2019高考物理一輪復習 電學部分 專題07 電磁感應單元測試卷A卷.doc

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專題07 電磁感應 一、單選 1．下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應現(xiàn)象的是（ ） A. 磁鐵吸引鐵釘 B. 電流周圍產(chǎn)生磁場 C. 鐵棒在磁場中被磁化 D. 變化的磁場使閉合回路導體中產(chǎn)生感應電流 【答案】D 【解析】A、磁鐵吸引鐵釘是磁場的性質(zhì)，故A錯誤；B、電場產(chǎn)生磁場屬于電流的磁效應，故B錯誤；C、鐵棒在磁場中被磁化是屬于磁場的性質(zhì)；故C錯誤；D、變化的磁場使導體中產(chǎn)生感應電流，屬于電磁感應現(xiàn)象，故D正確；故選D。 2．金屬探測器是用來探測金屬的儀器，關于其工作原理，下列說法中正確的是 A. 探測器內(nèi)的探測線圈會產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 B. 只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到 C. 探測到金屬物是因為金屬物中產(chǎn)生了渦流 D. 探測到金屬物是因為探測器中產(chǎn)生了渦流 【答案】C 3．如圖所示，閉合矩形線框abcd位于磁感應強度為B的勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，讓線框以沿與ab邊垂直的速度v在磁場中勻速運動，則關于線框中感應電流和感應電動勢判斷正確的是 A. cd中有向上的電流，且c點電勢高于d點電勢 B. cd中有向上的電流，且d點電勢高于c點電勢 C. cd中沒有感應電流，且d點電勢不等于c點電勢 D. cd中沒有感應電流，且d點電勢等于c點電勢 【答案】C 【解析】根據(jù)感應電流產(chǎn)生的條件，即當穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就會有感應電流產(chǎn)生。本題中，線框運動的過程，磁通量不變，故回路中沒有感應電流；但根據(jù)右手定則，整個導體向右切割磁場，導體的ad端電勢高于bc端的電勢，則ABD錯，C正確；故本題選C 4．如圖所示，閉合線圈正上方附近有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的N極朝下但未插入線圈內(nèi)部.在磁鐵向上運動遠離線圈的過程中（ ） A. 線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互吸引 B. 線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相同，磁鐵與線圈相互排斥 C. 線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵與線圈相互吸引 D. 線圈中感應電流的方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵與線圈相互排斥 【答案】C 5．M和N是繞在一個環(huán)形鐵芯上的兩個線圈，繞法和線路如圖所示．現(xiàn)將變阻器R1的滑片從a端逐漸向b端移動的過程中，對通過電阻R2的電流分析正確的是（ ） A. R2中有電流，方向由c流向d B. R2中有電流，方向由d流向c C. R2中無電流，原因是R2回路沒有接外電源 D. R2中無電流，原因是N線圈沒有切割磁感線 【答案】A 【解析】根據(jù)右手螺旋定則可知，線圈M左端是S極，右端是N極．現(xiàn)將變阻器R1的滑片從a端逐漸向b端移動的過程中，電阻減小，電流增大，磁場增強，導致向左穿過線圈N的磁通量增大，則由楞次定律可得：R2中有電流，方向由c流向d．故A正確，BCD錯誤；故選A. 6．面積為0.4m2的5匝圓形線圈垂直磁場方向放置在勻強磁場中，磁場的磁感應強度B＝2＋0.5t（T），則 A. 線圈有擴張的趨勢 B. 線圈中磁通量的變化率為1Wb/s C. 線圈中的感應電動勢為1V D. t＝4s時，線圈中的感應電動勢為8V 【答案】C 【解析】磁場在增強，穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律“增縮減擴”，線框有收縮的趨勢，所以A錯誤。磁通量的變化率，所以B錯誤。感應電動勢為一恒定值。所以C正確，D錯誤。故選C。 7．如圖所示，勻強磁場中有兩個導體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應強度B隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為2:1，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢分別為Ea和Eb，不考慮兩環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是（ ） A. ，感應電流均沿逆時針方向 B. ，感應電流均沿順時針方向 C. ，感應電流均沿逆時針方向 D. ，感應電流均沿順時針方向 【答案】B 8．如圖甲所示，在長直載流導線附近有一個矩形線圈ABCD，線圈與導線始終在同一平面內(nèi)．取圖示電流方向為直導線電流的正方向，當直導線通入如圖乙所示的電流時，在0-T內(nèi)說法正確的是 A. 在時，穿過線圈ABCD中的磁通量最大 B. 在時，線圈ABCD中產(chǎn)生的感應電流最小 C. 在~T時間內(nèi)，線圈ABCD中感應電流方向一直沿順時針方向 D. 在~T時間內(nèi)，線圈ABCD中感應電流方向會發(fā)生改變 【答案】D 【解析】AB．在時，通過直導線的電流為零，產(chǎn)生的磁場磁感應強度為零，但磁場變化最快；穿過線圈ABCD中的磁通量為零，但磁通量變化最快，感應電流最大，故A錯誤，B錯誤； CD．在~時間內(nèi)，穿過線圈的磁通量向外增大，感應電流沿順時針方向；在~T時間內(nèi)，穿過線圈的磁通量向外減小，感應電流沿逆時針方向。因此在~T時間內(nèi)，感應電流方向會發(fā)生改變。故C錯誤，D正確。 故選：D 9．在如圖所示的電路中，a、b為兩個完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開關。下列說法正確的是 A. 合上開關S，a、b同時亮 B. 合上開關S，a先亮、b后亮 C. 將原來閉合的開關S斷開，a先熄滅、b后熄滅 D. 將原來閉合的開關S斷開，b先熄滅、a后熄滅 【答案】B 【解析】由于a、b為兩個完全相同的燈泡，當開關接通瞬間，a燈泡立刻發(fā)光，而b燈泡由于線圈的自感現(xiàn)象，導致燈泡漸漸變亮；當開關斷開瞬間，兩燈泡串聯(lián)，由線圈產(chǎn)生瞬間電壓提供電流，導致兩燈泡同時熄滅。故選B。 10．如圖所示，一個由導體做成的矩形線圈，以恒定速率v運動，從無場區(qū)進入勻強磁場區(qū)(磁場寬度大于bc間距)，然后出來，若取逆時針方向為感應電流的正方向，那么下圖中正確地表示回路中感應電流隨時間變化關系的圖像是( ) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由楞次定律判斷可知，線圈進入磁場時，感應電流方向為逆時針方向，為正值；線圈穿出磁場時，感應電流方向為順時針方向，為負值，電流為：，由于B、L、v、R不變，線圈進入和穿出磁場時，感應電流的大小不變；線圈完全在磁場中運動時，磁通量不變，沒有感應電流產(chǎn)生，故C正確，ABD錯誤。 二、多選 11．如圖所示，A和B都是鋁環(huán)，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的，兩環(huán)分別固定在一橫梁的兩端，橫梁可以繞中間的支點轉(zhuǎn)動。下列判斷正確的是( ) A. 用磁鐵的N極靠近A環(huán)，A環(huán)會有順時針方向的電流產(chǎn)生 B. 用磁鐵的N極靠近A環(huán)，A環(huán)會有逆時針方向的電流產(chǎn)生 C. 用磁鐵的N極靠近A環(huán)，A環(huán)會遠離磁鐵 D. 用磁鐵的N極靠近B環(huán)，B環(huán)會遠離磁鐵 【答案】BC 12．如圖a所示，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方固定一螺線管Q，P和Q共軸，Q中通有變化電流i，電流隨時間變化的規(guī)律如圖b所示．P所受的重力為G，桌面對P的支持力為FN，則( ) A. t1時刻FN＞G，P有收縮的趨勢． B. t2時刻FN＝G，此時穿過P的磁通量最大． C. t3時刻FN＝G，此時P中無感應電流． D. t4時刻FN＜G，此時穿過P的磁通量最?。? 【答案】AB 【解析】時刻螺線管中電流增大，其形成的磁場不斷增強，因此線圈P中的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知線圈P將阻礙其磁通量的增大，故線圈有遠離和面積收縮的趨勢，，故A正確；時刻與時刻，當螺線管中電流不變時，其形成磁場不變，線圈P中的磁通量不變，因此磁鐵線圈中無感應電流產(chǎn)生，故時刻和時刻，此時穿過P的磁通量最大，故B正確，D錯誤；時刻螺線管中電流為零，但是線圈P中磁通量是變化的，因此此時線圈中有感應電流。時刻螺線管中電流為零，因此兩個線圈之間沒有安培力，，故C錯誤。故選AB。 13．如圖甲所示，是匝數(shù)為100匝、邊長為、總電阻為的正方形閉合導線圈，放在與線圈平面垂直的圖示勻強磁場中，磁感應強度隨時間的變化關系如圖乙所示，則以下說法正確的是（ ） A. 導線圈中產(chǎn)生的是交變電流 B. 在時導線圖產(chǎn)生的感應電動勢為 C. 在內(nèi)通過導線橫截面的電荷量為 D. 在時，導線圈內(nèi)電流的瞬時功率為 【答案】AC 【解析】根據(jù)楞次定律可知，在0～2s內(nèi)的感應電流方向與2s～3s內(nèi)的感應電流方向相反，即為交流電，故A正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律，2.5s時的感應電動勢等于2s到3s內(nèi)的感應電動勢，則有：，故B錯誤；在0～2s時間內(nèi)，感應電動勢為：，再根據(jù)歐姆定律，有：，在t=1s時，線框內(nèi)電流為10A，那么導線框內(nèi)電流的瞬時功率為：，根據(jù)q=It解得：q=102C=20C，故C正確，D錯誤。故選AC。 14．如圖所示，在磁感應強度B=1.0 T的勻強磁場中，質(zhì)量m=1kg的金屬桿PQ在水平向右的外力F作用下沿著粗糙U形導軌以速度v=2 m/s 向右勻速滑動，U形導軌固定在水平面上，兩導軌間距離1=1.0m，金屬桿PQ與U形導軌之間的動摩擦因數(shù)μ=0.3， 電阻R=3.0 Ω，金屬桿的電阻r=1.0 Ω，導軌電阻忽略不計，取重力加速度g=10 m/s，則下列說法正確的是 A. 通過R的感應電流的方向為由d到a B. 金屬桿PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢的大小為2.0 V C. 金屬桿PQ受到的外力F的大小為2.5N D. 外力F做功的數(shù)值大于電路上產(chǎn)生的焦耳熱 【答案】BD 【解析】A、PQ棒切割磁感線產(chǎn)生動生電動勢，由右手定則可知電流方向為QPad，故A錯誤。B、導體PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢的大小為：E=BLv=112V=2V，故B正確。C、根據(jù)歐姆定律可得，由力的平衡可知，故C錯誤。D、由動能定理可得，故，故D正確。故選BD。 15．如圖所示是法拉第制作的世界上第一臺發(fā)電機的模型原理圖．把一個半徑為r的銅盤放在磁感應強度大小為B的勻強磁場中，使磁感線水平向右垂直穿過銅盤，銅盤安裝在水平的銅軸上，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸，G為靈敏電流表．現(xiàn)使銅盤按照圖示方向以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，則下列說法中正確的是( ) A. C點電勢一定高于D點電勢 B. 圓盤中產(chǎn)生的感應電動勢大小為Bωr2 C. 電流表中的電流方向為由a到b D. 若銅盤不轉(zhuǎn)動，使所加磁場磁感應強度均勻增大，在銅盤中可以產(chǎn)生渦旋電流 【答案】BD 【解析】將銅盤看做無數(shù)條由中心指向邊緣的銅棒組合而成，當銅盤轉(zhuǎn)動時，每根金屬棒都在切割磁感線，相當于電源，由右手定則可知，盤邊緣為電源正極，中心為負極，C點電勢低于D點電勢，故A錯誤；回路中產(chǎn)生的感應電動勢，故B正確；此電源對外電路供電，電流方向由b經(jīng)電流計再從a流向銅盤，故C錯誤；若銅盤不轉(zhuǎn)動，使所加磁場強度均勻增大，在銅盤中產(chǎn)生感生電場，使銅盤中的自由電荷在電場力作用下定向移動，形成渦旋電流，故D正確。故選BD。 16．如圖所示，在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌，導軌間距為L，兩導軌間連有一電阻R，導軌平面與水平面的夾角為θ，在兩虛線間的導軌上涂有薄絕緣涂層．勻強磁場的磁感應強度大小為B，方向與導軌平面垂直．質(zhì)量為m的導體棒從h高度處由靜止釋放，在剛要滑到涂層處時恰好勻速運動．導體棒始終與導軌垂直且僅與涂層間有摩擦，動摩擦因數(shù)μ=tanθ，其他部分的電阻不計，重力加速度為g，下列說法正確的是（ ） A. 導體棒到達涂層前做加速度減小的加速運動 B. 在涂層區(qū)導體棒做減速運動 C. 導體棒到達底端的速度為 D. 整個運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱為 【答案】AC 【解析】A、導體棒到達涂層前速度越來越大，由E=BLv得，感應電動勢越來越大，根據(jù)和F=BIL得，所受的安培力越來越大，由F=mgsinθ-BIL=ma得，加速度越來越小，故A正確；B、當導體到達涂層時，所受力平衡，但是到達涂層后，安培力消失，受力分析得導體受力平衡，故導體勻速運動，故B錯誤；C、根據(jù)受力平衡條件得：BIL=mgsinθ，得：，所以，故C正確；D、由能量守恒產(chǎn)生的焦耳熱，故D錯誤；故選AC. 三、解答 17．如圖1所示，一個圓形線圈的匝數(shù)匝，線圈面積，線圈的電阻，線圈外接一個阻值的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中，磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖2所示求 在內(nèi)穿過線圈的磁通量變化量； 前4s內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢； 內(nèi)通過電阻R的電荷量q． 【答案】（1）410-3Wb （2）1V （3）0.8C 【解析】（1）根據(jù)磁通量定義式，那么在0～4s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化量為： （2）由圖象可知前4 s內(nèi)磁感應強度B的變化率為： 4 s內(nèi)的平均感應電動勢為： （3）電路中的平均感應電流為：，又，且 所以 18．如圖所示，間距為2l的兩條水平虛線之間有水平方向的勻強磁場，磁感應強度為B。一質(zhì)量為m、邊長為l、電阻為R的單匝正方形閉合導體線框abcd，從磁場上方某一高度處自由下落，ab邊恰好垂直于磁場方向勻速進入磁場，線框cd邊剛離開磁場區(qū)域時的速度與ab邊剛進入磁場區(qū)域時的速度相等。重力加速度為g，不考慮空氣阻力。求： (1)線框開始下落時，ab邊到磁場上邊界的高度h； (2)線框穿過磁場區(qū)域的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。 【答案】（1）h= （2）Q=3mgl 【解析】(1) 在線框以v進入磁場時做勻速運動，受力平衡，即：F安=mg 又 F安=BIL E=BLv 又據(jù)機械能守恒定律得： 由以上各式解得：； (2) 因為線框ab邊剛離開磁場區(qū)域時的速度與cd邊剛進入磁場區(qū)域時的速度相等，動能不變，則線框的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 所以線框中所產(chǎn)生的焦耳熱為Q=mg?3l=3mgl。 19．一種測量物體質(zhì)量的裝置，其結構如圖甲、乙所示，磁極間存在著磁感應強度大小為B=0.5T的勻強磁場．邊長L=0.1m、匝數(shù) n=100匝的正方形線圈abcd套于中心磁極并固定在托盤骨架上，總質(zhì)量m0=1kg． 線圈左右兩邊處于磁場中，與一數(shù)字式電量表（圖上未畫出）連接成一個回路，回路總電阻為R=10Ω.托盤下方和磁極之間固定一勁度系數(shù)為k=10N/cm的輕彈簧．在某次測量中，一物體從輕放到托盤上到最終靜止的過程中流過電量表的凈電量為q=0.02C，不計摩擦和空氣阻力 ，g取10m/s2． （1）當托盤向下運動的速度為v=0.1m/s時，求此時線圈中感應電流的大小和方向； （2）求該物體的質(zhì)量； （3）測量中彈簧增加的彈性勢能為ΔEP=0.2J，求回路產(chǎn)生的焦耳熱Q． 【答案】(1) 0.1A ，沿順時針方向 (2) (3) 20．如圖所示，間距為L，的兩根平行長直金屬導軌MN、PQ固定在傾角為θ的絕緣斜面上，導軌上端接有阻值為R的電阻，一根長為L、電阻為3R的直導體棒ab垂直放在兩導軌上。整個裝置處于方向垂直斜面向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中。ab由靜止釋放后沿導軌運動，下滑位移大小為s時到達cd位置并開始以最大速度vm做勻速運動。ab在運動過程中與導軌接觸良好，導軌電阻及一切摩擦均不計，重力加速度大小為g。求： (1)ab棒的質(zhì)量m和ab在勻速運動過程中的熱功率P； (2)從ab棒由靜止釋放到開始勻速運動的整個過程中電阻R產(chǎn)生的熱量Q; (3)從ab棒由靜止釋放到開始勻速運動整個過程所經(jīng)歷的時間t。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】(1)ab在勻速運動過程中受力平衡，有 ab切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢 根據(jù)閉合電路歐姆定律，有 得ab的質(zhì)量 ab在勻速運動過程中的熱功率 得ab在勻速運動過程中的熱功率 (2)根據(jù)能量守恒定律，有 根據(jù)焦耳定律，有 得電陽R產(chǎn)生的熱量 (3)ab從靜止釋放開始，根據(jù)牛頓第二定律，有 在很短的時間內(nèi)，瞬時加速度 電荷量 得 將以上各式求和得 即 即 而通過回路的總電荷量 ， 得 從ab由靜止釋放到開始勻速運動的過程所經(jīng)歷的總時間 21．如圖所示，半徑為L1＝2 m的金屬圓環(huán)內(nèi)上、下兩部分各有垂直圓環(huán)平面的有界勻強磁場，磁感應強度大小均為B1＝T．長度為L1＝2 m、電阻為R的金屬桿ab，一端處于圓環(huán)中心，另一端恰好搭接在金屬環(huán)上，繞著a端做逆時針方向的勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω＝rad/s.通過導線將金屬桿的a端和金屬環(huán)連接到圖示的電路中(連接a端的導線與圓環(huán)不接觸，圖中的定值電阻R1＝R，滑片P位于R2的正中央，R2＝ 4R)，圖中的平行板長度為L2＝2 m，寬度為d＝2 m．當金屬桿運動到圖示位置時，在平行板左邊緣中央處剛好有一帶電粒子以初速度v0＝0.5 m/s向右運動，并恰好能從平行板的右邊緣飛出，之后進入到有界勻強磁場中，其磁感應強度大小為B2＝2 T，左邊界為圖中的虛線位置，右側及上下范圍均足夠大．(忽略金屬桿與圓環(huán)的接觸電阻、圓環(huán)電阻及導線電阻，忽略電容器的充放電時間，忽略帶電粒子在磁場中運動時的電磁輻射等影響，不計平行金屬板兩端的邊緣效應及帶電粒子的重力和空氣阻力．提示：導體棒以某一端點為圓心勻速轉(zhuǎn)動切割勻強磁場時產(chǎn)生的感應電動勢為E＝0.5BL2ω)試分析下列問題： (1)從圖示位置開始金屬桿轉(zhuǎn)動半周期的時間內(nèi)，兩極板間的電勢差UMN； (2)帶電粒子飛出電場時的速度方向與初速度方向的夾角θ； (3)帶電粒子在電磁場中運動的總時間t總． 【答案】（1）-1V （2）45 （3）17.42s 【解析】(1) 由旋轉(zhuǎn)切割公式得： 由電路的連接特點知 E=I?4R 由右手定則知 時間內(nèi) 金屬桿ab中的電流方向為b→a，則φa＞φb； 則，在時間內(nèi)φM＜φN UMN=-Uo=-1 V； (2) 粒子在平行板電容器內(nèi)做類平拋運動，在時間內(nèi) 水平方向 ： L2=vo?t1 豎直方向： 加速度：（其中） 速度： 則 ，所以 θ=450 ； 由幾何關系及粒子在磁場中運動的對稱性可知：粒子恰好在磁場中做了圓周運動，并且粒子剛好能從平行板電容器的另一極板重新飛回到電場中．則磁場中的運動時間為 由于 t1+t2=4+3π≈13.42 s 大于且小于T1 則此時飛回電場時，電場方向與開始時相反，并且此時的速度與飛出電場時的速度等大、與水平方向的夾角大小相同，方向為傾斜左上450，則運動具有對稱性，則 t3=t1=4 s 綜上 帶電粒子在電磁場中總的運動時間為 t總=t1+t2+t3=8+3π≈17.42 s。