高中物理第1章电磁感应章末检测B教科版.docx
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高中物理第1章电磁感应章末检测B教科版
2019-2020年高中物理第1章电磁感应章末检测B教科版
一、单项选择题(本大题共6小题,每小题4分,共24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,选对的得4分,选错或不答的得0分)
1.图1为地磁场磁感线的示意图,在南半球磁场的竖直分量向上,飞机MH370最后在南印度洋消失,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,则在南印洋上时( )
图1
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.若飞机从北往南飞,φ1比φ2高
D.若飞机从南往北飞,φ1比φ2高
答案 B
解析 由右手定则可判知,在南半球,不论沿何方向水平飞行,都是飞机的右方机翼电势高,左方机翼电势低,即总有φ2比φ1高,故B正确.
2.一环形线圈放在磁场中,设第1s内磁感线垂直线圈平面向里,如图2甲所示.若磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示,那么下列选项正确的是( )
图2
A.第1s内线圈中感应电流的大小逐渐增加
B.第2s内线圈中感应电流的大小恒定
C.第3s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向
D.第4s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向
答案 B
解析 由图像分析可知,磁场在每1s内为均匀变化,斜率恒定,线圈中产生的感应电流大小恒定,因此A错误,B正确;由楞次定律可判断出第3s、第4s内线圈中感应电流的方向均为逆时针方向,C、D错误.
3.竖直面内有两圆形区域内分别存在水平的匀强磁场,其半径均为R且相切于O点,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化.一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转,角速度为ω,t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,如图3所示,若选取从O指向A的电动势为正,下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是( )
图3
答案 A
解析 由右手定则可判,开始时感应电动势为正,故B错误;由E=Bl2ω可知,B、ω不变,切割有效长度随时间先增大后减小,且做非线性变化,经半个周期后,电动势的方向反向,故C、D错误,A正确.
4.在如图4所示的电路中,a、b、c为三盏完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈,E为电源,S为开关.关于三盏灯泡,下列说法正确的是( )
图4
A.闭合开关,c先亮,a、b后亮
B.闭合开关一会后,a、b一样亮
C.断开开关,b、c同时熄灭,a缓慢熄灭
D.断开开关,c马上熄灭,b闪亮一下后和a一起缓慢熄灭
答案 B
解析 闭合开关,由于自感线圈自感系数很大,所以b灯先亮,a灯后亮,A错;电路稳定后,线圈相当于一根导线,a、b灯一样亮,B对;开关断开,c灯马上熄灭,此时线圈相当于一个电源,a、b灯构成一个串联电路,缓慢熄灭,C、D错.
5.如图5所示,铝质的圆筒形管竖直立在水平桌面上,一条形磁铁从铝管的正上方由静止开始下落,然后从管内下落到水平桌面上.已知磁铁下落过程中不与管壁接触,不计空气阻力,下列判断正确的是( )
图5
A.磁铁在整个下落过程中做自由落体运动
B.磁铁在管内下落过程中机械能守恒
C.磁铁在管内下落过程中,铝管对桌面的压力大于铝管的重力
D.磁铁在下落过程中动能的增加量等于其重力势能的减少量
答案 C
解析 磁铁在铝管中运动的过程中,铝管的磁通量发生变化,产生感应电流,磁铁受到向上的安培力的阻碍,铝管中产生热能,所以磁铁的机械能不守恒,磁铁做的是非自由落体运动,A、B选项错误;铝管受到的安培力向下,则铝管对桌面的压力大于铝管的重力,C选项正确;磁铁在整个下落过程中,除重力做功外,还有安培力做负功,导致减小的重力势能,部分转化为动能外,还产生内能.所以根据能量守恒定律可知,磁铁在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量.D选项错误.
6.电吉他中电拾音器的基本结构如图6所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音,下列说法不正确的有( )
图6
A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作
B.取走磁体,电吉他将不能正常工作
C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势
D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
答案 A
解析 铜质弦为非磁性材料,不能被磁化,选用铜质弦,电吉他不能正常工作,A项错误;若取走磁体,金属弦不能被磁化,其振动时,不能在线圈中产生感应电动势,电吉他不能正常工作,B项对;由E=n可知,C项正确;弦振动过程中,穿过线圈的磁通量大小不断变化,由楞次定律可知,线圈中感应电流方向不断变化,D项正确.
二、多项选择题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对得5分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
7.如图7所示,两条平行虚线之间存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,虚线间的距离为l,金属圆环的直径也是l,圆环从左边界进入磁场,以垂直于磁场边界的恒定速度v穿过磁场区域.则下列说法正确的是( )
图7
A.感应电动势的大小先增大后减小再增大再减小
B.感应电流的方向先逆时针后顺时针
C.金属圆环受到的安培力先向左后向右
D.进入磁场时感应电动势平均值=πBlv
答案 AB
解析 在圆环进入磁场的过程中,通过圆环的磁通量逐渐增大,根据楞次定律,可知感应电流的方向为逆时针方向,有效长度先增大后减小,所以感应电动势先增大后减小,同理可以判断出磁场时的情况,A、B选项正确;根据左手定则可以判断,进入磁场和出磁场时受到的安培力都向左,C选项错误;进入磁场时平均感应电动势===πBlv,D选项错误.
8.如图8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+kv(F、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FA,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图像可能正确的有( )
图8
答案 BC
解析 设金属棒在某一时刻速度为v,由题意可知,感应电动势E=BLv,回路电流I==v,即I∝v;安培力FA=BIL=v,方向水平向左,即FA∝v;R两端电压UR=IR=v,即UR∝v;感应电流功率P=EI=v2,即P∝v2.
分析金属棒运动情况,由牛顿运动第二定律可得F0+kv-v=ma,即F0+(k-)v=ma.因为金属棒从静止出发,所以F0>0.
(1)若k=,金属棒水平向右做匀加速直线运动.所以在此情况下没有选项符合;
(2)若k>,F合随v增大而增大,即a随v增大而增大,说明金属棒在做加速度增大的加速运动,根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合;
(3)若k<,F合随v增大而减小,即a随v增大而减小,说明金属棒在做加速度减小的加速运动,直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动,根据四个物理量与速度关系可知C选项符合.
综上所述,选项B、C符合题意.
9.如图9所示,正方形线框的边长为L,电容器的电容为C.正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中,当磁感应强度以k的变化率均匀减小时,则( )
图9
A.线框产生的感应电动势大小为kL2
B.电压表没有读数
C.a点的电势高于b点的电势
D.电容器所带的电荷量为零
答案 BC
解析 由于线框的一半放在磁场中,因此线框产生的感应电动势大小为,A错误;由于线框所产生的感应电动势是恒定的,且线框连接了一个电容器,相当于电路断路,外电压等于电动势,内电压为零,而接电压表的这部分相当于回路的内部,因此,电压表两端无电压,电压表没有读数,B正确;根据楞次定律可以判断,a点的电势高于b点的电势,C正确;电容器所带电荷量为Q=C,D错误.
10.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10所示.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垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时,速度为,则下列说法正确的是( )
图10
A.此过程中通过线框横截面的电荷量为
B.此时线框的加速度为
C.此过程中回路产生的电能为mv2
D.此时线框中的电功率为
答案 CD
解析 对此过程,由能量守恒定律可得,回路产生的电能E=mv2-m×v2=mv2,选项C正确;线圈中磁通量的变化ΔΦ=Ba2,则由电流的定义和欧姆定律可得q==,选项A错误;此时线框产生的电流I=,由牛顿第二定律和安培力公式可得加速度a1==,选项B错误;由电功率定义可得P=I2R=,选项D正确.
三、填空题(共2小题,共10分)
11.(5分)把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方,如图11所示,在下列三种情况下,悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较:
图11
(1)当滑动变阻器的滑片向右移动时,拉力__________.
(2)当滑片向左移动时,拉力______________.
(3)当滑片不动时,拉力____________.(填“变大”、“不变”或“变小”)
答案
(1)变小
(2)变大 (3)不变
解析 滑片向右移动时,电路中电阻变小,电流变大,穿过铅球横截面积的磁通量变大,根据楞次定律,铅球有向上运动的趋势,阻碍磁通量的变化,所以拉力减小;相反,滑片向左移动时,拉力变大;滑片不动时,电流不变,磁通量不动时,所以拉力不变.
12.(5分)用如图12所示的实验装置探究电磁感应现象的规律
图12
(1)(多选)当有电流从电流表的正极流入时,指针向右偏转,下列说法正确的是( )
A.当把磁铁的N极向下插入线圈时,电流表指针向左偏转
B.当把磁铁的N极从线圈中拔出时,电流表指针向左偏转
C.保持磁铁在线圈中静止,电流表指针不发生偏转
D.磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针向左偏转
(2)某同学在实验过程中发现,灵敏电流计的指针摆动很小,如果电路连接正确,接触也良好,原因可能是电流计灵敏度较低、线圈电阻较大,除此以外还可能是因为__________.(写一种可能原因)
答案
(1)AC
(2)导体运动的慢或者磁场较弱
解析
(1)当有电流从电流表的正极流入时,指针向右偏转,这说明:
电流从哪极流入,指针向哪偏转.
当把磁铁的N极向下插入线圈时,由楞次定律可知,感应电流从负极流入,电流表指针向左偏转,故A正确;当把磁铁的N极从线圈中拔出时,由楞次定律可知,感应电流从正极流入,电流表指针向右偏转,故B错误;保持磁铁在线圈中静止,穿过线圈的磁通量不变,不产生感应电流,电流表指针不发生偏转,故C正确;磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,穿过线圈的磁通量不变,不产生感应电流,电流表指针不偏转,故D错误.
(2)感应电流是由于导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的,如果电路连接正确,接触也良好,原因可能是电流计灵敏度较低、线圈电阻较大,除此以外还可能是因为导体运动的慢或者磁场较弱.
四、解答题(本题共4小题,共46分.解答时应写出必要的文字说明、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)轻质细线吊着一质量为m=0.32kg、边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈,总电阻为r=1Ω.边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图13甲所示,磁场方向垂直纸面向里,大小随时间变化的图线如图乙所示,从t=0开始经t0时
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