■河南省安陽市實(shí)驗(yàn)中學(xué) 段紅新

電磁感應(yīng)第二輪復(fù)習(xí)檢測題

■河南省安陽市實(shí)驗(yàn)中學(xué) 段紅新

1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象揭示了電和磁之間的內(nèi)在聯(lián)系,根據(jù)這一發(fā)現(xiàn),人類發(fā)明了許多電器設(shè)備。下列用電器中,利用了電磁感應(yīng)原理的是( )。

A.動圈式話筒 B.白熾燈泡

C.磁帶錄音機(jī) D.日光燈鎮(zhèn)流器

圖1

2.某學(xué)習(xí)小組在探究線圈中感應(yīng)電流的影響因素時,設(shè)計了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置。一個閉合圓形線圈放在勻強(qiáng)磁場中,線圈的軸線與磁場方向間的夾角為θ,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻變化,則( )。

A.若把線圈的匝數(shù)增加一倍,則線圈中感應(yīng)電流大小不變

B.若把線圈的面積增加一倍,則線圈中感應(yīng)電流大小變?yōu)樵瓉淼?倍

C.若改變線圈軸線與磁場方向間的夾角大小,則線圈中感應(yīng)電流大小可能變?yōu)樵瓉淼?倍

D.若把線圈的半徑增加一倍,則線圈中感應(yīng)電流大小變?yōu)樵瓉淼?倍

3.如圖2所示,要使線圈Q中產(chǎn)生圖示方向的電流,則可以采用的方法有( )。

A.閉合開關(guān)S

B.閉合開關(guān)S后,把滑動變阻器R的滑片右移

C.閉合開關(guān)S后,把線圈P中的鐵芯從左邊抽出

圖2

D.閉合開關(guān)S后,把線圈Q靠近線圈P

4.如圖3所示,A是長直密繞通電螺線管,小線圈B與電流表連接,并沿螺線管A的軸線Ox從O點(diǎn)自左向右勻速穿過螺線管A。在如圖4所示的四幅圖像中,能正確反映通過電流表的電流I隨x變化規(guī)律的是( )。

5.如圖5所示,光滑的“∩”形金屬導(dǎo)體框豎直放置,質(zhì)量為m的金屬棒MN與導(dǎo)體框接觸良好,導(dǎo)體框上端接定值電阻R,其余電阻均不計。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1、B2的足夠大有界勻強(qiáng)磁場方向相反,均垂直于導(dǎo)體框所在平面,分別處在abcd和cdef區(qū)域中?，F(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒,當(dāng)金屬棒進(jìn)入磁場B1區(qū)域后,恰好做勻速運(yùn)動。以下說法中正確的是( )。

A.若B2=B1,金屬棒進(jìn)入磁場B2區(qū)域后將加速下滑

B.若B2=B1,金屬棒進(jìn)入磁場B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑

C.若B2〈B1,金屬棒進(jìn)入磁場B2區(qū)域后先加速后勻速下滑

D.若B2〉B1,金屬棒進(jìn)入磁場B2區(qū)域后先減速后勻速下滑

圖5

圖6

6.如圖6所示,紙面內(nèi)有一矩形閉合導(dǎo)線框abcd,ab邊長大于bc邊長,置于垂直于紙面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場外?，F(xiàn)使線框兩次勻速完全進(jìn)入磁場,兩次的速度大小相同,方向均垂直于邊界MN。第一次ab邊平行邊界MN進(jìn)入磁場,線框中產(chǎn)生的熱量為Q1,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1;第二次bc邊平行邊界MN進(jìn)入磁場,線框中產(chǎn)生的熱量為Q2,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2。則( )。

A.Q1〉Q2,q1=q2

B.Q1〉Q2,q1〉q2

C.Q1=Q2,q1=q2

D.Q1=Q2,q1〉q2

7.如圖7所示是用電流傳感器(相當(dāng)于電流表,其電阻可以忽略不計)研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路,圖中兩個定值電阻的阻值均為R,L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈,其直流阻值也為R。某同學(xué)畫出的在t0時刻開關(guān)S切換前后,通過傳感器的電流隨時間的變化圖像如圖8所示。關(guān)于這四幅圖像,下列說法中正確的是( )。

圖7

圖8

A.圖甲反映開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合,通過傳感器1的電流隨時間變化的情況

B.圖乙反映開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合,通過傳感器1的電流隨時間變化的情況

C.圖丙反映開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_,通過傳感器2的電流隨時間變化的情況

D.圖丁反映開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_,通過傳感器2的電流隨時間變化的情況

8.某輸電線路橫穿公路時,要在地下埋線通過,為使輸電線不被壓壞,需要預(yù)先鋪設(shè)結(jié)實(shí)的過路鋼管,再讓輸電線從鋼管中穿過。輸電線穿管的方案有兩種,如圖9所示,其中甲方案是鋪設(shè)兩根鋼管,兩條輸電線分別從兩根鋼管中穿過,乙方案是只鋪設(shè)一根鋼管,兩條輸電線都從這一根鋼管中穿過。如果輸電線路輸送的電流很大,那么以下說法中正確的是( )。

圖9

A.無論輸送的電流是恒定電流還是交變電流,甲、乙兩方案都是可行的

B.若輸送的電流是恒定電流,則甲、乙兩方案都是可行的

C.若輸送的電流是交變電流,則乙方案是可行的,甲方案是不可行的

D.若輸送的電流是交變電流,則甲方案是可行的,乙方案是不可行的

9.如圖10所示,半徑r= 10cm,電阻R=0.2Ω的閉合金屬圓環(huán)放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于圓環(huán)所在平面。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B從零開始隨時間t成正比增大時,圓環(huán)中感應(yīng)電流恒為0.1A,試求B與t的關(guān)系式。

圖10

10.如圖11所示,兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上,每根導(dǎo)軌每米的電阻r0=0.1Ω,導(dǎo)軌的右端點(diǎn)P、Q用電阻可以忽略的導(dǎo)線相連,兩導(dǎo)軌間的距離l=0.2m。隨時間變化的勻強(qiáng)磁場垂直于桌面,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B與時間t的關(guān)系式為B=kt,式中k= 0.02T/s。一不計電阻的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動,在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直。在t=0時刻,金屬桿緊靠在P、Q端,在外力作用下,金屬桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?求在t= 6s時金屬桿所受的安培力。

11.如圖12所示,相互平行的兩組光滑金屬導(dǎo)軌(電阻忽略不計)在同一水平面內(nèi),處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,左側(cè)導(dǎo)軌的間距L1=3l0,右側(cè)導(dǎo)軌的間距L2=l0,兩組導(dǎo)軌均足夠長,且用不計電阻的導(dǎo)線連接。現(xiàn)在導(dǎo)軌上放置AC、DE兩根導(dǎo)體棒,二者質(zhì)量分別為m1=2m0,m2=m0,接入電路的電阻分別為R1=3R0,R2=R0。使導(dǎo)體棒AC以初速度v0向右運(yùn)動,則:

圖11

(1)若導(dǎo)體棒DE固定,則在導(dǎo)體棒AC運(yùn)動的過程中,回路中感應(yīng)電流的方向如何?整個電路產(chǎn)生的電熱為多少?

圖12

(2)若導(dǎo)體棒DE可自由運(yùn)動,求兩導(dǎo)體棒在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)(兩導(dǎo)體棒各自以不同的速度做勻速運(yùn)動)前的加速度大小之比和在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時速度大小之比。

12.如圖13甲所示,斜面傾角θ=37°,寬度d=0.43m的有界勻強(qiáng)磁場垂直于斜面向上,磁場邊界與斜面底邊平行。在斜面上由靜止釋放一長方形金屬線框,線框沿斜面下滑,下邊與磁場邊界保持平行。取斜面底部為零勢能面,在線框從開始運(yùn)動到恰好完全進(jìn)入磁場的過程中,線框的機(jī)械能E與位移s的關(guān)系如圖13乙所示,圖中①、②均為直線段。已知線框的質(zhì)量m=0.1kg,電阻R=0.06Ω,取g=10m/s2, sin37°=0.6,cos37°=0.8。

圖13

(1)求線框與斜面間的動摩擦因數(shù)μ。

(2)求線框從剛進(jìn)入磁場到恰好完全進(jìn)入磁場所用的時間t。

(3)求線框在穿越磁場的過程中,線框中產(chǎn)生焦耳熱的最大功率Pmax。

(4)請定性地畫出:在線框從開始運(yùn)動到完全穿出磁場的過程中,線框中感應(yīng)電流I的大小隨時間t變化的圖像。

1.ACD

3.AD

4.C 提示:通電螺線管產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,該磁場的特征為兩極附近最強(qiáng)且不均勻,管內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度近似等大。當(dāng)小線圈穿越兩極時,因磁場不均勻,使得穿過小線圈的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,且因磁場的變化方向不同,故小線圈中感應(yīng)電流的方向相反;當(dāng)小線圈在螺線管內(nèi)部運(yùn)動時,因磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,故小線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

5.BCD 提示:當(dāng)金屬棒進(jìn)入磁場B1區(qū)域時,金屬棒切割磁感線而使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,由金屬棒恰好做勻速運(yùn)動可知,其重力和安培力平衡,即當(dāng)金屬棒剛進(jìn)入磁場B2區(qū)域時,速度仍為v。若B2=B,則仍滿足金屬棒保持勻速下滑,選項(xiàng)B正確;若B2〈B1,則金屬棒先加速下滑,當(dāng)其速度增大到使安培力等于重力時,金屬棒勻速下滑,選項(xiàng)C正確;同理可知,選項(xiàng)D也正確。

7.BC 提示:開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合瞬間,通過自感線圈的電流為零,通過傳感器1、2的電流均為;閉合開關(guān)S穩(wěn)定后,通過傳感器1的電流為,通過傳感器2的電流為; 開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_瞬間,通過傳感器1的電流立即變?yōu)榱?通過傳感器2的電流方向與原電流方向相反,并由逐漸變?yōu)榱恪?/p>

8.BC 提示:輸電線周圍存在磁場,交變電流產(chǎn)生變化的磁場,可在鋼管中產(chǎn)生渦流,當(dāng)輸送的電流很大時,強(qiáng)大的渦流可能將鋼管熔化,造成事故,因此甲方案是不可行的。在乙方案中,兩條輸電線中的電流方向相反,產(chǎn)生的磁場互相抵消,鋼管中不會產(chǎn)生渦流,因此是可行的。

9.由題意得Φ=BS,B=kt,S=πr2,,解得k=0.64T/s。因此B=0.64t(T)。

10.設(shè)金屬桿運(yùn)動的加速度為a,則t時刻金屬桿與初始位置間的距離,金屬桿的速度v=at,金屬桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路面積S=xl,回路中的感應(yīng)電動勢E=,回路的總電阻R=2xr,回路中的感應(yīng)電流,因此金屬桿所受的安培力當(dāng)t=6s時,F=1.44×10-3N。

11.(1)由右手定則可知,回路中感應(yīng)電流的方向沿順時針。由能量守恒定律可知,整個電路產(chǎn)生的電熱

(2)兩導(dǎo)體棒在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之前,兩導(dǎo)體棒中的電流大小(設(shè)為I)始終相等,設(shè)兩導(dǎo)體棒的加速度大小分別為a1和a2,則a1=解得當(dāng)兩導(dǎo)體棒的速度滿足一定關(guān)系時,回路中的磁通量不變,感應(yīng)電流為零,兩導(dǎo)體棒均做勻速運(yùn)動。設(shè)兩導(dǎo)體棒的最終速度分別為v、v,則BLvt=BLvt,解得

12.(1)線框在進(jìn)入磁場前,由線框減少的機(jī)械能等于克服摩擦力所做的功得ΔE1= Wf1=μmgs1cosθ,由E-s圖像得s1= 0.36m,ΔE1=0.900J-0.756J=0.144J,解得μ=0.5。(2)線框在進(jìn)入磁場的過程中,減小的機(jī)械能等于克服摩擦力和安培力所做的功,由E-s圖像知此時線框的機(jī)械能仍均勻減小,因此安培力為恒力,線框做勻速運(yùn)動。設(shè)線框剛進(jìn)入磁場時的速度大小為v1,則,解得v1=1.2m/s。設(shè)線框的側(cè)邊長為s2,則由ΔE2=Wf2+W安=(f+F安)s2,ΔE2= 0.756J-0.666J=0.09J,f+F安= mgsinθ=0.6N,解得s2=0.15m。因此t=線框剛出磁場時的速度最大,線框中產(chǎn)生焦耳熱的功率最大,則Pmax=由,解得v2=1.6m/s。線框勻速進(jìn)入磁場時,有F安+μmgcosθ=mgsinθ,解得F安=0.2N。由解得Pmax=0.43W。

(4)I-t圖像如圖14所示。

圖14

(責(zé)任編輯 張 巧)