階段質(zhì)量檢測(二)電磁感應(yīng)(本試卷滿分：100分)一、單項選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分，每小題只有一個選項符合題目要求)1.如圖所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動變阻器連接?，F(xiàn)將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列說法正確的是()A．穿過線圈a的磁通量減小B．從上往下看，線圈a中將產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流C．線圈a有擴(kuò)大的趨勢D．螺線管b對線圈a有吸引作用2.如圖是校園一卡通，在校園內(nèi)將一卡通靠近讀卡器，讀卡器向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波，一卡通內(nèi)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，驅(qū)動卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸，讀卡器感應(yīng)電路中就會產(chǎn)生電流，從而識別卡內(nèi)信息。下圖中與一卡通具有同一原理的是()3.如圖為法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗裝置，軟鐵環(huán)上繞有P、Q兩個線圈，將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線ab的正右方，開關(guān)斷開時小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)，N、S極方向如圖所示。下列說法中正確的是()A．開關(guān)閉合后的瞬間，ab導(dǎo)線中電流的方向沿a→bB．開關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直于紙面向里的方向轉(zhuǎn)動C．開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直于紙面向外的方向D．開關(guān)閉合并保持一段時間后，將滑動變阻器的滑片快速向d端移動，小磁針的N極朝垂直于紙面向外的方向轉(zhuǎn)動4．為了研究電磁爐的工作原理，某同學(xué)制作了一個簡易裝置，如圖所示，將一根電線纏繞在鐵芯外部，接通交流電源，放置在鐵芯上方的不銹鋼鍋具開始發(fā)熱。下述可以增大鍋具的發(fā)熱功率的辦法，可行的是()A．增大交流電源的頻率B．把不銹鋼鍋換成玻璃鍋C．將電源換成電動勢更大的直流電源D．把線圈內(nèi)部鐵芯去掉5.如圖所示，L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零。A和B是兩個完全相同的小燈泡。下列說法正確的是()A．閉合開關(guān)S后，A燈亮，B燈不亮B．閉合開關(guān)S后，A燈亮，B燈慢慢變亮C．開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定后，在突然斷開開關(guān)S的瞬間，A、B燈都閃亮一下D．開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定后，在突然斷開開關(guān)S的瞬間，A燈立即熄滅，B燈閃亮一下再熄滅6．電磁彈射裝置的原理圖如圖甲所示，驅(qū)動線圈通過開關(guān)S與電源連接，發(fā)射線圈放在絕緣且內(nèi)壁光滑的發(fā)射導(dǎo)管內(nèi)。閉合開關(guān)S后，在0～t0時間內(nèi)驅(qū)動線圈中的電流i隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。在這段時間內(nèi)，下列說法正確的是()A．發(fā)射線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場水平向左B．t＝t0時驅(qū)動線圈產(chǎn)生的自感電動勢最大C．t＝0時發(fā)射線圈中的感應(yīng)電動勢最小D．t＝t0時發(fā)射線圈中的感應(yīng)電流最大7.如圖所示，一不可伸長的細(xì)繩的上端固定，下端系在邊長為l＝0.40m的正方形金屬框的一個頂點上。金屬框的一條對角線水平，其下方有方向垂直于金屬框所在平面的勻強(qiáng)磁場。已知構(gòu)成金屬框的導(dǎo)線阻值為R＝0.008Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間t的變化關(guān)系為B(t)＝0.3－0.1t(T)，規(guī)定豎直向下為安培力的正方向，則在0～6s內(nèi)安培力隨時間的變化關(guān)系圖像是()8．如圖甲所示，一個矩形線圈懸掛在豎直平面內(nèi)，懸點P為AB邊中點。矩形線圈水平邊AB＝CD，豎直邊AC＝BD，在EF下方有一個范圍足夠大、方向垂直紙面(豎直平面)的勻強(qiáng)磁場。取垂直紙面向外為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向，電流順時針方向為正方向，安培力向上為正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。下列關(guān)于線圈內(nèi)的感應(yīng)電流i、線圈受到的安培力F隨時間t變化的圖像正確的是()二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16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4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)9．如圖甲，套在長玻璃管上的線圈兩端與電流傳感器相連，將一強(qiáng)磁鐵從豎直玻璃管上端由靜止釋放，電流傳感器記錄了強(qiáng)磁鐵下落過程中線圈感應(yīng)電流隨時間變化的i-t圖像，如圖乙所示，t2時刻電流為0，空氣阻力不計，則()A．t2時刻，穿過線圈磁通量的變化率最大B．t2時刻，強(qiáng)磁鐵的加速度等于重力加速度C．若只增加強(qiáng)磁鐵釋放高度，則感應(yīng)電流的峰值變小D．在t1到t3的時間內(nèi)，強(qiáng)磁鐵重力勢能的減少量大于其動能的增加量10．如圖(a)，U型導(dǎo)線框abcd與螺線管相連，螺線管內(nèi)的磁場平行于軸線，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律如圖(b)所示，設(shè)圖(a)中箭頭所示方向為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向，則()A．0～t1內(nèi)，感應(yīng)電流的方向為adcbaB．t1～t2內(nèi)，d點電勢高于a點電勢C．0～t1內(nèi)，感應(yīng)電流的大小逐漸增大D．t2～t3內(nèi)，感應(yīng)電流的大小逐漸減小11.1831年10月28日，法拉第展示了人類歷史上第一臺發(fā)電機(jī)——法拉第圓盤發(fā)電機(jī)，其原理如圖所示，水平向右的勻強(qiáng)磁場垂直于盤面，圓盤繞水平軸C以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，銅片D與圓盤的邊緣接觸，圓盤、導(dǎo)線和阻值為R的定值電阻組成閉合回路。已知圓盤半徑為L，圓盤接入CD間的電阻為r＝eq\f(R,2)，其他電阻均可忽略不計，下列說法正確的是()A．回路中的電流方向為b→aB．C、D兩端的電勢差為UCD＝eq\f(1,3)BL2ωC．定值電阻的功率為eq\f(B2L4ω2,6R)D．圓盤轉(zhuǎn)動一周的過程中，回路中的焦耳熱為eq\f(πB2L4ω,3R)12．如圖所示，兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為L＝2m，左端連接電阻R＝3Ω，軌道平面內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化規(guī)律為B＝2teq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(T))，導(dǎo)體棒ab放在導(dǎo)軌上，其長度恰好等于導(dǎo)軌間距，導(dǎo)體棒質(zhì)量m＝4kg，電阻為r＝1Ω，初始時導(dǎo)體棒位于導(dǎo)軌左端。在平行于導(dǎo)軌外力作用下，導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌以速度v＝2m/s向右做勻速運動，運動過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。設(shè)金屬導(dǎo)軌足夠長，不計導(dǎo)軌電阻和空氣阻力。下列說法正確的是()A．導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流I隨時間t變化規(guī)律為I＝2teq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(A))B．導(dǎo)體棒所受拉力F隨時間t變化規(guī)律為F＝8t2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(N))C．0～2s內(nèi)通過電阻R的電量為8CD．t＝2s時外力的瞬時功率為128W三、非選擇題(本題共4小題，共60分)13．(12分)如圖甲所示，單匝圓形線圈電阻r＝0.3Ω，線圈內(nèi)部MN左側(cè)存在垂直紙面向里的磁場，ac為線圈的直徑，線圈面積S＝0.2m2。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，求：(1)線圈中電流的大小及方向；(2)0～2s時間內(nèi)通過線圈橫截面的電荷量大小。14．(14分)如圖甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n＝1000，線圈面積S＝400cm2，線圈的電阻r＝1Ω，在線圈外接一個阻值R＝3Ω的電阻。把線圈放入一個方向垂直線圈平面向里的圓形勻強(qiáng)磁場中，磁場的大小和線圈完全重合，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，求：(1)t＝2s時電阻R上的電流大小和方向；(2)若把圓形磁場半徑縮小為原來的一半，求4～6s內(nèi)通過電阻R的電荷量。15.(16分)如圖所示，固定光滑絕緣斜面與水平面的夾角θ＝30°，斜面所在空間存在兩個相鄰且互不影響的有界勻強(qiáng)磁場Ⅰ、Ⅱ，磁場邊界水平，磁場Ⅰ的方向垂直斜面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1＝0.5T，磁場Ⅱ的方向垂直斜面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2＝0.5T，磁場Ⅰ、Ⅱ的寬度均為L＝2m。現(xiàn)有一邊長也為2m、電阻R＝2.0Ω的正方形閉合導(dǎo)線框abcd從距磁場Ⅰ上邊界x＝1.6m處由靜止釋放，已知線框ab邊剛進(jìn)入磁場Ⅰ時線框恰好做勻速直線運動，進(jìn)入磁場Ⅱ經(jīng)一段時間后，在ab邊出磁場Ⅱ區(qū)域下邊界之前線框又做勻速直線運動，整個線框在穿過磁場區(qū)域的過程中，ab邊始終水平，重力加速度大小g取10m/s2。求：(1)線框abcd的質(zhì)量m；(2)線框ab邊剛到達(dá)磁場Ⅱ下邊界時線框的速度大小。16．(18分)如圖所示，PMN和P′M′N′是兩條足夠長、相距為L的平行金屬軌道，MM′左側(cè)圓弧軌道表面光滑，右側(cè)水平軌道表面粗糙，并且MM′右側(cè)空間存在一豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。在左側(cè)圓弧軌道上高為h處垂直軌道放置一導(dǎo)體棒AB，在右側(cè)水平軌道上距AB棒足夠遠(yuǎn)的地方垂直軌道放置另一導(dǎo)體棒CD。已知AB棒和CD棒的質(zhì)量分別為m和2m，接入回路部分的電阻分別為R和2R，AB棒與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ，圓弧軌道與水平軌道平滑連接且電阻不計?，F(xiàn)將AB棒由靜止釋放，讓其沿軌道下滑并進(jìn)入磁場區(qū)域，最終運動到距MM′為d處停下，此過程中CD棒因摩擦一直處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度為g，求：(1)AB棒剛進(jìn)入磁場時所受安培力F安的大?。?2)整個過程中AB棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)整個過程中通過CD棒的電荷量q為多少？階段質(zhì)量檢測(二)1．選B將滑動變阻器的滑片P向下滑動，滑動變阻器接入電路的阻值減小，螺線管中的電流增大，產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，穿過線圈a的磁通量向下增大，根據(jù)楞次定律結(jié)合安培定則可知從上往下看，線圈a中將產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，根據(jù)“增縮減擴(kuò)”和“增離減靠”可知，線圈a有收縮的趨勢和遠(yuǎn)離螺線管的趨勢，故螺線管b對線圈a有排斥作用。故選B。2．選C一卡通利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；A、B都屬于電流的磁效應(yīng)現(xiàn)象，C是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，D是通電導(dǎo)線在磁場中受力運動。故選C。3．選B開關(guān)閉合后的瞬間，由安培定則可知，線圈P中產(chǎn)生順時針方向的磁場，由楞次定律可知，線圈Q中感應(yīng)出逆時針方向的磁場，則由安培定則可知，ab導(dǎo)線中電流的方向沿b→a，小磁針的N極朝垂直于紙面向里的方向轉(zhuǎn)動，故A錯誤，B正確；開關(guān)閉合并保持一段時間后，線圈P中的磁場穩(wěn)定，不發(fā)生變化，ab導(dǎo)線中無感應(yīng)電流，小磁針保持題圖示方向，故C錯誤；將滑動變阻器的滑片快速向d端移動的過程中，通過線圈P的電流增大，由楞次定律結(jié)合安培定則可知，ab導(dǎo)線中感應(yīng)電流的方向沿b→a，小磁針的N極朝垂直于紙面向里的方向轉(zhuǎn)動，故D錯誤。4．選A當(dāng)下方線圈通入交流電時，在不銹鋼鍋具中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成渦流而產(chǎn)生熱量，因感應(yīng)電動勢與電流的變化率成正比，增大交流電源的頻率，感應(yīng)電動勢增大，電流增大，熱功率增大，故A正確；玻璃不是磁性材料，把不銹鋼鍋換成玻璃鍋，則不會產(chǎn)生渦流，不發(fā)熱，故B錯誤；將電源換成直流電源，恒定電流產(chǎn)生恒定的磁場，穿過鍋具的磁通量不變，鍋具中不會有感應(yīng)電流，熱功率為0，故C錯誤；把線圈內(nèi)部鐵芯去掉，則磁場減弱，感應(yīng)電動勢減小，感應(yīng)電流減小，熱功率變小，故D錯誤。5．選D開關(guān)S閉合瞬間，線圈L因自感現(xiàn)象對電流有阻礙作用，則相當(dāng)于燈泡A與B串聯(lián)，因此兩燈同時亮，且亮度相同，穩(wěn)定后B燈被短路熄滅，A燈更亮，故A、B錯誤；電路穩(wěn)定后，當(dāng)開關(guān)S突然斷開瞬間，A燈中不會再有電流通過，故A燈馬上熄滅，由于自感現(xiàn)象，線圈中的電流只能慢慢減小，其相當(dāng)于電源，與B燈構(gòu)成閉合回路放電，B燈閃亮一下再熄滅，故C錯誤，D正確。6．選A根據(jù)安培定則可知，驅(qū)動線圈內(nèi)的磁場方向水平向右，結(jié)合題圖乙可知，驅(qū)動線圈的電流增大，通過發(fā)射線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，發(fā)射線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向水平向左，選項A正確；由題圖乙可知，t＝t0時驅(qū)動線圈中的電流變化率最小，驅(qū)動線圈產(chǎn)生的自感電動勢最小，此時通過發(fā)射線圈的磁通量變化率最小，發(fā)射線圈中的感應(yīng)電流最小，選項B、D錯誤；t＝0時驅(qū)動線圈中的電流變化率最大，則此時通過發(fā)射線圈的磁通量變化得最快，發(fā)射線圈中的感應(yīng)電動勢最大，選項C錯誤。7．選A金屬框中的感應(yīng)電動勢為E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝0.1×eq\f(1,2)×0.402V＝0.008V，金屬框中的感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R)＝1A，方向為逆時針，金屬框受到的安培力為F＝IBL＝1×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0.3－0.1t))×0.4eq\r(2)N＝0.12eq\r(2)－0.04eq\r(2)teq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(N))，故選A。8．選C在一個周期內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B先線性增大，再線性減小，且增大時的變化率比減小時的變化率大，所以線圈內(nèi)的磁通量先垂直紙面向外線性增大，再垂直紙面向外線性減小，前者的變化率大于后者的變化率，根據(jù)楞次定律結(jié)合安培定則可知，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流先沿順時針(正方向)，再沿逆時針(負(fù)方向)，且根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，順時針的電流大于逆時針的電流，故A、B錯誤；根據(jù)左手定則可知，當(dāng)電流沿順時針方向時，安培力F方向向上，且線性增大；當(dāng)電流沿逆時針方向時，安培力F方向向下，且線性減小；根據(jù)F＝BIL可知，安培力F線性增大時的變化率大于線性減小時的變化率，故C正確，D錯誤。9．選BD由題圖乙可知，t2時刻電流為0，說明此時線圈中感應(yīng)電動勢為0，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，穿過線圈的磁通量的變化率為0，A錯誤；t2時刻電流為0，則強(qiáng)磁鐵不受磁場力，只受重力，所以強(qiáng)磁鐵的加速度等于重力加速度，B正確；若只增加強(qiáng)磁鐵釋放高度，強(qiáng)磁鐵通過線圈的速度變大，則穿過線圈的磁通量的變化率變大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢的峰值變大，則線圈中感應(yīng)電流的峰值要變大，C錯誤；在t1到t3的時間內(nèi)，強(qiáng)磁鐵重力勢能的減少量等于其動能的增加量加上線圈的內(nèi)能的增加量，故強(qiáng)磁鐵重力勢能的減少量大于其動能的增加量，D正確。10．選AD由題圖(b)可知，0～t1內(nèi)，通過螺線管的磁通量向上增加，根據(jù)楞次定律結(jié)合安培定則可知，感應(yīng)電流的方向為adcba，根據(jù)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S可知，0～t1內(nèi)，線框中感應(yīng)電動勢保持不變，則線框中感應(yīng)電流的大小保持不變，故A正確，C錯誤；由題圖(b)可知，t1～t2內(nèi)，通過螺線管的磁通量先向上減少，后向下增加，根據(jù)楞次定律結(jié)合安培定則可知，線框中感應(yīng)電流的方向為dabcd，則d點電勢低于a點電勢，故B錯誤；根據(jù)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S可知，t2～t3內(nèi)，線框中感應(yīng)電動勢大小逐漸減小，則線框中感應(yīng)電流的大小逐漸減小，故D正確。11．選AD由右手定則可知，回路中的電流方向為b→a，故A正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，感應(yīng)電動勢E＝BL·eq\f(0＋ωL,2)＝eq\f(1,2)BL2ω，由于C端電勢低于D端電勢，則有UCD＝－eq\f(R,R＋\f(R,2))·E＝－eq\f(1,3)BL2ω，故B錯誤；回路中的感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R＋\f(R,2))＝eq\f(BL2ω,3R)，則定值電阻的功率PR＝I2R＝eq\f(B2L4ω2,9R)，故C錯誤；圓盤轉(zhuǎn)動一周的時間T＝eq\f(2π,ω)，圓盤轉(zhuǎn)動一周的過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2·eq\f(3R,2)·T＝eq\f(πB2L4ω,3R)，故D正確。12．選CD經(jīng)時間t導(dǎo)體棒移動位移x＝vt，回路面積S＝Lx＝Lvt，回路產(chǎn)生感生電動勢E1＝Seq\f(ΔB,Δt)＝Lvkt，根據(jù)楞次定律和安培定則，導(dǎo)體棒電流方向由a到b，t時刻導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的動生電動勢E2＝BtLv＝ktLv，根據(jù)右手定則，導(dǎo)體棒電流方向由a到b，兩個電動勢方向一致，回路電動勢E＝E1＋E2＝2Lvkt＝16teq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(V))，根據(jù)閉合回路歐姆定律有I＝eq\f(E,R＋r)＝4teq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(A))，故A錯誤；導(dǎo)體棒勻速運動，所受拉力與安培力等大反向，可得導(dǎo)體棒所受拉力大小F＝F安＝BtIL＝16t2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(N))，故B錯誤；通過電阻的電流表達(dá)式I＝4t,0～2s內(nèi)通過電阻R的電量q＝eq\f(1,2)It＝8C，故C正確；t＝2s時外力F＝64N，其功率P＝Fv＝128W，故D正確。13．解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝eq\f(ΔΦ,Δt)則有E＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(S,2)代入數(shù)據(jù)解得E＝0.045V根據(jù)閉合電路的歐姆定律I＝eq\f(E,r)解得I＝0.15A根據(jù)楞次定律結(jié)合安培定則可知，線圈中電流的方向為逆時針。(2)根據(jù)電流的定義式有q＝It解得q＝0.3C。答案：(1)0.15A逆時針(2)0.3C14．解析：(1)t＝2s時，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S＝20V感應(yīng)電流的大小為I＝eq\f(E,R＋r)＝5A由楞次定律結(jié)合安培定則可知，電阻R上感應(yīng)電流的方向為從b到a。(2)把磁場半徑縮小為原來的一半，磁場面積變?yōu)镾1＝100cm24～6s內(nèi)線圈產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為E1＝neq\f(ΔΦ1,Δt1)線圈產(chǎn)生的平均感應(yīng)電流為I1＝eq\f(E1,R＋r)4～6s內(nèi)通過電阻R的電荷量為q＝I1Δt1＝neq\f(ΔΦ1,R＋r)＝10C。答案：(1)5A從b到a(2)10C15．解析：(1)線框由靜止開始到線框ab邊到達(dá)磁場Ⅰ上邊界的過程中做勻加速運動，設(shè)加速度大小為a，線框ab邊到達(dá)磁場Ⅰ上邊界時速度為v1，根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ＝ma根據(jù)運動學(xué)公式有v12＝2ax線框ab邊剛進(jìn)入磁場Ⅰ時切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝B1Lv1根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝eq\f(E,