第1章电磁感应章末过关检测

(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．下列关于感应电动势和感应电流的说法，正确的是()A．只要导体在磁场中运动，导体中就有感应电动势B．两个闭合电路的磁通量的变化率相同，它们的感应电流一定相同C．有感应电流产生，必有感应电动势存在D．有感应电动势存在，必有感应电流产生解析：选C.产生感应电动势的条件是穿过回路的磁通量发生变化，导体在磁场中运动，如果没有磁通量的变化，也不会有感应电动势产生，故A错误；两个闭合电路的磁通量的变化率相同，由E＝ΔΦΔt知E相同，由I＝ER知R相同、I相同，R不同、I就不同，故B错误；有感应电流产生，一定存在感应电动势，但有感应电动势不一定有感应电流产生，还要看电路是否闭合，故C正确，D错误．2.(2010年湖北宜昌高二三校期末联考)如图1－9所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化．下列说法正确的是()A．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小B．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能增大D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变解析：选ACD.由法拉第电磁感应定律可知，感应电流大小与磁感应强度变化无关，只与其变化率有关．当磁场变化时，磁感应强度的变化率可能增大，可能减小，也可能不变，所以选项A、C、D正确，选项B错误．3.如图1－10所示，线框与通电直导线均位于水平面内，当线框由实线位置在水平面内向右平动，逐图1－9图1－10渐移动到虚线位置(两位置对称)，则穿过线框的磁通量的变化情况是()A．先增加后减少，最后相等B．先增加后减少，再增加再减少C．先减少后增加，最后相等D．线框中有感应电流产生解析：选BD.当线框右边与通电导线重合时，磁通量由纸里向纸外穿过且最大；当线框中点与通电导线重合时，穿过线框的磁通量为零；当线框左边与通电导线重合时，磁通量由纸外向纸里穿过且最大．由此可见，选项B、D正确．4．下列给出的各组科技应用中，都属于应用电磁感应现象的是()A．家用电磁炉、电脑读取软盘数据B．读码器读取商品中的条码、电磁起重机C．动圈式话筒、电脑读取光盘数据D．POS机刷卡消费、高频感应炉解析：选AD.题中给出的八种科技应用中，其中读码器读取商品中的条码、电磁起重机、电脑读取光盘数据不属于电磁感应现象．选项A、D正确．5．下列对变压电器和电机中的涡流的认识，正确的是()A．涡流会使铁芯温度升高，危及线圈绝缘材料的寿命B．涡流发热要损耗额外的能量C．可以将变压器和电机的铁芯用相互绝缘的很薄的砂钢片叠压而成，这样可以减小铁芯中的感应电动势D．涡流产生于变压器和电机的线圈中，对原电流起阻碍作用解析：选AB.电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上．工作时，线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生涡流，使铁芯发热浪费能量，热量过高，损害电器，所以选项A、B正确，选项D错误．变压器和电动机的铁芯用相互绝缘的很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率．感应电动势的大小由线圈中的电流的变化率决定，所以选项C错误．6．闭合回路的磁通量Φ随时间t变化图象分别如图1－11所示，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，其中正确的是()图1－11A．图甲的回路中感应电动势恒定不变B．图乙的回路中感应电动势恒定不变C．图丙的回路中0～t1时间内的感应电动势小于t1～t2时间内的感应电动势D．图丁的回路中感应电动势先变大，再变小解析：选B.由法拉第电磁感应定律E＝nΔΦΔt知，E与ΔΦΔt成正比，ΔΦΔt是磁通量的变化率，在Φ－t图象中图线的斜率即为ΔΦΔt.图甲中斜率为0，所以E＝0.图乙中斜率恒定，所以E恒定．因为图丙中0～t1时间内图线斜率大小大于t1～t2时间内斜率，所以图丙中0～t1时间内的感应电动势大于t1～t2时间内的感应电动势．图丁中斜率绝对值先变小再变大，所以回路中的电动势先变小再变大，故B正确，A、C、D错误．7．在匀强磁场中，有一接有电容器的回路，如图1－12所示，已知电容器电容C＝30μF，l1＝5cm，l2＝8cm，磁场以5×10－2T/s的变化率增强，则()A．电容器带电荷量为2×10－9CB．电容器带电荷量为6×10－9CC．电容器带电荷量为4×10－9CD．电容器带电荷量为5×10－9C解析：选B.因为磁感应强度是均匀增大的，故感应电动势大小恒定，由法拉第电磁感应定律E＝ΔΦΔt＝ΔBΔtS，可得E＝ΔBΔtl1l2＝5×10－2×5×10－2×8×10－2V＝2×10－4V，即电容器两板上所加电压U＝2×10－4V，所以电容器带电荷量为Q＝CU＝30×10－6×2×10－4C＝6×10－9C，故B正确．8.如图1－13所示，MN、PQ为两平行金属导轨，M、P间连有一阻值为R的电阻，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场方向与导轨所在平面垂直，图中磁场垂直纸面向里．有一金属圆环沿两导轨滑动，速度为v，与导轨接触良好，圆环的直径d与两导轨间的距离相等．设金属环与导轨的电阻均可忽略，当金属环向右做匀速运动时()图1－12图1－13A．有感应电流通过电阻R，大小为πdBvRB．有感应电流通过电阻R，大小为dBvRC．有感应电流通过电阻R，大小为2dBvRD．没有感应电流通过电阻R解析：选B.圆环相当于两根直径为d的长直导线做切割磁感线运动，产生的感应电动势为E=Bdv，即将圆环转换为并联电源模型，如图所示．由闭合电路欧姆定律解得I＝ER＝dBvR，选项B正确．9.如图1－14所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架水平放置，Oc为一能绕O端在框架上滑动的导体棒，Oa之间连一个电阻R，导体框架与导体棒电阻均不计．若要使Oc能以角速度ω匀速转动，则在从Oa转到Ob的过程中，外力做功的功率是()A.B2ω2r4RB.B2ω2r42RC.B2ω2r44RD.B2ω2r48R解析：选C.导体棒Oc转动切割磁感线产生的感应电动势E＝12Br2ω，大小不变，I＝ER＝Br2ω2R，由能量守恒可知，外力的功率等于电功率，即为I2R，得B2ω2r44R.选项C正确．10.如图1－15所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v1、v2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到a′b′位置，若v1∶v2＝1∶2，则在这两次过程中()A．回路电流I1∶I2＝1∶2B．产生的热量Q1∶Q2＝1∶2C．通过任一截面的电荷量q1∶q2＝1∶2D．外力的功率P1∶P2＝1∶2解析：选AB.设ab长为L，bb′＝L′.感应电动势为BLv，感应电流I＝ER＝BLvR，大小与速度成正比，产生的热量Q＝I2Rt＝B2L2v2R·L′v图1－14图1－15＝B2L2L′Rv，B、L、L′、R是一样的，两次产生的热量比等于运动速度比．则Q1∶Q2＝v1∶v2＝1∶2，选项A、B正确．通过任一截面的电荷量q＝I·t＝BLvR·L′v＝BLL′R与速度无关，所以这两次过程中，通过任一截面的电荷量之比应为1∶1，选项C错．金属棒运动中受磁场力的作用，为使棒匀速运动，外力大小要与磁场力相同．则外力的功率P＝Fv＝BIL·v＝B2L2v2R，其中B、L、R相同，外力的功率与速度的平方成正比，所以外力的功率之比应为1∶4，选项D错．二、填空、实验题(本题共2小题，共10分．把答案填在题中指定位置)11.如图1－16所示，空间存在垂直于纸面的均匀磁场，在半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B.一半径为b、电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合．当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电荷量q＝________.解析：由题意知变化前Φ1＝B|π(b2－2a2)|，变化后Φ2＝0ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝πB|b2－2a2|，由q＝ΔΦR得q＝πB|b2－2a2|R.答案：πB|b2－2a2|R12．在探究产生感应电流条件的实验中，实验室给提供了下列器材：电源、开关、电流表、大小螺线管、铁芯、滑动变阻器、导线若干，如图1－17所示．按照实验的要求连好实验电路．图1－17解析：大螺线管电流表组成闭合电路；带铁芯的小螺线管、滑动图1－16变阻器、电源、开关组成闭合回路．如下图所示答案：见解析三、计算题(本题共4小题，共50分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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．)13．(12分)有一个500匝的环形线圈，面积S＝2000cm2，电阻R＝1000Ω，在匀强磁场中绕一个垂直于磁场的轴迅速转动，在线圈从平行于磁感线的位置转动90°的时间内通过线圈导线横截面积的电荷量为q＝3×10－6C，求磁感应强度的大小．解析：平均感应电动势：E＝nΔΦΔt＝nB·SΔt由闭合电路欧姆定律得：I＝ER.电荷量为：q＝IΔt.联立，解得B＝RqnS＝1000×3×10－6500×2000×10－4T＝3×10－5T.答案：3×10－5T14.(12分)如图1－18所示，匀强磁场B＝0.1T，金属棒AD长0.4m，与框架宽度相同，其电阻为R＝13Ω，框架电阻不计，电阻R1＝2Ω，R2＝1Ω，当金属棒以5m/s的速度匀速向左运动时，求：(1)流过金属棒的感应电流多大？(2)若图中电容器C为0.3μF，则带多少电荷量？解析：(1)金属棒中产生的感应电动势E＝Blv＝0.1×0.4×5V＝0.2V图1－18I＝ER＋R1R2R1＋R2＝0.213＋23A＝0.2A.(2)R2两端的电压U＝E－IR＝(0.2－0.2×13)V＝0.43V电容器C上所带的电荷量Q＝CU＝0.3×10－6×0.43C＝4×10－8C.答案：(1)0.2A(2)4×10－8C15.(12分)如图1－19所示，匀强磁场磁感应强度B＝0.8T，方向垂直轨道平面，导轨间距L＝0.5m，拉力F＝0.2N，电阻R＝4Ω，一切摩擦不计，求：(1)ab杆可能达到的最大速度；(2)电阻R上消耗的最大功率．解析：(1)当F拉＝F安时，ab杆达到的最大速度vmax即F拉＝F安＝BLI＝B2L2vmaxR所以vmax＝F拉RB2L2＝5m/s(2)当速度有最大值时，电阻R上消耗的功率最大．即PR＝E2R＝B2L2v2R＝0.2W.答案：(1)5m/s(2)0.2W16．(14分)如图1－20甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1000，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻为r＝1Ω，在线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感强度随时间变化规律如图乙所示．求：图1－20图1－19(1)从计时起在t＝3s，t＝5s时穿过线圈的磁通量是多少？(2)0～4s和4～6s内电阻R的两端电压分别为多少？解析：(1)由乙图可知：Φ3＝(B0＋k1t)·S＝(0.2＋0.4－0.24×3)×200×10－4Wb＝7×10－3WbΦ5＝(B4－k2Δt)·S＝0.4－0.46－4×(5－4)×200×10－4Wb＝4×10－3Wb(2)0～4s内，E1＝nΔΦ1Δt＝nk1S＝1.0VUR1＝I1R＝E1R＋r·R＝0.8V4～6s内，E2＝nΔΦΔt＝nk2S＝4.0VUR2＝I2R＝E2R＋r·R＝3.2V.答案：(1)7×10－3Wb4×10－3Wb(2)0.8V3.2V