1、第一章 电磁感应 章末检测(B)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分.在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，选错或不答的得0分)1.我国已经制定了登月计划，2013年12月我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，不久的将来中国人将真正实现登月梦，进入那神秘的广寒宫.假如有一宇航员登月后，想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是()A.直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无B.将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场
2、C.将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场D.将电流表与线圈组成的闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场答案C解析电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生.A中，即使有一个恒定的磁场，也不会有示数，A错误；同理，将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如果电流表无示数，也不能判断出没有磁场，因为磁通量可能是恒定的，B错误；电流表有示数则说明一定有磁场，C正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一个与磁场平行的平面内沿各个方面运动，也不会有示数，D错误.2
3、.一环形线圈放在磁场中，设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里，如图1甲所示.若磁感应强度B随时间t变化的关系如图1乙所示，那么下列选项正确的是()图1A.第1 s内线圈中感应电流的大小逐渐增加B.第2 s内线圈中感应电流的大小恒定C.第3 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向D.第4 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向答案B解析由图象分析可知，磁场在每1 s内为均匀变化，斜率恒定，线圈中产生的感应电流大小恒定，因此A错误，B正确；由楞次定律可判断出第3 s、第4 s内线圈中感应电流的方向均为逆时针方向，C、D错误.3.竖直面内有两圆形区域内分别存在水平的匀强磁场，其半径均为R且相切于O点，磁感
4、应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化.一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为，t0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图2所示，若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是()图2答案A解析由右手定则可判断，开始时感应电动势为正，故B错误；由EBL2可知，B、不变，切割有效长度随时间先增大后减小，且做非线性变化，经半个周期后，电动势的方向反向，故C、D错误，A正确.4.在如图3所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关.关于三盏灯泡，下列说法正确的是()图
5、3A.闭合开关，c先亮，a、b后亮B.闭合开关一会后，a、b一样亮C.断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭D.断开开关，c马上熄灭，b闪亮一下后和a一起缓慢熄灭答案B解析闭合开关，由于自感线圈自感系数很大，所以b、c灯先亮，a灯后亮，A错误；电路稳定后，线圈相当于一根导线，a、b灯一样亮，B正确；开关断开，c灯马上熄灭，此时线圈相当于一个电源，a、b灯构成一个串联电路，缓慢熄灭，C、D错误.5.如图4所示，虚线区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为L，磁感应强度大小为B.总电阻为R的直角三角形导线框，两条直角边边长分别为2L和L，在该线框以垂直于磁场边界的速度v匀速穿过磁场的过程中，下列
6、说法正确的是()图4A.线框中的感应电流方向始终不变B.线框中的感应电流一直在增大C.线框所受安培力方向始终相同D.当通过线框的磁通量最大时，线框中的感应电动势为零答案C解析该线框以垂直于磁场边界的速度v匀速穿过磁场的过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，根据楞次定律、安培定则可以判断线框中的感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，且始终不为零，由左手定则可以判断线框在该磁场中一直受到水平向左的安培力作用，故A、D项错误，C项正确；该线框以垂直于磁场边界的速度v匀速穿过磁场的过程中，导线框切割磁感线的有效长度先增大、后不变、再增大，由EBLv及闭合电路的欧姆定律可得线框中的感应电流先增大、后不变
7、、再增大，故B项错误.6.如图5所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为()图5A.内环顺时针，外环逆时针B.外环顺时针，内环逆时针C.内、外环均为顺时针D.内、外环均为逆时针答案A解析当磁场增强时，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的增强，其方向必然与正在增强的磁场方向相反，即垂直纸面向外，再应用安培定则可得，回路中的感应电流方向为外环逆时针，内环顺时针，A正确.二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分.在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)7.如图6所示，两条平行虚线之间存在匀
8、强磁场，磁场方向垂直纸面向里，虚线间的距离为L，金属圆环的直径也是L，圆环从左边界进入磁场，以垂直于磁场边界的恒定速度v穿过磁场区域.则下列说法正确的是()图6A.感应电动势的大小先增大后减小再增大再减小B.感应电流的方向先逆时针后顺时针C.金属圆环受到的安培力先向左后向右D.进入磁场时感应电动势平均值EBLv答案AB解析在圆环进入磁场的过程中，通过圆环的磁通量逐渐增大，根据楞次定律，可知感应电流的方向为逆时针方向，有效长度先增大后减小，所以感应电动势先增大后减小，同理可以判断出磁场时的情况，选项A、B正确；根据左手定则可以判断，进入磁场和出磁场时受到的安培力都向左，选项C错误；进入磁场时感应
9、电动势平均值EBLv，选项D错误.8.如图7甲所示，位于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连，具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直，当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时(规定垂直纸面向里的磁场方向为正方向)，用一平行于导轨的力F向左或向右拉杆ab，使它保持静止.若规定由ab通过杆的感应电流方向为正方向，向右的拉力方向为正方向，则能反映通过杆的感应电流i和拉力F随时间t变化的图线是()图7答案AC解析在00.5 s内，B均匀增大，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生恒定的感应电动势，E1SS2B0S，根据楞次定律
10、判断得知，ab中产生的感应电流方向由ba，为负方向.感应电流的大小为I1；ab杆所受的安培力大小为FA1BI1L(B02B0t)，方向向左，则拉力大小为F1FA1(B02B0t)，方向向右，为正方向；在0.51 s内，B不变，穿过回路的磁通量不变，没有感应电流产生，安培力和拉力均为零；在11.5 s内，B均匀减小，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生恒定的感应电动势，E2SS4B0S，根据楞次定律判断得知，ab中产生的感应电流方向由ab，为正方向.感应电流的大小为I2；ab杆所受的安培力大小为FA2BI2L2B04B0(t1)(6B04B0t)，方向向右，则拉力大小为F2FA2(6B04B0
11、t)，方向向左，为负方向；故知A、C正确.9.如图8甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，则0t2时间内()图8A.电容器C的电荷量大小始终不变B.电容器C的a板先带正电后带负电C.MN所受安培力的大小始终不变D.MN所受安培力的方向先向右后向左答案AD解析磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，电容器C的电荷量大小始终没变，选项A正确，B错误；由于磁感应强度变化，根据楞次定律和左手定则可知，MN所爱安培力的方向先向右后向左，大小先
12、减小后增大，选项C错误，D正确.10.质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场和时的速度相等.金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g.金属杆()图9A.刚进入磁场时加速度方向竖直向下B.穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间C.穿过两磁场产生的总热量为4mgdD.释放时距磁场上边界的高度h可能小于答案BC解析由题意知，金属杆刚进入磁场和时的速度相等，且由磁场出来后要做竖直向下的加速运动，则金属杆进入磁场后做减速运动，加速度方向竖直向上，故选项A错误；金属杆在磁场中做加速度逐渐减小的减速运动，在两磁场间做匀加速度直线运动，由题意知，金属杆进入磁场和时的速度相等，
13、所以金属杆在磁场中运动的平均速度小于在两磁场之间运动的平均速度，两个过程中位移相等，所以金属杆穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间，故选项B正确；金属杆从磁场穿过到进入磁场的过程中，由动能定理得：2mgdQ0，而金属杆在两个磁场中的运动是一样的，产生的热量也是一样的，则总热量为4mgd，故选项C正确；金属杆开始自由下落，到达磁场的上边界时，由机械能守恒定律得v；金属杆切割磁感线产生感应电动势，在回路中产生感应电流，金属杆受到向上的安培力，且FBIL，由题意必须使Fmg，解得，h，故选项D错误.三、填空题(本题共2小题，共10分)11.(5分)把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方，如图
14、10所示，在下列三种情况下，悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较：图10(1)当滑动变阻器的滑片向右移动时，拉力_.(2)当滑片向左移动时，拉力_.(3)当滑片不动时，拉力_.(填“变大”、“不变”或“变小”)答案(1)变小(2)变大(3)不变解析滑片向右移动时，电路中电阻变小，电流变大，穿过铅球横截面积的磁通量变大，根据楞次定律，铅球有向上运动的趋势，阻碍磁通量的变化，所以拉力变小；相反，滑片向左移动时，拉力变大；滑片不动，电流不变，磁通量不变，所以拉力不变.12.(5分)用如图11所示的实验装置探究电磁感应现象的规律.图11(1)当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转，下列
15、说法哪些是正确的()A.当把磁铁的N极向下插入线圈时，电流表指针向左偏转B.当把磁铁的N极从线圈中拔出时，电流表指针向左偏转C.保持磁铁在线圈中静止，电流表指针不发生偏转D.磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针向左偏(2)某同学在实验过程中发现，灵敏电流计的指针摆动很小，如果电路连接正确，接触也良好，原因可能是电流计灵敏度较低、线圈电阻较大，除此以外还可能是因为_(写一种可能原因)答案(1)AC(2)导体运动的慢或者磁场较弱解析(1)当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转，这说明：电流从哪极流入，指针向哪偏转.当把磁铁的N极向下插入线圈时，由楞次定律可知，感应电流
16、从负极流入，电流表指针向左偏，故A正确；当把磁铁的N极从线圈中拔出时，由楞次定律可知，感应电流从正极流入，电流表指针向右偏转，故B错误；保持磁铁在线圈中静止，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故C正确；磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不偏转，故D错误.(2)感应电流是由于导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的，如果电路连接正确，接触也良好，原因可能是电流计灵敏度较低、线圈电阻较大，除此以外还可能是因为导体运动的慢或者磁场较弱.四、解答题(本题共4小题，共46分.解答应写出必要的文字说明、只写出最后答案的
17、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.(10分)两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为L，电阻不计，M、M处接有如图12所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C.长度也为L、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中.ab在外力作用下向右匀速直线运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q.求：图12(1)ab棒的速度v的大小；(2)电容器所带的电荷量q.答案(1)(2)解析(1)设ab上产生的感应电动势为E，回路中电流为I，ab运动距离s所用时间为t
18、，则有EBLv，I，t，QI2(4R)t由上述方程得v(2)设电容器两极板间的电势差为U，则有UIR电容器所带电荷量为qCU解得q14.(12分)轻质细线吊着一质量为m0.32 kg、边长为L0.8 m、匝数n10的正方形线圈，总电阻为r1 .边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图13甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图13乙所示，从t0开始经t0时间细线开始松弛，取g10 m/s2.求：图13(1)在前t0时间内线圈中产生的感应电动势；(2)在前t0时间内线圈的电功率；(3)t0的值.答案(1)0.4 V(2)0.16 W(3)2 s解析(1)由法拉第电磁感应定律得
19、Enn()210()20.5 V0.4 V.(2)I0.4 A，PI2r0.16 W.(3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有F安nBImg，I，B2 T由题图乙知：B10.5t0(T)，解得t02 s.15.(12分)如图14所示，两根相距为L1 m的足够长的平行光滑金属导轨，位于水平的xOy平面内，一端接有阻值为R6 的电阻.在x0的一侧存在垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B只随t的增大而增大，且它们间的关系为Bkt，其中k4 T/s.一质量为m0.5 kg的金属杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动，当t0时金属杆静止于x0处，有一大小可调节的外力F作用于金属杆，使金属杆以恒定加速度a2 m/s2
20、沿x轴正向做匀加速直线运动.除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计.当t4 s时，求施加于金属杆上的外力.图14答案513 N解析t4 s时，金属杆移动的位移xat2216 m16 m，此时的速度vat24 m/s8 m/s.切割产生的动生电动势E1BLvktLv4418 V128 V.磁场变化产生的感生电动势E2Lx4116 V64 V.根据楞次定律和右手定则知，两个电动势的方向相同，则总电动势EE1E2192 V.则感应电流的大小I A32 A，根据牛顿第二定律得FBILma，解得FBILma44321 N0.52 N513 N.16.(12分)小明设计的电磁健身器的简化装置如图15所示，两根
21、平行金属导轨相距l0.50 m，倾角53，导轨上端串接一个0.05 的电阻.在导轨间长d0.56 m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B2.0 T.质量m4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连.CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s0.24 m.一位健身者用恒力F80 N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直.当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g10 m/s2，sin 530.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量).求图15(1)CD棒进入磁场时速度v的大小；(2)CD棒进入磁场时所受的安培力的大小；(3)在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.答案(1)2.4 m/s(2)48 N(3)64 J26.88 J解析由牛顿第二定律得a m/s212 m/s2，进入磁场时的速度v m/s2.4 m/s(2)感应电动势EBlv，感应电流I安培力FABIl，代入数据得FA48 N(3)健身者做功WF(sd)80(0.240.56) J64 J由于Fmgsin FA80 N4100.8 N48 N0，所以CD棒进入磁场后做匀速运动，安培力不变.电阻产生的焦耳热QFAd480.56 J26.88 J
