人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应综合与测试单元测试课后练习题
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学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(共32分)
1、(4分)螺线管与电阻R构成如图所示的闭合电路,并将螺线管竖立在水平桌面上,现用一根条形磁铁迅速向下插入螺线管的过程中( )
A.通过电阻R的感应电流的方向由b到a,螺线管与磁铁相互排斥
B.通过电阻R的感应电流的方向由a到b,螺线管与磁铁相互吸引
C.通过电阻R的感应电流的方向由a到b,螺线管与磁铁相互排斥
D.通过电阻R的感应电流的方向由b到a,螺线管与磁铁相互吸引
2、(4分)如图所示,L是电感足够大的线圈,其直流电阻可忽略不计,A和B是两个参数相同的灯泡,若将开关S闭合,等灯泡亮度稳定后,再断开开关S,则( )
A.开关S闭合时,灯泡A比B先亮
B.开关S闭合时,灯泡A、B同时亮,最后一样亮
C.开关S闭合后,灯泡A逐渐熄灭,灯泡B逐渐变亮,最后保持不变
D.开关S断开瞬间,A、B都闪亮一下逐渐熄灭
3、(4分)如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外。一个矩形闭合导线框,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右),则( )
A.导线框进入磁场时,感应电流方向为
B.导线框离开磁场时,感应电流方向为
C.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右
D.导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左
4、(4分)在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相接,如图所示.导轨上放一根导线,磁感线垂直于导轨所在平面.当导线向右加速运动时,M所包围的小闭合线圈N产生的感应电流方向,及所具有的形变趋势是( )
A. N有顺时针方向的电流,且有收缩的趋势 B. N有顺时针方向的电流,且有扩张的趋势
C. N有逆时针方向的电流,且有收缩的趋势 D. N有逆时针方向的电流,且有扩张的趋势
5、(4分)电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )。
A.从a到b,上极板带正电 B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电 D.从b到a,下极板带正电
6、(4分)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示。无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是图中的( )
A. B. C. D.
7、(4分)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现?( )。
A.电阻定律 B.库仑定律 C.欧姆定律 D.能量守恒定律
8、(4分)如图所示,竖直平面内有金属环,半径为a,总电阻为R(指拉直时两端的电阻),磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面,与环的最高点A用铰链连接的长度为、电阻为的导体棒,由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则这时两端的电压大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题(共16分)
9、(4分)如图所示是圆盘发电机的示意图;铜盘安装在水平的铜轴上,两块铜片C与D分别与转动轴和铜盘的边缘接触.若铜盘半径为L,垂直于铜盘下半部分的匀强磁场的磁感应强度为B,回路的总电阻为R,从左往右看,铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动.则( )
A.由于穿过铜盘的磁通量不变,故回路中无感应电流
B.回路中感应电流大小不变,为
C.回路中有周期性变化的感应电流
D.回路中感应电流方向不变,为
10、(4分)半径为a、右端开小口的导体圆环和长为的导体直杆,单位长度电阻均为。圆环水平固定放置,整个内部区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。直杆在圆环上以速度v平行于直径向右做匀速直线运动,直杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心O开始,直杆的位置由θ确定,如图所示。则( )
A.时,直杆产生的电动势为 B.时,直杆产生的电动势为
C.时,直杆受的安培力大小为 D.时,直杆受的安培力大小为
11、(4分)如图所示,金属导轨上的导体棒在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引( )
A.向右做匀速运动 B.向左做减速运动 C.向右做减速运动 D.向右做加速运动
12、(4分)某同学探究自感现象时设计的实验电路如图所示。为两完全相同的灯泡,电感线圈L的自感系数很大,直流电阻为灯泡电阻的一半,电源内阻不计,下列说法正确的是( )
A.开关S闭合瞬间,B先亮,A后亮,最终一样亮
B.开关S闭合瞬间,先同时亮,然后A变暗一些,B变得更亮
C.开关S断开瞬间,立即同时熄灭
D.开关S断开瞬间,B立即熄灭,A先变得更亮再逐渐熄灭
三、填空题(共16分)
13、(4分)在光滑的水平面上方,有两个磁感应强度大小均为B,方向相反的水平匀强磁场,如图所示.PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大.一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框,以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时,线框的速度为,则此时线框的加速度为 ,此时线框中的电功率为 .
14、(4分)如图所示,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁场的磁感应强度为B,求杆两端的电势差______. O点的电势_____A点的电势(填大于或小于)
15、(4分)如图,铝环A用轻线静止悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧,若突然闭合电键S,则铝环A将_______(填“向左”或“向右”或“不”)摆动,并有_______(填“收缩”或“扩张”)趋势。
16、(4分)一个边长为10cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框匝数n=100,线框平面与磁场垂直,电阻为20Ω。磁感应强度随时间变化的图象如图所示.则前两秒产生的电流为__________.
四、计算题(共24分)
17、(12分)在如图甲所示的电路中,螺线管匝数匝,横截面积。螺线管导线电阻,,,。在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。求:
(1)螺线管中产生的感应电动势;
(2)闭合S,电路中的电流稳定后,电阻的电功率;
(3)S断开后,流经的电荷量。
18、(12分)如图甲所示,匝的线圈(图中只画了2匝),电阻,其两端与一个的电阻相连,线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
(1)判断通过电阻R的电流方向;
(2)求线圈产生的感应电动势E;
(3)求电阻R两端的电压U。
五、实验题(共12分)
19、(12分)在图甲中,不通电时电流计指针停在正中央,当闭合开关时,观察到电流计指针向左偏.现在按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路,将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路:
(1)将开关S闭合后,将螺线管A插入螺线管B的过程中,螺线管B的_______端(填“上”或“下”)为感应电动势的正极 ;
(2)螺线管A放在B中不动,开关S突然断开的瞬间,电流计的指针将________(填“向左”“向右”或“不发生”)偏转;
(3)螺线管A放在B中不动,滑动变阻器的滑片向左滑动,电流计的指针将______(填“向左”“向右”或“不发生”)偏转;
参考答案
1、答案:A
解析:当磁铁向下运动时,穿过线圈的磁通量变大,原磁场方向向上,所以感应磁场方向向下,根据右手螺旋定则判断感应电流的方向;根据楞次定律“来拒去留”可判断磁铁与线圈的相互作用。
当磁铁向下运动时,穿过线圈的磁通量变大,原磁场方向向上,所以感应磁场方向向下,根据右手螺旋定则,大拇指表示感应磁场的方向,弯曲的四指表示感应电流的方向,即通过电阻的电流方向为由b到a。根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用,故磁铁与线圈相互排斥。综上所述,所以A选项是正确的,BCD错误。
故选A。
2、答案:C
解析:ABC、当S闭合时,由于L的阻碍,电流从两灯中流过,故两灯同时亮,并且流过的电流相等,故两灯的亮度相同;但电路稳定后,灯泡A被短路而熄灭,B灯更亮,最后保持不变,故C正确,AB错误;
D、S断开时,B中电流消失,故立即熄灭;而A中由于电感中产生感应电动势,使A亮一下后逐渐熄灭,故D错误;故选:C。
3、答案:D
解析:导线框进入磁场时,穿过导线框的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流沿顺时针方向,即方向为,导线框离开磁场时,穿过导线框的磁通量减小,感应电流方向为逆时针方向,即,A、B错误;根据楞次定律的“来拒去留”规律可知导线框进入磁场时,受到的安培力向左,离开磁场时受到的安培力向左,C错误,D正确。
4、答案:C
解析:向右运动时,由右手定测可知,感应电流由a流向b,
加速运动,感应电动势:变大,感应电流:变大,
穿过N的通量增大,为阻碍磁通量的增加,由楞次定律可知,N有收缩的趋势,
由楞次定律可知,N中感应电流沿逆时针方向,故C正确,ABD错误。
5、答案:D
解析:由题图知,穿过线圈的磁场方向向下,在磁铁向下运动的过程中,线圈的磁通量在增大,故感应电流的磁场方向向上,再根据右手螺旋定则可判断,流过R的电流从b到a,电容器下极板带正电,所以A、B、C三项错误,D项正确。
6、答案:A
解析:底盘上的紫铜薄板出现扰动时,其扰动方向不确定,在选项C这种情况下,紫铜薄板出现上下或左右扰动时,穿过薄板的磁通量难以改变,不能发生电磁感应现象,没有阻尼效应;在选项B、D这两种情况下,紫铜薄板出现上下扰动时,也没有发生电磁阻尼现象;在选项A这种情况下,不管紫铜薄板出现上下或左右扰动时,都发生电磁感应现象,产生电磁阻尼效应,故选项A正确。
7、答案:D
解析:楞次定律指感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,这种阻碍作用力所做的功将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程。
8、答案:A
解析:当摆到竖直位置时,导体棒产生的感应电动势为,圆环被导体棒分为两个半圆环,两半圆环并联,并联电阻,电路总电流,两端的电压是路端电压,则,故A正确。
9、答案:BD
解析:A.将圆盘看成由无数条辐向分布的导体棒组成的,圆盘在外力作用下这些导体棒切割磁感线,从而产生感应电动势,出现感应电流,故A错误;
BC.根据法拉第电磁感应定律,则有,所以产生的感应电动势大小不变,感应电流大小不变,感应电流大小为,故B正确,C错;
D.根据右手定则可知,电流从D点流出,向C点因此电流方向为从D向R再到C,即为,故D正确。
故选BD。
10、答案:AD
解析:AC.当时,直杆切割磁感线的有效长度,所以直杆产生的电动势为
此时直杆上的电流为
直杆受到的安培力大小
选项A正确,选项C错误;
D.当时,直杆切割磁感线的有效长度为
直杆产生的电动势为
此时电路的总电阻为
直杆上的电流为
直杆受到的安培力大小
选项B错误,选项D正确。
故选AD。
11、答案:BC
解析:当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应电流出现,A错误;当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左且减弱,由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B正确;同理C正确,D错误。
12、答案:BD
解析:开关S闭合瞬间,因电感线圈自感很大,故线圈中电流为零,同时亮,随后因线圈对电流的阻碍作用逐渐减小,流经电源的总电流逐渐增大,故流经B的电流逐渐增大,故B变得更亮,因电源无内阻,故路端电压不变,即B两端电压升高,A两端电压降低,故A要变暗一些,故A错误、B正确;开关S断开瞬间,线圈与A组成回路,故B立即熄灭,因开关断开前线圈中的电流大于A中电流,故A先变得更亮再逐渐熄灭,故C错误,D正确。故选BD.
13、答案:;
解析:正方形线框经过虚线位置时,由右手定则可确定:左侧边框切割向内的磁场,产生顺时针方向电流,右侧边框切割向外的磁场,亦产生顺时针方向的电流,由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律可得,回路中电流为,左、右两侧边框受到安培力均向左,结合牛顿第二定律可得,联立可解得此时线框中的电功率为。
14、答案:;大于
解析:导体棒在磁场中转动时产生的电动势为,由右手定则可知感应电流的方向为由A到为电源的正极,A电源的负极,O点的电势大于A点的电势。
15、答案:向左;收缩
解析:突然闭合电键S,电流变大,据楞次定律,感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反,故相互排斥,则金属环A将向左运动,因磁通量增大,金属环A有收缩趋势。
16、答案:0.05A
解析:根据B-t图中同一条直线磁通量的变化率是相同的,所以电动势为定值,即为:;感应电流:.
17、答案:(1)1.2V
(2)
(3)
解析:(1)根据法拉第电磁感应定律有
代入数据解得
(2)根据闭合电路欧姆定律有
电阻的电功率
(3)S断开后流经的电荷量即为S闭合时电容器极板上所带的电荷量Q;S闭合时,电容
器两端的电压
流经的电荷量
18、答案:(1)电流方向由a到b
(2)10V
(3)9.6V
解析:(1)根据题意及图像可知,线圈内部磁场垂直纸面向里增加,根据楞次定律可知,感应磁场方向垂直纸面向外,通过右手定则可判断通过电阻R的电流方向由a到b。
(2)根据法拉第电磁感应定律可知
(3)电阻R两端的电压
19、答案:(1)下
(2)向右
(3)向左
解析:
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