第2章 电磁感应 综合测评（Word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修 第二册（人教版2019）

第二章综合测评 (时间：75分钟　满分：100分) 一、选择题(共10道题，每题4分，共40分．第1～7小题为单选题，第8～10题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不选的得0分) 1．图中能产生感应电流的是(　　) 答案　B 解析　电路没有闭合，无感应电流，选项A错误；面积增大，通过闭合电路的磁通量增大，有感应电流，选项B正确；穿过圆环的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流，选项C错误；穿过闭合电路的磁通量不变，没有感应电流，选项D错误． 2．为了研究磁通量变化时感应电流的方向，先通过如图所示的回路来确定电流通过检流计时指针的偏转方向．下列各图为实验过程的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将条形磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和检流计构成的闭合回路中就会产生感应电流．各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈运动的方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是(　　) 答案　C 解析　选项A中条形磁铁向下插入线圈中时，向下穿过线圈的磁通量逐渐增大，所以感应电流产生的磁场方向向上，根据安培定则可知，选项A错误；同理可知，选项B、D错误，C正确． 3．如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽为d.一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域．若d>L，则线框穿过磁场区域的过程中，线框中产生感应电流的时间为(　　) A． B． C． D． 答案　C 解析　在线框进入和穿出磁场的过程中，穿过线框的磁通量分别增大和减小，闭合线框中有感应电流产生；整个线框在磁场中运动时，线框中无感应电流产生，所以线框中有感应电流的时间为，选项C正确． 4．如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为ε；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为ε′.则等于(　　) A． B． C．1 D． 答案　B 解析　感应电动势E＝Blv成立的条件是B⊥l、B⊥v、l⊥v，即B、l、v三者两两垂直，式中的l应该取与B、v均垂直的有效长度(即导体的有效切割长度)，设金属棒的长度为l，那么折线的有效切割长度为l，则ε＝Blv，ε′＝B·lv，所以＝，选项 B正确． 5．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B中．两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的带正电小球．K没有闭合时传感器有示数，K闭合时传感器示数变为原来的一半，重力加速度为g.则线圈中磁场B的变化情况和磁通量的变化率分别是(　　) A．正在增强，＝ B．正在增强，＝ C．正在减弱，＝ D．正在减弱，＝ 答案　B 解析　根据K闭合时传感器示数变为原来的一半，推出带正电小球受向上的电场力，即上极板带负电，下极板带正电，线圈感应电动势的方向从上极板经线圈流向下极板，根据安培定则知感应磁场的方向向下，与原磁场方向相反，又由楞次定律得线圈中磁场正在增强；对小球受力分析得q＝，其中感应电动势E＝n，代入得＝，选项B正确． 6．如图所示，匀强磁场B垂直于正方形导线框平面，且边界恰与线框重合，导线框各边电阻均为r，现欲从磁场中以相同速率匀速拉出线框，使线框边ab间电势差最大，则应沿何方向拉出(　　) A．沿甲方向拉出 B．沿乙方向拉出 C．沿丙方向拉出 D．沿丁方向拉出 答案　C 解析　设正方形线框的边长为L，则线框拉出磁场时产生的感应电动势为E＝BLv；线框按甲方向运动时，cd相当于电源，ab间电势差是外电压的，即U甲＝E；线框按乙方向运动时，ad相当于电源，ab间电势差是外电压的，即U乙＝E；线框按丙方向运动时，ab相当于电源，ab间电势差是外电压，即U丙＝E；线框按丁方向运动时，bc相当于电源，ab间电势差是外电压的，即U丁＝E，通过对比可知，选项C正确． 7. 如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场．闭合开关S后导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性，使导体棒中电流反向，导体棒中电流大小仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场，则匀强磁场的磁感应强度B的大小为(　　) A．(x2－x1) B．(x1＋x2) C．(x2－x1) D．(x1＋x2) 答案　A 解析　设斜面倾角为α，由平衡条件可得 mgsin α＝kx1＋BIL，　① 调转题图中电源极性使导体棒中电流反向，由平衡条件可得mgsin α＋BIL＝kx2，　② 联立①②式解得B＝(x2－x1)，选项A正确． 8．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则由O到D的过程中，下列说法正确的是(　　) A．O时刻线圈中感应电动势最大 B．D时刻线圈中感应电动势为零 C．D时刻线圈中感应电动势最大 D．由O至D时间内线圈中平均感应电动势为0.4 V 答案　ABD 解析　由法拉第电磁感应定律知由O至D时间内线圈中的平均感应电动势＝＝V＝0.4 V，由感应电动势的物理意义可知，感应电动势的大小E与磁通量的大小Φ和磁通量的改变量ΔΦ均无必然联系，仅由磁通量的变化率决定，而任何时刻磁通量的变化率就是Φ－t图像上该时刻切线的斜率，不难看出由O到D过程中，O点处切线斜率最大，D点处切线斜率最小且为零， 选项A、B、D正确，C错误． 9. 如图所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环P，在圆环P的正上方固定一个线圈Q，线圈Q与平行金属导轨相连并与导体棒ab组成闭合回路，金属导轨处于垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，由于导体棒ab的运动，使得圆环P对桌面的压力小于它的重力，下列说法正确的是(　　) A．导体棒ab向右加速运动 B．导体棒ab向左加速运动 C．导体棒ab向右减速运动 D．导体棒ab向左减速运动 答案　CD 解析　只要导体棒做加速运动，通过圆环的磁通量就增多，感应电流要阻碍磁通量的增多，圆环受到远离线圈的作用力，对桌面的压力增大；反之导体棒做减速运动时，通过圆环的磁通量就减小，感应电流要阻碍磁通量的减小，圆环受到靠近线圈的作用力，对桌面的压力减小，选项C、D正确． 10．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的是(　　) A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮 B．当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮 C．当S断开时，L2立即熄灭 D．当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 答案　BD 解析　当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L1一直不亮；通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，选项B正确，A错误；当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L1的电流要在L2—L1—D—L之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，选项C错误，D正确． 二、非选择题(本题共5小题，共60分) 11．(7分) 观察如图实验装置，实验操作中，当导体棒AB沿着磁感线方向上下运动时，电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)；当导体棒AB垂直磁感线方向左右运动时，电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)；若流入电流计的电流从右接线柱进入，指针就往右偏转，则为使图中电流计指针往左偏转，导体棒AB应往________(选填“上”“下”“左”“右”)运动． 解析　当导体棒AB沿着磁感线方向上下运动时，不切割磁感线，无感应电流产生，则电流计指针不偏转；当导体棒AB垂直磁感线方向左右运动时，切割磁感线，有感应电流产生，则电流计指针偏转；若流入电流计的电流从右接线柱进入，指针就往右偏转，则为使图中电流计指针往左偏转，电流应从左端流入，则根据右手定则可知，导体棒AB应往右运动． 答案　不偏转　偏转　右 12．(10分)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置． (1)将图中所缺的导线补接完整． (2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有： ①将A线圈迅速插入B线圈时，灵敏电流计指针将________________； ②A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针将____________. (3)在做“研究电磁感应现象”实验时，如果B线圈两端不接任何元件，则B线圈电路中将______. A．因电路不闭合，无电磁感应现象 B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C．不能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向 D．可以用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向 解析　(2)依照楞次定律和安培定则及灵敏电流计的指针偏转方向与通过它的电流方向的关系来判定：①向右偏转一下；②向左偏转一下． (3)穿过电路中的磁通量发生变化即产生电磁感应现象，如电路不闭合，则无感应电流，但有感应电动势，且可以用楞次定律和安培定则判断出感应电动势方向，要产生感应电流，电路必须闭合， 选项B、D正确． 答案　(1)如图所示 (2)①向右偏转一下　②向左偏转一下　(3)BD 13. (10分)如图所示，有一夹角为θ的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，方向与角架所在平面垂直且向里，一段直导线ab从顶角c贴着角架以速度v向右匀速运动．求： (1)t时刻角架的瞬时感应电动势； (2)t时间内角架的平均感应电动势． 解析　(1)直导线ab向右运动的过程中切割磁感线，构成回路的长度不断变大，感应电动势的大小不断变化．在t时间内设位移为x，则x＝vt，　① 由几何关系得，切割长度L＝xtan θ， 　② 由电磁感应定律得E＝BLv，　③ 联立①②③式解得E＝Bv2ttan θ. (2)由法拉第电磁感应定律得＝，④ ΔΦ＝ΔS·B＝x·L·B, 　⑤ 联立①②④⑤式解得＝Bv2ttan θ. 答案　(1)Bv2ttan θ　(2)Bv2ttan θ 14．(15分)如图所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆形导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r，其余电阻不计，导体棒与圆形导轨接触良好，求： (1)导体棒从左端滑到右端的过程中，通过电阻r的电流的平均值； (2)导体棒从左端滑到右端的整个过程中，通过电阻r的电荷量； (3)当导体棒通过圆形导轨的圆心时，通过r的电流． 解析　(1)在导体棒滑动过程中穿过圆形导轨的磁通量的变化量为ΔΦ＝BS＝BπR2， 导体棒从左端滑到右端所用的时间Δt＝， 产生的平均感应电动势＝＝， 平均电流为＝＝. (2)通过电阻r的电荷量q＝Δt＝. (3)当导体棒通过圆形导轨的圆心时，导体棒切割磁感线产生的感应电动势 E＝B·2Rv， 此时通过r的电流为I＝＝. 答案　(1)　(2)　(3) 15．(18分)如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L＝1 m，上端接有电阻R＝3 Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面向里的匀强磁场．现将质量m＝0.1 kg、电阻r＝1 Ω的金属杆ab从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图像如图乙所示．g取10 m/s2.求： (1)磁感应强度B的大小； (2)杆在磁场内下落0.1 s过程中电阻R产生的热量． 解析　(1)由题图乙知，杆自由下落0.1 s进入磁场以v＝1.0 m/s做匀速运动，产生的电动势E＝BLv， 杆中的电流I＝， 杆所受安培力F＝BIL， 由平衡条件有mg＝F， 联立上述各式并代入相关数据解得B＝2 T. (2)杆在磁场内下落0.1 s过程中电阻R中产生的热量为Q＝I2Rt＝0.075 J. 答案　(1)2 T　(2)0.075 J 学科网（北京）股份有限公司 $$