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2019-2020年高中物理 第1章電磁感應(yīng)章末綜合檢測(cè)試題 魯科版選修3-2
一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)
1.下列說法符合史實(shí)的是( )
A．電磁感應(yīng)現(xiàn)象是法拉第發(fā)現(xiàn)的
B．電流的磁效應(yīng)是奧斯特發(fā)現(xiàn)的
C．電磁感應(yīng)現(xiàn)象是楞次發(fā)現(xiàn)的
D．電流的磁效應(yīng)是安培發(fā)現(xiàn)的
解析：選AB.電磁感應(yīng)現(xiàn)象是由法拉第發(fā)現(xiàn)的，電流的磁效應(yīng)是由奧斯特發(fā)現(xiàn)的，故A、B正確．
2.有A和B兩個(gè)閉合電路，穿過A電路的磁通量由1.0102 Wb增加到4.0102 Wb，穿過B的磁通量由1.0102 Wb減少到0，則兩個(gè)電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EA和EB的大小關(guān)系是( )
A．EA>EB B．EA＝EB
C．EA
Fc>Fb B．FcFb>Fd D．Fcvb，當(dāng)線圈在進(jìn)入和離開磁場(chǎng)時(shí)，穿過線圈的磁通量變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，受磁場(chǎng)力作用，其大小為：F＝BIl＝Bl＝，因vd>vb，所以Fd>Fb>Fc，選項(xiàng)D正確．
8.如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于( )
A．棒的機(jī)械能增加量
B．棒的動(dòng)能增加量
C．棒的重力勢(shì)能增加量
D．電阻R上放出的熱量
解析：選A.棒加速上升時(shí)受到重力、拉力F及安培力．根據(jù)機(jī)械能守恒的條件可知力F與安培力做的功的代數(shù)和等于棒的機(jī)械能的增加量，A選項(xiàng)正確．
如圖所示，虛線框內(nèi)是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)線框的三條豎直邊的電阻均為r，長均為L，兩橫邊電阻不計(jì)，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直．當(dāng)導(dǎo)線框以恒定速度v水平向右運(yùn)動(dòng)，ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab兩端的電勢(shì)差為U1，當(dāng)cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab兩端的電勢(shì)差為U2，則( )
A．U1＝BLv B．U1＝BLv
C．U2＝BLv D．U2＝BLv
解析：選B.ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，E＝BLv，cd與ef并聯(lián)，并聯(lián)電阻為，所以，ab兩端電勢(shì)差U1＝＝BLv，B正確，A錯(cuò)誤．cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab、cd兩個(gè)電源并聯(lián)，E＝BLv，并聯(lián)后內(nèi)阻為，所以ab兩端電勢(shì)差U2＝＝BLv，C、D錯(cuò)誤．
如圖所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)．若第一次用0.3 s時(shí)間拉出，外力所做的功為W1，通過導(dǎo)線截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s時(shí)間拉出，外力所做的功為W2，通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則( )
A．W1W2，q1＝q2 D．W1>W2，q1>q2
解析：選C.設(shè)線框長為l1，寬為l2，第一次拉出速度為v1，第二次拉出速度為v2，則v1＝3v2.勻速拉出磁場(chǎng)時(shí)，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W1＝F1l1＝BI1l2l1＝，同理W2＝，故W1>W2；又由于線框兩次拉出過程中，磁通量的變化量相等，即ΔΦ1＝ΔΦ2，由q＝ΔΦ/R，得q1＝q2.
如圖，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導(dǎo)軌aob(在紙面內(nèi))，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，另有兩根金屬導(dǎo)軌c、d分別平行于oa、ob放置．保持導(dǎo)軌之間接觸良好，金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．現(xiàn)經(jīng)歷以下四個(gè)過程：①以速率v移動(dòng)d，使它與ob的距離增大一倍；②再以速率v移動(dòng)c，使它與oa的距離減小一半；③然后，再以速率2v移動(dòng)c，使它回到原處；④最后以速率2v移動(dòng)d，使它也回到原處．設(shè)上述四個(gè)過程中通過電阻R的電量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4，則( )
A．Q1＝Q2＝Q3＝Q4
B．Q1＝Q2＝2Q3＝2Q4
C．2Q1＝2Q2＝Q3＝Q4
D．Q1≠Q(mào)2＝Q3≠Q(mào)4
解析：選A.由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝＝，所以感應(yīng)電流為I＝＝，通過電阻R的電荷量為Q＝IΔt＝，設(shè)開始時(shí)d與Ob，c與Oa的距離分別為ld和lc：①以速率v移動(dòng)d時(shí)ΔS＝lcld，Q1＝.②以速率v移動(dòng)時(shí)ΔS＝2ldlc＝lcld，Q2＝.③以速率2v移動(dòng)c時(shí)ΔS＝2ldlc＝lcld，Q3＝.④以速率2v移動(dòng)d時(shí)ΔS＝lcld，Q4＝.通過以上分析：可得Q1＝Q2＝Q3＝Q4.故正確答案為A.
如圖所示，光滑絕緣水平面上，有一矩形線圈沖入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外面時(shí)的一半．設(shè)磁場(chǎng)寬度大于線圈寬度，那么( )
A．線圈恰好在剛離開磁場(chǎng)的地方停下
B．線圈在磁場(chǎng)中某位置停下
C．線圈在未完全離開磁場(chǎng)時(shí)即已停下
D．線圈完全離開磁場(chǎng)以后仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)停下來
解析：選D.線圈沖入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受安培力作用做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減少．同理，線圈沖出勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，動(dòng)能也減少，進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)減少的動(dòng)能都等于安培力做的功．由于進(jìn)入時(shí)的速度大，故感應(yīng)電流大，安培力大，安培力做的功多，減少的動(dòng)能多；沖出時(shí)速度小，故感應(yīng)電流小，安培力小，安培力做的功少，減少的動(dòng)能少．所以，出磁場(chǎng)時(shí)仍然有動(dòng)能，線圈離開磁場(chǎng)后將繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)停下來，只有D正確．
二、計(jì)算題(本題共4小題，共52分．解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方徎式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
(10分)如圖所示，在一個(gè)光滑金屬框架上垂直放置一根長l＝0.4 m的金屬棒ab，其電阻r＝0.1 Ω.框架左端的電阻R＝0.4 Ω.垂直框面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B＝0.1 T．用外力使棒ab以速度v＝5 m/s向右勻速移動(dòng)．
求：(1)ab棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E?
(2)通過電阻R的電流I?
解析：(1)由E＝Blv得(3分)
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝0.10.45 V＝0.2 V．(2分)
(2)因?yàn)镮＝(3分)
所以I＝ A＝0.4 A．(2分)
答案：(1)0.2 V (2)0.4 A
(12分)如圖(甲)所示，螺線管匝數(shù)n＝3000匝，橫截面積S＝20 cm2，螺線管的電阻r＝1.5 Ω，R1＝3.5 Ω，R2＝25 Ω.穿過螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖(乙)所示規(guī)律變化，求R2的熱功率．
解析：由(乙)圖中可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，那么在(甲)圖的線圈中會(huì)產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．
由(乙)圖可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率＝2 T/s，(2分)
由法拉第電磁感應(yīng)定律可得螺線管中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
E＝＝＝30002010－42 V＝12 V．(2分)
電路中的感應(yīng)電流I＝＝ A＝0.4 A．(4分)
P2＝I2R2＝4 W．(4分)
答案：4 W
(14分)如圖所示，A是一面積為S＝0.2 m2、匝數(shù)為n＝100匝的圓形線圈，處在均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律為B＝(6－0.02t) T，開始時(shí)外電路開關(guān)S斷開，已知R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，電容器電容C＝30 μF，線圈內(nèi)阻不計(jì)，求：
(1)S閉合后，通過R2的電流大??；
(2)S閉合一段時(shí)間后又?jǐn)嚅_，在斷開后流過R2的電荷量．
解析：由B＝(6－0.02t)T知，圓形線圈A內(nèi)的磁場(chǎng)先是向里均勻減小，后是向外均勻增大，畫出等效電路圖如圖所示．
(1)E＝n＝n||S(2分)
由題意知||＝0.02 T/s(2分)
故E＝1000.020.2 V＝0.4 V(2分)
由I＝，得IR2＝I＝ A＝0.04 A．(2分)
(2)S閉合后，電容器兩端電壓
UC＝U2＝IR2＝0.046 V＝0.24 V(2分)
電容器帶電量Q＝CUC＝3010－60.24 C
＝7.210－6 C(2分)
斷開S后，放電電荷量為Q＝7.210－6 C．(2分)
答案：(1)0.04 A (2)7.210－6 C
(16分)如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小隨時(shí)間的變化率＝k，k為負(fù)的常量．用電阻率為ρ、橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一邊長為l的方框．將方框固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場(chǎng)區(qū)域中．求：
(1)導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大小；
(2)磁場(chǎng)對(duì)方框作用力的大小隨時(shí)間的變化率．
解析：(1)導(dǎo)線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝①(2分)
ΔΦ＝l2ΔB②(2分)
導(dǎo)線框中的電流為I＝③(2分)
式中R是導(dǎo)線框的電阻，根據(jù)電阻定律公式有
R＝ρ④(2分)
聯(lián)立①②③④式，將＝k代入得I＝.⑤(2分)
(2)導(dǎo)線框所受磁場(chǎng)的作用力的大小為
f＝BIl⑥(2分)
它隨時(shí)間的變化率為＝Il⑦(2分)
由⑤⑦式得＝.(2分)
答案：(1) (2)
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