穿过环的磁场向上且磁通量先增加后减小，由楞次定律可判出从上向下看电流先顺时针后逆时针；同时环受到阻碍其相对运动向上的阻力，由牛顿第三定律知：磁铁受到向下的反作用力，故悬线上拉力大于磁铁重力．答案： AD8.如图所示，L 为一纯电感线圈(即电阻为零)，A 是一灯泡，下列说法正确的是( )A ．开关S 接通瞬间，无电流通过灯泡B ．开关S 接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C ．开关S 断开瞬间，无电流通过灯泡D ．开关S 接通瞬间及接通稳定后，灯泡中均有从a 到b 的电流，而在开关S 断开瞬间，灯泡中有从b 到a 的电流解析： 开关S 接通瞬间，灯泡中的电流从a 到b ，线圈由于自感作用，通过它的电流将逐渐增加．开关S 接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过．开关S 断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，该电流从灯泡中形成回路，故灯泡中有从b 到a 的瞬间电流．答案： B9．如图所示，边长为L 、总电阻为R 的正方形线框abcd 放置在光滑水平桌面上，其bc 边紧靠磁感应强度为B 、宽度为2L 、方向竖直向下的有界匀强磁场的边缘．现使线框以初速度v 0匀加速通过磁场，下列图线中能定性反映线框从进入到完全离开磁场的过程中，线框中的感应电流的变化的是( )解析： 线框以初速度v 0匀加速通过磁场，由E ＝BL v ，i ＝E R 知线框进出磁场时产生的电流应该是均匀变化的，由楞次定律可判断出感应电流的方向，对照选项中各图可知应选A.答案： A10.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 ＝2mg v sin θB ．P ＝3mg v sin θC ．当导体棒速度达到v 2时加速度大小为g 2sin 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所做的功解析： 导体棒由静止释放，速度达到v 时，回路中的电流为I ，则根据共点力的平衡条件，有mg sin θ＝BIL .对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，以2v 的速度匀速运动时，则回路中的电流为2I ，则根据平衡条件，有F ＋mg sin θ＝B ·2IL 所以拉力F ＝mg sin θ，拉力的功率P ＝F ×2v ＝2mg v sin θ，故选项A 正确，选项B 错误；当导体棒的速度达到v 2时，回路中的电流为I 2，根据牛顿第二定律，得mg sin θ－B I 2L ＝ma ，解得a ＝g 2sin θ，选项C 正确；当导体棒以2v 的速度匀速运动时，根据能量守恒定律，重力和拉力所做的功之和等于R 上产生的焦耳热，故选项D 错误．答案： AC11．如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L ＝1 m ，上端接有电阻R ＝3 Ω，虚线OO ′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场．现将质量m ＝0.1 kg 、电阻r ＝1 Ω的金属杆ab ，从OO ′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v －t 图象如图乙所示(取g ＝10 m/s 2)．求：(1)磁感应强度B 的大小．(2)杆在磁场中下落0.1 s 的过程中电阻R 产生的热量．解析： (1)由图象知，杆自由下落0.1 s 进入磁场以v ＝1.0 m/s 做匀速运动产生的电动势E ＝BL v杆中的电流I ＝E R ＋r杆所受安培力F 安＝BIL由平衡条件得mg ＝F 安代入数据得B ＝2 T.(2)电阻R 产生的热量Q ＝I 2Rt ＝0.075 J.答案： (1)2 T (2)0.075 J12.在光滑绝缘水平面上，电阻为0.1 Ω、质量为0.05 kg 的长方形金属框abcd ，以10 m/s 的初速度向磁感应强度B ＝0.5 T 、方向垂直水平面向下、范围足够大的匀强磁场滑去．当金属框进入磁场到达如图所示位置时，已产生1.6 J 的热量．(1)在图中ab 边上标出感应电流和安培力方向，并求出在图示位置时金属框的动能．(2)求图示位置时金属框中感应电流的功率．(已知ab 边长L ＝0.1 m)解析： (1)ab 边上感应电流的方向b →a ，安培力方向向左，金属框从进入磁场到图示位置能量守恒得：12m v 20＝12m v 2＋Q ，E k ＝12m v 2＝12m v 20－Q ＝12×0.05×102 J －1.6 J ＝0.9 J. (2)金属框在图示位置的速度为v ＝2E k m ＝2×0.90.05 m/s ＝6 m/s.E ＝Bl v ，I ＝E R ＝Bl v R ＝0.5×0.1×60.1A ＝3 A ．感应电流的功率P ＝I 2R ＝32×0.1 W ＝0.9 W. 答案： (1)电流的方向b →a . 安培力的方向向左 0.9 J (2)0.9 W第四章 电磁感应 单元知能评估(B 卷)(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1．如图所示为用导线做成的圆形回路与一直导线构成的几种位置组合(A 、B 、C 中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O 点为线圈的圆心，D 中直导线与圆形线圈垂直，并与中心轴重合)，其中当切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是( )解析： 在B 、C 中，穿过圆形回路的磁通量不为零，当切断导线中的电流时，磁通量减少，所以有感应电流产生；而A、D中穿过圆形回路的磁通量为零且无变化，所以没有感应电流产生．答案：BC2．在空间某处存在一变化的磁场，则()A．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流B．在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定产生感应电流C．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场D．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场解析：根据感应电流的产生条件，只有穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中才产生感应电流，A错，B对；变化的磁场产生感生电场，与是否存在闭合线圈无关，C错，D 对．答案：BD3．如图所示，光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动，当ab由图示位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中，关于ab棒中的感应电流情况，正确的是()A．先有从a到b的电流，后有从b到a的电流B．先有从b到a的电流，后有从a到b的电流C．始终有从b到a的电流D．始终没有电流产生解析：ab与被其分割开的每个圆环构成的回路，在ab棒运动过程中，磁通量都保持不变，无感应电流产生．答案： D4．如图所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴．则关于这三点的磁感应强度B a、B b、B c的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，下列判断正确的是() A．B a＝B b＝B c，Φa＝Φb＝ΦcB．B a＞B b＞B c，Φa＜Φb＜ΦcC．B a＞B b＞B c，Φa＞Φb＞ΦcD．B a＞B b＞B c，Φa＝Φb＝Φc解析：根据通电螺线管产生的磁场特点，B a＞B b＞B c，由Φ＝BS，可得Φa＞Φb＞Φc，故C正确．答案： C5．闭合线圈abcd 运动到如图所示的位置时，bc 边所受到的磁场力的方向向下，那么线圈的运动情况是()A ．向左平动进入磁场B ．向右平动进入磁场C ．向上平动D ．向下平动解析： 当bc 受力向下时，说明感应电流方向由b 指向c ，当向左进入磁场时，磁通量增加，感应电流的磁场方向应该与原磁场方向相反，垂直纸面向里，用右手螺旋定则可以判断感应电流方向为顺时针方向．答案： A6.在如图所示的电路中，a 、b 为两个完全相同的灯泡，L 为自感线圈，E为电源，S 为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是( )A ．合上开关，a 先亮，b 后亮；断开开关，a 、b 同时熄灭B ．合上开关，b 先亮，a 后亮；断开开关，a 先熄灭，b 后熄灭C ．合上开关，b 先亮，a 后亮；断开开关，a 、b 同时熄灭D ．合上开关，a 、b 同时亮；断开开关，b 先熄灭，a 后熄灭解析： 当合上开关时，由于线圈L 要产生自感电动势阻碍电流的增加，因此b 先亮a 后亮；当断开开关时，a 、b 和L 构成串联回路，L 中要产生自感电动势，阻碍电流减小，因此a 、b 两灯不是立即熄灭，而是逐渐变暗，最后同时熄灭．故正确答案为C.答案： C7.如图所示，由均匀导线制成的，半径为R 的圆环，以v 的速度匀速进入一磁感应强度大小为B 的匀强磁场．当圆环运动到图示位置(∠aOb ＝90°)时，a 、b 两点的电势差为( ) A.2BR v B.22BR v C.24BR v D.324BR v 解析： 整个圆环电阻是R ，其外电阻是圆环的3/4，即磁场外的部分，而磁场内切割磁感线有效长度是2R ，其相当于电源，E ＝B ·2R ·v ，根据欧姆定律可得U ＝34R R E ＝324BRv ，D 正确．答案： D8．如图所示，A为水平放置的橡胶圆盘，在其侧面带有负电荷，在A正上方用丝线悬挂一个金属圆环B(丝线在B上面未画出)，使B的环面在水平面上与圆盘平行，其轴线与橡胶盘A的轴线O1O2重合．在橡胶盘A绕其轴线O1O2按图中箭头方向减速转动的过程中，金属圆环B有()A．扩大半径的趋势，丝线受到的拉力增大B．扩大半径的趋势，丝线受到的拉力减小C．缩小半径的趋势，丝线受到的拉力减小D．缩小半径的趋势，丝线受到的拉力增大解析：因为橡胶盘A减速转动，所以其侧面负电荷转动形成的环形电流越来越小．这个环形电流在它的上部产生的磁场也越来越弱．根据楞次定律，圆环B有靠近A，并且增大自身圆环的面积即有扩大半径的趋势，这样才能阻碍通过它的磁通量的减少．B要靠近A，就使丝线对B的拉力增大，故选项A对．答案： A9．矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示．若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是()解析：0～1 s内磁感应强度均匀增加，由楞次定律知感应电流方向为逆时针，即感应电流方向与规定的正方向相反，为负值，又由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt及闭合电路欧姆定律知，感应电流i 为定值；1～2 s 内磁感应强度均匀减小，同理可判断感应电流为顺时针方向，大小不变；2～3 s 内磁感应强度反方向均匀增加，同理可判断感应电流为顺时针方向，大小不变；3～4 s 内磁场方向垂直纸面向外，且均匀减小，同理可判断感应电流为逆时针方向，大小不变，故选项D 正确．答案： D10．如图所示，矩形线圈处于匀强磁场中，当磁场分别按图(1)图(2)两种方式变化时，t 0时间内线圈产生的电能及通过线圈某一截面的电荷量分别有W 1、W 2、q 1、q 2表示，则下列关系式正确的是( )A ．W 1＝W 2 q 1＝q 2B ．W 1>W 2 q 1＝q 2C ．W 1<W 2 q 1<q 2D ．W 1>W 2 q 1>q 2解析： 接两种方式变化时，根据W ＝Eq ，q ＝It ＝ΔΦR ，E ＝ΔB ·S Δt 和q ＝ΔΦR ＝ΔB ·S R，线圈中产生的感应电动势相同，所以t 0时间内线圈产生的电能及通过线圈某一截面的电荷量都相同，A 项正确．答案： A11．水平放置的平行金属框架宽L ＝0.2 m ，质量为m ＝0.1 kg 的金属棒ab 放在框架上，并且与框架的两条边垂直．整个装置放在磁感应强度B ＝0.5 T ，方向垂直框架平面的匀强磁场中，如图所示．金属棒ab 在F ＝2 N 的水平向右的恒力作用下由静止开始运动．电路中除R ＝0.05 Ω外，其余电阻、摩擦阻力均不考虑．试求当金属棒ab 达到最大速度后，撤去外力F ，此后感应电流还能产生的热量．(设框架足够长)解析： 当金属棒ab 所受恒力F 与其所受磁场力相等时，达到最大速度v m .由F ＝B 2L 2v m R 解得：v m ＝FR B 2L 2＝10 m/s. 此后，撤去外力F ，金属棒ab 克服磁场力做功，使其机械能向电能转化，进而通过电阻R 发热，此过程一直持续到金属棒ab 停止运动．所以，感应电流在此过程中产生的热量等于金属棒损失的机械能，即Q ＝12m v 2m ＝5 J. 答案： 5 J12．如图所示，匀强磁场B ＝0.1 T ，金属棒AB 长0.4 m ，与框架宽度相同，电阻为13Ω，框架电阻不计，电阻R 1＝2 Ω，R 2＝1 Ω，当金属棒以5 m/s 的速度匀速向左运动时，求：(1)流过金属棒的感应电流多大？(2)若图中电容器 C 为0.3 μF ，则充电量多少？解析： (1)由E ＝BL v 得E ＝0.1×0.4×5 V ＝0.2 VR ＝R 1·R 2R 1＋R 2＝2×12＋1Ω＝23 Ω I ＝E R ＋r ＝0.223＋13A ＝0.2 A. (2)路端电压U ＝IR ＝0.2×23 V ＝0.43V Q ＝CU 2＝CU ＝0.3×10－6×0.43C ＝4×10－8 C 答案： (1)0.2 A (2)4×10－8 C第五章 交变电流 单元知能评估(A 卷)1．下面是几种常见电流随时间的变化图线，其中属于交流的有( )解析： 从图线特点可以看出，只有D 中电流只有正值无负值，方向没有改变；A 、B 、C 方向都发生变化，均为交流．答案： ABC2．理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有( )A ．交流电的频率B ．磁通量的变化率C ．功率D ．交流电的峰值解析： 理想变压器没有漏磁，没有能量损失，所以原、副线圈中磁通量变化率相同，原、副线圈中功率相同，B 、C 正确；变压器的原理是互感现象，其作用是改变电压峰值不改变频率，A 正确，D 错误．答案： ABC3．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是( )A ．电路中交变电流的频率为0.25 HzB ．通过电阻的电流为 2 AC ．电阻消耗的电功率为2.5 WD ．用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V解析： 电路中交变电流的频率f ＝1T＝25 Hz ，A 错；通过电阻的电流应为有效值：I ＝U R ＝552＝22 A ，用交流电压表测得电阻两端的电压是522V ，B 、D 错；电阻消耗的电功率P ＝I 2R ＝2.5 W ，C 对．答案： C4．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是( )A ．t ＝0时刻线圈平面与中性面垂直B ．t ＝0.01 s 时刻Φ的变化率达到最大C ．0.02 s 时刻感应电动势达到最大D ．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示解析： 由Φ－t 图知，在t ＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e ＝0，故A 、D 两项错误；由图知T ＝0.04 s ，在t ＝0.01 s 时，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，则B 项正确；在t ＝0.02 s 时，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，则C 项错． 答案： B5．如图所示，L 1和L 2是高压输电线，甲、乙是两只互感器(理想变压器)，若已知n 1∶n 2＝1 000∶1，n 3∶n 4＝1∶100，图中电压表示数为220 V ，电流表示数为10 A ，则高压输电线的输送电功率为( )A ．2.2×103 WB ．2.2×10－2 WC ．2.2×108 WD ．2.2×104 W解析：答案： C6．如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n 2，初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表V 的示数为220 V ，负载电阻R ＝44 Ω，电流表A 1的示数为0.20 A ．下列判断中正确的是( )A ．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B ．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C ．电流表A 2的示数为1.0 AD ．电流表A 2的示数为0.4 A解析： 由题意可求得初级线圈的功率，利用理想变压器初、次级线圈中的功率相等可求得次级线圈中的电流，再利用初、次级线圈中的电流之比可求得两线圈的匝数比．由电压表V 示数和电流表A 1的示数可得初级线圈中的功率P 1＝U 1I 1，P 1＝P 2＝I 22R ，所以电流表A 2的示数为I 2＝U 1I 1R ＝220×0.244 A ＝1.0 A ，C 正确；初级线圈和次级线圈的匝数比n 1n 2＝I 2I 1＝51，B 正确． 答案： BC7．随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U 1，输电导线总电阻为R ，在某一时段用户需求的电功率为P 0，用户的用电器正常工作的电压为U 2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是( )A ．输电线上损耗的功率为P 20R U 22B ．输电线上损耗的功率为P 20R U 21C ．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D ．采用更高的电压输电会降低输电的效率解析： 设发电厂输出功率为P ，则输电线上损耗的功率ΔP ＝P －P 0，ΔP ＝I 2R ＝P 2R U 21，A 、B 项错误；采用更高的电压输电，可以减小导线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C 项正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则发电厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，D 项错误．答案： C8．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L 1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L 2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K ，从而切断家庭电路．仅考虑L 1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有( )A ．家庭电路正常工作时，L 2中的磁通量为零B ．家庭电路中使用的电器增多时，L 2中的磁通量不变C ．家庭电路发生短路时，开关K 将被电磁铁吸起D ．地面上的人接触火线发生触电时，开关K 将被电磁铁吸起解析： 由于零线、火线中电流方向相反，产生磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L 2中的磁通量为零，选项A 正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L 2的磁通量的变化，选项B 正确，C 错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L 1中磁场变化引起L 2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K ，切断家庭电路，选项D 正确．答案： ABD9．一根电阻丝接入100 V 的恒定电流电路中，在1 min 内产生的热量为Q ，同样的电阻丝接入正弦交变电流的电路中，在2 min 内产生的热量也为Q ，则该交流电压的峰值是( )A ．141.4 VB ．100 VC ．70.7 VD ．50 V解析： 由有效值定义得U 2R ·t ＝U 2有R ·2t ，得：U 有＝22U U 峰＝2U 有＝2·22U ＝U ＝100 V. 所以B 对，A 、C 、D 错．答案： B10．如图所示，理想变压器的原线圈两端输入的交变电压保持恒定．则当开关S 合上时，下列说法正确的是( )A ．电压表的示数变小B ．原线圈的电流增大C ．流过R 1的电流不变D ．变压器的输入功率减小解析： 本题考查交流电．由于原、副线圈两端电压不变，当开关S 闭合时，回路中总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知干路上电流增加，但并联电路两端电压不变，选项A 错误，B 正确；由于R 1两端电压不变，由部分电路欧姆定律可知，通过R 1的电流不变，选项C 正确；由于理想变压器输入功率与输出功率相等，输出电压不变，电流增加，输出功率增加，选项D 错误．答案： BC11.如图所示，在匀强磁场中有一个内阻r ＝3 Ω、面积S ＝0.02 m 2的半圆形导线框可绕OO ′轴旋转．已知匀强磁场的磁感应强度B ＝52πT ．若线框以ω＝100 π rad/s 的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V,12 W”的小灯泡供电，则：(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡实际功率为多大？解析： (1)线圈转动时产生感应电动势的最大值E m ＝BSω＝10 2 V ，则感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m cos ωt＝10 2 cos 100 πt V.(2)线圈转过90°过程中，产生的平均电动势E ＝ΔΦΔt ＝2BSωπ灯泡电阻R ＝U 20P 0＝3 Ω故流过的电荷量q ＝ER ＋r ·14T ＝BS R ＋r ＝2 C 与线框转动的快慢无关．(3)线圈产生的电动势的有效值E ＝E m 2＝10 V 灯泡两端电压U ＝E R ＋rR ＝5 V ＜6 V 故灯泡不能正常发光，其实际功率P ＝U 2R ＝253W ≈8.3 W. 答案： (1)e ＝10 2 cos 100 πt V (2)260πC 无关 (3)8.3 W12．某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向．匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab ＝cd ＝l 、bc ＝ad ＝2l .线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 和ad 边同时进入磁场．在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B 、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r ，外接电阻为R .求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E m ；(2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F ；(3)外接电阻上电流的有效值I .解析： (1)bc 、ad 边的运动速度v ＝ωl 2感应电动势E m ＝4NBl v解得E m ＝2NBl 2ω.(2)电流I m ＝E m r ＋R安培力F ＝2NBI m l解得F ＝4N 2B 2l 3ωr ＋R(3)一个周期内，通电时间t ＝49TR 上消耗的电能W ＝I 2m Rt 且W ＝I 2RT解得I ＝4NBl 2ω3(r ＋R )答案： (1)2NBl 2ω (2)4N 2B 2l 3ωr ＋R (3)4NBl 2ω3(r ＋R )第五章 交变电流 单元知能评估(B 卷)(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1．如图所示，一矩形线圈abcd ，已知ab 边长为l 1，bc 边长为l 2，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO ′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动，则t 时刻线圈中的感应电动势为( )A ．0.5Bl 1l 2ωsin ωtB ．0.5Bl 1l 2ωcos ωtC ．Bl 1l 2ωsin ωtD ．Bl 1l 2ωcos ωt解析： 线圈从图示位置开始转动，电动势瞬时值表达式为e ＝E m cos ωt ，由题意，E m ＝BSω＝Bl 1l 2ω，所以e ＝Bl 1l 2ωcos ωt .答案： D2.如图所示，L 为一根无限长的通电直导线，M 为一金属环，L 通过M 的圆心并与M 所在的平面垂直，且通以向上的电流I ，则( )A ．当L 中的电流发生变化时，环中有感应电流B ．当M 左右平移时，环中有感应电流C ．当M 保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D ．只要L 与M 保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流解析： 图中金属环所在平面与磁感线平行，穿过金属环的磁通量为零．无论I 变化，还是M 上下移动或左右平移，金属环所在平面一直保持与磁感线平行，磁通量一直为零，不产生感应电流，D 正确．答案： D3.如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中，两环的运动情况是( )A ．同时向左运动，间距增大B ．同时向左运动，间距不变C ．同时向左运动，间距变小D ．同时向右运动，间距增大解析： 两环中产生的感应电流的磁场阻碍磁铁的相对运动，故两环均向左运动，又由于左环中感应电流比右环小，且磁铁在左环处的磁感应强度更小一些，所以右环比左环向左运动的快一些，故两环的间距变小，应选C.答案： C。
人教版高中物理选修3-2全册同步练习测试解析版[92页]
知能综合检测(A 卷)................................................................. 64 知能综合检测(B 卷) ................................................................. 68 第6章 第 1 节........................................................................ 73
A．Ba＝Bb＝Bc，Φa＝Φb＝Φc C．Ba＞Bb＞Bc，Φa＞Φb＞Φc
B．Ba＞Bb＞Bc，Φa＜Φb＜Φc D．Ba＞Bb＞Bc，Φa＝Φb＝Φc
解析： 根据通电螺线管产生的磁场特点，Ba＞Bb＞Bc，由 Φ＝BS，可得 Φa＞Φb＞Φc， 故 C 正确． 答案： C 4． (2011·永安高二检测)如图所示， 有一正方形闭合线圈， 在足够大的匀强磁场中运动． 下
人教版高中物理选修 3-2 全册 同步练习解析版 目 录
第4章 第4章 第4章 第4章 第4章 第 1、2 节 ................................................................... 1 第 3 节.......................................................................... 5 第 4 节........................................................................ 10 第 6 节........................................................................ 16 第 7 节........................................................................ 21
人教物理选修3-2：高考水平测试卷 Word版含解析
高中同步测试卷(十二)高考水平测试卷(A)(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．下列给出的各组科技应用中，都属于应用电磁感应现象的是()A．家用电磁灶、电脑读取软盘数据B．读码器读取商品中的条码、电磁起重机C．动圈式话筒、电脑读取光盘数据D．POS机刷卡消费、高频感应炉、日光灯启动器2.如图，一根长导线弯成“n”形，通以直流电I，正中间用不计长度的一段绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是()A．金属环C中无感应电流产生B．金属环C仍能保持静止状态C．金属环C中有沿逆时针方向的感应电流D．悬挂金属环C的竖直线拉力变小3.如图所示，一倾斜的金属框架上放有一根金属棒，由于摩擦力作用，金属棒在没有磁场时处于静止状态．从t0时刻开始给框架区域内加一个垂直框架平面向上的逐渐增强的磁场，到时刻t1时，金属棒开始运动，则在这段时间内，棒所受的摩擦力()A．不断增大B．不断减小C．先减小后增大D．先增大后减小4．半圆形导轨竖直放置，不均匀磁场方向水平并垂直于轨道平面，一个金属环在轨道内来回滚动，如图所示，若空气阻力不计，则()A．金属环做等幅振动B．金属环做减幅振动C．金属环做增幅振动D．无法确定5．如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb()A ．恒为nS （B 2－B 1）t 2－t 1B ．从0均匀变化到nS （B 2－B 1）t 2－t 1C ．恒为－nS （B 2－B 1）t 2－t 1D ．从0均匀变化到－nS （B 2－B 1）t 2－t 16．如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )A ．(n 1n 2)U 2m4rB ．(n 2n 1)U 2m4rC ．4(n 1n 2)2(PU m)2rD ．4(n 2n 1)2(P U m)2r7．如图所示，导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度v 向右匀速通过一正方形abcd 磁场区域，ac 垂直于导轨且平行于导体棒，ac 右侧的磁感应强度是左侧的2倍且方向相反，导轨和导体棒的电阻均不计，下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图象正确的是(规定电流从M 经R 到N 为正方向，安培力向左为正方向)( )二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)8．交流发电机电枢中产生的交变电动势为e ＝E m sin ωt ，如果要将交变电动势的有效值提高一倍，而交流电的周期不变，可采取的方法是( )A ．将电枢转速提高一倍，其他条件不变B ．将磁感应强度增加一倍，其他条件不变C ．将线圈的面积增加一倍，其他条件不变D ．将磁感应强度增加一倍，线圈的面积缩小一半，其他条件不变9．某交流电源电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，已知该电源输出功率为200 kW ，现用5 000 V 的高压输电，输电线总电阻为25 Ω，用户端利用匝数比为20∶1的变压器降压，则下列说法中正确的是( )A．该交变电流电动势的有效值为220 V B．输电线中的电流为200 AC．用户端的交变电流频率为2 Hz D．用户端的电压为200 V10．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则()A．乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程B．乙图中c时刻对应甲图中的C图C．若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变了25次D．若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为25 Hz11．如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)．则()A．S闭合后，A灯立即亮，然后逐渐熄灭B．S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭C．电路接通稳定后，三个灯亮度相同D．电路接通稳定后，S断开时，C灯逐渐熄灭12.如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中．一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程中PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc 滑动的过程中()A．PQ中电流先增大后减小B．PQ两端电压先减小后增大C．PQ上拉力的功率先减小后增大D．线框消耗的电功率先增大后减小题号123456789101112答案演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13．(10分)一个正方形线圈边长a ＝0.20 m ，共有n ＝100匝，其总电阻r ＝4.0 Ω.线圈与阻值R ＝16 Ω的外电阻连成闭合回路，如图甲所示．线圈所在区域存在着均匀分布的变化磁场，磁场方向垂直线圈平面，其磁感应强度B 的大小随时间作周期性变化，周期T ＝1.0×10－2 s ，如图乙所示，图象中t 1＝13T ，t 2＝43T ，t 3＝73T ，…，求：(1)0～t 1时间内，电阻R 两端的电压； (2)线圈中产生感应电流的有效值．14．(10分)均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd ，每边长为L ，总电阻为R ，总质量为m .将其置于磁感应强度为B 的水平匀强磁场上方h 处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd 边始终与水平的磁场边界平行．当cd 边刚进入磁场时，(1)求线框中产生的感应电动势大小； (2)求cd 两点间的电势差大小；(3)若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h 所应满足的条件．15.(10分)一个电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R .(1)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？ (2)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(3)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？ (4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电量是多少？16．(12分)如图，PQNM 是表面光滑、倾角为30°的绝缘斜面，斜面上宽度为L 的矩形区域P ′Q ′N ′M ′内存在垂直于斜面向下、磁感应强度为B 的匀强磁场．现将质量为m 、边长为L 的单匝正方形金属线框abcd 放在斜面上，使其由静止开始沿斜面下滑．若已知cd ∥N ′M ′∥NM ，线框开始运动时cd 边与P ′Q ′的距离为2L ，线框恰能做匀速运动通过磁场区域，重力加速度为g .求：(1)线框的电阻；(2)线框在通过磁场区域的过程中产生的热量.参考答案与解析1．[导学号26020177] 【解析】选A.题中给出的九种科技应用中，其中下列四项“读码器读取商品中的条码、电磁起重机、电脑读取光盘数据、日光灯启动器”不属于电磁感应现象．选项A 正确．2．[导学号26020178] 【解析】选B.解决本题的关键是会用安培定则判断电流周围磁场的方向以及根据楞次定律来确定感应电流的方向．金属环C 处于“n”形中，导线中通以题图所示的电流，则会产生磁场，根据安培定则知，“n”形导线中电流的磁场方向为垂直纸面向外，且大小增加，由楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针，根据左手定则可知，安培力的方向指向圆心，由于弯曲成的是“n”形导线，所以金属环下边14圆弧所受安培力较小，因此导致挂环的拉力增大，但环仍处于静止状态，故B 正确，A 、C 、D 错误．所以选B.3．[导学号26020179] 【解析】选C.由于摩擦力作用，金属棒在没有磁场时处于静止状态，则摩擦力沿斜面向上；从t 0时刻开始给框架区域内加一个垂直框架平面向上的逐渐增强的磁场，穿过闭合回路的磁通量增大，闭合回路有收缩的趋势，金属棒受到沿斜面向上的安培力，金属棒运动前，受平衡力作用有mg sin θ＝F 安＋F 摩，F 安从0开始增大，F 摩减小；F 安增大到等于mg sin θ时，F 摩减小到0，F 安再增大，F 摩反向增大．C 正确．4．[导学号26020180] 【解析】选B.金属环在有不均匀磁场的轨道内来回滚动时，由于穿过金属环的磁通量不断变化，所以在金属环中会产生感应电流，消耗机械能，所以金属环做减幅振动，最后停止，选项B 正确．5．[导学号26020181] 【解析】选C.根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势E ＝nΔΦΔt ＝n （B 2－B 1）S t 2－t 1，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b 点电势高于a 点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a 、b 两点电势差恒为φa －φb ＝－n （B 2－B 1）St 2－t 1，选项C 正确．6．[导学号26020182] 【解析】选C.升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U 1＝U m 2；由变压关系可得 U 1U 2＝n 1n 2，则U 2＝n 2U m 2n 1；因为输送电功率为P ，输电线中的电流为I 2＝P U 2＝2n 1P n 2U m ，则输电线上损失的电功率为ΔP ＝I 22(2r )＝4n 21P 2r n 22U 2m，故选项C 正确． 7．[导学号26020183] 【解析】选A.导体棒运动时间t 时切割磁感线产生的感应电动势大小E ＝Bl v ＝2B v 2t ，感应电流大小I ＝E R ＝2B v 2tR，导体棒所受的安培力大小F ＝BIl ＝4B 2v 3t 2R ，由此可见，感应电流的大小I 与时间t 成正比，而安培力的大小F 则与时间t 是二次函数关系．由楞次定律可知，导体棒在第一、二区域的磁场中运动时， 产生的感应电流分别为从M 经R 到N 和从N 经R 到M ；由左手定则判断得出，导体棒在第一、二区域的磁场中运动时受到的安培力均为水平向左，只有A 正确．8．[导学号26020184] 【解析】选BC.由交变电流电动势的最大值E m ＝nBSω及有效值与最大值的关系E ＝E m2可知，将磁感应强度增加一倍，其他条件不变，或将线圈的面积增加一倍，其他条件不变，选项BC 正确．9．[导学号26020185] 【解析】选AD.由题图可知，交流电的周期T ＝2×10－2 s ，故频率f ＝1T ＝50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，所以C 错误；由图象可知交流电的最大值为220 2 V ，因此其有效值为22022V ＝220 V ，故A 正确．由题意可知，输电线中电流I ＝P U ＝200 0005 000A ＝40 A ，故B 错误；因输电线总电阻是25 Ω，输电线电阻损失电压为U 损＝IR ＝40×25 V ＝1 000 V ，由U 用＝(5 000－1 000)×120V ＝200 V ，故D 正确． 10．[导学号26020186] 【解析】选AD.由交变电流的产生原理可知，甲图中的A 、C两图中线圈所在的平面为中性面，线圈在中性面时电流为零，再经过14个周期电流达到最大值，再由楞次定律判断出电流的方向，因此图甲中A 至B 图的过程电流为正且从零逐渐增大到最大值，A 对；甲图中的C 图对应的电流为零，B 错；每经过中性面一次线圈中的电流方向就要改变一次，所以一个周期内电流方向要改变两次，因此在乙图中对应Od 段等于交变电流的一个周期，若已知d 等于0.02 s ，则频率为50 Hz ，1 s 内电流的方向将改变100次，C 错；若乙图中b 等于0.02 s ，则交流电的频率应该为25 Hz ，D 正确．11．[导学号26020187] 【解析】选AD.S 闭合时，A 灯立即亮，然后逐渐熄灭，选项A 正确；S 闭合时，B 灯先不太亮，然后亮，选项B 错误；电路接通稳定后，B 、C 灯亮度相同，A 灯不亮，选项C 错误；电路接通稳定后，S 断开时，C 灯逐渐熄灭，选项D 正确．12．[导学号26020188] 【解析】选CD.设PQ 左侧金属线框的电阻为r ，则右侧电阻为3R －r ；PQ 相当于电源，其电阻为R ，则电路的外电阻为R 外＝r （3R －r ）r ＋（3R －r ）＝－⎝⎛⎭⎫r －3R 22＋⎝⎛⎭⎫3R 223R，当r ＝3R 2时，R 外max ＝34R ，此时PQ 处于矩形线框的中心位置，即PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中外电阻先增大后减小．PQ 中的电流为干路电流I ＝ER 外＋R 内，可知干路电流先减小后增大，选项A 错误．PQ两端的电压为路端电压U ＝E －U 内，因E ＝Bl v 不变，U 内＝IR 先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，选项B 错误．拉力的功率大小等于安培力的功率大小，P ＝F 安v ＝BIl v ，可知因干路电流先减小后增大，PQ 上拉力的功率也先减小后增大，选项C 正确．线框消耗的电功率即为外电阻消耗的功率，因外电阻最大值为34R ，小于内阻R ；根据电源的输出功率与外电阻大小的变化关系，外电阻越接近内阻时，输出功率越大，可知线框消耗的电功率先增大后减小，选项D 正确．13．[导学号26020189] 【解析】(1)0～t 1时间内的感应电动势 E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt a 2＝n B m a 2t 1(2分) 通过电阻R 的电流I 1＝E R ＋r(1分) 电阻R 两端的电压U ＝I 1R (1分) 联立各式得U ＝48 V ．(1分)(2)在一个周期内，电流通过电阻R 产生的热量 Q 1＝I 21Rt 1(1分) 设感应电流的有效值为I ，则一个周期内电流产生的热量Q 2＝I 2RT (1分) 根据有效值的定义Q 2＝Q 1 (2分) 解得I ＝ 3 A ＝1.73 A ．(1分)【答案】(1)48 V (2)1.73 A14．[导学号26020190] 【解析】(1)cd 边刚进入磁场时，线框速度v ＝2gh (1分) 线框中产生的感应电动势E ＝BL v ＝BL 2gh . (2分) (2)此时线框中电流I ＝ER(1分)cd 两点间的电势差 U ＝I ⎝⎛⎭⎫34R ＝34E ＝34BL 2gh . (1分) (3)安培力F ＝BIL ＝B 2L 22gh R(2分) 根据牛顿第二定律mg －F ＝ma (2分) 由a ＝0，解得下落高度满足h ＝m 2gR 22B 4L 4.(1分) 【答案】(1)BL 2gh (2)34BL 2gh (3)m 2gR 22B 4L415．[导学号26020191] 【解析】(1)E m ＝NBSω＝NBωL 2. (1分) (2)线圈平面与B 成60°角时的瞬时感应电动势 e ＝E m cos 60°＝12NBωL 2.(2分) (3)电动势的有效值E ＝E m2(1分) 电流的有效值I ＝ER ＋r(1分) 柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功 W ＝EIT ＝E 2R ＋rT＝⎝⎛⎭⎫NBωL 222R ＋r·2πω＝πN 2B 2ωL 4R ＋r. (2分)(4)因为I 平均＝E 平均R ＋r ＝N ·ΔΦΔt （R ＋r ），故电量q ＝I 平均·Δt ＝NBS ·sin 60°R ＋r ＝3NBL 22（R ＋r ）.(3分)【答案】(1)NBωL 2(2)12NBωL 2 (3)πN 2B 2ωL 4R ＋r (4)3NBL 22（R ＋r ）16．[导学号26020192] 【解析】(1)设cd 边即将进入磁场时的速度为v 由机械能守恒定律有mg (2L sin 30°)＝12m v 2(3分) 解得v ＝2gL(1分)线框在磁场中受到重力、支持力和安培力作用做匀速运动 安培力F ＝ILB ＝ELB /R ＝L 2B 2v /R (2分) 由平衡条件有L 2B 2v /R ＝mg sin 30° (2分) 解得R ＝2L 2B 22gL /(mg )．(1分)(2)线框在通过磁场区域的过程中，减少的重力势能全部转化为电能，所以，产生的热量Q ＝mg (2L sin 30°)＝mgL . (3分)【答案】(1)2L 2B 22gL mg (2)mgL。