人教版高中物理选修3-2第四章电磁感应单元测试题

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第四章电磁感应单元测试题

一．选择题

1．由楞次定律知道感应电流的磁场一定是（ ） A．阻碍引起感应电流的磁通量 B

．与引起感应电流的磁场反向

C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D．与引起感应电流的磁场方向相同 2．关于磁通量下列说法正确的是（ ）． A．磁通量越大表示磁感应强度越大 B ．面积越大穿过它的磁通量也越大 C．穿过单位面积的磁通量等于磁感应强度 D．磁通量不仅有大小而且有方向是矢量

3．美国一位物理学家卡布莱拉用实验寻找磁单极子．实验根据的原理就是 电磁感应现象，仪器的主要部分是由超导体做成的线圈，设想有一个 磁单极子穿过超导线圈，如图 1 所示，于是在超导线圈中将引起感应 电流，关于感应电流的方向下列说法正确的是（

）

A．磁单极子穿过超导线圈的过程中， 线圈中产生的感应电流的变化 B． N 磁单极子，与 S 磁单极子分别穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流 方向相同

C．磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流方向不变

D．假若磁单极子为 N 磁单极子，穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流

方

向始终为顺时针（从上往下看）

4．如图 2 示，金属杆 ab 以恒定的速率 v 在光滑的平行导轨上向右滑行， 设 整个电路中总电阻为 场

R（恒定不变），整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁

）

中，下列说法不正确的是（

A．ab 杆中的电流与速率 v 成正比

B．磁场作用于 ab 杆的安培力与速率 v 成正比 C．电阻 R 上产生的电热功率与速率 v 平方成正比 D．外力对 ab 杆做功的功率与速率 v 的成正比

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5．由于地磁场的存在，飞机在一定高度水平飞行时，其机翼就会切割磁感 线，机翼的两端之间会有一定的电势差． 若飞机在北半球水平飞行， 则从飞行

员

的角度看，机翼左端的电势比右端的电势 (

A．低 B ．高

C．相等

)

D．以上情况都有可能

6．如图 3 所示 , 在两根平行长直导线中， 通以方向相同、 大小相等的恒定电

流．一个小线框在两导线平面内， 从靠近右边的导线内侧沿着与两导线垂直的方

向匀速向左移动，直至到达左边导线的内侧．在这移动过程 线框中的感应电流方向 （

A．沿 abcda 不变

B

D

C．由 abcda 变为 dcbad dcbad

7．如图 4 所示 , 的电

两个线圈 A 和 B 分别通以电流 I 1、 I 2，为使线圈 B 中

）

．沿 dcbad 不变 ．由 dcbad 变为

中，

流增大，下列措施有效的是 ( )

A．保持线圈的相对位置不变，增大 B．保持线圈的相对位置不变，减小

A 中的电流 A 中的电流

C．保持 A 中的电流不变，将线圈 A 向右平移 D．保持 A 中的电流不变，将线圈 A 向右平移 8． 两个金属的圆环同心放置， 时针方向的电流， 且电流不 断增大时，大环将会有（ ）

A．有向外扩张的趋势 B．有向内收缩的趋势

C．产生顺时针方向的感应电流 D．产生逆时针方向的感应电流

9． 如图 5 所示，两竖直放置的平行光滑导轨处于垂直于导轨平面的匀强磁

当小环中通以逆

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场中，金属杆 ab 可沿导轨滑动，原先 S 断开，让 ab 杆由静止 下滑，一段时间后闭合 S，则从 S 闭合开始记时， ab 杆的运动 速度 v 随时间 t 的关系图不可能是下图中的哪一个 (

10．如图 6 所示，两个闭合铝环 个螺线管套在同一铁芯上， A、B 可以左右摆动，则（ ）

A．在 S 闭合的瞬间， A、B 必相吸 B．在 S 闭合的瞬间， A、B 必相斥 C．在 S 断开的瞬间， A、B 必相吸 D．在 S 断开的瞬间， A、B 必相斥 二．填空题 11．在磁感应强度为

10T 的匀强磁场中，垂直切割磁感线运动的直导线长

0．1V，则导线运动的加速度大小

20cm，为使直导线中感应电动势每秒钟增加 应 为

．

12．如图 7 所示， (a) 图中当电键 S 闭合瞬间，流过表 的感应电流方向

)

A、 B 与一

是 ____； (b) 图中当 S 闭合瞬间，流过表的感应电流方向

是 ____．13．如图 8 所示， A、B 两闭合线圈用同样导线且均绕成 10 匝，半径为 r A＝2r B，内有以 B 线圈作为理想边界的匀强 磁场，若磁场均匀减小，则 EB ＝

；产生的感应电流之比

A、 B 环中感应电动势 I A∶ I B＝ ．

EA∶

14．如图 9，互相平行的两条金属轨道固定在同一水平面上，上面架着两根 互相平行的铜棒 B 应 ____．

15．如图 10 所示，两根相距为 l 的竖直平行金属导轨位于匀强磁场中，磁

ab 和 cd，磁场方向竖直向上．如不改变

磁感强度方向而仅改变其大小，使 ab 和 cd 相向运动，则

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感应强度为 B，导轨电阻不计，另两根与光滑轨道接触的金属杆质量均为 m，电

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阻均为 R，若要使 cd 杆恰好平衡，且静止不动，则 运动， ab 杆运动速度大小是 为 三．计算题

．

ab 杆应向 做

，需对 ab 杆所加外力的大小

16．两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内， 离

两导轨间的距

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为 l ，导轨上面横放着两根导体棒 ab 和 cd，构成矩形回路，如图 11 所

示．两根导体棒的质量均为 m，电阻均为 R，回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平

面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为 B．两导体棒均可沿导轨无摩擦地 滑行，开始时 cd 棒静止，棒 ab 有指向 cd 的速度 v0．若两导体棒在运动中始终 不接触，求：

(1) 在运动中产生的最大焦耳热；

(2) 当棒 ab 的速度变为 v0 时，棒 cd 的加速度．

4

17．两根相距 d=0．20m的平行光滑金属长导轨与水平方向成 30°角固定，

匀强磁场的磁感强度

B=0． 20T，方向垂直两导轨组成的平面，两根金属棒 ab、

0．02Ω ，导轨电阻不计，

cd 互相平行且始终与导轨垂直地放在导轨上，它们的质量分别为 m1=0．1kg， m2=0．02kg，两棒电阻均为 如图 12 所示．

3

(1) 当 ab 棒在平行于导轨平面斜向上的外力作用下， 以 v=1．5m／s 速度沿斜面匀速向上运动，求金属棒 cd 运 动的最大速度；

(2) 若要 cd 棒静止，求使 ab 匀速运动时外力的

2

功率． (g=10m／s)

18．如图 13 所示，金属棒 cd 质量 m=0．50kg，长 l=0 ．50m，可在水平导轨

上无摩擦地平动，整个回路的电阻保持不变R=0． 20Ω ；匀强磁场的磁感强度 B=0． 50T，方向斜向上，且跟导轨平面成 平向右滑动的

速度为多大时，它将对导轨没压力 ?

θ =30°角．问当 cd 水

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19．如图 14 所示，光滑且足够长的平行金属导轨 MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距 L=0．2m，电阻 R=0．4Ω，导轨上停放一质量

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为 m=0．1kg，电阻为 r=0 ． 1Ω 的金属杆 ab，导轨的电阻不 计，整个装置处于磁感应强度为

B=0．5T 的

匀强磁场中，磁场的方向竖直向下．现用一

外力 F 沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表示数 U 随时间 t 的变化关系如图

15 所示，

(1) 试分析说明金属杆的运动情况； (2) 求第 2 秒末外力 F 的功率．

20．水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为 导

L，一端通过

线与阻值为 R 的电阻连接；导轨上放一质量为 m的金属杆 ( 如图 16) ，金属杆与 导轨的电阻忽略不计， 均匀磁场竖直向下． 用与导轨平行的恒定拉力 F 作用在金

属杆上，杆最终将做匀速运动．当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度 v 也会变化， v 和 F 的关系如右图 度 g=10 m/s 2 )

(1) 金属杆在匀速运动之前做什么运动？ (2) 若 m=0． 5 kg,L=0 ．5 m,R=0．5 Ω ，磁感应强度 B 为多大？

(3) 由 v-F 图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？

16．( 取重力加速

参： 一、选择题

1．C 2 ． D 3 ．C 4 ． D 5 ．B 6 ．BD 7 ．BCD 8 ．AC 9 ．B 10．AC 二、填空题

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11． 5m/s 12． b→ a， a→b

13． EA∶EB＝１∶１； I A∶ I B＝１∶２ 14．增大

2mgR

2

15．上；匀速； 三、计算题

；2mg；

16．解析：(1) 从初始到两棒速度相等的过程中， 两棒总动量守恒，即 mv0=2mv．

根据能的转化和守恒定律得： 1 m2 1 2 1 2 v - mv ·2mvQ= = ． 0 0 2 2 4

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(2)mv 0=m3 v0 +mv′

3 E=( v0-v ′)Bl I=E/2R

4 4 对 cd 棒，其所受安培力

F=IBL

2 2 0 解得： v /4mR． a=Bl

2 2 2 答案： (2)a=v0/4m 1 mv0 B (1) l R

4

17．解析：假设 ab 匀速上滑瞬时， cd 未动则 ε =BLv=0．06v，回路 中： ab

cd=IBl=1 ．5×0．2× 0．2=0．06N，而其 mcdgsin30 °=0．02× F 10×1/2=0 ．1N>Fcd

∴ cd 将加速下滑，其中εcd 与 εab 串联，电路中此cd 受 F’cd=BI’l, 的 时 当 F’cd=m gsin30 °

时，

c d

Blv' v'ab 2.5m m I \" ab / s Blv ab Blv m

v I ' =1m/s．

2r 2r

-

(2) 若 cd 棒静止，则 F ”cd=I ”Bl=mgsin30 °，∴ I ”=0．25A, 此电流由 ab

运 动产生，故此时拉 ab

的外力为 F’=mabgsin30 °+I ” Bl=0． 6N，此时 Pab=F”v”ab=1．5W．

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18．解析：根据受力图。 Fcos θ=mg (1)

F=BIL

(2) I Blv sin

R 6 页

第-

(3)

0.5 10 0.2

v

2

2 sin cos B l

22联解 0.5 0.5 1 3 得

2 2

19．解析： (1) 杆在 F 的作用下，做切割磁感应线运动，设

其速度为

R Bl感应动势为 E，根据闭合电路的知识可知，电压表的R

UR r E R r v 示数为 V

代人数据得： U=0． 08v(V) ． ①

V

由图中可知电压随时间变化的关

UV=0．4t(V) ． ② 系为

由①②得杆的运动速度为 v=5t(m

／s) ③ 就是电源，设产生的

上式说明金属杆做初速度为零的匀加速运动，加速度为 a=5m/s2． U V 0.8 I 2( A) R 0.4

(2) 在 t=2s 时，由②得： Uv=0．8(V) ，回路中的电流强度为： 则金属杆受到的安培力为 FB=BIl=0 ．5×2×0． 2=0．2(N)

由对杆应用牛顿第二定律得： F-FB=ma,则 F=FB+ma=0．2+0． 1× 5=0．7(N) 此时杆的速度为

v=at=5 ×2=10m／ s

所以，拉力的功率为 P=Fv=0．7×10=7( W)

20．解析： (1) 金属杆运动后，回路中产生感应电流，金属杆将受 F 和安培 力的作用，且安培力随着速度增大而增加．杆受合外力减小，故加速度减小，速 度增大，即做加速度减小的加速运动．

2 2

(2) 感应电动势 E=vBL，感应电流 I= E ，安培力 F=IBL= vB L

R R 由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合力为零．

m gR

v，杆

，

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F=B2 L2

R v +f v= 所以

2 R

2 (F-f) B L

从图线可以得到直线的

k= 斜率

2

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所以 B= R2 =1 T ．

kL

(3) 由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力 f=2 N,若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力，由截距可求得动摩擦因数 μ=0．4．

答案： (1) 变速运动 ( 或变加速运动，加速度减小的加速运动，加速运动 ) (2)1 T (3) 阻力， f=2 N ；动摩擦因数， μ=0．4

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