高二物理同步测试(4)—电磁感应(B)

高中学生学科素质训练高二物理同步测试（4）—电磁感应（B）YC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．处在磁场中的一闭合线圈，若没有产生感应电流，则可以判定（）A．线圈没有在磁场中运动B．线圈没有做切割磁感线运动C．磁场没有发生变化D．穿过线圈的磁通量没有发生变化2．如图所示，A、B两灯相同，L是带铁芯的电阻可不计的线圈，下列说法中正确的是（）A．开关K合上瞬间，A、B两灯同时亮起来B．K合上稳定后，A、B同时亮着C．K断开瞬间，A、B同时熄灭D．K断开瞬间，B立即熄灭，A过一会儿再熄灭3．如图所示，水平桌面上放一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断中正确的是（）A．铝环有收缩趋势，对桌面压力减小B．铝环有收缩趋势，对桌面压力增大C．铝环有扩张趋势，对桌面压力减小D．铝环有扩张趋势，对桌面压力增大4．如图所示是穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的规律图象。t1时刻磁通量Φ1最大，t3时刻磁通量Φ3=0，时间Δt1=t2－t1和Δt2=t3－t2相等，在Δt1和Δt2时间内闭合线圈中感应电动势的平均值分别为1E和2E，在t2时刻感应电动势瞬时值为E.则（）A．1E＞2EB．1E＜2EC．1E＞E＞2ED．2E＞E＞1E5．“磁单极子”是指只有S极或只有N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。物理学家们长期以来一直用实验试图证实自然界中存在磁单极子。如图所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路，该回路放置在防磁装置中，可认为不受周围其他磁场的作用.设想有一个N极磁单极子沿abcd轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是（）A．回路中无感应电流B．回路中形成持续的abcda流向的感应电流C．回路中形成持续的adcba流向的感应电流D．回路中形成先abcda流向后adcba的感应电流6．如图16－5所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，N为试电笔中的氖管（启辉电压约70V），电源电动势约为10V。已知直流电使氖管启辉时辉光只产生在负极周围，则（）A．S接通时，氖管不会亮B．S接通时启辉，辉光在a端C．S接通后迅速切断时启辉，辉光在a端D．S接通后迅速切断时启辉，辉光在b端7．如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥8．一个矩形线圈匀速地从无磁场的空间先进入磁感应强度为B1的匀强磁场，然后再进入磁感应强度为B2的匀强磁场，最后进入没有磁场的右边空间，如图所示.若B1=2B2，方向均始终和线圈平面垂直，则在所示图中能定性表示线圈中感应电流i随时间t变化关系的是（电流以逆时针方向为正）（）9．著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是（）A．圆盘将逆时针转动B．圆盘将顺时针转动C．圆盘不会转动D．无法确定圆盘是否会动10．如图所示，一倾斜的金属框架上放有一根金属棒，由于摩擦力作用，金属棒在没有磁场时处于静止状态.从t0时刻开始给框架区域内加一个垂直框架平面向上的逐渐增强的磁场，到时刻t时，金属棒开始运动，则在这段时间内，棒所受的摩擦力（）A．不断增大B．不断减小C．先减小后增大D．先增大后减小第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．在日光灯点燃时，镇流器利用自感现象，产生______，在日光灯正常发光时，利用自感现象起________________作用.12．如图所示，一圆环R内接、外切的两个正方形线框均由材料、横截面积相同的相互绝缘导线制成，并各自形成回路，则三者的电阻之比为______.若把它们置于同一匀强磁场中，当各处磁场发生相同变化时，三个回路的电流之比为______.13．“”形金属框上有一金属棒ab垂直于导轨，ab长为L.若在垂直于导轨平面方向加一均匀变化磁场，其B=B0+kt（k为常数），如图所示.与此同时金属棒ab以速度v0向左匀速运动，令t=0时，ab与“”形框架所围面积为S0，则在t=0时，回路中的感应电动势E=______，方向为______（填“顺时针”或“逆时针”）；t=______后，电流开始反向。14．在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与B连成一个闭合回路，将A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路.在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）.在图（乙）中：（1）将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将______（填“向左”“向右”或“不发生”，下同）偏转；（2）螺线管A放在B中不动，电流表的指针将______偏转；（3）螺线管A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将______偏转；（4）螺线管A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表的指针将______偏转.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．（10分）如图16－16所示的装置中，金属圆盘绕竖直轴O在水平面中匀速转动，圆盘的半径r=20cm，处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=1T.两个电刷分别与转轴和圆盘的边缘接触，并与电池和保险丝串联成一个闭合电路.已知电池的电动势为E=2V，电路中的总电阻R=1Ω，保险丝的熔断电流为1A.为了不使保险丝熔断，金属圆盘该如何转?转动角速度的范围是多少?16．（10分）[05江苏卷16题改编]如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略．初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．（1）求初始时刻导体棒受到的安培力．（2）若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少?导体棒往复运动，最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少?17．（16分）[新编]如图所示，光滑的平行导轨P、Q相距L=1m，处在同一水平面中，导轨的左端接有如图所示的电路，其中水平放置的电容器两极板相距d=10mm，定值电阻R1=R3=8Ω，R2=2Ω，导轨的电阻不计。磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面。当金属棒ab沿导轨向右匀速运动（开关S断开）时，电容器两极板之间质量m=1×10－14kg，带电荷量q=－1×10－15C的微粒恰好静止不动；当S闭合后，微粒以a=7m/s2向下做匀加速运动。取g=10m/s2，求：（1）金属棒ab运动的速度大小是多大?电阻是多大?（2）闭合后，使金属棒ab做匀速运动的外力的功率是多大?R1R2R3参考答案1．D；2．AD；开关K合上瞬间，因线圈不影响B灯，A、B两灯同时亮起来；K断开瞬间，B立即熄灭，A灯因线圈自感现象，过一会儿再熄灭。3．B。点拨：充分利用楞次定律中“阻碍”的含义——阻碍原磁通量的变化.4．BD；点拨：Φ－t图象中，某两点连线的斜率表示该段时间内的t；某点的斜率表示该时刻的t。5．C；点拨：N极磁单极子的磁感线分布类似于正点电荷的电场线分布.6．AD；点拨：S接通稳定时，氖管两端的电压仅为10V，不启辉光；S断开瞬间，电感线圈产生一个很大的自感电动势加在氖管两侧，b端接负极，故在b端有辉光.7．B；由楞次定律和右手定则可得。8．C；9．A；点拨：瞬间增强的磁场会在周围产生一个顺时针的电场，负电荷受到逆时针方向的电场力，带动圆盘逆时针转动，而负电荷的这种定向运动则形成了顺时针的环形电流.10．C；设棒的质量为m，初始时棒受到的静摩擦力f1=mgsinθ，方向沿斜面向上；随着磁场的增强，棒还受到一个平行斜面向上的安培力（F安）的作用，此时有mgsinθ=F安+f2，由于F安增大，则f2减小，当F安=mgsinθ时，f2=0；当F安mgsinθ，棒所受的摩擦力f3改为平行斜面向下，此时有F安=mgsinθ+f3，随着F安的增大，f3也增大，直至某一值时，f3达到最大静摩擦力.棒开始上滑后，静摩擦力变为滑动摩擦力，大小不再变化.由于本题只关心静摩擦力的情况，故是先变小后增大.）11．瞬时高压降压限流；12．R外∶R圆∶R内=4∶π∶22、I外∶I圆∶I内=2∶2∶113．kS0－B0Lv0、顺时针、00LvS－kB0（题中既有由于棒的运动产生的感应电动势E1，又有由于磁场的变化而产生的感应电动势E2，求解时可分别求出E1和E2，并判断它们的方向：如果同向，则E总=E1+E2；如果反向，则E总=｜E1－E2｜，方向就是那个值较大的感应电动势的方向.由题意知，t=0时，E1=B0Lv0，逆时针；E2=kS0，顺时针，且E1将逐渐增大，E2逐渐减小.又由题意来看，电流能够反向，一定是BLv0kS0，所以，在t=0时，E总=kS0－B0Lv0，方向为顺时针.设t时刻，电流开始反向，即此时的E总=0，有BLv0=kS,即（B0+kt）Lv0=k（S0－Lv0t）,解之可得t=00LvS－kB0）14．（1）向右（2）不发生（3）向右（4）向左。15．（10分）解：如果金属圆盘不转动，电路中的电流为2A1A，保险丝必然熔断；如果金属盘逆时针转动，回路中的总电动势将大于2V，保险丝也将熔断，故金属盘只有顺时针旋转，且转速不能太小，也不能过大.（2分）金属盘顺时针转动，相当于长度为r的导体棒绕O点顺时针旋转，感应电动势大小为E1=21Br2，方向与电池的电动势相反.（2分）要使保险丝不熔断，则金属盘转动产生的电动势要大于1V，同时还要小于3V.即有：1V21Br23V（1分）由21Br21可解得50rad·s－1；（2分）由21Br23V，可解得150rad·s－1，（2分）故金属盘转动角速度的取值范围是50rad·s－1150rad·s－1.（1分）16．（10分）解：（1）初始时刻棒中感应电动势0ELvB（1分）棒中感应电流EIR（1分）作用于棒上的安培力FILB（1分）联立得220LvBFR（1分）安培力方向：水平向左（1分）（2）由功和能的关系，得安培力做功21012pWEmv（2分）电阻R上产生的焦耳热21012pQmvE（2分）（3）由能量转化及平衡条件等，可判断：棒最终静止于初始位置2012Qmv（1分）17．（16分）解：（1）带电微粒在电容器两极间静止时，受向上的电场力和向下的重力作用而平衡，即mg=qdU1（1分）由此式可解出电容器两极板间的电压为U1=qmgd=15--141001.01010V=1V（1分）由于微粒带负电，可知上板的电势高由于S断开，R1、R2的电压和等于电容器两端电压U1，R3上无电流通过，可知电路中的感应电流即为通过R1、R2的电流I1，I1=211RRU=281A=0.1A（2分）从而ab切割磁感线运动产生的感应电动势为E=U1+I1r=1+0