2022-2022学年高中物理阶段测试2电磁感应含解析新人教版选修3-2.doc

阶段测试(二)　电磁感应
一、选择题(此题共8小题，每题6分，共48分．在每题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得零分．)
1．当一段导线在磁场中做切割磁感线运动时，那么(　　)
A．导线中一定有感应电流
B．导线中一定有感应电动势
C．导线上一定会产生焦耳热
D．导线一定受到磁场的作用力，这个力阻碍导线运动
【答案】B　
【解析】导体切割磁感线一定能产生感应电动势，但如果不是闭合回路，那么没有感应电流，也不会产生焦耳热，也不会受安培力，故B正确，A、C、D错．
2．(2022·临沂名校期末)如下图，有一矩形闭合导体线圈，在范围足够大的匀强磁场中运动，以下图中能产生感应电流的是(　　)
A．水平运动　　　 B．水平运动
C．绕轴转动　 D．绕轴转动
【答案】D　
【解析】A图中线圈水平运动，磁通量始终为零不变，故无感应电流产生，故A错误；B图中线圈水平运动，磁通量不变，故无感应电流产生，故B错误；C图中线圈绕平行于磁感线方向的轴转动，磁通量始终为零不变，故无感应电流产生，故C错误；D图中线圈绕垂直于磁感线方向的轴转动，磁通量不断变化，故有感应电流产生，故D正确．
3．(2022·淮南名校期中)如下图，磁感应强度的方向垂直于轨道平面倾斜向下，当磁场从零均匀增大时，金属杆ab始终处于静止状态，那么金属杆受到的静摩擦力将(　　)
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．先逐渐增大，后逐渐减小 D．先逐渐减小，后逐渐增大
【答案】D　
【解析】由题意，磁场从零均匀增大时，金属杆ab始终处于静止状态，穿过回路的磁通量均匀增大，根据法拉第电磁感应定律E＝得知，回路中产生的感应电动势恒定不变，那么感应电流也恒定不变．根据楞次定律判断可知，金属杆所受的安培力沿斜面向上．开始阶段，安培力小于重力沿斜面向下的分力，金属杆所受的摩擦力沿斜面向上，由平衡条件得BIL＋f＝mgsin θ，B增大，f减小；当安培力等于重力沿斜面向下的分力，金属杆不受摩擦力；当安培力大于重力沿斜面向下的分力，金属杆所受的摩擦力沿斜面向下，由平衡条件得BIL＝mgsin θ＋f，B增大，f增大．所以金属杆受到的静摩擦力将先逐渐减小，后逐渐增大，故D正确．
4．(2022·徐州一模)如下图，铁芯上绕有线圈A和B，线圈A与电源连接，线圈B与理想发光二极管D相连，衔铁E连接弹簧K控制触头C的通断．忽略A的自感，以下说法正确的选项是(　　)
A．闭合S，D闪亮一下 B．闭合S，C将会过一小段时间接通
C．断开S，D不会闪亮 D．断开S，C将会过一小段时间断开
【答案】D　
【解析】当闭合S瞬间，穿过线圈B的磁通量要增加，根据楞次定律，结合右手螺旋定那么可知，线圈B的电流方向为逆时针，而由于二极管顺时针方向导电，那么D不会闪亮一下，而线圈A中磁场立刻吸引C，导致其即时接触，故A、B错误；当断开S瞬间，穿过线圈B的磁通量要减小，根据楞次定律，结合右手螺旋定那么可知，电流方向为顺时针，那么二极管处于导通状态，那么D会闪亮，同时对线圈A有影响，阻碍其磁通量减小，那么C将会过一小段时间断开，故C错误，D正确．
5．(2022·揭阳二模)如下图，金属棒ab、光滑水平金属导轨和螺线管组成闭合回路．设导轨足够长，棒有一定阻值，导轨、导线电阻不计．给金属棒ab一个初速度v使其在匀强磁场B中沿导轨向右运动，那么以下说法正确的选项是(　　)
A．棒b端电势比a端低 B．螺线管产生的磁场，A端为N极
C．棒最终将做匀速运动 D．棒最终将停止运动
【答案】AD　
【解析】ab棒向右切割磁感线，导体棒中要产生感应电流，根据右手定那么，感应电流由b到a，ab棒相当于电源，在电源内部电流由负极流向正极，所以a端相当于电源正极，棒b端电势比a端低，故A正确；根据安培定那么，螺线管产生的磁场，C端为N极，故B错误；根据左手定那么判断可知，金属棒ab受到向左的安培力，向右做减速运动，棒最终将停止运动，故C错误，D正确．
6．(2022·泰安二模)图甲为 及无线充电板．图乙为充电原理示意图．充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使 内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对 电池充电．为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，假设在t1到t2时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由B1均匀增加到B2.以下说法不正确的选项是(　　)
A．c点的电势高于d点的电势
B．受电线圈中感应电流方向由d到c
C．c、d之间的电势差为－
D．c、d之间的电势差为
【答案】ABD　
【解析】根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中感应电流方向由c到d，所以c点的电势低于d点的电势，故A、B错误；根据法拉第电磁感应定律可得c、d之间的电势差为Ucd＝E＝＝－，故C正确、D错误．
7．如下图，光滑的“U〞形金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒MN与框架接触良好，磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域．现从图示位置由静止释放金属棒MN，金属棒进入磁场区域abcd后恰好做匀速运动．以下说法正确的有(　　)
A．假设B2＝B1，那么金属棒进入cdef区域后将加速下滑
B．假设B2＝B1，那么金属棒进入cdef区域后仍将保持匀速下滑
C．假设B2＜B1，那么金属棒进入cdef区域后可能先加速后匀速下滑
D．假设B2＞B1，那么金属棒进入cdef区域后可能先加速后匀速下滑
【答案】BC　
【解析】金属棒在上下两磁场区域向下运动切割磁感线时，两区域中感应电流受到的安培力都竖直向上．当安培力的大小等于重力时到达匀速运动，即有vm＝，故vm∝.假设B1＝B2，两区域中安培力都等于重力，选项A错，B正确；假设B2<B1，刚进入cdef区域安培力小于重力，一定先加速，当de、cf足够长，可以重新到达新的匀速，选项C正确；假设B2＞B1，刚进入cdef区域安培力大于重力，一定先减速，选项D错．
88．如下图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的选项是(　　)
A．处于磁场中的圆盘局部，靠近圆心处电势高
B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动
C．假设所加磁场反向，圆盘将加速转动
D．假设所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动
【答案】ABD　
【解析】将金属圆盘看成由无数金属幅条组成，根据右手定那么判断可知，圆盘上的感应电流由边缘流向圆心，所以靠近圆心处电势高，所以A正确；根据右手定那么可知，产生的电动势为BLv，所以所加磁场越强，产生的电动势越大，电流越大，受到的安培力越大，越易使圆盘停止转动，所以B正确；假设所加磁场反向，只是产生的电流反向，根据楞次定律可知，安培力还是阻碍圆盘的转动，所以圆盘还是减速转动，所以C错误；假设所加磁场穿过整个圆盘时，圆盘在切割磁感线，产生感应电动势，相当于电路断开，那么不会产生感应电流，没有安培力的作用，圆盘将匀速转动，所以D正确．
二、非选择题(本大题4小题，共52分．按题目要求作答．解答题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能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)
9．(12分)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如下图为电吉他的扩音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．
(1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象〞实验中铁芯的作用，那么被拨动后靠近螺线管的过程中，通过放大器的电流方向为________(填“向上〞或“向下〞)．
(2)以下说法正确的选项是(　　)
A．金属弦上下振动的周期越大，螺线管内感应电流的方向变化也越快
B．金属弦上下振动过程中，经过相同位置时速度越大，螺线管中感应电动势也越大
C．电吉他通过扩音器发出的声音随感应电流强度增大而变响，增减螺线管匝数会起到调节音量的作用
D．电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同
【答案】(1)向下　(2)BCD
【解析】(1)金属弦靠近螺线管时，线圈中磁场变强，根据楞次定律可得通过放大器的电流方向为向下．
(2)感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，与线圈匝数有关，所以选项B、C正确；电吉他通过扩音器发出的声音频率与感应电流的频率相同，即与金属弦振动频率相同，A错误，D正确．
10．(12分)如下图，半径为r的金属圆环绕通过直径的轴OO′以角速度ω匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，以金属环的环面与磁场方向重合时开始计时，求在转动30°角的过程中，环中产生的平均感应电动势．
【答案】3Bωr2
【解析】磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BSsin 30°－0＝Bπr2.
又Δt＝＝＝
所以＝＝＝3Bωr2.
11．(14分)如下图，有两根足够长、不计电阻，相距L的平行光滑金属导轨cd、ef与水平面成θ角固定放置，底端接一阻值为R的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直轨道平面斜向上．现有一平行于ce、垂直于导轨、质量为m、电阻不计的金属杆ab，在沿轨道平面向上的恒定拉力F作用下，从底端ce由静止开始沿导轨向上运动，当ab杆速度到达稳定后，撤去拉力F，最后ab杆又沿轨道匀速回到ce端．ab杆向上和向下运动的最大速度相等．求：拉力F和杆ab最后回到ce端的速度v.
【答案】2mgsin θ　
【解析】当ab杆沿导轨上滑到达最大速度v时，其受力如下图
由平衡条件可知
F－FB＝mgsin θ ①
又FB＝BIL ②
而I＝ ③
联立①②③式得F－－mgsin θ＝0 ④
同理可得，ab杆沿导轨下滑到达最大速度时
mgsin θ－＝0 ⑤
联立④⑤两式解得F＝2mgsin θ
v＝.
12．(14分)如图甲所示，实线为均匀的金属圆环，环面积S1＝0.8 m2，总电阻R＝0.2 Ω；与环同心的虚线圆形区域内有垂直于环平面的匀强磁场，匀强磁场区域的面积S2＝0.4 m2，当磁场的磁感应强度B按图乙所示规律变化时，求：
(1)环消耗的电功率P；
(2)在1～3 s内，通过环的某横截面的电量．
【答案】(1)1.8×10－2 W　(2)0.6 C
【解析】(1)环中的感应电动势
E＝＝S2＝×0.4 V＝0.06 V
环中的感应电流
I＝＝0.3 A
环消耗的电功率
P＝I2R＝0.32×0.2 W＝1.8×10－2 W.
(2)在1 ～3 s内，通过环的横截面的电量
q＝It＝0.3×2 C＝0.6 C．