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1（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1（含解析）一、单选题（共28分）1．两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2．转笔（PenSpinning）是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示。转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（　　） A．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越大B．笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由万有引力提供的C．若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走D．若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，由于笔杆中不会产生感应电流，因此金属笔杆两端一定不会形成电势差3．如图所示，均匀分布有负电荷的橡胶圆环A和金属圆环B为同心圆，保持金属圆环位置固定，让橡胶圆环绕圆心O在金属圆环的平面内沿顺时针方向从静止开始加速转动，下列判断正确的是（　　） A．金属圆环B中的感应电流沿顺时针方向B．金属圆环B中的感应电流越来越大C．金属圆环B有收缩趋势D．金属圆环B有沿顺时针转动的趋势4．2021年7月25日，台风“烟花”给上海带来明显风雨影响，高达632米的上海中心大厦在台风里却能够保持稳定，位于第126层的“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”起到了关键作用。这款阻尼器由我国自主研发，重达1000吨，在大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器质量块的惯性会产生一个反作用力，产生反向摆动，在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板相对，由于电磁感应产生涡流，从而使大厦减振减摆，其简化示意图如图所示。下列关于该阻尼器的说法正确的是（　　） A．质量块下方相对的地板可以是导体也可以是绝缘体，对减振效果没有影响B．安装在质量块下方的圆盘状永磁体左端为N极右端为S极，才会有较好的阻尼效果C．安装在质量块下方的圆盘状永磁体只有下端为N极上端为S极，才会有较好的阻尼效果D．地板随大厦摆动时，在地板内产生涡流，使大厦摆动的机械能最终转化为热能逐渐耗散掉5．如图所示，在光滑的水平面上，有一竖直向下的匀强磁场，分布在宽度为L的区域内，现有一边长为l（l<L）的正方形闭合导线框以垂直于磁场边界的初速度v0滑过磁场，线框刚好能穿过，则线框在滑进磁场过程中产生的热量Q1与滑出磁场过程中产生的热量Q2之比为（　　） A．1：1 B．2：1 C．3：1 D．4：16．如图所示，光滑平行导轨M、N固定在同一水平面上，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时（　　）A．P、Q将互相靠拢 B．P、Q将互相远离C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度大于g7．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二、多选题（共12分）8．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（　　） A．向右加速运动 B．向左加速运动C．向右减速运动 D．向左减速运动9．如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是（　　）A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点10．如图所示，一质量为、边长为的均匀正方形导线框放在光滑绝缘的水平面上。现线框以速度水平向右进入边界为的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外，，最终线框静止在水平面上，则下列说法正确的是（　　）A．边刚进入磁场时，A、间的电势差为B．边刚进入磁场时，、间的电势差为C．整个过程中，通过导线框横截面的电荷量为D．整个过程中，线框产生的热量为三、实验题（共15分）11．某实验小组探究电磁感应中感应电流方向与磁通量变化的关系的实验器材及电路如图所示。（1）请在图中用实线代替导线，完善器材的接线_________；（2）下列关于实验中的注意事项和实验现象，说法正确的是___________；A．实验前无须查明线圈a、b的绕制方向B．实验前应查明灵敏电流计中的电流方向与指针偏转方向的关系C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片匀速滑动时，电流计的指针不发生偏转D．开关闭合后，线圈a从b中拔出和插入时，电流计的指针偏转方向相反（3）若在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏了一下，则线圈a从b中向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向___________（填“左”或“右”）偏转，线圈a从b中拔出时，线圈a与b之间存在相互作用的___________（填“引力”或“斥力”）。12．某同学利用如图装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化。内阻的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接。滑动变阻器最大阻值，初始时滑片位于正中间的位置。打开传感器，将质量m=0.01kg的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极。穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落中受到的磁场力和空气阻力远小于磁铁重力，且不发生转动），释放点到海绵垫高度差h=0.25m。计算机屏幕上显示出如图的UI—t曲线。重力加速度g=10m/s2。（1）磁铁穿过螺线管过程中，螺线管产生的感应电动势最大值约为_________V；（2）图像中出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的(         )A．线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程B．如果仅略减小磁铁的释放高度h，两个峰值都会减小C．如果仅略减小磁铁的释放高度h，两个峰值可能会相等D．如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大（3）在磁铁下降h=0.25m的过程中，估算重力势能转化为电能的效率约为___________。四、解答题（共45分）13．如图，长度为、质量为m、电阻为R的均匀金属棒垂直架在水平面甲内间距为的两光滑金属导轨的右边缘处，左端是一充满电的电容器C，光滑的斜轨道紧挨着甲、乙两个平面的水平轨道，但不连接，斜轨道的倾角为53°，斜面底端有一小段高度可忽略的光滑圆弧，水平面乙的光滑水平金属导轨的间距分别为和L，甲、乙两平面的高度差为。长度为、质量为m、电阻为R的均匀金属棒垂直架在间距为L的金属导轨左端。导轨与与均足够长，所有导轨的电阻都不计。所有导轨的水平部分均有竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场，斜面部分无磁场。闭合开关S，金属棒迅速获得水平向右的速度做平抛运动，刚好落在斜面底端，没有机械能损失，之后沿着水平面乙运动。已知重力加速度为g，求：（1）电容器哪一端是正极；（2）金属棒做平抛运动的初速度；（3）电容器C释放的电荷量q；（4）从金属棒刚落到圆弧轨道上起至开始匀速运动止，这一过程中金属棒产生的热量。14．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。ab以水平向右的初速度v0开始运动，最终停在导体框上。在此过程中求：（1）导体棒的加速度是多少？（2）电阻R消耗的总电能为多少？15．如图所示，平行光滑圆弧导轨AB、CD固定，BM、DN为水平放置且足够长的光滑导轨，导轨在B、D两点处平滑连接，水平部分处在磁感应强度为、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨间距均为，现将金属棒a从左侧轨道最高点无初速度释放，当它刚好到达圆弧轨道底部的同时将金属棒b也从左侧圆弧轨道最高点无初速度释放，当b棒到达圆弧轨道底部时，a棒的速度大小为，圆弧轨道的最高点与水平轨道的高度差为，两金属棒的质量 、电阻 ，导轨电阻不计，忽略一切摩擦阻力。重力加速度取，求：（1）金属棒a的最大加速度；（2）整个运动过程中金属棒b产生的焦耳热；（3）最终金属棒a和b之间的距离。16．如图所示，矩形线框的ae、bf边长为2L，电阻不计，ab、cd、ef的边长都为L，cd位于线框的正中间，ab、cd电阻均为R，ef电阻为2R，线框的总质量为m。在光滑斜面上PQNM区域内有垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，斜面倾角为30°，PQ、MN之间的距离为L。线框从磁场上方某处由静止释放，进入磁场恰好能做匀速直线运动，重力加速度为g，求：（1）ab边刚进入磁场时线框的速度大小；（2）ef边刚进入磁场时线框的加速度。
参考答案1．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。2．C【解析】【详解】A．由向心加速度公式笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，A错误；B．杆上的各点做圆周运动的向心力是由杆的弹力提供的，与万有引力无关，B错误；C．当转速过大时，当外力提供的向心力小于所需要的向心力时，笔尖上的小钢珠做离心运动被甩走，C正确；D．当金属笔杆转动时，切割地磁场，从而产生感应电动势，但不会产生感应电流，D错误；故选C。3．A【解析】【详解】A．橡胶圆环顺时针转动，产生沿逆时针方向的电流，且电流越来越大，因此金属圆环中垂直于环面向外的磁通量增大，根据楞次定律，金属圆环中感应电流沿顺时针方向，故A正确；B．尽管是加速转动，若磁通量均匀增大，则感应电流不变，故B错误；CD．根据楞次定律，为了阻碍金属圆环中磁通量增大，金属圆环B有向外扩张的趋势无转动趋势，因为取一段小圆环的安培力都是背离圆心向外的。故CD错误；故选A。4．D【解析】【详解】A．在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板相对，由于电磁感应产生涡流，从而使大厦减振减摆，可知该阻尼器为电磁阻尼，只有下方地板是导体时，方可会起作用，A错误；B．安装在质量块下方的圆盘状永磁体左端为N极右端为S极，可知磁场方向沿水平方向，这样在地板导体中产生的感应电流很小，电磁阻尼效果不好，B错误；C．由电磁感应原理，可知安装在质量块下方的圆盘状永磁体的磁场方向只要是在竖直方向，都有较好的效果，有下端为N极上端为S极，或下端为S极上端为N极，阻尼效果相同，C错误；D．地板随大厦摆动时，在地板内产生涡流，地板导体内有电阻，使大厦摆动的机械能最终转化为热能逐渐耗散掉，符合电磁阻尼原理，D正确。故选D。5．C【解析】【分析】【详解】设导线框完全滑入时速度为v，对导线框滑入过程，由动量定理有在滑入磁场的某极短时间内有故滑入磁场的整个过程位移为l，满足导线框滑出磁场过程有联立解得据能量守恒可得，线框滑进磁场过程中产生的热量为线框滑出磁场过程中产生的热量为故C正确。故选C。6．A【解析】【详解】当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，可知，P、Q将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用，同时，由于相互靠近，根据楞次定律的理解，阻碍相对运动，则磁铁受到向上的安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g。故选A。7．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。8．BC【解析】【详解】AB．设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上。若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是N→M，对MN用左手定则判定，可知MN向左加速运动，A错误，同理可知B正确；CD．若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减少，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是M→N，对MN用左手定则判定，可知MN是向右运动，C正确，同理可知D错误。故选BC。9．BD【解析】【详解】AB．当金属棒向右匀速运动切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则可知，电流方向为a→b，根据电流从电源（ab相当于电源）正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点，由于左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流，则c点电势等于d点电势，故A错误B正确；CD．当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断，b点电势高于a点，电流沿逆时针方向，又由可知，ab导体两端的不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且磁感应强度不断增强，则右边电路线圈中向上的磁通量不断增加，由楞次定律可知，右边电路的感应电流方向为逆时针，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上，把这个线圈看做电源，由于电流是从c沿内电路（即右线圈）流向d，则d点电势高于c点，故C错误D正确。故选BD。10．ACD【解析】【详解】AB．设每条边的电阻为，则总电阻为，边刚进入磁场时，线框中产生的感应电动势为线框中感应电流为A、间的电势差相当于路端电压，则有、间的电势差为故A正确，B错误；C．根据动量定理可知又联立解得故C正确；D．根据能量守恒定律可知，线框的动能全部转化为内能，所以整个过程线框中产生的热量为故D正确。故选ACD。11．          BD     右     引力【解析】【详解】（1）[1]实物连接如图（2）[2]A．实验前必须查明线圈a、b的绕制方向，这样才能弄清感应电流的方向与磁通量的变化关系，A错误；B．实验前应查明灵敏电流计中的电流方向与指针偏转方向的关系，B正确；C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片匀速滑动，线圈a中的电流发生变化，则通过线圈b的磁通量发生变化，则线圈b中会有感应电流产生，电流计指针要发生偏转，C错误；D．开关闭合后，线圈a从b中拔出和插入时，穿过线圈b的磁通量方向不变，但是大小变化情况相反，则产生的感应电流方向相反，电流计指针偏转方向相反，D正确。故选BD。（3）[3][4] 若在开关闭合的瞬间，穿过线圈b的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向左偏了一下，若线圈a从b中向上拔出，穿过线圈b的磁通量减小，产生的感应电流方向会与之前的开关闭合瞬间情况的相反，灵敏电流计指针会向右偏。且根据“来拒去留”可知此过程中线圈a与b之间存在相互作用的引力。12．     1.06V     ABD#ADB#BAD#BDA#DAB#DBA     2.58%【解析】【详解】（1）[1]由图UI—t曲线可知，螺线管的最大输出功率约为螺线管的输出功率表达式为根据闭合欧姆定律可得带入数据，联立可得螺线管产生的感应电动势最大值为（2）[2] A．小磁铁刚进入线圈时，线圈磁通量增大，当小磁铁从线圈中出来时，线圈磁通量减小，故A正确；BC．当小磁铁的释放高度h减小时，小磁铁刚进入线圈时的速度减小，导致线圈中的磁通量的变化率减小，即线圈产生的感应电动势减小，因此两个峰值都会减小，且两个峰值不可能相等，故B正确，C错误；D．根据闭合电路欧姆定律可知，当电路中的外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大。而本题中滑动变阻器的最大最值与内阻相等，因此增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大，故D正确。故选ABD。（3）[3]下落过程中，减小的重力势能为根据图像与横轴围成面积大小等于下落过程中电源的输出电能所以此过程中产生的总的电能为则重力势能转化为电能的效率为13．（1）e端；（2）；（3）；（4）【解析】【详解】(1)闭合开关S，金属棒迅速获得水平向右的速度，表明金属棒受到水平向右的冲量，所以安培力水平向右，根据左手定测，电流从b到a，电容器放电，故e端带正电；(2)金属棒落到斜面底端时，在竖直方向上有解得由几何关系可得解得(3)金属棒弹出瞬间，根据动量定理得所以电容器C释放的电荷量(4)金属棒落在水平轨道时，根据动能定理有解得最终匀速运动时，电路中无电流，所以金属棒和金属棒产生的感应电动势相等，即此过程中，对金属棒根据动量定理得对金属棒分析根据动量定理得联立以上三式解得该过程中产生总热量为解得则金属棒产生的热量为14．（1），方向水平向左；（2）【解析】【详解】（1）导体棒向右运动，根据右手定则，可知电流方向为b到a，再根据左手定则可知，导体棒向到向左的安培力，根据法拉第电磁感应定律，可得产生的感应电动势为感应电流为故安培力大小为由左手定则知方向水平向左，根据牛顿第二定律有可得 方向水平向左。（2）根据能量守恒定律，可知回路中产生的总热量为因R与r串联，则产生的热量与电阻成正比，则R产生的热量为15．（1）；（2）1.75J；（3）4m【解析】【详解】（1）设a棒刚好到达圆弧轨道底部时速度为，由机械能守恒有解得金属棒a刚进入磁场时，感应电动势最大为此时感应电流由牛顿第二定律有解得（2）b棒到达圆弧轨道底部后做减速运动，a棒做加速运动，设两棒速度相等时速度大小为v，取a、b两棒组成的整体为研究对象，根据动量守恒定律有解得方向水平向右设整个运动过程中回路产生的总焦耳热为，b棒产生的焦耳热为，对a、b两棒由能量守恒定律得又解得 （3）没经过时间，b棒到达圆弧轨道底部，对a棒，由动量定理有根据法拉第电磁感应定律有根据闭合电路欧姆定律有设时间内a棒通过的水平距离为，则联立以上各式得解得设b棒到达圆弧轨道底部后经过时间后两棒速度相同，对b棒由动量定理有根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律有设时间内b棒与a棒之间的相对位移为，则 联立以上各式得解得最终金属棒a和b之间的距离【点睛】（2）问中，整个运动过程中金属棒b产生的焦耳热为全过程中回路产生焦耳热的一半，不能因为开始阶段b棒没有切割磁感线而认为它没有产生焦耳热。16．（1）；（2）【解析】【详解】（1）由平衡条件有解得（2）分析可知在ef未进入磁场之前，线框一直做匀速直线运动，当ef进入磁场时有由（1）可知 解得