《2017年高中物理 阶段验收评估（一）电磁感应 教科版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017年高中物理 阶段验收评估（一）电磁感应 教科版选修3-2（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 阶段验收评估（一） 电磁感应 (时间：50分钟 满分：100分) 一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第15小题中只有一个选项符合 题意，第68小题中有多个选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选 错的得0分) 1.如图1所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线 圈平面与磁场垂直，O 1 O 2 和O 3 O 4 都是线圈的对称轴，下列线圈的运动不能产生感应电流的 是( ) 图1 A向左或向右平动 B以O 1 O 2 为轴转动 C以O 3 O 4 为轴转动 D以ab为轴转动 解析：选A 线圈向左或向右平动时，穿过线圈的磁通量都不发生变
2、化，故不会产生 感应电流，选项A错误；线圈以O 1 O 2 、O 3 O 4 为轴转动或者以ab为轴转动时，穿过线圈的磁 通量都要发生变化，能够产生感应电流，故选A。 2.如图2所示，两个闭合正方形线框A、B的中心重合，放在同一水平面内。当小线框 A中通有不断增大的顺时针方向的电流时，对于线框B，下列说法中正确的是( ) 图2 A有顺时针方向的电流且有收缩的趋势 B有顺时针方向的电流且有扩张的趋势 C有逆时针方向的电流且有收缩的趋势 D有逆时针方向的电流且有扩张的趋势 解析：选D 根据右手螺旋定则可得，A中电流的磁场向里且逐渐增大，根据楞次定律 可得，穿过线框B的磁场增大，感应电流的磁场的方向
3、向外，感应电流的方向为逆时针方 向，A环外的磁场的方向与A环内的磁场的方向相反，当A环内的磁场增强时，B环具有面 积扩展的趋势，故D正确。 3如图3所示，在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接“1” ，现把它从 “1”扳向“2” 。则在此过程中，电阻R中的电流方向是( )2 图3 A先由PQ，再由QP B先由QP，再由PQ C始终由QP D始终由PQ 解析：选C 单刀双掷开关原来接“1” ，现把它从“1”扳向“2” ，此过程中，穿过线 圈 B的磁通量先减少后增加，由楞次定律判断B线圈中感应电流的方向始终由QP。选项C 正确。 4.如图4所示，竖直放置的铜盘下半部分置于水平的匀强磁场中，盘
4、面与磁场方向垂 直，铜盘安装在水平的铜轴上，有一“ 形”金属线框平面与磁场方向平行，缺口处分别通 过铜片C、D与转动轴、铜盘的边缘接触，构成闭合回路。则铜盘绕轴匀速转动过程中，下 列说法正确的是( ) 图4 A电阻R中没有感应电流 B电阻R中的感应电流方向由a至b C穿过闭合回路的磁通量变化率为零 D穿过闭合回路的磁通量变化率为一非零常量 解析：选D 将铜盘看成是由无数条铜条组成，铜条在外力的作用下做切割磁感线运 动，故电路中产生感应电流，选项A错误；由右手定则可以判断出，电阻R中的感应电流 方向由b至a，选项B错误；由于电路中有感应电流产生，故穿过闭合回路的磁通量的变 化率不为零，所以选项C
5、错误，D正确。 5.如图5所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁 铁(质量为m)，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合。则悬挂磁铁的绳子中 拉力F随时间t变化的图像可能是( ) 图53 解析：选B 铜环靠近磁铁过程中，感应电流总是阻碍磁体间的相对运动，所以感应 电流阻碍铜环靠近磁铁，给铜环一个向上的安培力，即铜环给磁铁一个向下的力，故绳子 的拉力大于重力；当铜环在磁铁中间时，磁通量变化率为零，无感应电流，没有安培力， 拉力等于重力；当铜环远离磁铁过程中，感应电流阻碍铜环的远离对铜环施加一个向上的 安培力，即铜环给磁铁一个向下的力，故绳子的拉力大于重力，故B正
6、确。 6.如图6所示，在磁感应强度B1.0 T 的匀强磁场中，金属杆PQ在外力F作用下在 粗糙U型导轨上以速度v2 m/s向右匀速滑动，两导轨间距离L1.0 m，电阻R3.0 ，金属杆的电阻r1.0 ，导轨电阻忽略不计，则下列说法正确的是( ) 图6 A通过的感应电流的方向为由d到a B金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0 V C金属杆PQ受到的安培力大小为0.5 N D外力F做功大小等于电路产生的焦耳热 解析：选BC 根据右手定则，通过R的感应电流的方向为由a到d，所以A错误； EBLv112 V2 V，B正确；I A0.5 A，FBIL0.5 N，C正确； E Rr 2 31
7、 由能量守恒可知，外力F做功还有一部分因摩擦生热转换成了内能，D错误。 7如图7甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应 强度B的正方向，螺线管与U型导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆 环L，圆环与导线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律 变化时，下列选项中正确的是( ) 图7 A在t 1 时刻，金属圆环L内的磁通量最大 B在t 2 时刻，金属圆环L内的磁通量最大 C在t 1 t 2 时间内， 金属圆环L内有逆时针方向的感应电流4 D在t 1 t 2 时间内，金属圆环L有收缩的趋势 解析：选BD 当螺线管内的磁感应强
8、度随时间按题图乙所示规律变化时，在导线框 cdef内产生感应电动势和感应电流，在t 1 时刻，感应电流为零，金属圆环L内的磁通量为 零，选项A错误；在t 2 时刻，感应电流最大，金属圆环L内的磁通量最大，选项B正确； 由楞次定律，在t 1 t 2 时间内，导线框cdef内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐 增大，金属圆环L内磁通量增大，根据楞次定律，金属圆环L内有顺时针方向的感应电流， 选项C错误；在t 1 t 2 时间内，金属圆环L有收缩的趋势，选项D正确。 8如图8所示，两根间距为l的光滑平行金属导轨与水平面夹角为，图中虚线下 方区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向上
9、。两金属杆质量均为 m，电阻均为R，垂直于导轨放置。开始时金属杆ab处在距磁场上边界一定距离处，金属 杆cd处在导轨的最下端，被与导轨垂直的两根小柱挡住。现将金属杆ab由静止释放，当 金属杆ab刚进入磁场便开始做匀速直线运动。已知重力加速度为g，则( ) 图8 A金属杆ab进入磁场时感应电流的方向为由b到a B金属杆ab进入磁场时速度大小为 2mgRsin B2l2 C金属杆ab进入磁场后产生的感应电动势为 mgsin Bl D金属杆ab进入磁场后金属杆cd对两根小柱的压力大小为零 解析：选AB 由右手定则可知，ab进入磁场时产生的感应电流由b流向a，故A正确； 当ab进入磁场时做匀速运动，则
10、mgsin ，解得v ，故B正确；ab B2l2v 2R 2mgRsin B2l2 进入磁场产生的感应电动势：EBlv，解得E ，故C错误；由左手定则可知， 2mgRsin Bl cd受到的安培力平行于斜面向下，则cd对两根小柱的压力不为零，故D错误。 二、计算题(本题共3小题，共52分) 9(16分)(1)如图9甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L0.3 m，在导轨间有垂 直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B 1 0.5 T。一根直金属杆MN以v2 m/s的速度向 右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。杆MN的电阻r 1 1 ，导轨的电阻可忽 略。求杆MN中产生的感应电动势E 1 。 (
11、2)如图乙所示，一个匝数n100的圆形线圈，面积S 1 0.4 m 2 ，电阻r 2 1 。在 线圈中存在面积S 2 0.3 m 2 垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B 2 随时5 间t变化的关系如图丙所示。求圆形线圈中产生的感应电动势E 2 。 (3)有一个R2 的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈 相连接，b端接地。试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a 端的电势 a 。图9 解析：(1)杆MN做切割磁感线的运动，E 1 B 1 Lv 产生的感应电动势E 1 0.3 V。 (2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，E 2 n S 2
12、B2 t 产生的感应电动势E 2 4.5 V。 (3)当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，a端的电势较高，通过电阻R的电流I E1 Rr1 电阻R两端的电势差 a b IR a端的电势 a IR0.2 V。 答案：(1)0.3 V (2)4.5 V (3)与图甲中的导轨相连接a端电势高 a 0.2 V 10. (16分)如图10所示，两根等高的四分之一光滑圆弧轨道，半径为r、间距为L， 图中Oa水平，cO竖直，在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的 匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻不计的金属棒从轨 道的顶端ab处由静止开始下滑，到达轨道底端cd时
13、受到轨道的支持力为2mg。整个过程 中金属棒与导轨接触良好，轨道电阻不计，求： 图10 (1)金属棒到达轨道底端cd时的速度大小和通过电阻R的电流大小； (2)金属棒从ab下滑到cd过程中回路中产生的焦耳热和通过R的电荷量。 解析：(1)到达轨道底端cd时由牛顿第二定律： 2mgmgm v2 r 解得v gr6 感应电动势EBLv 感应电流I E R 所以I 。 BL gr R (2)由能量守恒定律得：Qmgr mv 2 1 2 产生的焦耳热Q mgr 1 2 平均感应电动势 E t 平均感应电流 I E R 通过R的电荷量q t I 解得q 。 BrL R 答案：(1)v I gr BL g
14、r R (2)Q mgr q 1 2 BrL R 11(20分)小明同学设计了一个“电磁天平” ，如图11所示，等臂天平的左臂为挂盘， 右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长L0.1 m，竖直边长H0.3 m，匝数为 N 1 。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B 0 1.0 T，方向垂直线圈平面向里。线圈中 通有可在02.0 A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平 衡，测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g10 m/s 2 ) 图11 (1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N 1 至少为多少？ (2)进一步探究电磁感应现象，另选N 2 10
15、0匝、形状相同的线圈， 总电阻R10 。不接外电流，两臂平衡。如图12所示，保持B 0 不变，在线圈上部另加垂直纸面向外 的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1 m。当挂盘中放质量 为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率 。 B t7 图12 解析：(1)线圈受到安培力FN 1 B 0 IL 天平平衡mgN 1 B 0 IL 代入数据得N 1 25 匝。 (2)由电磁感应定律得EN 2 t 即EN 2 Ld B t 由欧姆定律得I E R 线圈受到安培力FN 2 B 0 IL 天平平衡mgN 2 2 B 0 B t dL2 R 代入数据可得 0.1 T/s。 B t 答案：(1)25匝 (2)0.1 T/s
