电磁感应综合检测题(含答案)

编辑: 逍遥路 关键词: 高二 来源: 高中学习网




(时间:90分钟,满分:100分)
一、(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N处匀速运动到′N′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=ΔΦΔt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N,用一水平向右的力F拉动导体棒N,以下关于导体棒N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N→
B.感应电流方向是→N
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N的运动方向向右,由右手定则,感应电流方向是N→,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a→d→c→b→a,A项正确;
以v拉出磁场时,cd边等效为电
E1=Blv,I1=E1R=BlvR,t=lv,
所以产生的焦耳热Q1=I21Rt=B2l3vR,
ad边电势差Uad=I1×R4=Blv4
通过的电量q1=I1t=Bl2R
以3v拉出磁场时,ad边等效为电
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<a2=g      B.a3<a1<g
C.a1=a3<a2 D.a3<a1<a2
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<g,a3<g,但经过3时速度较快,ΔΦΔt较大,所受安培力较大,故a3<a1<g.圆环经过位置2时,磁通量不变,不受安培力,a2=g,故A、B、D正确.


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、(本题共4小题,共40分.解答时应写出必要的字说明、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,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(k>0),已知细线所能承受的最大拉力为2g,求从t=0开始,经多长时间细线会被拉断?
解析:由题意知ΔBΔt=k(1分)
根据法拉第电磁感应定律知E=ΔBΔt•S=k•L22(2分)
当细线刚要断时:g=F安=BIL.(2分)
I=ER=kL22R,B=kt,(2分)
联立以上各式解得:t=2gRk2L3.(1分)
答案:2gRk2L3

图4-21
14.(8分)如图4-21所示,线圈abcd每边长l=0.20 ,线圈质量1=0.10 kg,电阻R=0.10 Ω ,砝码质量2=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 .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1g相互平衡,
即F=F安+1g(2分)
砝码受力也平衡F=2g(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=(2-1)gR/(B2l2),(2分)
代入数据得v=4 /s.(1分)
答案:4 /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、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I.
解析:(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,则有
BIL=g①(2分)
解得B=gIL.②(1分)
(2)感应电动势E=BLv③(1分)
感应电流I=ER④(1分)
由②③④式解得v=I2Rg.(1分)
(3)由题意知,导体棒刚进入磁场 时的速度最大,设为v
由机械能守恒定律得12v2=gh(2分)
感应电动势的最大值E=BLv,(2分)

感应电流的最大值I=ER(1分)
解得I=g2ghIR.(1分)
答案:(1)gIL (2)I2Rg (3)g2ghIR

图4-23
16.(12分)(2010年高考天津理综卷)如图4-23所示,质量1=0.1 kg,电阻R1=0.3 Ω,长度l=0.4 的导体棒ab横放在U型金属框架上.框架质量2=0.2 kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.相距0.4 的′、NN′相互平行,电阻不计且足够长,电阻R2=0.1 Ω的N垂直于′.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′、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 /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,N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=1g(1分)
框架受水平面的支持力FN=2g+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=μFN(1分)
ab中的感应电动势E=Blv(1分)
N中电流I=ER1+R2(1分)
N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 /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=121v2+Q总(2分)
代入数据解得x=1.1 .(1分)
答案:(1)6 /s (2)1.1





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