高中物理选修3-2《第四章-电磁感应》单元测试题附答案20130112[1].doc

电磁感应单元测试（1）

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共100分考试用时90分钟。

第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、本题共10小题，每小题4分，共40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4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．
1．在电磁感应现象中，下列说法中正确的是 （　　）
A．感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反
B．闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流
C．闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定能产生感应电流
D．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场磁通量的变化
2．如图所示，重现了当初法拉第的一个实验。下列说法中正确的是 （ ）
A．右边磁铁S极断开时，有感应电流从a至b通过检流计
B．右边磁铁S极断开时，有感应电流从b至a通过检流计
C．左边磁铁N极断开时，有感应电流从a至b通过检流计
D．左边磁铁N极断开时，有感应电流从b至a通过检流计
3．用日光灯电路如图所示，S为启动器，A为灯管，L为镇流器，关
于日光灯的工作原理下列说法正确的是　　　　　　　　（　　）
A．镇流器的作用是将交流电变为直流电
B．在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯
管开始工作
C．日光灯正常发光时，启动器中的两个触片是分离的
D．日光灯正常发光时，灯管两端的电压为220V
4．如图所示是高频焊接原理示意图.线圈中通以高频交流电时，
待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是 （　　）
A．交流电的频率越高，焊接处的温度升高得越块
B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越块
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大

5．在变电所，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，下列图中能正确反映其工作原理的是 （ ）

6．如图所示的电路中，两个电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“-”接线柱流
入时，指针向右摆，当电流从“+”接线柱流入时，指针向左摆，当电路接通并达到稳定时
再断开的瞬间，下列哪个说法符合实际 （　　）
A．G1指针向左摆，G2指针向右摆
B．G1指针向右摆，G2指针向左摆
C．G1、G2的指针都向左摆
D．G1、G2的指针都向右摆
7．如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在
同一水平面内，线圈B中通以如图乙所示的交变电流，设
t＝0时电流沿逆时针方向（图中箭头所示）．对于线圈A，
在～时间内，下列说法中正确的是 （ ）
A．有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势
B．有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
C．有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
D．有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势
8．图甲中的是一个边长为L的正方形导线框，其电阻为R。线
框以恒定速度沿轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域
。如果以轴的正方向作为力的正方向。线框在图示位置的
时刻作为时间的零点，则磁场对线框的作用力F随时间变化的
图线应为图乙中的哪个图？ （ ）

9．“卫星悬绳发电”是人类为寻找卫星的新型电力能源供应系统而进行的实验．假设在实验中，
用飞机拖着一根很长的金属线（其下端悬挂一个金属球，以保证金属线总是呈竖直状态）
在高空环绕地球飞行，且每次飞经我国上空时都是由西北飞向东南方向，则下列说法正
确的是 （　　）
A．这是利用运动导线切割地磁场的磁感线产生电动势的原理，金属线相当于发电机的
绕组
B．该发电机可产生直流电，且金属线的上端为正极
C．该发电机可产生直流电，且金属线的上端为负极
D．该发电机可产生交流电，当飞机在北半球飞行时、金属线的上端为其正极，当飞机
在南半球飞行时、金属线的上端为其负极
20080812
10．两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨的电阻可忽略不计。斜面处在以匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度。如图所示，在这过程中 （ ）

θ
A．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零
B．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh
与电阻R上发出的焦耳热之和
C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零
D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热

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第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
二、本题共4小题，共20分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答．
11．如图所示装置是研究电磁感应现象中，感应电流的方向与引起感应电流的磁场变化关系的实验示意图，磁铁的上端是N极。已知电流从“+”接线柱流入电流表时，电流表指针向右偏转，电流从“”接线柱流入电流表时，电流表指针向左偏转。当磁铁从线圈中竖直向上拔出时，电流表指针向_______偏转（选填“左”或“右”）。
12．如图甲所示螺线管匝数，匝，横截面积cm2，电阻，与螺线管串联的外电阻，，穿过螺线管
方向向右的匀强磁场的磁感应强度按乙所示规律变化，
则电阻消耗的电功率为 W，点的电势为 V。

13．为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感 应电动势来测量海水的流速．假设海洋某处的地磁场竖直分量为B＝0.5×10－4T，水流是南北流向，如图将两个电极竖直插入此处海水中，且保持两电极的连线垂直水流方向．若两极相距L＝10m，与两电极相连的灵敏电压表的读数为U＝2mV，则海水的流速大小为 。
14．在操场上，两同学相距L为10m左右，在东偏北、西偏南11°的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，象甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上。双绞线并联后的电阻R为2Ω，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持f=2Hz．如果同学摇动绳子的最大圆半径h=1m，电流计的最大值I=3mA。
①试估算地磁场的磁感应强度的数量级_________。数学表达式B=___________．（用R,I,L,f,h等已知量表示）
②将两人的位置改为与刚才方向垂直的两点上，那么电流计的读数_________。

三、本题共4小题，满分40分.解答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。
15．（8分）电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的，如图所示。在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强的电场，使电子加速。被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动，设法把高能电子引入靶室，能使其进一步加速。在一个半径为r=0.84m的电子感应加速器中，电子在被加速的4.2×10-3s时间内获得的能量为12MeV，这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的，磁通量从零增到1.8Wb，求电子共绕行了多少周？

16．（8分）如图是一种测通电螺线管中磁场的装置，把一个很小的测量线圈A放在待测处，线圈与测量电量的电表Q串联，当用双刀双掷开关K使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由Q表测出该电荷电量q，就可以算出线圈所在处的磁感强度B（可认为是匀强磁场）.已知测量线圈共有N匝，直径为d，它和Q表串联电路的总电阻为R，求被测处的磁感强度B。

[K]

17．（12分）如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距，电阻，导轨上停放一质量、电阻的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图（b）所示。
（1）试分析说明金属杆的运动情况；
（2）求第2s末外力F的瞬时功率。

18．（12分）如图所示，正方形导线框abcd的质量为m、边长为l，导线框的总电阻为R。导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上方某处由静止自由下落，下落过程中，导线框始终在与磁场垂直的竖直平面内，cd边保持水平。磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，磁场上、下两个界面水平距离为l。已知cd边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。重力加速度为g。
（1）求cd边刚进入磁场时导线框的速度大小。
（2）请证明：导线框的cd边在磁场中运动的任意瞬间，导线框克服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率。
（3）求从导线框cd边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中，导线框克服安培力所做的功。

参考答案
1．D
2．AC
3．BC 镇流器的作用是启动器刚断开是产生瞬间高压，日光灯发光是产生自感电动势保证
灯管两端为低压，日光灯发光时启动器两个触片是分离的。
4．AD 频率越高，电流的变化率越大，穿过闭合工件的磁通量变化率也越大，产生的感应
电动势也越大。又根据，工件中的电流强度也越大。又根据，因此焊接
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处电阻较大，产生热量多，温度升得很高。　
5．C
6．A
7．D[高考资源网]
8．B
9．AB 导线在地磁场中切割磁感线运动，所以导线相当于电源，A项正确；由右手定则判
断B项正确。
10．AD 导体棒匀速上升，所以合力做功为0，A项正确；恒力F做功等于安培力和重力做功。
11．左
12．1.6，-2。
13．4 m／s
14．（2）10－5， IR/2πLhf ，0
摇动绳子的过程中，绳切割地磁场，当摆动速度与地磁场垂直时，感应电动势最大，电流最大。由，，，得：。
15．由题意，问题的实质是线性变化的交变磁场在环形真空室内产生电场，该电场对电子加速其动能增加，从而实现对电子的加速。
有法拉第电磁感应定律，交变磁场在环形室内产生电场，其电动势为
设电子在加速器中绕行N周，由动能定理，电场力对电子做功NeE等于电子动能增加量，即，周
16．利用K将电流反向时，通电螺线管内部磁场将反向，但大小不变，都为B，所以测量线圈内磁通变化为：△ф= 2BS = 2Bπ（d/2）2 = πBd2/2
设电流反向时间为t，则平均感应电动势为：
平均感应电流 而电量 q =
所以被测处磁感应强度为
17．（1）金属杆速度为v时，电压表的示数应为
则 由题图可知：
故金属杆的加速度应恒定，即金属杆应水平向右做匀加速直线运动
（2）由（1）可得：
则第2s末杆的速度： 此时杆受到的安培力：
由牛顿第二定律得： 则（1分）
故外力F的功率
18．（1）设线框cd边刚进入磁场时的速度为v，
则在cd边进入磁场过程时产生的感应电动势为E=Blv，
根据闭合电路欧姆定律，通过导线框的感应电流为I=
导线框受到的安培力为F安=BIl=
因cd刚进入磁场时导线框做匀速运动，所以有F安=mg，
以上各式联立，得：[K]
（2）导线框cd边在磁场中运动时，克服安培力做功的功率为：P安=F安v
代入整理得：P安= 导线框消耗的电功率为：P电=I2R=
因此有P安＝P电
（3）导线框ab边刚进入磁场时，cd边即离开磁场，因此导线框继续做匀速运动。导线框穿过磁场的整个过程中，导线框的动能不变。
设导线框克服安培力做功为W安，根据动能定理有2mgl－W安＝0解得W安＝2mgl。

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