2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第二册 第二章 电磁感应 单元检测卷4（含解析）

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2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第二册 第二章 电磁感应 单元检测卷4（含解析）一、单选题（共28分）1．如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示（以向下为正方向），0~2t0时间内ab始终保持静止。则下列说法不正确的是（　　） A．0~2t0时间内ab中的感应电流方向总是由a到bB．t＝t0时刻ab所受的安培力为零C．0~2t0时间内电阻R消耗的功率保持不变D．0~2t0时间内ab所受的静摩擦力保持不变2．世纪中期，科学界已形成了一种用联系的观点去观察自然的思想氛围，这种思想促进了能量转化与守恒定律的建立。在能量转化与守恒定律建立的过程中，下列说法不正确的是（　　）A．焦耳发现电流的热效应，建立了电和热的联系B．安培发现电流的磁效应，建立了电和磁的联系C．法拉第发现电磁感应现象，建立了磁和电的联系D．楞次总结出判断感应电流方向的楞次定律，是能量守恒定律在电磁学中的具体表现3．如图，阻值不计的平行光滑金属导轨与水平面夹角为，导轨间距为d，下端接一阻值为的定值电阻，磁感应强度大小为的匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量为的金属杆由静止开始沿导轨运动距离时，速度恰好达到最大。已知接入电路的电阻为，始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为，则在此过程中（　　） A．通过定值电阻的电荷量为B．金属杆中的电流由流向C．金属杆与定值电阻产生的热量之比为D．金属杆运动的最大速度为4．如图所示，矩形金属线框abcd置于光滑的绝缘水平面上，直导线MN与cd平行放置且固定在水平面上，直导线MN与电源、滑动变阻器R、开关S构成闭合回路。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片从e端移到f端的过程中（　　） A．线框abcd中有沿a→b→c→d→a方向的感应电流，在水平面上静止不动B．线框abcd中有沿a→d→c→b→a方向的感应电流，沿水平面向右运动C．线框abcd中有沿a→b→c→d→a方向的感应电流，沿水平面向右运动D．线框abcd中有沿a→d→c→b→a方向的感应电流，在水平面上静止不动5．长为的两根完全相同的软绝缘金属导线放在光滑的水平桌面上，周围有垂直桌面向下的匀强磁场，磁感应强度大小。初始时，两导线两端连接盘绕放置，现在外力作用下拉动导线，使两根导线在时间内形成一个圆形，如图所示。已知每根导线电阻。下列说法正确的是（　　）A．此过程中感应电动势的平均值 B．此过程中通过导线的平均感应电流C．此过程中通过导线横截面的电荷量 D．此过程中导线中形成的电流沿顺时针方向6．如图所示，平行光滑金属导轨、倾斜放置，导轨平面倾角为，导轨上端接有阻值为的定值电阻，导轨间距为，整个导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。一个质量为、电阻也为的金属棒放在导轨上，以大小为的初速度向上滑动，开始时金属棒的加速度大小为（为重力加速度），从开始到金属棒上升到最高处通过电阻的电荷量为，不计导轨的电阻，金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，导轨足够长，则错误的选项是（　　）A．匀强磁场的磁感应强度大小为B．开始时，金属棒克服安培力的瞬时功率和克服重力的瞬时功率相等C．金属棒沿导轨向上运动的最大距离为D．从开始到运动到最高点的过程中，电阻中产生的焦耳热为7．两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）A．B与v0无关，与成反比B．通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变C．通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率小于重力做功的功率D．调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变二、多选题（共12分）8．如图，光滑平行导轨上端接一电阻R，导轨弯曲部分与水平部分平滑连接，导轨间距为l，导轨和金属棒的电阻不计，导轨水平部分左端有一竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，现将金属棒从导轨弯曲部分的上端由静止释放，金属棒刚进入磁场时的速度为，离开磁场时的速度为，改变金属棒释放的高度，使其释放高度变为原来的，金属棒仍然可以通过磁场区域，则（　　） A．金属棒通过磁场区域时金属棒中的电流方向为由Q到PB．金属棒第二次离开磁场时的速度为C．金属棒第二次通过磁场区域的过程中电阻R消耗的平均功率比第一次小D．金属棒在两次通过磁场区域的过程中电阻R上产生的热量相等9．北半球地磁场的竖直分量向下。如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向。下列说法中正确的是（　　） A．若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势低B．若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低C．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→aD．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→d→c→b→a10．如图所示，足够长的金属导轨MN和PQ固定在竖直平面（纸面）内，导轨间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，其下端接一个定值电阻R。一质量为m的细金属棒ab与竖直轻弹簧相连并处于静止状态。已知金属棒ab与导轨MN和PQ始终垂直且接触良好，除定值电阻R外，其余电阻不计，不计一切摩擦和空气阻力，弹簧始终处在弹性限度内。现用手托住金属棒ab将其移到弹簧原长处，然后突然松手，从金属棒ab开始运动到其静止的过程中，下列说法正确的是（　　） A．在ab棒第一次下降过程中，当其重力大小等于弹簧弹力大小时，ab棒的速度最大B．ab棒重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量C．ab棒所受的安培力始终做负功D．若空间没有匀强磁场，则ab棒不会停下来三、实验题（共15分）11．在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，①为安全检测灵敏电流表指偏转方向与电流流向的关系，在给出的实物图如图中，将正确需要的实验仪器连成完整的实验电路_______。②电路中定值电阻的作用主要是为了______。A．减小电路两端的电压，保护电源B．增大电路两端的电压，保护电源C．减小电路中的电流，保护灵敏电流表D．减小电路中的电流，便于观察灵敏电流表的读数③下列实验操作中说法正确的是______。A．判断感应电流的方向时，需要先确定线圈的绕法B．实验中需要将条形磁体的磁极快速插入或快速拔出，感应电流的产生将更加明显C．实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时，不管缓慢，还是迅速，对实验现象都不影响D．将N极向下插入线圈或将S极向下插入线圈，电流表的偏转方向相同12．楞次定律可以用来判断感应电流的方向，结合所学知识，尝试分析下述情景： （1）在探究楞次定律的实验中，如图甲所示，我们发现条形磁铁靠近螺线管的过程中，会产生感应电流。在这一过程中，螺旋管中的磁通量__________（“变大”或“变小”）；螺线管中感应电流激发的磁场方向_________（“向上”或“向下”）；在图中画出螺线管中感应电流的方向______。（2）如图乙所示，一个可以伸缩的导线圆环位于垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁感应强度增大时，导线环中感应电流的方向为_________（“顺时针”或“逆时针”）；此时圆环最上端的导线微元受到安培力的方向_________（“向上”或“向下”）；圆环会_________（“扩张”或“收缩”）。四、解答题（共45分）13．如图所示，若轨道左端接一电容器，电容器的电容为C，导体棒在恒定水平外力F作用下，从静止开始运动，导轨与棒间的动摩擦因数为μ，写出导体棒的速度大小随时间变化的关系式。14．如图甲所示，一边长为L = 2.5m、质量为m = 0.5kg，电阻为4Ω的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度为B = 0.8T的有界匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。在水平向左的力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所示，在金属线框被拉出的过程中：（1）求通过线框导线截面的电量；（2）写出水平力F随时间变化的表达式；（3）已知在这5s内力F做功为1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？15．如图，ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L = 1m，导轨左端连接一个R = 2Ω的电阻，将一根质量为0.2kg、电阻r = 1Ω的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度为B = 2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动。求：（1）若施加的水平外力恒为F = 8N，则金属棒达到的稳定速度v1是多少？（2）若施加的水平外力的功率恒为P = 12W，则金属棒达到的稳定速度v2是多少？（3）若施加的水平外力的功率恒为P = 12W，则金属棒从开始运动到速度v3 = 2m/s的过程中电阻R产生的热量为6.4J，则该过程所需的时间是多少？16．如图，电阻不计的金属导轨水平平行放置，导轨间距为l，处于磁感应强度为B、方向竖直的匀强磁场中。质量均为m、长度均为l、电阻均为r的导体棒ab和cd垂直置于导轨上，它们与导轨间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g。某时刻起给ab施加一水平恒力F作用，当ab的位移为x时cd棒开始运动，运动过程中导体棒与导轨始终保持良好接触。求：（1）此时ab棒的加速度；（2）此过程中产生的电能。
参考答案1．D【解析】【详解】A．根据楞次定律可知，0~2t0时间内ab中的感应电流方向总是由a到b，所以A正确，不符合题意；B．根据则0~2t0时间内产生的感应电流保持不变，根据t＝t0时刻ab所受的安培力为零，所以B正确，不符合题意；C．根据0~2t0时间内产生的感应电动势保持不变，根据所以0~2t0时间内电阻R消耗的功率保持不变，则C正确，不符合题意；D．0~2t0时间内ab始终保持静止，由平衡条件可得根据则0~2t0时间内ab所受的安培力是变化的，所以ab所受的静摩擦力也是变化的，则D错误，符合题意；故选D。2．B【解析】【详解】A．焦耳发现电流的热效应，建立了电和热的联系，符合科学事实，故A正确；B．奥斯特发现电流的磁效应，首次建立了电和磁的联系，故B不符合科学事实，故B错误；C．法拉第发现电磁感应现象，进一步揭示磁和电的联系，故符合科学事实，故C正确D．楞次总结出判断感应电流方向的楞次定律，是能量守恒定律在电磁学中的具体表现， D正确。本题选不正确，故选B。3．D【解析】【详解】A．联立可得通过定值电阻的电荷量故A错误；B．由右手定则可知，金属杆中的电流由流向，故B错误；C．流过金属杆与电阻的电流相同，由可知金属杆与电阻产生的热量之比为故C错误；D．金属杆运动的速度达到最大时，根据力的平衡条件有且解得金属杆运动的最大速度故D正确。故选D。4．C【解析】【详解】滑动变阻器的滑片从e端移到f端的过程中，电阻R变大，电路中电流减小，穿过线框的磁通量减小，原磁通量方向为垂直线框平面向外，则由楞次定律可知感应电流方向沿a→b→c→d→a，由左手定则可知cd边所受安培力向右，ab边所受安培力向左，因为cd边所在位置磁感应强度大于ab边所在位置磁感应强度，所以cd边所受安培力大于ab边所受安培力，所以线框沿水平面向右运动，故C正确，ABD错误。故选C。5．B【解析】【详解】A．圆的周长为2L，由解得由法拉第电磁感应定律得感应电动势的平均值其中解得A错误；B．由闭合电路欧姆定律可得，平均电流故B正确；C．由可得C错误；D．由楞次定律和右手定则可得，导线中的电流沿逆时针方向，D错误。故选B。6．C【解析】【详解】A．由题意知解得A正确，不符合题意；B．开始时，金属棒克服安培力的瞬时功率克服重力的瞬时功率B正确，不符合题意；C．由解得C错误，符合题意；D．从开始到运动到最高点的过程中，根据能量守恒解得D正确，不符合题意。故选C。7．D【解析】【详解】A．将组合体以初速度v0水平无旋转抛出后，组合体做平抛运动，后进入磁场做匀速运动，由于水平方向切割磁感线产生的感应电动势相互抵消，则有，解得则B与v0无关，与成反比，故A错误；B．当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增加，此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框刚出磁场时金属框的磁通量减少，此时感应电流的方向为顺时针方向，故B错误；C．组合体通过磁场的过程中，则组合体克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，故C错误；D．无论调节哪个物理量，只要组合体仍能匀速通过磁场，都有，则安培力做的功都为W=F安4L则组合体通过磁场的过程中产生的热量不变，故D正确。故选D。8．ABC【解析】【详解】A．金属棒通过磁场区域时，由右手定则可以判断金属棒中的电流方向为由Q到P，A正确；B．金属棒第二次释放高度变为原来的，由动能定理可知，进入匀强磁场时的速度为金属棒通过磁场区域的过程中，根据动量定理有又因为所以则金属棒两次通过匀强磁场区域的过程中动量变化量相同，速度变化量也相同，即故金属棒第二次离开磁场时的速度B正确；CD．金属棒第二次通过磁场区域的过程中平均速度小，所用时间长且减少的动能少，电阻R上产生的热量少，消耗的平均功率比第一次小，C正确，D错误。故选ABC。9．AC【解析】【详解】A．线圈向东平动时，ba和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，a点电势比b点电势低，A正确；B．同理，线圈向北平动，则a、b两点电势相等，高于c、d两点电势，B错误；CD．以ab为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小了，感应电流的磁场方向应该向下，再由右手螺旋定则知，感应电流的方向为a→b→c→d→a，D错误，C正确。故选AC。10．CD【解析】【详解】A．在ab棒第一次下降过程中，受到向下的重力和向上的安培力和弹簧弹力，当重力等于安培力和弹力之和时速度最大，A错误；B．ab棒重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与回路产生的热量之和，B错误；C．由楞次定律可知安培力总是阻碍导体棒的运动，因此安培力一直做负功，C正确；D．若空间没有匀强磁场，导体棒和弹簧机械能守恒相互转化做简谐振动不会停下来，D正确。故选CD。11．          C     AB【解析】【详解】①[1]为安全检测灵敏电流表指偏转方向与电流流向的关系，应将电源和电流计连接，考虑到电流计的内阻很小，接入大电阻保护电表，几个元件串联连接，完整的实验电路如图 ②[2]因灵敏电流计的内阻很小，直接接电源容易满偏，则接入定值电阻的作用主要是为了减小电路中的电流，保护灵敏电流表，故选C；③[3]A．判断感应电流的方向时，用楞次定律需要知道线圈流过电流时原磁场的方向，则需要先确定线圈的绕法，故A正确；BC．实验中将条形磁体的磁极快速插入或快速拔出，磁通量的变化串更大，产生的感应电流大，指针的偏转幅度大，产生的现象将更加明显，故B正确，C错误；D．将N极向下插入线圈或将S极向下插入线圈，磁通量部增大，但两种原磁场方向相反，由楞次定律得出的感应电流方向相反，电流表的偏方向相反，故D错误；故选AB。12．     变大     向上          逆时针     向下     收缩【解析】【详解】（1）[1]由图甲，当条形磁铁靠近螺线管的过程中，穿过螺旋管的磁通量变大。[2]根据楞次定律，由“来拒去留”可以判断出螺线管上方为N极，螺线管中感应电流激发的磁场方向向上。[3]根据右手螺旋定则可知，螺线管中感应电流的方向如图所示 （2）[4]由图乙，根据楞次定律，可知，导线环中感应电流的方向为逆时针。[5][6]由左手定则可知，圆环最上端的导线微元受到安培力的方向向下，圆环会收缩。13．【解析】【详解】导体棒由静止开始做加速运动，电容器所带电荷量不断增加，电路中将形成充电电流，设某时刻棒的速度为v，则感应电动势为E＝BLv电容器所带电荷量为Q＝CE＝CBLv再经过很短一段时间Δt，电容器两端电压的增量和电荷量的增量分别为ΔU＝ΔE＝BLΔvΔQ＝CΔU＝CBLΔv流过导体棒的电流为I＝＝＝CBLa导体棒受到的安培力f1＝BIL＝CB2L2a导体棒所受到的摩擦力f2＝μmg由牛顿第二定律得F－f1－f2＝ma联立以上各式解得a＝显然导体棒做匀加速直线运动，所以导体棒的速度大小随时间变化的关系式为v＝t14．（1）1.25C；（2）；（3）1.67J【解析】【分析】【详解】（1）由I—t图像知图线与时间轴所围面积表示电量，可得C = 1.25C（2）因为则有由图像的斜率可得，a = 0.2m/s2又因为F - FA = ma则有代入数据有（3）根据m/s = 1m/s根据能量守恒定律WF–Q = mv2代入数据有Q = 1.67J15．（1）6m/s；（2）3m/s；（3）【解析】【详解】解：（1）稳定时金属棒做匀速直线运动，外力与安培力平衡，则有F = BI1L又联立得代入数据解得v1 = 6m/s（2）稳定时金属棒做匀速直线运动，外力与安培力平衡，则有又P = F2v2联立解得v2 = 3m/s（3）已知电阻R产生的热量为QR = 6.4J则回路中产生的总热量为根据动能定理得又W安 = Q联立解得16．（1）；（2）【解析】【详解】（1）当cd棒开始运动时，安培力为FA = μmg以ab棒为研究对象，根据牛顿第二定律可得F﹣FA﹣μmg = ma解得a = （2）当ab的位移为x时ab棒的速度为v，则有FA = BIL = = μmg解得v = 根据动能定理可得Fx﹣μmgx﹣WA = 则产生的电能为E = WA = Fx﹣μmgx﹣