高二物理下学期一单元测验题：电磁感应综合

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本文题目：高二物理下学期一单元测验题：电磁感应综合

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1.(2011年惠阳高二检测)关于磁通量的概念，以下说法中正确的是()

A.磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大

B.磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大

C.穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零

D.磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的

解析：选C.穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素，所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况，A、B项错误;同样由磁通量的特点，也无法判断其中一个因素的情况，C项正确，D项错误.

图4-9

2.如图4-9所示，若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)是()

A.有顺时针方向的感应电流

B.有逆时针方向的感应电流

C.先逆时针后顺时针方向的感应电流

D.无感应电流

解析：选A.穿过线圈的磁通量包括磁体内和磁体外的一部分，合磁通量是向上的.当线圈突然缩小时合磁通量增加，原因是磁体外向下穿过线圈的磁通量减少.故由楞次定律判断，感应电流的方向为顺时针方向(从上往下看).

图4-10

3.如图4-10所示是电表中的指针和电磁阻器，下列说法中正确的是()

A.2是磁铁，在1中产生涡流

B.1是磁铁，在2中产生涡流

C.该装置的作用是使指针能够转动

D.该装置的作用是使指针能很快地稳定

解析：选AD.1在2中转动产生感应电流，感应电流受到安培力作用阻碍1的转动，A、D对.

图4-11

4.(2010年高考广东卷)如图4-11所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是()

图4-12

解析：选A.由E=Blv可以直接判断选项A正确.

图4-13

5.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系，如图4-13所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()

A.0～2 s

B.2 s～4 s

C.4 s～5 s

D.5 s～10 s

解析：选D.图象斜率越小，表明磁通量的变化率越小，感应电动势也就越小.

图4-14

6. (2011年高考江苏卷)如图4-14所示，固定的水平长直导线中通有电流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：选B.直线电流的磁场离导线越远，磁感线越稀，故线圈在下落过程中磁通量一直减小，A错;由于上、下两边电流相等，上边磁场较强，线框所受合力不为零，C错;由于电磁感应，一部分机械能转化为电能，机械能减小，D错.故B对.

7.(2010年高考江苏卷)一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直.先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍.接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半.先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为()

A.12 B.1

C.2 D.4

解析：选B.在相同时间内，两个过程中磁通量的变化量相同，由法拉第电磁感应定律E=t可以判断感应电动势的大小也相同，即两次感应电动势的比值为1，选项B正确.

图4-15

8.如图4-15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NM

B.感应电流方向是MN

C.安培力水平向左

D.安培力水平向右

解析：选AC.磁场方向向下，导体棒MN的运动方向向右，由右手定则，感应电流方向是NM，再由左手定则，安培力水平向左，所以A、C正确.

图4-16

9.(2011年厦门高二检测)如图4-16所示的电路中，电源电动势为E，线圈L的电阻不计.以下判断正确的是()

A.闭合S，稳定后，电容器两端电压为E

B.闭合S，稳定后，电容器的a极带正电

C.断开S的瞬间，电容器的a极板将带正电

D.断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电

解析：选C.闭合S，稳定后，由于线圈L的直流电阻为零，所以线圈两端电压为零，又因为电容器与线圈并联，所以电容器两端电压也为零，A、B错误;断开S的瞬间，线圈L中电流减小，线圈中产生与原电流方向相同的自感电动势，并作用在电容器上，所以，此时电容器a极板将带正电，b极板将带负电，C正确、D错误.

图4-17

10.(2011年深圳高二检测)如图4-17所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两个过程中()

A.导体框中产生的感应电流方向相同

B.导体框中产生的焦耳热相同

C.导体框ad边两端电势差相同

D.通过导体框截面的电量相同

解析：选AD.由楞次定律，从两个方向移出磁场过程中感应电流方向都是adcba，A项正确;

以v拉出磁场时，cd边等效为电源

E1=Blv，I1=E1R=BlvR，t=lv，

所以产生的焦耳热Q1=I21Rt=B2l3vR，

ad边电势差Uad=I1R4=Blv4

通过的电量q1=I1t=Bl2R

以3v拉出磁场时，ad边等效为电源

Q2=3B2L3vR，Uad=9Blv4，q2=Bl2R，

故B、C错，D对.

图4-18

11.如图4-18所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平.铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，则()

A.a1

C.a1=a3

解析：选ABD.圆环落入螺线管及从螺线管飞出时，环中感应电流所受安培力向上，故a1

图4-19

12.(2009年高考天津卷)如图4-19所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于()

A.棒的机械能增加量 B.棒的动能增加量

C.棒的重力势能增加量 D.电阻R上放出的热量

解析：选A.棒加速上升时受到重力、拉力F及安培力.根据机械能守恒的条件可知力F与安培力做的功的代数和等于棒的机械能的增加量，A选项正确.

二、计算题(本题共4小题，共40分.解答时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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

图4-20

13.(8分)如图4-20所示，边长为L的正方形金属框，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外.磁场随时间变化规律为B=kt(k0)，已知细线所能承受的最大拉力为2mg，求从t=0开始，经多长时间细线会被拉断?

解析：由题意知Bt=k (1分)

根据法拉第电磁感应定律知E=BtS=kL22 (2分)

当细线刚要断时：mg=F安=BIL. (2分)

I=ER=kL22R，B=kt，(2分)

联立以上各式解得：t=2mgRk2L3. (1分)

答案：2mgRk2L3

图4-21

14.(8分)如图4-21所示，线圈abcd每边长l=0.20 m，线圈质量m1=0.10 kg，电阻R=0.10 ，砝码质量m2=0.14 kg.线圈上方的匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T，方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为h=l=0.20 m.砝码从某一位置下降，使ab边进入磁场开始做匀速运动.求线圈做匀速运动的速度大小.

解析：该题的研究对象为线圈，线圈在匀速上升时受到的安培力F安、绳子的拉力F和重力m1g相互平衡，

即F=F安+m1g (2分)

砝码受力也平衡F=m2g (1分)

线圈匀速上升，在线圈中产生的感应电流

I=Blv/R (1分)

因此线圈受到向下的安培力F安=BIl (1分)

联立解得v=(m2-m1)gR/(B2l2)， (2分)

代入数据得v=4 m/s. (1分)

答案：4 m/s

图4-22

15.(12分)(2010年高考江苏卷)如图4-22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Im.

解析：(1)电流稳定后，导体棒做匀速运动，则有

BIL=mg ①(2分)

解得B=mgIL. ②(1分)

(2)感应电动势E=BLv ③(1分)

感应电流I=ER ④(1分)

由②③④式解得v=I2Rmg. (1分)

(3)由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为vm

由机械能守恒定律得12mv2m=mgh (2分)

感应电动势的最大值Em=BLvm， (2分)

感应电流的最大值Im=EmR (1分)

解得Im=mg2ghIR. (1分)

答案：(1)mgIL (2)I2Rmg (3)mg2ghIR

图4-23

16.(12分)(2010年高考天津理综卷)如图4-23所示，质量m1=0.1 kg，电阻R1=0.3 ，长度l=0.4 m的导体棒ab横放在U型金属框架上.框架质量m2=0.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数=0.2.相距0.4 m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长，电阻R2=0.1 的MN垂直于MM.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5 T.垂直于ab施加F=2 N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触.当ab运动到某处时，框架开始运动.设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.

(1)求框架开始运动时ab速度v的大小;

(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1 J，求该过程ab位移x的大小.

解析：(1)ab对框架的压力F1=m1g (1分)

框架受水平面的支持力FN=m2g+F1 (1分)

依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力F2=FN(1分)

ab中的感应电动势E=Blv (1分)

MN中电流I=ER1+R2 (1分)

MN受到的安培力F安=IlB (1分)

框架开始运动时F安=F2(1分)

由上述各式代入数据解得v=6 m/s. (1分)

(2)闭合回路中产生的总热量Q总=R1+R2R2Q (1分)

由能量守恒定律，得Fx=12m1v2+Q总 (2分)