1、單元質檢十一電磁感應(時間:45分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分。在每小題給出的四個選項中,只有一項符合題目要求)1.如圖所示,電路中a、b是規格相同的燈泡,l是電阻可忽略不計的電感線圈,那么()a.斷開s,b立即熄滅,a閃亮一下后熄滅b.合上s,b先亮,a逐漸變亮,最后a、b一樣亮c.斷開s,a立即熄滅,b由亮變暗后熄滅d.合上s,a、b逐漸變亮,最后a、b一樣亮2.如圖,兩條光滑平行金屬導軌間距為l,所在平面與水平面重合,導軌電阻忽略不計。ab、cd為兩根質量均為m、電阻均為r的金屬棒,兩者始終與導軌垂直且接觸良好,兩導軌所在區域存在方向豎直向上大小為

2、b的勻強磁場,現給ab棒一向左的初速度v0使其向左運動,則以下說法正確的是()a.ab剛運動時回路中的感應電流為blv0rb.ab、cd最終的速度為14v0c.整個過程中回路中產生的熱量為18mv02d.ab、cd組成的系統水平方向動量守恒3.(2021河南許昌高三月考)如圖所示,電阻不計的剛性u形光滑金屬導軌固定在水平面上,導軌上連有電阻r。金屬桿ab可在導軌上滑動,滑動時保持與導軌垂直。整個空間存在一個豎直向上的勻強磁場區域。現有一位于導軌平面內且與導軌平行的向左的拉力作用于金屬桿ab的中點上,使之從靜止開始在導軌上向左運動。已知拉力的功率恒定不變。在金屬桿ab向左沿導軌運動的過程中,關于

3、金屬桿ab的速度與時間的大致圖像,下列正確的是()4.如圖所示,相距為l的兩根平行金屬導軌置于水平面內,導軌之間接有電阻r。金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接觸,整個裝置放在勻強磁場中,磁場方向與水平面成角(090)斜向右上方。已知金屬棒ab與電阻r的距離也為l。t=0時刻,使磁感應強度從b0開始隨時間均勻減小,且金屬棒ab始終保持靜止。下列說法正確的是()a.t=0時刻,穿過回路的磁通量大小為=b0l2b.金屬棒ab中的感應電流方向由a到bc.金屬棒ab中的感應電流隨時間均勻減小d.金屬棒ab所受的安培力隨時間均勻減小5.如圖所示,位于同一絕緣水平面內的兩根固定金屬導軌mn、mn,電阻不計,

4、兩導軌之間存在豎直向下的勻強磁場。現將兩根粗細均勻、電阻分布均勻的相同銅棒ab、cd放在兩導軌上,若兩棒從圖示位置以相同的速度沿mn方向做勻速直線運動,運動過程中始終與兩導軌接觸良好,且始終與導軌mn垂直,不計一切摩擦,則下列說法正確的是()a.回路中有順時針方向的感應電流b.回路中的感應電流不斷增大c.回路中的熱功率不斷增大d.兩棒所受安培力的合力不斷減小6.(2021河南洛陽第三中學高三月考)如圖所示,空心“十”字形金屬框abcdefghijkl各邊邊長相等,均為a,在金屬框的右上側足夠大的空間存在垂直金屬框所在平面向里的勻強磁場,磁感應強度大小為b0,金屬框上a、k兩點的連線與磁場的邊界

5、虛線重合,在同一平面內建有沿fl連線方向的x軸。某時刻開始,金屬框以恒定的速度v0沿x軸方向進入磁場,規定電流逆時針方向為正方向,設金屬框中最大電流為im,則在進入磁場過程中,金屬框中的電流i隨時間t變化的關系圖像可能是()二、多項選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)7.“電磁感應鋁箔封口機”被廣泛應用在醫藥、食品、化工等生產行業的產品封口環節中,如圖所示為一封口機,它的工作原理是:當接通電源時,內置線圈產生磁場,當磁感線穿過封口鋁箔材料時,瞬間產生大量小渦流,致使鋁箔自行快速發熱,熔化

6、復合在鋁箔上的溶膠,從而粘貼在承封容器的封口處,達到迅速封口的目的。下列有關說法正確的是()a.封口材料可用普通塑料來代替鋁箔b.該封口機可用干電池作為電源以方便攜帶c.封口過程中溫度過高,可適當減小所通電流的頻率來解決d.該封口機適用于玻璃、塑料等多種材質的容器封口但不適用于金屬容器8.(2021山東濟南外國語學校高三月考)如圖所示是法拉第圓盤發電機的示意圖。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片p、q分別于圓盤的邊緣和銅軸接觸,圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場b中,當圓盤旋轉時,下列說法正確的是()a.實驗中流過電阻r的電流是由于圓盤內產生渦流現象而形成的b.若從上往下看,圓盤順時針轉動,則圓盤中

7、心電勢比邊緣要高c.實驗過程中,穿過圓盤的磁通量發生了變化,產生感應電動勢d.若從上向下看,圓盤順時針轉動,則有電流沿a到b的方向流動流經電阻r9.將兩根足夠長的光滑平行導軌mn、pq固定在水平桌面上,間距為l,在導軌的左端接有阻值為r的定值電阻,將一長為l質量為m的導體棒放在導軌上,已知導體棒與導軌間的接觸始終良好,且阻值也為r。在導軌所在的空間加一磁感應強度為b、方向豎直向上的勻強磁場,現用一質量不計的輕繩將導體棒與一質量也為m的重物跨過光滑的定滑輪連接,重物距離地面的高度足夠大,如圖所示,重物由靜止釋放后,帶動導體棒一起運動,忽略導軌的電阻,重力加速度為g,重物下落h時(此時導體棒做勻速

8、運動),下列說法正確的是()a.該過程中電阻r中的感應電流方向為由m到pb.重物釋放的瞬間加速度最大且為gc.導體棒的最大速度為2mgrb2l2d.該過程流過定值電阻的電荷量為blh2r10.某學校圖書館憑磁卡借還書,某同學了解到其工作原理是,磁卡以一定的速度通過裝有線圈(螺線管)的檢測頭,在線圈中產生感應電動勢,從而傳輸信號。為研究該現象,該同學借用了如圖甲所示的實驗室裝置。螺線管固定在鐵架臺上,并與電流傳感器、電壓傳感器和滑動變阻器連接。現將一小磁鐵置于螺線管正上方,其上表面為n極,后由靜止釋放,穿過螺線管后掉落到海綿墊上并靜止(小磁鐵下落中受到的空氣阻力遠小于重力,不發生轉動),計算機屏

9、幕上顯示出如圖乙所示的ui-t曲線。對于該實驗結果,以下說法正確的是()甲乙a.只減小磁鐵釋放高度,兩個峰值都增大b.只減小螺線管匝數,兩個峰值都減小c.只增大小磁鐵質量,穿過線圈的時間不變d.只增大滑動變阻器阻值,穿過線圈的時間減小三、非選擇題(本題共3小題,共40分)11.(5分)(1)某同學用如圖所示裝置做“研究電磁感應現象”實驗。正確連接后,他先將變阻器的滑動片p置于ab的中點,在閉合開關瞬間,電流計的指針向右擺,說明(選填“大線圈”或“小線圈”)有電流流過。閉合開關后,為使電流計的指針再向右擺,應將滑動變阻器的滑動片p向(選填“a”或“b”)端滑。(2)某同學用如圖甲所示電路測量電源

10、的電動勢和內阻。實驗用的電壓表和電流表都是理想表,保護電阻r1=10 ,r2=5 ,還知道待測電源的電動勢約3 v,內阻約2 。該同學合理選擇儀器、連接電路后,正確操作,得到多組電壓表的示數u和相應電流表的示數i,并畫出了如圖乙所示的u-i圖線(u、i都用國際單位),求出u-i圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距i0,則待測電源的電動勢e和內阻r的表達式e=,r=(用k、i0、r1、r2表示)。若實驗室有電流表(0200 ma)和電流表(030 ma),該同學選擇的是。12.(17分)如圖所示,光滑水平軌道mn、pq和光滑傾斜軌道nf、qe在q、n點連接,傾斜軌道傾角為,軌道間距均為l。水平軌道

11、間連接著阻值為r的電阻,質量分別為m、m,電阻分別為r、r的導體棒a、b分別放在兩組軌道上,導體棒均與軌道垂直,a導體棒與水平放置的輕質彈簧通過絕緣裝置連接,彈簧另一端固定在豎直墻壁上。水平軌道所在的空間區域存在豎直向上的勻強磁場,傾斜軌道空間區域存在垂直軌道平面向上的勻強磁場,該磁場區域僅分布在qn和ef之間的區域內,qn、ef距離為d,兩個區域內的磁感應強度分別為b1、b2,以qn為分界線且互不影響。現在用一外力f將導體棒a向右拉至某一位置處,然后把導體棒b從緊靠分界線qn處由靜止釋放,導體棒b在出磁場邊界ef前已達最大速度。當導體棒b在磁場中運動達穩定狀態,撤去作用在a棒上的外力后發現a

12、棒仍能靜止一段時間,然后又來回運動并最終停下來。求:(1)導體棒b在傾斜軌道上的最大速度;(2)撤去外力后,彈簧彈力的最大值;(3)如果兩個區域內的磁感應強度b1=b2且導體棒電阻r=r,從b棒開始運動到a棒最終靜止的整個過程中,電阻r上產生的熱量為q,求彈簧最初的彈性勢能。13.(18分)(2020北京卷)某試驗列車按照設定的直線運動模式,利用計算機控制制動裝置,實現安全準確地進站停車。制動裝置包括電氣制動和機械制動兩部分。圖甲所示為該列車在進站停車過程中設定的加速度大小a車隨速度v的變化曲線。甲乙(1)求列車速度從20 m/s降至3 m/s經過的時間t及行進的距離x。(2)有關列車電氣制動

13、,可以借助圖乙模型來理解。圖中水平平行金屬導軌處于豎直方向的勻強磁場中,回路中的電阻阻值為r,不計金屬棒mn及導軌的電阻。mn沿導軌向右運動的過程,對應列車的電氣制動過程,可假設mn棒運動的速度與列車的速度、棒的加速度與列車電氣制動產生的加速度成正比。列車開始制動時,其速度和電氣制動產生的加速度大小對應圖甲中的p點。論證電氣制動產生的加速度大小隨列車速度變化的關系,并在圖甲中畫出圖線。(3)制動過程中,除機械制動和電氣制動外,列車還會受到隨車速減小而減小的空氣阻力。分析說明列車從100 m/s減到3 m/s的過程中,在哪個速度附近所需機械制動最強?(注意:解題過程中需要用到、但題目沒有給出的物

14、理量,要在解題時做必要的說明)參考答案單元質檢十一電磁感應1.a斷開s,線圈中電流要減小,會產生自感電動勢,故只能緩慢減小,小球與電燈a構成回路放電,故b立即熄滅,a閃亮一下后熄滅,故a正確,c錯誤;開關s閉合的瞬間,兩燈同時獲得電壓,所以a、b同時發光;由于線圈的電阻可以忽略,燈a逐漸被短路,流過a燈的電流逐漸減小,b燈逐漸增大,則a燈變暗,b燈變亮,故b、d錯誤。2.d當ab棒剛開始運動瞬間,只有ab切割磁感線產生感應電動勢e=blv0,故i=blv02r,故a錯誤;ab、cd水平方向合力為零,水平方向動量守恒,有mv0=2mv共,求得ab、cd最終的速度為12v0,故b錯誤,d正確;整個

15、過程中回路中產生的熱量為q=12mv02-122mv2=14mv02,故c錯誤。3.c根據p=fv可知,拉力大小為f=pv由于功率不變,隨著速度的增大,拉力f減小,根據e=blv金屬桿產生的電動勢為逐漸增大,根據i=er電路中感應電流逐漸增大,根據f安=bil可知導體桿受到的安培力逐漸增大,根據牛頓第二定律得a=f-f安m加速度逐漸顯小,最后加速度為零,金屬桿做勻速直線運動。4.dt=0時刻,穿過回路的磁通量大小為=b0l2sin,選項a錯誤;根據楞次定律可知,金屬棒ab中的感應電流方向由b到a,選項b錯誤;根據e=t=btl2sin,磁感應強度從b0開始隨時間均勻減小,則bt恒定不變,感應電

16、動勢恒定不變,則金屬棒ab中的感應電流恒定不變,根據f=bil可知,金屬棒ab所受的安培力隨時間均勻減小,選項c錯誤,d正確。5.d兩棒以相同的速度沿mn方向做勻速直線運動,回路的磁通量不斷增大,根據楞次定律可知,感應電流方向沿逆時針,故a錯誤;設兩棒原來相距的距離為s,mn與mn的夾角為。回路中總的感應電動勢e=blcdv-blabv=bv(lcd-lab)=bvstan=bvstan,保持不變,由于回路的電阻不斷增大,所以回路中的感應電流不斷減小,故b錯誤;回路中的熱功率為p=e2r,e不變,r增大,則p不斷減小,故c錯誤;兩棒所受安培力的合力為f=bilcd-bilab=bi(lcd-l

17、ab)=bstan,減小,其他量不變,所以f減小,故d正確。6.a根據楞次定律可判斷,磁通量向里增多,金屬框在勻速進入磁場的過程中,電流方向始終為逆時針方向,故cd錯誤;由圖可知,金屬框進入磁場過程中,經過時間t0切割磁感線的等效長度從0均勻增加到等于bj連線長度,經過相等的時間t0,均勻減小到等于ci連線長度,又經過t0均勻增加到等于dh連線長度,最后再經過t0均勻減小到0,完全進入磁場,根據幾何關系可知長度關系為bj=dh=2ci,則根據i=b0lv0r可知,a正確,b錯誤。7.cd由于封口機利用了電磁感應原理,故封口材料必須是金屬類材料,而且電源必須是交流電,故a、b錯誤;減小內置線圈中

18、所通過電流的頻率可以降低封口過程中產生的熱量,即控制溫度,故c正確;封口材料應是金屬類材料,但對應被封口的容器不能是金屬,否則會被熔化,故只能是玻璃、塑料等材質,d正確。8.bd圓盤轉動可等效看成無數軸向導體切割磁感線,因此是電磁感應現象,故a錯誤;根據右手安培定則,從上往下看,圓盤順時針轉動產生由圓盤邊緣指向圓盤中心的電流,即圓盤中心電勢比邊緣高,故b正確;實驗過程中,穿過圓盤的磁通量沒有發生變化,而是導體切割磁感線產生了感應電動勢,故c錯誤;從上往下看,圓盤順時針轉動產生由圓盤邊緣指向圓盤中心的電流,則有電流沿a到b的方向流經電阻r,故d正確。9.cd由右手定則判斷知感應電流方向由p到m,

19、故a錯誤。根據牛頓第二定律,對導體棒有t-b2l2v2r=ma,對重物有mg-t=ma,聯立得a=12g-b2l2v4r,則當v=0即重物釋放的瞬間加速度最大且為12g,故b錯誤。由上知,當a=0時速度最大,且最大速度為vm=2mgrb2l2,故c正確。該過程流過定值電阻的電荷量q=r總=blh2r,故d正確。10.bd當h減小時,磁鐵進入線圈的速度減小,導致線圈中磁通量的變化率減小,因此兩個峰值都會減小,且兩個峰值不可能相等,故a錯誤,只減小螺線管匝數,兩個峰值都減小,b正確;當增大磁鐵的質量,則磁鐵進入線圈的速度增大,經過相同的位移,所用時間減小,故c錯誤;磁鐵進入線圈過程中,線圈對磁鐵產

20、生向上的排斥力,穿過線圈過程中線圈對磁鐵是向上的吸引力,增大滑動變阻器的阻值,則線圈中的電流減小,線圈產生的磁場減弱,則對磁鐵的作用力減小,所以磁鐵穿過線圈的時間減小,故d正確。11.答案(1)大線圈b(2)ki0k-r2電流表解析(1)與電流計相連的是大線圈,在閉合開關瞬間,大線圈中磁通量發生變化,產生感應電流。閉合開關瞬間,電流增大,電流計的指針向右擺,閉合開關后,為使電流計的指針再向右擺,要求電流再增大,則回路中電阻需減小,所以應將變阻器的滑動片p向“b”移動。(2)由閉合電路歐姆定律可知u+i(r2+r)=e變形可得u=-(r2+r)i+e圖線斜率的絕對值為k,在橫軸上的截距為i0,則

21、有k=r2+rei0=k兩式聯立可得e=ki0,r=k-r2當滑動變阻器電阻取零時,可求得回路中的最大電流im=er+r1+r2=32+10+5a=0.177a=177ma比較電流表(0200ma)和電流表(030ma),電流表量程較小,容易燒壞,故應選擇電流表。12.答案(1)(r+2r)mgsin2b22l2(2)b1mgsin2b2(3)6q-mgdsin +9m3g2sin28b4l4解析(1)b棒達到最大速度時,設b桿中的電流為i,則有:mgsin=f安=b2il切割感應電動勢:e=b2lv閉合電路歐姆定律,i=er2+r解得:v=(r+2r)mgsin2b22l2(2)撤去外力后,a桿將做減幅振動,最大彈力出現在其靜止階段,此時b桿正處于勻速運動階段,故f彈=f安=12b1il解得:f彈=b1mgsin2b2(3)設b桿在磁場中運動期間,電阻r上產生的熱量為q1,a桿振動期間,電阻r上產生的熱量為q2,則有: