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选修3-2 第四章 第1、2、3、4节 周练试题(附答案)

时间:2017-03-07


阜阳一中物理组

周练试题
范围:选修 3-2 第四章 第 1、2、3、4 节 考试时间:60 分钟;命题:陈卫华 :审题:曹紫薇 姓名:___________班级:___________ 一、选择题(每题 5 分,共 55 分,答案填写在后面方框内) 1.如图,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N 极朝上,S 极朝下)由静止开始下落,

磁铁从圆 环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法中正确的是 A.总是顺时针 B.总是逆时针 C.先顺时针后逆时针 D.先逆时针后顺时针 2.关于法拉第电磁感应定律,下面说法正确的是 A、线圈中的磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势就越大 B、线圈中的磁通量变化越快,线圈中产生的感应电动势就越大 C、线圈中的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势就越大 D、线圈放在磁场越强的地方,线圈中产生的感应电动势就越大 3.如图所示,从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速拉出磁场区,如果先后两次拉出的速度之比为 1∶2,则 在先后两种情况下 A.线圈中的感应电流之比为 1:4 B.通过线圈的电量之比为 1:2 C.线圈中产生的热量之比为 1:2 D.沿运动方向作用在线圈上的外力功率之比为 1:4 2 4.线圈所围的面积为 0.1m ,线圈电阻为 1Ω ;规定线圈中感应电流 I 的正方向从上往下看是顺时针方向,如图甲 所示,磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示,则下列说法正确的是

A.在时间 0~5s 内,I 的最大值为 0.01A B.在第 4s 时刻,I 的方向为逆时针 C.前 2s 内,通过线圈某截面的总电荷量为 0.01C D.第 3s 内,线圈的发热功率最大 5.如图所示,一带铁芯线圈置于竖直悬挂的闭合铝框右侧,与线圈相连的导线 abcd 内有水平向里变化的磁场。下 列哪种变化磁场可使铝框向左偏离

6.如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流 i 随时间 t 的变化关系如图乙所示。 在 0~

T T 时间内,直导线中电流向上,则在 ~T 时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是 2 2
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A.顺时针,向左 B.逆时针,向右 C.顺时针,向右 D.逆时针,向左 7.用一根横截面积为 S、电阻率为 ρ 的硬质导线做成一个半径为 r 的圆环,ab 为圆环的一条直径.如图所示,在 ab 的 左 侧 存 在 一 个 匀 强 磁 场 , 磁 场 垂 直 圆 环 所 在 平 面 , 方 向 如 图 , 磁 感 应 强 度 大 小 随 时 间 的 变 化 率

?B ? k ? k ? 0 ? .则 ?t
A.圆环中产生逆时针方向的感应电流 B.圆环具有收缩的趋势 C.圆环中感应电流的大小为 |

krS | 2?
1 k?r 2 | 4

D.图中 a、b 两点间的电势差大小为 U ab ?|

8. 矩形导线框 abcd 固定在匀强磁场中, 磁感线的方向与导线框所在平面垂直。 规定磁场的正方向垂直于纸面向里, 磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流 i 的正方向,则下列 i-t 图象中正确 的是

9.如图所示,一水平放置的 N 匝矩形线框面积为 S,匀强磁场的磁感应强度为 B,方向 斜向上,与水平面成 30°角,现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置, 则此过程中磁通量的改变量的大小为

3-1 A. 2 BS 3 ?1 C. 2 BS

3 ?1 B. 2 NBS 3-1 D. 2 NBS

10.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图所示,在下列几段时间内,线 圈中感应电动势最小的是 A.0~2s B.2~4s C.4~5s D.5~10s

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11.两根相互平行的金属导轨水平放置于图所示的匀强磁场中,在导轨上 AB 和 CD 可以自由滑动. 当 AB 在外力 F 作用下向右运动时, 下列说法中正 A.导体棒 CD 内有电流通过,方向是 D→C B.导体棒 CD 内有电流通过,方向是 C→D C.磁场对导体棒 CD 的作用力向左 D.磁场对导体棒 AB 的作用力向左 1 2 3 4 5 6 7 8 9

接触良好的导体棒 确的是

10

11

二、实验题(8 分) 16.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示.它们 是: ①电流计 ②直流电源 ③ 带铁芯 (图中未画出) 的线圈 A ④线圈 B ⑤ 电键 ⑥ 滑动变阻器 (1) (4 分)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根 导线) . (2)(4 分)怎样才能使线圈 B 中有感应电流产生?试举出两 种方法: (3) ①________________ ②_____________

三、计算题(共 37 分) 12. (12 分) 如图甲所示, 匀强磁场中有一矩形闭合线圈 abcd, 线圈平面与磁场方向垂直。 已知线圈的匝数 N=100, ab 边长 L1=1.0m、bc 边长 L2=0.5m,线圈的电阻 r=2Ω .磁感应强度 B 随时间变化的规律如图乙所示,取垂直 纸面向里为磁场的正方向。求:

(1)3 s 时线圈内感应电动势的大小和感应电流的方向。 (2)在 1~5 s 内通过线圈的电荷量 q. (3)在 0~5 s 内线圈产生的焦耳热 Q.

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14. (10 分)磁感应强度为 B 的匀强磁场仅存在于边长为 3L 的正方形范围内,有一个电阻为 R、边长为 L 的正方形 导线框 abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度 v 匀速通过磁场,如图所示,从 ab 进入磁场时开始计时.

(1)求 t 时刻穿过线框磁通量 Φ ,并画出 Φ -t 图象; (2)判断线框中有无感应电流.若有,请判断出感应电流的方向.

15. (15)均匀导线制成的单位正方形闭合线框 abcd,每边长为 L,总电阻为 R,总质量为 m。将其置于磁感强度为 B 的水平匀强磁场上方 h 处,如图所示。线框由静止自由下落,线框平面保持在竖直平面内,且 cd 边始终与水平的 磁场边界平行。当 cd 边刚进入磁场时,

(1)求线框中产生的感应电动势大小; (2)求 cd 两点间的电势差大小; (3)若此时线框加速度恰好为

g ,求线框下落的高度 h 所应满足的条件. 2

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周练试题范围:选修 3-2 第四章 第 1、2、3、4 节答题卡
姓名:___________班级:___________ 一、选择题(每题 5 分,共 55 分,答案填写在后面方框内) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

非选择题(请在各试题的答题区内作答)
12 题(8 分) 、

①________________ ②_____________

13 题(12 分) 、

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14 题(10 分) 、

15 题(15) 、

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参考答案 【答案】C 【解析】 试题分析:由图示可知,在磁铁下落过程中,穿过圆环的磁场方向向上,在磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量变 大,在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流先沿顺时针方向, 后沿逆时针方向,故 C 正确. 考点:楞次定律 【名师点睛】本题考查了楞次定律的应用,正确理解楞次定律阻碍的含义是正确解题的关键。 2.B 【解析】

?? ,得感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比.磁通量变化越大, ?t ?? ?? ?? 则不知磁通量的变化时间, 故 不一定越大, 故 A 错误; 磁通量变化的快慢用 表示, 磁通量变化得快, 则 ?t ?t ?t ?? 比值就大, 根据法拉第电磁感应定律有产生的感应电动势就越大, 故 B 正确; 磁通量越大, 是 Φ 大, 但△Φ 及 , ?t
试题分析:根据法拉第电磁感应定律 E ? n 则不一定大,故 C 错误;虽然磁感应强度越强的磁场中,可能没有磁通量的变化,则感应电动势可能为零,故 D 错 误.故选 B。 考点:法拉第电磁感应定律 【名师点睛】磁通量 Φ =BS,磁通量的变化△Φ =Φ 2-Φ 1,磁通量的变化率是磁通量的变化和所用时间的比值

?? , ?t

法拉第电磁感应定律告诉我们感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比.正确理解磁通量、磁通量的变化和磁通 量的变化率是解决本题的关键。 3.CD 【解析】 试题分析:根据 E=BLv 可知,因为 v1:v2=1:2 可知,E1:E2=1:2,则线圈中的感应电流之比为 1:2,选项 A 错误;电 荷量 q ? It ?

BL2 v L1 BL1L2 ? ? , 电荷量与速度无关, 两种情况下通过线圈某横截面的电量之比为 1: 1, 故 B 错误; R v R
2

BL2v 2 L1 B 2 L1L2 2v ) ?R? ? 线圈产生的热量 Q ? I Rt ? ( ,热量与速度成正比,则热量之比为 1:2,故 C 正确;拉 R v R
力功率 P ? Fv ?

E 2 B 2 L2 2v 2 2 2 ? ,拉力功率与速度平方成正比,则拉力功率之比为:v :(2v) =1:4,故 D 正确; R R

故选 CD. 考点:法拉第电磁感应定律;电功率 【名师点睛】本题是一道力学、电学、磁学的综合题,要求掌握切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律、 安培力大小公式以及焦耳定律、电量的公式等。 4.ABC 【解析】 试题分析:由图看出,在 0-1s 内图线的斜率最大,B 的变化率最大,线圈中产生的感应电动势最大,感应电流也最

0.1 ? 0.1 Em 1 大,最大值为 I ? ? ? 0.01A .故 A 正确.在第 4s 时刻,穿过线圈的磁场方向向上,磁通量减小,则 R 1
根 据 楞 次 定 律 判 断 得 知 , I 的 方 向 为 逆 时 针 方 向 . 故 B 正 确 . 前 2s 内 , 通 过 线 圈 某 截 面 的 总 电 量
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q?

?? ?BS 0.1? 0.1 ? ? C ? 0.01C .故 C 正确.第 3s 内,B 没有变化,线圈中没有感应电流产生,则线圈的发 R R 1

热功率最小.故 D 错误.故选 ABC. 考点:法拉第电磁感应定律;楞次定律 【名师点睛】本题关键要从数学角度理解斜率等于 B 的变化率.经验公式 q ? n

?? ,是电磁感应问题中常用的结 R

论,要在会推导的基础上记牢。 5.A 【解析】 试题分析:由楞次定律的运动学描述“来拒去留”可知,要使铝框向左远离,则螺线管中应产生增大的磁场;而螺 线管中的磁场是由 abcd 区域内的磁场变化引起的, 故 abcd 中的磁场变化率应增大, 故有 A 符合, BCD 是不符合. 所 以 A 正确,BCD 错误;故选 A. 考点:楞次定律 【名师点睛】本题应明确 abcd 区域内的磁场变化引起螺线管的电磁感应;而螺线管中电流的变化才会引起导线环 中电磁感应. 6.B 【解析】 试题分析:在 0-

T T 时间内,直导线中电流向上,在 -T 时间内,直线电流方向也向上,根据安培定则,知导线右 2 2

侧磁场的方向垂直纸面向里,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生逆时针方向的感应 电流.根据左手定则,知金属框左边受到的安培力方向水平向右,右边受到的安培力水平向左,离导线越近,磁场 越强, 则左边受到的安培力大于右边受到的安培力, 所以金属框所受安培力的合力水平向右. 故 B 正确, ACD 错误. 故 选 B. 考点:楞次定律 【名师点睛】解决本题的关键掌握安培定则判断电流与其周围磁场的方向的关系,运用楞次定律判断感应电流的方 向,以及运用左手定则判断安培力的方向。 7.D 【解析】 试题分析:磁通量向里减小,由楞次定律“增反减同”可知,线圈中的感应电流方向为顺时针,故 A 错误;由楞次 定律的“来拒去留”可知,为了阻碍磁通量的减小,线圈有扩张的趋势;故 B 错误;由法拉第电磁感应定律可知,

E?

? BS ? B? r 2 1 kSr ? ? k? r 2 ,感应电流 I ? ,故 C 错误;与闭合电路欧姆定律可知,ab 两点间的电势差为 2? t 2? t 2 4?

E 1 ?| k? r 2 | ,故 D 正确;故选 D. 2 4
考点:楞次定律;法拉第电磁感应定律 【名师点睛】本题考查了楞次定律及法拉第电磁感应定律,注意理解“增反减同”的应用,还应注意 ab 两点的电 势差为电源的路端电压,故应为不在磁场中的部分两端的电压。 8.D 【解析】 试题分析:由图可知,0-1s 内,线圈中磁通量的变化率相同,故 0-1s 内电流的方向相同,由楞次定律可知,电路 中电流方向为逆时针,即电流为负方向;同理可知,1-2s 内电路中的电流为顺时针,2-3s 内,电路中的电流为顺 时针,3-4s 内,电路中的电流为逆时针,由 E ?

?? ? B ? S ? 可知,电路中电流大小恒定不变. ?t ?t

故选 D 考点:法拉第电磁感应定律;楞次定律 【名师点睛】本题要求学生能正确理解 B-t 图的含义,注意图线的斜率等于磁感应强度的变化率,斜率的符号能反
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映感应电流的方向,知道这些才能准确的利用楞次定律进行判定。 9.C 【解析】 试题分析:矩形线圈 abcd 如图所示放置,匀强磁场方向向右上方,平面水平放置时通过线圈的磁通量为 Φ 1=BScosθ =BS cos30°=

3 BS .当规定此时穿过线圈为正面,则当线圈绕 ad 轴转 90°角时,穿过线圈反面, 2
1 BS .因此穿过线圈平面的磁通量的变化量为△ Φ = Φ 2 ?Φ 1 = 2

则其的磁通量 Φ 2=-BScosθ ′=?BS cos60°= ?

? BS ?

1 2

3 3 ?1 BS = ? BS .故选 C. 2 2

考点:磁通量 【名师点睛】对于匀强磁场中磁通量的求解,可以根据一般的计算公式Φ =BSsinθ (θ 是线圈平面与磁场方向的夹 角)来分析线圈平面与磁场方向垂直、平行两个特殊情况.注意夹角θ 不是磁场与线圈平面的夹角,同时理解磁通 量不是矢量,但注意分清正面还是反面通过线圈。 10.D 【解析】 试题分析:根据法拉第电磁感应定律,哪一段时间内磁通量变化率最小,则产生的感应电动势最小. 解:图线斜率表示磁通量的变化率,根据法拉第电磁感应定律知,在 5﹣10s 内磁通量与时间的图线斜率最小,则 磁通量变化率最小,感应电动势最小.故 D 正确,A、B、C 错误. 故选 D. 【点评】解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律,知道感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比. 11.BD 【解析】 试题分析:AB 切割磁感线产生感应电流,根据右手定则判断可知,AB 中感应电流的方向为 B→A,则导体棒 CD 内有 电流通过,方向是 C→D.故 A 错误,B 正确.感应电流通过 CD,CD 棒受到安培力作用,由左手定则判断可知磁场 对导体棒 CD 的安培力向右.故 C 错误.AB 中感应电流的方向为 B→A,根据左手定则,安培力向左.故 D 正确.故 选 BD. 考点:右手定则;左手定则 【名师点睛】解决本题的关键掌握右手定则和左手定则,并能正确运用右手定则判断感应电流的方向,运用左手定 则判断安培力的方向。 12.(1)5 V, 感应电流方向为 a→b→c→d→a.(2)10 C.(3)100 J. 【解析】

E1 ? N
试题分析:(1)3 s 时感应电动势

??1 ?t1 ,其中磁通量的变化量 Δ Φ =Δ B S 1 1

E1 ? N
解得:

?B1S ?t1 ,代入数据解得:E =5 V, 感应电流方向为 a→b→c→d→a. 1 E2 ? N ?B2 S E I2 ? 2 ?t2 , 感应电流 r ,

(2)在 1~5 s 内线圈中的感应电动势

q?N
电荷量 q=I2Δ t2,解得:

?B2 S r ,代入数据解得:q=10 C.
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E3 ? N
(3)0~1 s 内线圈中的感应电动势:

?B3 S ? 10V ?t3 ,

0~1 s 内线圈中的感应电流

I3 ?

E3 ? 5A 2 r ,产生的焦耳热 Q1=I3 rΔ t3=50J;
2

1~5 s 内线圈产生的焦耳热 Q2=I2 rΔ t2=50J; 0~5s 内焦耳热 Q=Q1+Q2=100 J. 考点:法拉第电磁感应定律;电功 【名师点睛】本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律、焦耳定律和楞次定律等知识的综合应用,这些都是电磁感应 现象遵守的基本规律,要熟练掌握,并能正确应用. 14. (1)

(2)线框进入磁场阶段,电流方向逆时针;线框在磁场中运动阶段,无电流;线框离开磁场阶段,电流方向顺时针. 【解析】 试题分析:(1)①线框进入磁场阶段:t 为 0→ =Bl . ②线框在磁场中运动阶段:t 为
2 2

l ,线框进入磁场中的面积随时间成正比,S=lvt,最后为 Φ =BS v

l 2l → , v v

线框磁通量为 Φ =Bl ,保持不变. ③线框离开磁场阶段:t 为

2l 3l → ,线框磁通量线性减小,最后为零. v v

(2)线框进入磁场阶段,穿过线框的磁通量增加,线框中将产生感应电流.由右手定则可知,感应电流方向为逆时 针方向. 线框在磁场中运动阶段,穿过线框的磁通量保持不变,无感应电流产生. 线框离开磁场阶段,穿过线框的磁通量减小,线框中将产生感应电流.由右手定则可知,感应电流方向为顺时针方 向. 考点:电磁感应 点评:当导体切割磁感线时,要注意切割的有效长度的确定;而对于求平均电动势要使用法拉第电磁感应定律进行 计算.

m 2 gR2 3 15. (1) v ? 2gh ; (2) U ? BL 2 gh ; (3) h ? 。 4 8B 4 L4
【解析】 试题分析: (1)线框现在磁场外做自由落体运动,由 v ? 2gh 可知:
2

线框刚进入磁场时的速度 v ?

2gh

根据法拉第电磁感应定律,有:线框切割产生的感应电动势 E ? BLv ? BL 2gh
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(2)cd 边切割磁感线,相当于电源(等效电源) ,cd 两点间的电势差相当于路端电压。 回路中产生的感应电流 I ? cd 两点间的电压值 U ? I ?

E BL 2 gh ? R R
3 3 R ? BL 2 gh 4 4

(3)安培力 F ? BIL ?

B 2 L2 2 gh R

根据牛顿第二定律得: m g ? F ? m a 其中 a ?

1 g 2

解得:线框下落的高度 h ?

m 2 gR2 8B 4 L4

考点:法拉第电磁感应定律,安培力,牛顿第二定律 16. (2)实物电路图如图所示;

(2)断开或闭合开关或闭合开关后移动滑动变阻器的滑片. 【解析】 试题分析: (1)实物电路图如图所示:

(2)断开或闭合开关的过程中或闭合开关后移动滑片的过程中,穿过线圈 B 的磁通量发生变化,线圈 B 与电流计 组成的闭合回路中产生感应电流 考点:研究电磁感应现象 【名师点睛】本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验,对于该实验注意两个回路的不同.知道感应电流 产生的条件即可正确解题。

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