高中物理《第1章电磁感应》和《第2章楞次定律和自感现象》检测题1高二（通用） 9页

‎《第1章电磁感应》和《第2章楞次定律和自感现象》检测题 ‎ 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分.满分100分，考试用时90分钟.‎ 第Ⅰ卷（选择题，共40分）‎ 一、选择题（每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4分，对而不全得2分。）‎ ‎1．如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个 闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时，则（ ）‎ A．P、Q将相互靠拢 B．P、Q将彼此远离 C．磁铁的加速度为g D．磁铁的加速度小于g ‎2．如下图所示的四个日光灯的接线图中，S1为起动器，S2为电键，L为镇流器，能使日光灯 正常发光的是 （ ）‎ ‎3．带铁心的电感线圈，电阻与电阻器R的阻值相同，将它们组成如图22—6所示电路，则 ‎ 下列说法中正确的是（ ）‎ A．闭合S的瞬时，电流表A1的示数小于A2，偏转方向与A2相同 B．闭合S的瞬时，电流表A1的示数等于A2，偏转方向与A2相反 C．断开S的瞬时，电流表A1的示数大于A2，偏转方向与A2相反 D．断开S的瞬时，电流表A1的示数等于A2，偏转方向与A2相同 ‎4．两圆环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。‎ ‎5．如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，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.铜环先后经过轴线上的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等距离.‎ 则（ ）‎ A．a1＜a2=g B．a3＜a1＜g C．a1=a2＜a3 D．a3＜a1＜a2‎ ‎6．一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里， 如图1所示，磁感应强度B随t的变化规律如图2所示.以I表示线圈中的感应电流，以图1中线圈上箭头所示方向的电流为正，则以下的I-t图中正确的是 （ ）‎ 图1 图2‎ ‎7．一直升飞机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示.如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则 A．E=πfl2B，且a点电势低于b点电势 B．E=2πfl2B，且a点电势低于b点电势 C．E=πfl2B，且a点电势高于b点电势 D．E=2πfl2B，且a点电势高于b点电势 ‎8．用一条形金属板折成一狭长的矩形框架，框架右边是缺口，如图所示.框架在垂直纸面向里的匀强磁场中以速度v1向右匀速运动，此时从框架右方的缺口处射入一速度为v2、方向向左的带电油滴.若油滴恰好在框架内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 （ ）‎ A．油滴带正电 ‎ B．油滴带负电 C．油滴做匀速圆周运动，半径为v12/g D．油滴做匀速圆周运动，半径为v1v2/g ‎9．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，aO=L.则a端和b端的电势差Uab的大小等于 A．2BL2ω B．4BL2ω C．6BL2ω D．8BL2ω ‎10．图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l ‎，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是 （ ）‎ 第Ⅱ卷（非选择题，共60分）‎ 二、填空题（每小题6分，共24分。把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答。）‎ ‎11．1992年7月，航天飞机“亚特兰蒂斯”号进行了一项卫星悬绳发电实 验。航天飞机在赤道上空飞行，速度为‎6.5m/s，方向由西向东。地磁场 在该处的磁感应强度B=0.4×10—4T。从航天飞机上发射了一颗卫星，‎ 卫星携带一根长L=‎20km的金属悬绳能产生的感应电动势将是 V，航天飞机的电势将 （填“高于”、“低于”或“等于”）‎ 卫星的电势。‎ ‎11．A、B两闭合线圈用同样导线绕成 且均为10匝，半径为rA=2rB，内有如图21—11所示的有理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小， 则A、B环中感应电动势之比EA：EB= ，产生的感应电流之比IA：IB= 。‎ ‎13．如图所示，放在桌面上的闭合铁心左右两边都绕上线圈， 每个线圈两端均与水平导轨相连（导轨电阻不计）。导轨上分别放置光滑金属棒a和b，形成两个闭合回路。竖直向下的匀强磁场垂直穿过两个回路。当金属棒a沿导轨匀速向左运动时，金属棒b的运动情况是 ；当金属棒a沿导轨向左匀加速前进时，金属棒b的运动情况是 。‎ ‎14．如图所示，两导轨竖直放置，匀强磁场的方向和导轨所在平面垂直。相同材料制成的金 ‎ 属棒a和b分别沿两导轨竖直向下无摩擦滑动，电阻R1=R2，‎ 导轨和金属棒电阻不计。若a棒的横截面积是b棒的2倍，‎ 当a棒和B棒分别以最大速度匀速向下滑动时，a、b的动 量之比为 ，电阻R1和R2（R1、R2阻值相同）上的电 功率之比为 。‎ 三、计算题（共36分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。）‎ ‎15．（12分）两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为l，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图所示.两根导体棒的质量均为m，电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B.两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时cd棒静止，棒ab有指向cd的速度v0.若两导体棒在运动中始终不接触，求：‎ ‎ （1）在运动中产生的最大焦耳热；‎ ‎（2）当棒ab的速度变为v0时，棒cd的加速度.‎ ‎16．（14分）水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆（如左下图），金属杆与导轨的电阻忽略不计，均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v和F的关系如右下图.（取重力加速度g=‎10 m/s2）‎ ‎（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？‎ ‎（2）若m=‎0.5 kg，L=‎0.5 m，R=0.5 Ω，磁 感应强度B为多大？‎ ‎（3）由v-F图线的截距可求得什么物理量？‎ 其值为多少？‎ ‎17．（10分）如图所示，两金属杆ab和cd长均为L，电阻均为R，质量分别为M和m.用两根质量、电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧，两金属杆都处于水平位置.整个装置处于与回路平面相垂直的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为B.若金属杆ab正好匀速向下运动，求运动的速度.‎ 参考答案 ‎1．D；根据感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因，本题的“原因”是磁铁下落，回路中的Φ增加，归根结底是磁铁靠近回路；“效果”是阻碍Φ的增加，其具体表现便是阻碍磁铁的靠近，所以P、Q将互相靠拢，磁铁的加速度小于g，即“来拒去留”.‎ ‎2．AC；日光灯电路的元器件的相关位置不能变，总电键与镇流器必须接在火线上，必须有 电流通过灯管中的灯丝，但也可用电键手动代替起动器.故应选A、C选项.‎ ‎3．A；因电感线圈的自感现象，闭合S的瞬时，电流表A1的示数小于A2，偏转方向与A2相同；断开S的瞬时，电流表A1的示数等于A2，偏转方向与A2相反。‎ ‎4．BC； 由楞次定律可得。‎ ‎5．AD；当铜环通过位置2时，穿过环的Φ不变，环中无感应电流，故环只受重力作用，a2=g;当铜环经过1、3位置时，根据“来拒去留”可知a1＜g，a3＜g;又因环加速下降，到位置3的速度比位置1大，产生的感应电流大，受到的阻碍作用大，故a3＜a1.‎ ‎6．A；由图2可知，在0~1 s的时间内，磁感应强度均匀增大，则由楞次定律判断出感应电流的方向为逆时针方向，和图1所示电流相反，所以为负值，B选项和C选项都错误.根据法拉第电磁感应定律，其大小E=，为一定值，在2~3 s和4~5 s内，磁感应强度不变，磁通量不变化，无感应电流生成，D选项错误，所以A选项正确.‎ ‎7．A；电风扇是叶片围绕着O点转动，产生的感应电动势为E=Blv=Blvb=Bl（ωl）=‎ B（2πf）·l2=πfl2B，由右手定则判断出b点电势比a点电势高.所以选项A正确.‎ ‎8．BD；框架右移，切割磁感线，根据右手定则，上边电势较高；带电液滴在匀强磁场中做匀速圆周运动，其mg=F电，故粒子带负电；F电=Eq，E=U/L，U=BLv1‎ ‎，再根据Bqv2=mv22/R，可解得R=v1v2/g.‎ ‎9．B；导体棒旋转切割磁场线而产生的感应电动势由公式得：‎ Uab=UaO+UOb=－Bω·L2+Bω·（‎3L）2=4Bω·L2.‎ ‎10．B．11．5200，高于；12．1：1，1：2； 13．静止，向左加速； 14．4：1，4：1；‎ ‎15．（12分）解：（1）从初始到两棒速度相等的过程中，两棒总动量守恒，‎ 即 mv0=2mv. （2分）‎ 根据能的转化和守恒定律得： Q=mv02-·2mv2=mv02. （2分）‎ ‎（2）mv0=mv0+mv′ （2分）‎ E=（v0－v′）Bl （2分）‎ I=E/2R （2分）‎ 对cd棒，其所受安培力F=IBL 解得：a=B‎2l2v0/4mR （2分）‎ 答案：（1）mv02 （2）a=B‎2l2v0/4mR ‎16．（14分）解：（1）金属杆运动后，回路中产生感应电流，金属杆将受F和安培力的作用，且安培力随着速度增大而增加.杆受合外力减小，故加速度减小，速度增大，即做加速度减小的加速运动. （2分）‎ ‎（2）感应电动势E=vBL，（1分）感应电流I=， （1分）‎ 安培力F=IBL= （2分）‎ 由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合力为零.‎ F=v+f （2分） 所以v=（F-f） （2分）‎ 从图线可以得到直线的斜率k=2 （2分）‎ 所以B==1 T. （2分）‎ ‎（3）由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f=2 N，若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力，由截距可求得动摩擦因数μ=0.4. （3分）‎ 答案：（1）变速运动（或变加速运动，加速度减小的加速运动，加速运动）‎ ‎17．（10分）解：若ab棒以速度v向下匀速运动，cd棒也将以速度v向上匀速运动，两棒都垂直切割磁场线产生感应电动势.在闭合电路中：‎ ab棒受到的磁场力方向向上，cd棒受到的磁场力方向向下，‎ 悬线对两棒的拉力都向上且为T. （1分）‎ 则对 ab棒的平衡方程：Mg=BIL+T （2分）‎ 对cd棒的平衡方程：mg+BIL=T （2分）‎ 又I= （2分）‎ 联立解得：Mg-mg=2BIL=2· （2分）‎ 所以运动的速度为： v=. （1分）‎ 答案：‎