人教版高中物理选修3-2第四章《电磁感应》单元测试题(解析版).doc

第四章 《电磁感应》单元测试题
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.关于自感现象，下列说法中正确的是(　　)
A． 自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象
B． 自感电动势总是阻止原电流的变化
C． 自感电动势的方向总与原电流方向相反
D． 自感电动势的方向总与原电流方向相同
2.如图所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同的中心轴线OO′，关于线圈中产生感应电流的下列说法中，正确的是(　　)

A． 当磁铁向纸面外平移时，线圈中产生感应电流
B． 当磁铁向上平移时，线圈中产生感应电流
C． 当磁铁向下平移时，线圈中产生感应电流
D． 当磁铁N极向纸外，S极向纸里绕OO′轴转动时，线圈中产生感应电流
3.如图所示，通电螺线管水平固定，OO′为其轴线，a、b、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO′轴．则关于这三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa、Φb、Φc的大小关系，下列判断正确的是(　　)

A．Ba＝Bb＝Bc，Φa＝Φb＝Φc
B．Ba>Bb>Bc，Φa<Φb<Φc
C．Ba>Bb>Bc，Φa>Φb>Φc
D．Ba>Bb>Bc，Φa＝Φb＝Φc
4.如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头，使它们都正常发光，然后断开开关S.重新闭合开关S，则(　　)

A． 闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮
B． 闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮
C． 稳定后，L和R两端的电势差一定相同
D． 稳定后，A1和A2两端的电势差不相同
5.如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板(　　)

A． 不带电
B． 所带电荷量与t成正比

C． 带正电，电荷量是
D． 带负电，电荷量是
6.如图所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴OO′转动，边长为L，总电阻为R，ab边质量为m，其他三边质量不计，现将abcd拉至水平位置，并由静止释放，经时间t到达竖直位置，产生热量为Q，若重力加速度为g，则ab边在最低位置所受安培力大小等于(　　)

A．
B．BL

C．
D．
7.如图所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L通过M的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流I，则(　　)

A． 当L中的I发生变化时，环中有感应电流
B． 当M左右平移时，环中有感应电流
C． 当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流
D． 只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流
8.如图所示，一矩形线框以竖直向上的初速度进入只有一条水平边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，进入磁场后上升一段高度又落下离开磁场，运动中线框只受重力和安培力作用，线框在向上、向下经过图中1、2位置时的速率按时间顺序依次为v1、v2、v3和v4，则可以确定(　　)

A．v1＜v2
B．v2＜v3

C．v3＜v4
D．v4＜v1
9.圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如下图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是(　　)

A． 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B． 穿过线圈a的磁通量变小
C． 线圈a有扩张的趋势
D． 线圈a对水平桌面的压力FN将增大
10.如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使线圈中的磁通量发生变化？(　　)

A． 向左或向右平动
B． 向上或向下平动

C． 绕O1O2转动
D． 平行于纸面向里运动
11.一矩形线圈abcd位于一随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面向里(如图甲所示)，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．以I表示线圈中的感应电流(图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向)，下图中能正确表示线圈中电流I随时间t变化规律的是(　　)

A．
B．
C．
D．
12.如图所示，导体棒ab长为4L，匀强磁场的磁感应强度为B，导体绕过O点垂直纸面的轴以角速度ω匀速转动，a与O的距离很近．则a端和b端的电势差Uab的大小等于(　　)

A． 2BL2ω
B． 4BL2ω

C． 6BL2ω
D． 8BL2ω
13.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E－t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为，线圈中的E－t关系图可能是(　　)

A．
B．

C．
D．
14.下列实验现象，属于电磁感应现象的是(　　)
A．导线通电后，其下方的小磁针偏转
B．通电导线AB在磁场中运动
C．金属杆切割磁感线时，电流表指针偏转
D．通电线圈在磁场中转动
15.如图所示，小螺线管与音乐播放器相连，大螺线管直接与音箱相连．当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来，大小螺线管之间发生的物理现象是(　　)

A． 自感
B． 静电感应

C． 互感
D． 直接导电
二、多选题(每小题至少有两个正确答案)
16.(多选)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．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垂直磁场方向从如图实线(Ⅰ)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的如图(Ⅱ)位置时，线框的速度为，则下列说法正确的是(　　)

A． 图(Ⅱ)时线框中的电功率为
B． 此过程中回路产生的电能为mv2
C． 图(Ⅱ)时线框的加速度为
D． 此过程中通过线框横截面的电荷量为
17.(多选)如图所示，金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好，匀强磁场的方向竖直向下．则ab棒在恒力F作用下向右运动的过程中，有(　　)

A． 安培力对ab棒做正功
B． 安培力对cd棒做正功
C．abdca回路的磁通量先增加后减少
D．F做的功等于回路产生的总热量和系统动能的增量之和
18.如下图所示，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．现在将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N→M
B． 感应电流方向是M→N

C． 安培力水平向左
D． 安培力水平向右
19.(多选)两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环．当A以如图所示的方向绕中心轴转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则(　　)

A．A可能带正电且转速减小
B．A可能带正电且转速增大
C．A可能带负电且转速减小
D．A可能带负电且转速增大
20.(多选)如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是(　　)

A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的
B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的
三、实验题
21.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是： ①电流计 ②直流电源 ③ 带铁芯(图中未画出)的线圈A　④线圈B　⑤开关　⑥滑动变阻器

(1)按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．
(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出两种方法：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________.
22.图为“研究电磁感应现象”的实验装置．

(1)将图中所缺的导线补接完整．
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：
①将小线圈迅速插入大线圈时，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏一下；
②小线圈插入大线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏一下．
四、计算题
23.如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面倾角θ＝37°，导轨间的距离L＝1.0 m，下端连接R＝1.6 Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间均存在磁感应强度B＝1.0 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场，质量m＝0.5 kg、电阻r＝0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F＝5.0 N的恒力使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，当金属棒滑行2.8 m后速度保持不变．求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)

(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；
(2)当金属棒沿导轨向上滑行的速度v′＝2 m/s时，其加速度的大小a.
五、填空题
24.磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是________(填“防止”或“利用”)涡流而设计的，起________(填“电磁阻尼”或“电磁驱动”)的作用．

25.某同学利用假期进行实验复习，验证电磁感应产生的条件．他通过如图所示实验，观察到以下实验现象：①把磁铁插入线圈时，线圈中有感应电流；②把磁铁放在线圈内不动，线圈中无感应电流；③把磁铁从线圈中拔出，线圈中有感应电流．这次实验表明，穿过闭合线圈的磁通量________(选填“变化”或“不变化”)，线圈中就有感应电流．

26.(1)实验装置如图(a)所示，合上电键S时发现电流表指针向右偏，填写下表空格：

(2)如图(b)所示，A、B为原、副线圈的俯视图，已知副线圈中产生顺时针方向的感应电流，根据图(a)可判知可能的情况是(　　)
A．原线圈中电流为顺时针方向，变阻器滑动片P在右移
B．原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出铁芯
C．原线圈中电流为逆时针方向，正把铁芯插入原线圈中
D．原线圈中电流为逆时针方向，电键S正断开时
27.一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面成30°角，磁感应强度B＝0.5 T，在0.05 s内线圈转到与磁场方向垂直的位置，在此过程中，线圈中的平均感应电动势＝________V.
28.一个直径为d的圆形线圈，垂直放置在磁感强度为B的匀强磁场中，现使线圈绕其直径转过30°角，如图所示，则穿过线圈的磁通量的变化为________．

六、简答题
29.如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况．

答案解析
1.【答案】A
【解析】自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象，在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化，不是阻止，所以选项A对、B错．当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反，所以选项C、D错．
2.【答案】D
【解析】由条形磁铁周围磁感线的分布特点可知，当磁铁平动时，穿过正方形线圈的磁通量始终为零不发生变化，故线圈中不产生感应电流，故A、B、C错；当磁铁转动时，穿过正方形线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，D对．
3.【答案】C
【解析】靠近螺线管的地方磁场强，由题图知，a、b、c三点的磁感应强度Ba、Bb、Bc的大小关系为Ba>Bb>Bc；三个小圆环的面积相同，根据磁通量的定义可知，Φa>Φb>Φc，所以A、B、D错误；C正确．
4.【答案】C
【解析】由题可知，闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，说明此时滑动变阻器R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大，断开开关再重新闭合的瞬间，根据自感原理可判断，A2立刻变亮，而A1逐渐变亮，A、B均错误；稳定后，自感现象消失，由题知，线圈L和R两端的电势差一定相同，A1和A2两端的电势差也相同，所以C正确，D错误．
5.【答案】D
【解析】磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：E＝＝S＝kS，而S＝，经时间t电容器P板所带电荷量Q＝EC＝；由楞次定律知电容器P板带负电，D选项正确．
6.【答案】D
【解析】由能量守恒得：mgL＝Q＋mv2①
F＝BIL②
I＝③
由①②③得：F＝，故选项D正确．
7.【答案】D
【解析】由安培定则可知导线L中电流产生的磁场方向与金属环面平行，即穿过M的磁通量始终为零，保持不变，故只要L与M保持垂直，A、B、C三种情况均不能产生感应电流．
8.【答案】D
【解析】由能量守恒定律可知，线框从进入磁场到离开磁场的过程中，有部分机械能转化为焦耳热，即机械能减小，则v4＜v1，D正确；而线框完全在磁场中运动时，由于磁通量不变，没有感应电流，故线框只受重力作用，机械能守恒，则v2＝v3，B错误；由楞次定律可知，线框进入磁场时受到的安培力方向竖直向下，重力方向竖直向下，因而做减速运动，故v1＞v2，A错误；线框离开磁场时受到的安培力方向竖直向上，重力方向竖直向下，二者大小关系不能确定，故v3、v4大小关系也不能确定，C错误．故选D.
9.【答案】D
【解析】
通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a线圈中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，B错误；根据楞次定律可知，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力增大，C错误，D正确．
10.【答案】C
【解析】线圈向左或向右平动，Φ＝BS，不变，A错误；线圈向上或向下平动，Φ＝BS，不变，B错误；线圈绕O1O2转动，根据公式Φ＝BSsinθ，磁通量不断改变，C正确；线圈平行于纸面向里运动，Φ＝BS，不变，D错误．
11.【答案】C
【解析】由电磁感应定律和欧姆定律得I＝＝＝×，所以线圈中的感应电流取决于磁感应强度B随t的变化率．由图乙可知，0～1 s时间内，B增大，Φ增大，感应磁场与原磁场方向相反(感应磁场的磁感应强度的方向向外)，由右手定则知感应电流是逆时针的，因而是负值．可判断：1～2 s为正的恒值；2～3 s为零；3～4 s为负的恒值；4～5 s为零；5～6 s为正的恒值．故C正确，A、B、D错误．
12.【答案】D
【解析】由E＝Blv，切割磁感线的总长度为4L，切割磁感线的平均速度v＝ωl＝ω
即：Uab＝E＝B·4L·2Lω＝8BL2ω，D正确．
13.【答案】D
【解析】由公式E＝Blv可知，当刷卡速度减半时，线圈中的感应电动势最大值减半，且刷卡所用时间加倍，故正确选项为D.
14.【答案】C
【解析】导线通电后，其下方的小磁针受到磁场的作用力而发生偏转，说明电流能产生磁场，是电流的磁效应现象，不是电磁感应现象，故A错误；通电导线AB在磁场中受到安培力作用而运动，不是电磁感应现象，故B错误；金属杆切割磁感线时，电路中产生感应电流，是电磁感应现象，故C正确；通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动，不是电磁感应现象，故D错误．
15.【答案】C
【解析】小螺线管与音乐播放器相连，小线圈中输入了音频信号；当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来，说明大线圈中激发出了感应电流，是互感现象．
16.【答案】AB
【解析】回路中产生感应电动势为E＝2Ba感应电流为I＝＝，此时线框中的电功率P＝I2R＝，故A正确．根据能量守恒定律得到，此过程回路产生的电能为Q＝mv2－
m()2＝mv2，故B正确．左右两边所受安培力大小为F＝BIa＝，则加速度为a＝＝，故C错误．此过程通过线框横截面的电荷量为q＝＝，故D错误．
故选A、B.
17.【答案】BD
【解析】ab棒向右运动产生感应电流，电流通过cd棒，cd棒受向右的安培力作用随之向右运动．设ab、cd棒的速度分别为v1、v2，运动刚开始时，v1>v2，回路的电动势E＝，电流为逆时针方向，ab、cd棒所受的安培力方向分别向左、向右，安培力分别对ab、cd棒做负功、正功，选项A错误，B正确；金属棒最后做加速度相同、速度不同的匀加速运动，且v1>v2，abdca回路的磁通量一直增加，选项C错误；对系统，由动能定理可知，F做的功和安培力对系统做的功的代数和等于系统动能的增量，而安培力对系统做的功等于回路中产生的总热量，选项D正确．
18.【答案】AC
【解析】由右手定则知，MN中感应电流方向是N→M，再由左手定则可知，MN所受安培力方向垂直导体棒水平向左，C正确，故选A、C.
19.【答案】BC
【解析】选取A环研究，若A环带正电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向里增加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向外，故B正确，A错误；若A环带负电，且转速增大，则使穿过环面的磁通量向外增加，由楞次定律知，B环中感应电流的磁场方向向里，B环中感应电流的方向应为顺时针方向，故D错误，C正确．故选B、C.
20.【答案】AD
【解析】由题意可知，小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，故说明小球在B管时受到阻力作用．其原因是金属导体切割磁感线，从而使闭合的导体中产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使小球受向上的阻力．故B管应为金属导体，如铜、铝、铁等，而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等，故AD正确．
21.【答案】(1)实物电路图如图所示：

(2)①断开或闭合开关②闭合开关后移动滑动变阻器的滑片．
【解析】(1)实物电路图如图所示：

(2)断开或闭合开关的过程中或闭合开关后移动滑片的过程中，穿过线圈B的磁通量发生，线圈B中有感应电流产生．
22.【答案】(1)如图：

(2)①右　②左
【解析】(1)将电源、开关、滑动变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示．

(2)闭合开关，磁通量增加，指针向右偏转，将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则灵敏电流计的指针将右偏．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏．
23.【答案】(1)4 m/s　(2)2 m/s2
【解析】(1)金属棒匀速运动时产生的感应电流
Im＝
由平衡条件有F＝mgsinθ＋BImL
代入数据解得v＝4 m/s
(2)此时金属棒受到的安培力F安＝
由牛顿第二定律有F－mgsinθ－F安＝ma
解得a＝2 m/s2.
24.【答案】利用　电磁阻尼
【解析】磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是利用涡流而设计的，当线圈转动时，产生感应电流，受到安培力，使指针迅速稳定，起电磁阻尼的作用．
25.【答案】变化
【解析】产生感应电流的条件为：只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化就有感应电流产生．
26.【答案】(1)右　右　左　(2)BC
【解析】(1)因合上电键S时，电流增大，穿过线圈的磁通量增加，此时电流表指针向右偏，则当滑片P右移时，电阻减小，电流增加，故此时电流表指针向右偏；在原线圈中插入软铁棒时，穿过线圈的磁通量增加，则此时电流表指针向右偏；拔出原线圈时，穿过线圈的磁通量减小，则此时电流表指针向左偏；(2)因副线圈中产生顺时针方向的感应电流，故穿过A的磁通量为向里的减小或者向外的增加；若原线圈中电流为顺时针方向，变阻器滑片P在右移，则电流增大，磁通量为向里增加，选项A错误； 原线圈中电流为顺时针方向，正从副线圈中拔出铁芯 ，则磁通量为向里减小，选项B正确；原线圈中电流为逆时针方向，正把铁芯插入原线圈中，则磁通量为向外增加，选项C正确；原线圈中电流为逆时针方向，电键S正断开时，则磁通量为向外减小，选项D错误；故选B、C.
27.【答案】2或6
【解析】磁场方向与线圈平面成30°角，磁感应强度B＝0.5 T，在0.05 s内线圈转到与磁场方向垂直的位置，由于没有明确线圈转动方向，所以分为顺时针和逆时针转动，
(1)顺时针转动：穿过线圈的磁通量变化量是：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS－BS·sin 30°＝5×10－4Wb
则线圈中感应电动势大小为：E＝N＝2 V
(2)逆时针转动：穿过线圈的磁通量变化量是：ΔΦ′＝Φ2＋Φ1＝BS＋BS·sin 30°＝1.5×10－3Wb
则线圈中感应电动势大小为：E′＝N＝6 V.
28.【答案】πBd2
【解析】在匀强磁场中，当磁场与线圈平面垂直时，穿过线圈平面的磁通量Φ＝BS；磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1.当磁场与线圈平面垂直时，穿过线圈平面的磁通量Φ1＝BS＝Bπ2；现使线圈绕其直径转过30°角，磁通量的大小为Φ2＝BScos 30°＝Bπ2＝πBd2；则穿过线圈的磁通量的变化为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝πBd2－πBd2＝πBd2.
29.【答案】导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能．
【解析】导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能．