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1、-【人教版】高中物理选修3-2章末测评：第4章-电磁感应（B卷，含答案）-第 10 页第四章测评B(高考体验卷)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分；其中第18题为单选题，第910题为多选题，全部选对得5分，选不全得2分，有选错或不答的得0分)1(2013北京理综，17)如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1E2分别为()Aca，21Bac，21Cac，12Dca，122(2013
2、天津理综，3)如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则()AQ1Q2，q1q2BQ1Q2，q1q2CQ1Q2，q1q2DQ1Q2，q1q23(2013海南单科，6)如图，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r；空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向
3、竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点。棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是()A拉力的大小在运动过程中保持不变B棒通过整个圆环所用的时间为C棒经过环心时流过棒的电流为D棒经过环心时所受安培力的大小为4(2013安徽理综，16)如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37，宽度为0.5 m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1 。一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2 kg，接入电路的电阻为1 ，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，
4、磁感应强度为0.8 T。将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6)()A2.5 m/s1 WB5 m/s1 WC7.5 m/s9 WD15 m/s9 W5(2013课标全国，17)如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字形导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是()6(2
5、013课标全国，16)如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。下列vt图象中，可能正确描述上述过程的是()7(2013山东理综，18)将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正
6、方向，能正确反映F随时间t变化的图象是()8(2013福建理综，18)如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行，线框平面与磁场方向垂直。设OO下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()9(2013海南单科，10)如图，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内。在金属框接通逆时针方向电流的瞬间()A两小线圈会有相互靠拢的趋势B
7、两小线圈会有相互远离的趋势C两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向10(2013四川理综，7)如图所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt(常量k0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1=R0、R2=。闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则()AR2两端的电压为B电容器的a极板带正电C滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D正方形导线框中的感应电动势为kL2二、实验题(本题共2小题，共16分。把答
8、案填在题中的横线上)11(2013上海单科，26)演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成)如图所示。首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针_(填“有”或“无”)偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针_(填“有”或“无”)偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针_(填“有”或“无”)偏转。12(2013上海四区模拟)在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按甲图接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系。当闭合S时观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央。然后按乙图所示将电流表与线圈B连
9、成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。甲 乙(1)S闭合后，将线圈A插入线圈B的过程中，电流表的指针将_(填“左偏”“右偏”或“不偏”)。(2)线圈A放在B中不动时，指针将_(填“左偏”“右偏”或“不偏”)。(3)线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动片P向左滑动时，电流表指针将_(填“左偏”“右偏”或“不偏”)。(4)线圈A放在B中不动，突然断开S，电流表指针将_(填“左偏”“右偏”或“不偏”)。三、解答题(本题共3小题，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)(2013江苏单科
10、，13)如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数N100，边长ab1.0 m、bc0.5 m，电阻r2 。磁感应强度B在01 s内从零均匀变化到0.2 T。在15 s内从0.2 T均匀变化到0.2 T，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求：(1)0.5 s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向。(2)在15 s内通过线圈的电荷量q。(3)在05 s内线圈产生的焦耳热Q。14(12分)(2013上海单科，33)如图，两根相距l=0.4 m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置，一端与阻值R=0.15 的电阻相连。导轨间x0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场，
11、其方向与导轨平面垂直，变化率k=0.5 T/m，x=0处磁场的磁感应强度B0=0.5 T。一根质量m=0.1 kg、电阻r=0.05 的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直。棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=2 m/s沿导轨向右运动，运动过程中电阻上消耗的功率不变。求：(1)回路中的电流。(2)金属棒在x2 m处的速度。(3)金属棒从x0运动到x2 m过程中安培力做功的大小。(4)金属棒从x0运动到x2 m过程中外力的平均功率。15(12分)(2013课标全国，25)如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为，间距为L。导轨上端接有一平行板电容器，电容为C。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为
12、B，方向垂直于导轨平面。在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。忽略所有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系。(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系。参考答案1解析：由右手定则，可判断出金属杆中的电流方向为NM，则电阻R中的电流方向为ac。根据E=BLv，可得E1E2=12，选项C正确。答案：C2解析：设线框ab、bc的长度分别为L1、L2，线框的电阻为R，线框进入磁场过程中，产生的感应电动势分别为E1BL1v，E2BL2v，产生的
13、热量Q1t1、Q2t2，故Q1Q2；通过线框横截面的电荷量qItt，故q1q2，选项A正确。答案：A3解析：设外力大小为F，根据牛顿第二定律可得，F=+ma，当棒经过关于圆心O左右对称的两个位置时，只有棒的速度v不相等，所以拉力F不相等，A项错误；由运动规律可得，2R=at2，解得，t=2，即棒通过整个圆环所用的时间t=2，B项错误；同理可得，棒到达环心时的时间t0=、速度v=at0=，此时棒产生的感应电动势E=B2Rv=2BR，此时整个电路的电阻为，则流过棒的电流I=，C项错误；棒经过圆心时所受的安培力F安=BI2R=，D项正确。答案：D4解析：当小灯泡稳定发光时，导体棒MN匀速运动，受力如
14、图所示。根据受力平衡可得，mgsin mgcos ，代入数据得，v5 m/s；小灯泡消耗的电功率为P()2R1 W，B项正确。答案：B5解析：设金属棒单位长度的电阻为R0，ab、ac与bac的平分线间的夹角都为，金属棒匀速运动的速度为v，则t时刻金属棒产生的感应电动势为EBv2vttan ，电路中的总电阻R(2vttan )R0，电流I，可以看出电流的大小不变。答案：A6解析：根据楞次定律可知，线框进入磁场及离开磁场的过程受到安培力，从而做变减速运动，由牛顿第二定律得，BILma，线框的速度减小，线框的加速度减小；线框完全进入到磁场中运动时，做匀速直线运动，D项正确。答案：D7解析：根据楞次定
15、律，在前半个周期内，圆环内产生的感应电流方向为顺时针，即通过ab边的电流方向为由b指向a，再根据左手定则判断，ab边受到的安培力为水平向左，即负方向。根据法拉第电磁感应定律，前半个周期内ab中的电流为定值，则所受安培力也为定值。结合选项可知B正确。答案：B8解析：在Ot1时间内，线框做自由落体运动，t2时刻以后，线框全部进入磁场后做匀加速直线运动，这两段时间内的vt图线均为直线。在t1t2时间内，线框进入磁场的过程中，线框的运动状态与进入磁场时的速度v有关。当线框在磁场中匀速运动时，安培力等于重力，即mg。若线框的速度v远大于v0，则进入磁场后减速。由mgma可知，加速度减小；若线框速度vv0
16、，但相差不大，则线框进入磁场后可能先减速再匀速，B项正确；若线框的速度vv0，则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场，D项正确；若线框的速度vv0，但相差不大，则线框进入磁场后可能先加速再匀速；若线框的速度v远小于v0，则线框进入磁场后加速，加速度减小，C项正确。答案：A9解析：金属框接通逆时针方向的电流的瞬间，根据右手定则可知，在其内部磁场方向向外，外部磁场方向向里。穿过左右两小线圈向外的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向里，感应电流方向均沿顺时针方向，C项正确，D项错误；由左手定则可知，左边小线圈受到向左的安培力，右边小线圈受到向右的安培力，即两小线圈有远离的趋势，A项错误，
17、B项正确。答案：BC10解析：线框内产生的感应电动势E=r2=kr2，D错；电压表的示数U是外电压，外电路电阻的串并联关系是R2与滑动变阻器滑动片P右侧电阻并联，之后与滑动片P左侧电阻以及R1串联，外电路总电阻为R总=R1+R左+R并=R0，而R并=，故R并两端的电压为，即R2两端的电压为，A正确；根据楞次定律，线框中感应电流的方向为逆时针，电容器b板带正电，B错；设滑动变阻器右半部分的电流为I，则R2上的电流为I，滑动变阻器左半部分的电流为2I，滑动变阻器上的功率P=I2+(2I)2=I2R0，R2上的功率P2=I2，显然C正确。答案：AC11解析：线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动时，穿过线
18、圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，屏幕上的电流指针有偏转；线圈竖直放置和水平放置，从东向西移动时，穿过线圈的磁通量不发生变化，不会产生感应电流，屏幕上的电流指针没有偏转。答案：有无无12解析：(1)由题意知，电流从哪个接线柱流入电流表，指针就向哪偏。S闭合，线圈A中电流产生的磁场方向向上，线圈A插入线圈B时，穿过线圈B向上的磁通量增加，由楞次定律知，线圈B要产生感应电流，其磁场方向向下，由安培定则可判断感应电流从“”接线柱流入电流表，因此电流表指针向右偏。(2)线圈A放在B中不动时，穿过线圈B的磁通量不变，不产生感应电流，指针不偏转。(3)滑片P向左滑动时，线圈A中电流增大，产生的磁场增强，
19、穿过线圈B向上的磁通量增加，由楞次定律知，线圈B要产生感应电流，其磁场方向向下，由安培定则可判断感应电流从“”接线柱流入电流表，因此电流表指针向右偏。(4)线圈A放在B中不动，突然断开S时，线圈A产生的磁场消失，穿过线圈B向上的磁通量减少，由楞次定律知，线圈B要产生感应电流，其磁场方向向上，由安培定则可判断感应电流从“”接线柱流入电流表，因此电流表指针向左偏。答案：(1)右偏(2)不偏(3)右偏(4)左偏13解析：(1)感应电动势EN磁通量的变化1B1S解得EN代入数据得E10 V感应电流的方向为adcba(2)同理可得EN感应电流I2电荷量qI2t2解得qN代入数据得q10 C(3)01 s
20、内的焦耳热Q1rt1且I115 s内的焦耳热Q2rt2由QQ1Q2，代入数据得Q100 J答案：见解析14解析：(1)电阻消耗的功率不变，则回路中电流不变，金属棒产生的感应电动势也不变。在x0处时，EB0lv00.50.42 V0.4 V回路中的电流I A2 A。(2)x2 m处的磁感应强度BB0kx0.5 T0.52 T1.5 T，设此时金属棒的速度为v，则根据EBLv，解得v m/s。(3)在x0处时金属棒受到的安培力F1B0Il0.520.4 N0.4 N，在x2 m处时金属棒受到的安培力F2BIl1.520.4 N1.2 N此过程中金属棒受的安培力的平均值FA N0.8 N安培力做功的
21、大小W1FAx0.82 J1.6 J。(4)设此过程中外力做功为W2，根据动能定理有W2W1mv2解得W21.4 J由功能关系，金属棒克服安培力做的功等于回路中产生的电能，有W1I2(Rr)t得t2 s所以外力做功的平均功率P W0.7 W。答案：(1)2 A (2) m/s(3)1.6 J (4)0.7 W15解析：(1)设金属棒某一时刻下滑的速度大小为v，则感应电动势为EBLv平行板电容器两极板之间的电势差为UE设此时电容器极板上积累的电荷量为Q，按定义有C联立式得QCBLv(2)设金属棒的速度大小为v时经历的时间为t，通过金属棒的电流为i。金属棒受到的磁场的作用力方向沿导轨向上，大小为FBLi设在时间间隔(t，tt)内流经金属棒的电荷量为Q，按电流的定义有iQ也是平行板电容器极板在时间间隔(t，tt)内增加的电荷量。由式得QCBLv式中，v为金属棒的速度变化量。按定义有a金属棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小为FfFN式中，N是金属棒对于导轨的正压力的大小，有FNmgcos 金属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下，设其大小为a，根据牛顿第二定律有mgsin FFfma联立至式得ag由式及题设可知，金属棒做初速度为零的匀加速运动。t时刻金属棒的速度大小为vgt答案：(1)QCBLv(2)vgt