2019-2020学年高中物理 第一章 电磁感应 章末过关检测课件 粤教版选修3-2

章末过关检测(一)一、单项选择题(本大题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1.水平固定的大环中通过恒定的强电流I，从上向下看为逆时针方向，如图所示，有一小铜环，从上向下穿过大圆环，且保持环面与大环平行且共轴，下落过程中小环中产生感应电流的过程是()A．只有小环在接近大环的过程中B．只有小环在远离大环的过程中C．只有小环在经过大环的过程中D．小环下落的整个过程解析：选D.由环形电流磁感线的分布可知小环在运动过程中无论是接近还是远离大环，小环的磁通量均在变化，所以小环下落的整个过程均能产生感应电流．故选D.2.1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路．如图所示，通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件．关于该实验，下列说法正确的是()A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流B．闭合开关S的瞬间，电流表G中有b→a的感应电流C．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有a→b的感应电流D．闭合开关S后，在增大电阻R的过程中，电流表G中有b→a的感应电流解析：选D.在滑片不动的情况下，左线圈A中通过的是恒定电流，产生的磁场是恒定的，所以线圈B中不产生感应电流，所以选项A、B错误；在滑片向左移动的过程中，滑动变阻器R的阻值增大，线圈A中通过的是逐渐减弱的电流，即线圈B处于逐渐减弱的磁场中，由安培定则和楞次定律可判断得知，电流表G中的电流从b→a，故选项C错误，D正确．3.如图所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是()A．两环都向右运动B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动D．两环都静止解析：选C.条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止；环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2向右运动．4．如图所示，A和B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻值与R相同．由于存在自感现象，在开关S闭合和断开时，灯A和B先后亮暗的顺序是()A．闭合时，A先达最亮；断开时，A后暗B．闭合时，B先达最亮；断开时，B后暗C．闭合时，A先达最亮；断开时，A先暗D．闭合时，B先达最亮；断开时，B先暗解析：选A.开关S闭合时，由于自感作用，线圈L中自感电动势较大，电流几乎全部从A中通过，而该电流又同时分路通过B和R，所以A先达最亮，经过一段时间稳定后A和B达到同样亮；开关S断开时，电源电流立即为零，B立即熄灭，由于L的自感作用，A要慢慢熄灭．故选A.5.如图所示，足够长的金属导轨竖直放置，金属棒ab、cd均通过棒两端的环套在金属导轨上；虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场，虚线下方有竖直向下的匀强磁场．ab、cd棒与导轨间动摩擦因数均为μ，两棒总电阻为R，导轨电阻不计．开始两棒均静止在图示位置，当cd棒无初速度释放时，对ab棒施加竖直向上的力F，沿导轨向上做匀加速运动．则()A．ab棒中的电流方向由b到aB．cd棒先加速运动后匀速运动C．cd棒所受摩擦力的最大值等于cd棒的重力D．力F做的功等于两金属棒产生的电热与增加的机械能之和解析：选A.ab棒沿导轨竖直向上运动，切割磁感线产生感应电流，由右手定则判断可知，ab棒中的感应电流方向为b→a，故A正确；cd棒电流由c到d，所在的运动区域有磁场，所受的安培力向里，则受摩擦力向上，因电流增加，则摩擦力增大，加速度减小到0，又减速运动，故B错误；因安培力增加，cd棒受摩擦力的作用一直增加，会大于重力．故C错误；力F所做的功应等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和，故D错误．6．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻．将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，轻弹簧的弹性系数为k，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示．除电阻R外其余电阻均不计．现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放．则()A．金属棒将做往复运动，动能、弹性势能与重力势能的总和保持不变B．金属棒最后将静止，静止时弹簧的伸长量为mgkC．金属棒最后将静止，电阻R上产生的总热量为mg·mgkD．当金属棒第一次达到最大速度时，弹簧的伸长量为mgk解析：选B.金属棒在往复运动的过程中不断克服安培力做功产生电能，进而转化成焦耳热，机械能不断减少，最终静止，静止时弹力等于金属棒的重力，故A错误、B正确；由能量守恒定律可得mg·mgk＝Q＋E弹，故C错误；当金属棒第一次达到最大速度时，加速度为零，则mg＝kx＋F安，故D错误．7.如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d＞L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速度向右运动．t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域．下列v－t图象中，可能正确描述上述过程的是()解析：选D.导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动，利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点．线框进入和离开磁场时，安培力的作用都是阻碍线框运动，使线框速度减小，由E＝BLv、I＝ER及F＝BIL＝ma可知安培力减小，加速度减小，当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化，不产生感应电流，不再产生安培力，线框做匀速直线运动，故选项D正确．二、多项选择题(本大题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)8.如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯解析：选AB.当线圈接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高．要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻．增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势．瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱．所以选项A、B正确，选项C、D错误．9．条形磁铁放在光滑的水平面上，以条形磁铁中央位置正上方的某点为圆心，水平固定一铜质圆环，不计空气阻力，以下判断中正确的是()A．给磁铁水平向右的初速度，圆环将受到向左的磁场力B．释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C．释放圆环，下落过程中环的机械能守恒D．给磁铁水平向右的初速度，磁铁在向右运动的过程中做减速运动解析：选CD.给磁铁水平向右的初速度，穿过线圈向上的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流将阻碍线圈与磁铁之间的相对运动，所以圆环将受到向右的磁场力，产生向右的运动趋势，故A错误；圆环竖直向下运动时，通过圆环的磁通量始终为零，穿过环的磁通量不变，没有感应电流产生，环下落时磁铁对桌面的压力等于磁铁的重力．故B错误；圆环竖直向下运动时，通过圆环的磁通量始终为零，穿过环的磁通量不变，没有感应电流产生，环下落时环的机械能守恒，故C正确；给磁铁水平向右的初速度，穿过线圈向上的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流将阻碍线圈与磁铁之间的相对运动，所以磁铁向右运动的过程中做减速运动．故D正确．10．如图所示，一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域．从BC边进入磁场区域开始计时，到A点离开磁场区域的过程中，线框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向)不可能是图中的()解析：选BCD.BC边刚进入磁场时，根据E＝BLv知产生的感应电动势最大，由右手定则可判定电流方向为逆时针方向，是正值，随线框进入磁场，有效长度L逐渐减小，电动势均匀减小，即电流均匀减小；当线框刚出磁场时，切割磁感线的有效长度L最大，故电流最大，且为顺时针方向，是负值，此后电流均匀减小，故只有A图象符合要求．11.1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是()A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析：选AB.当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A正确；铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C错误；圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向，会使磁针沿轴线方向偏转，选项D错误．12．如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，则此过程()A．杆的速度最大值为（F－μmg）RB2d2B．流过电阻R的电量为BdlR＋rC．恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D．恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量解析：选BD.当v最大时导体杆水平方向受力平衡，有F＝f＋F安，即F＝μmg＋B2d2vR＋r，v＝（F－μmg）（R＋r）B2d2，故A错；通过电阻R的电量q＝ΔΦR＋r＝BdlR＋r，故B对；由动能定理有WF＋Wf＋WF安＝ΔEk，因为Wf0，故C错，D对．三、非选择题(本大题共4小题，共42分．按题目要求解答．解答题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．(8分)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＝1m，上端接有电阻R＝3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场，现将质量m＝0.1kg、电阻r＝1Ω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＝10m/s2)．求：(1)磁感应强度B的大小．(2)杆在磁场中下落0.1s的过程中电阻R产生的热量．解析：(1)由图象知，杆自由下落0.1s进入磁场以v＝1.0m/s做匀速运动产生的电动势E＝BLv①杆中的电流I＝ER＋r②杆所受安培力F安＝BIL③由平衡条件得mg＝F安④联立①②③④，并代入数据得B＝2T．⑤(2)由①②⑤可知电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝BLvR＋r2Rt＝0.075J.答案：(1)2T(2)0.075J14.(10分)把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示．一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触．当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：(1)金属棒切割磁感线产生的感应电动势E；(2)流过棒的电流的大小、方向及棒两端的电压UMN；(3)在圆环和金属棒上消耗的总热功率；(4)金属棒克服安培力做功的功率．解析：(1)棒MN右移时，切割磁感线，产生感应电动势，棒MN相当