第一章 电磁感应与现代生活 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测试卷章末检测试卷(一一) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共计 48 分.18 题为单选题，912 题为多选题， 全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分) 1.在物理学发展中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙述符合史 实的是( ) A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应说明了电和磁之间存在联系 B.法拉第根据通电直导线的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说 C.安培在实验中观察到，通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，出现了感应电流 D.楞次在分析了许多实验事

2、实后提出，感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反 答案 A 解析 奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，选项 A 正确；根据通电螺 线管产生的磁场与条形磁铁的磁场相似性，安培提出了磁性是分子内环形电流产生的，即分 子电流假说，选项 B 错误；法拉第探究磁产生电的问题，发现导线中电流“通、断”时导线 附近的固定导线圈中出现感应电流而导线中通有恒定电流时导线圈中不产生感应电流，选项 C 错误； 楞次定律指出感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化， 选项 D 错误. 2.如图 1 所示，螺线管与灵敏电流计相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺 线管.下列说法

3、正确的是( ) 图 1 A.电流计中的电流先由 a 到 b，后由 b 到 a B.a 点的电势始终低于 b 点的电势 C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量 D.磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度 答案 D 解析 在磁铁进入螺线管的过程中，螺线管磁通量增大，且方向向下，由楞次定律可知，感 应电流由 b 经电流计流向 a；在磁铁穿出螺线管的过程中，磁通量减小，且方向向下，由楞 次定律可知，感应电流由 a 经电流计流向 b，则 a 点电势先低于 b 点电势，后高于 b 点电势， 故 A、B 错误；磁铁减少的重力势能转化为内能和磁铁的动能，C 错误；磁铁刚离开螺线管 时，由楞次定律“来拒去

4、留”可知，磁铁受到的合外力小于重力，D 正确. 3.如图 2 所示是研究通电自感现象实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开 关， 调节滑动变阻器 R 的滑动触头， 使两个灯泡的亮度相同， 调节滑动变阻器 R1的滑动触头， 使它们都正常发光，然后断开开关 S.重新闭合开关 S，则 ( ) 图 2 A.闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮 B.闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮 C.稳定后，L 和 R 两端的电势差一定相同 D.稳定后，A1和 A2两端的电势差不相同 答案 C 解析 断开开关再重新闭合开关的瞬间，根据自感原理可判断，A2立刻变亮，而 A1逐渐变 亮，A、B 均错误；稳定

5、后，自感现象消失，根据题设条件可判断，滑动变阻器 R 接入电路 的阻值与线圈 L 的电阻一样大，线圈 L 和 R 两端的电势差一定相同，A1和 A2两端的电势差 也相同，所以 C 正确，D 错误. 4.匀强磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正方向，磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如 图 3 甲所示，在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图乙所示.令 E1、E2、E3 分别表示 Oa、bc、cd 段的感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的电流，则下列判断 正确的是( ) 图 3 A.E1E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向 B.E1E2，I1沿顺时针方向，I2沿逆时针

6、方向 C.E2E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向 D.E2E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向 答案 A 5.(2018 北京市房山区模拟)电磁感应现象在生产、生活中有着广泛的应用.图 4 甲为工业上探 测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术原理图.其原理是将线圈中通入电流， 使被测 物件内产生涡流，借助探测线圈内电流变化测定涡流的改变，从而获得被测物件内部是否断 裂及位置的信息.图乙为一个带铁芯的线圈 L、 开关 S 和电源用导线连接起来的跳环实验装置， 将一个套环置于线圈 L 上且使铁芯穿过其中，闭合开关 S 的瞬间，套环将立即跳起.关于对以 上两个应用实例理解正确的是( )

7、 图 4 A.能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料 B.涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了自感现象 C.以上两个应用实例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源 D.以上两个应用实例中的线圈所连接电源也可以都是恒压直流电源 答案 A 6.(2017 南通、扬州、泰州、淮安四市第三次模拟考试)法拉第发明了世界上第一台发电机.如 图 5 所示，圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷 M、N 分别与盘的边缘和中心 点接触良好，且与灵敏电流计相连.金属盘绕中心轴沿图示方向转动，则( ) 图 5 A.电刷 M 的电势高于电刷 N 的电势 B.若只将电刷 M 移近 N，电流计的示数变

8、大 C.若只提高金属盘转速，电流计的示数变大 D.若只将变阻器滑片向左滑动，电流计的示数变大 答案 C 解析 由电流的流向，根据安培定则，可知蹄形磁铁的左端为 N 极，右端为 S 极，两磁极间 的磁场方向向右，根据金属盘的转动方向，结合右手定则可以判断，电刷 N 的电势高于电刷 M 的电势， A 错误； 若只将电刷 M 移近 N， 则电路中的感应电动势减小， 电流计的示数减小， B 错误；若只提高金属盘的转速，则金属盘中产生的感应电动势增大，电流计的示数增大， C 正确；若只将变阻器滑片向左滑动，变阻器接入电路的电阻增大，则电磁铁中的电流减小， 两磁极间的磁感应强度减小，圆盘中产生的感应电动势

9、减小，电流计的示数减小，D 错误. 7.(2018 全国卷)如图 6 所示，导体轨道 OPQS 固定，其中 PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中 点， O 为圆心.轨道的电阻忽略不计.OM 是有一定电阻、 可绕 O 转动的金属杆， M 端位于 PQS 上，OM 与轨道接触良好.空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为 B. 现使 OM 从 OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到 OS 位置并固定(过程)； 再使磁感应强度的 大小以一定的变化率从 B 增加到 B(过程).在过程、 中， 流过 OM 的电荷量相等， 则B B 等于( ) 图 6 A.5 4 B. 3 2 C. 7 4 D

10、.2 答案 B 解析 设半圆弧 PQS 的半径为 r，在过程中，根据法拉第电磁感应定律，有 E11 t1 B 1 2r 21 4r 2 t1 根据闭合电路欧姆定律，有 I1E1 R 且 q1I1t1 在过程中，有 E22 t2 BB1 2r 2 t2 I2E2 R q2I2t2 又 q1q2，即 B 1 2r 21 4r 2 R BB1 2r 2 R 所以B B 3 2. 8.如图 7 所示，足够长的平行金属导轨倾斜放置，倾角为 37 ，宽度为 0.5 m，电阻忽略不计， 其上端接一小灯泡，电阻为 1 .一导体棒 MN 垂直导轨放置，质量为 0.2 kg，接入电路的电 阻为 1 ， 两端与导轨

11、接触良好， 与导轨间的动摩擦因数为 0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平 面的匀强磁场(图中未画出)， 磁感应强度为 0.8 T.将导体棒 MN 由静止释放， 运动一段时间后， 小灯泡稳定发光，此后导体棒 MN 的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度 g 取 10 m/s2，sin 37 0.6，cos 37 0.8)( ) 图 7 A.2.5 m/s 1 W B.5 m/s 1 W C.7.5 m/s 9 W D.15 m/s 9 W 答案 B 解析 小灯泡稳定发光时，导体棒 MN 匀速下滑，其受力如图所示，由平衡条件可得 F安f mgsin 37 ，fmgcos 37 ，故 F安

12、mg(sin 37 cos 37 )0.4 N，由 F安BIL 得 IF 安 BL 1 A，所以 EI(R灯RMN)2 V，导体棒的运动速度 v E BL5 m/s，小灯泡消耗的电功率为 P灯I2R灯1 W.故选项 B 正确. 9.(2017 苏北四市联考)如图 8 甲所示，一个刚性圆形线圈与电阻 R 构成闭合回路，线圈平面 与所在处的匀强磁场方向垂直，磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示.下列关 于线圈中产生的感应电动势e、 电阻R消耗的功率P随时间t变化的图像， 可能正确的有 ( ) 图 8 答案 BD 解析 线圈的面积不变，由 EnSB t得感应电动势为定值，且磁场增强

13、和磁场减弱引起的感 应电动势方向相反，A 错误，B 正确；对于电阻 R，流过的电流大小不变，功率 PI2R 恒定， C 错误，D 正确. 10.如图 9 甲所示，一个匝数 n100 的圆形导体线圈，面积 S10.4 m2，电阻 r1 .在线圈 中存在面积 S20.3 m2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度 B 随时间 t 变化的 关系如图乙所示.有一个 R2 的电阻，将其两端 a、b 分别与图甲中的圆形线圈相连接，b 端接地，则下列说法正确的是( ) 图 9 A.圆形线圈中产生的感应电动势 E6 V B.在 04 s 时间内通过电阻 R 的电荷量 q6 C C.设 b 端电势为零，则

14、 a 端的电势 a3 V D.在 04 s 时间内电阻 R 上产生的焦耳热 Q18 J 答案 BD 解析 由法拉第电磁感应定律可得 EnB tS2，由题图乙可得 B t 0.6 4 T/s0.15 T/s，将其 代入可得 E4.5 V，A 错.q I t E Rrtn Rrttn Rr，在 04 s 穿过圆形导体 线圈磁通量的变化量为 0.60.3 Wb00.18 Wb，代入可得 q6 C，B 对.04 s 内磁 感应强度增大，圆形线圈内磁通量增加，由楞次定律结合安培定则可得 b 点电势高，a 点电 势低，故 C 错.由于磁感应强度均匀变化产生的电动势与电流均恒定，可得 I E rR1.5 A

15、， 由焦耳定律可得 QI2Rt18 J，D 对. 11.如图 10 甲所示，电阻不计且间距 L1 m 的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值 R 2 的电阻，虚线 OO下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量 m0.1 kg、电 阻不计的金属杆 ab 从 OO上方某处由静止释放.金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接 触且始终水平.已知杆 ab 进入磁场时的速度 v01 m/s，下落 0.3 m 的过程中加速度 a 与下 落距离 h 的关系图像如图乙所示，g 取 10 m/s2，则( ) 图 10 A.匀强磁场的磁感应强度为 2 T B.杆 ab 下落 0.3 m 时，金属杆的速度为 1

16、m/s C.杆 ab 下落 0.3 m 的过程中，R 上产生的热量为 0.2 J D.杆 ab 下落 0.3 m 的过程中，通过 R 的电荷量为 0.25 C 答案 AD 解析 当金属杆进入磁场后， 根据右手定则判断可知金属杆 ab 中电流的方向由 a 到 b.由题图 乙知，刚进入磁场时，金属杆的加速度大小 a110 m/s2，方向竖直向上.由牛顿第二定律得： BI1Lmgma1，其中 I1E R BLv0 R 代入数据，解得：B2 T，故 A 正确；a0 时金属杆受 到的重力与安培力平衡，有 mgBIL0，其中 IBLv R ，联立得：v0.5 m/s，故 B 错误；从 开始到下落 0.3

17、m 的过程中，由能量守恒有：mghQ1 2mv 2，代入数据得：Q0.287 5 J， 故 C 错误；金属杆自由下落高度为 h0v 2 0 2g 0.05 m，金属杆下落 0.3 m 的过程中通过 R 的电 荷量为：q I t E R t t R t R BLhh0 R ，代入数据得 q0.25 C，故 D 正确. 12.如图 11 所示，有一个在水平面内固定的“V”字形金属框架 CAD，60 ，磁感应强度 为 B 的匀强磁场方向竖直向下，导体棒 MN 在框架上从 A 点开始在外力 F 作用下，沿垂直 MN 方向以速度 v 匀速向右平移，使导体棒和框架始终构成等边三角形回路.已知框架和导体 棒

18、的材料和横截面积均相同，其单位长度的电阻均为 r，框架和导体棒均足够长，导体棒运 动中始终与磁场方向垂直，且与框架接触良好.下列关于回路中的电流 I、外力 F 和回路消耗 的电功率 P 随时间 t 变化关系的四个图像中正确的是( ) 图 11 答案 AC 解析 导体棒运动时间为 t 时，通过的位移为 svt，回路中的有效切割长度为：L2stan 2， 感应电动势为 EBLv， 回路的总电阻为 R总r 3 2stan 2， 联立得回路中的电流 I 与 t 的关系 式为 IBv 3r，B、v、r 一定，则 I 为一定值，故 A 正确，B 错误；外力 F 大小等于安培力大 小，则 FBIL 2B2v

19、2tan 2 3r t，F 与 t 成正比，故C 正确；通过的位移为s 时的功率为：PI2R总 2B2v3tan 2 3r t，则 P 与 t 成正比，故 D 错误. 二、非选择题(本题共 5 小题，共计 52 分) 13.(8 分)(2018 三明市高二下期末)如图 12 甲所示为“研究电磁感应现象”的实验装置. 图 12 (1)按实验的要求将图甲中所缺的导线补画完整. (2)开关闭合后，下列说法正确的是_. A.只要将线圈 A 放在线圈 B 中就会引起电流计指针偏转 B.线圈 A 插入或拔出线圈 B 的速度越大，电流计指针偏转的角度越大 C.如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下

20、，那么合上开关后，A 线圈插入 B 线圈中，将滑动变阻器滑动触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针向左偏一下 (3)上述实验中，原线圈 A 可等效为一个条形磁铁，将线圈 B 和灵敏电流计连接如图乙所示， 当电流从正接线柱流入灵敏电流计时， 指针向正接线柱一侧偏转.则当条形磁铁迅速向上拔出 时，图中灵敏电流计指针向_(填“正”或“负”)接线柱方向偏转. 答案 (1)如图所示(3 分) (2)BC(3 分) (3)正(2 分) 解析 (1)将电源、开关、滑动变阻器、线圈 A 串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下 两个接线柱，再将电流计与线圈 B 串联成另一个回路，电路图如图所示. (2)当将线圈 A

21、 放在线圈 B 中，因磁通量不变，则不会引起电流计指针偏转，故 A 错误；线 圈 A 插入或拔出线圈 B 的速度越大，则穿过线圈的磁通量的变化率越大，感应电动势越大， 则产生的感应电流越大，那么电流计指针偏转的角度越大，故 B 正确；在闭合开关时，电流 增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合 上开关后，A 线圈插入 B 线圈中，将滑动变阻器滑动触头迅速向左拉时，接入电路中的电阻 增大，电流减小，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知灵敏电流计指针向左偏一下， 故 C 正确. (3)当电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转，根据楞次定律，

22、依据题 图可知，螺线管的感应电流由上向下，则当条形磁铁迅速向上拔出时，穿过线圈的磁通量减 小，根据楞次定律，螺线管的感应电流由上向下，灵敏电流计指针向正接线柱方向偏转. 14.(10 分)如图 13 甲所示，竖直平面内有边长 l0.2 m 的正方形线框，匝数 n100，线框总 电阻 R8 ，一范围足够大的匀强磁场，其方向垂直于线框平面，磁场的磁感应强度 B 按如 图乙所示规律变化(磁场方向以垂直于线框平面向外为正).求： 图 13 (1)前 2 s 内，线框产生的焦耳热； (2)t0.5 s 时，线框的 ab 边受到的安培力大小. 答案 (1)16 J (2)20 N 解析 (1)前 2 s

23、内线框的感应电动势大小为： EnB tS(2 分) 解得 E8 V(1 分) 线框产生的焦耳热 QE 2 Rt(1 分) 解得 Q16 J(1 分) (2)由楞次定律可知前2 s 内线框中的感应电流方向为abcda，ab 边受到的安培力方向向上(1 分) 安培力的大小 FnBIl(1 分) IE R(1 分) 由题图乙可知 t0.5 s 时磁感应强度的大小 B1 T(1 分) 解得 F20 N.(1 分) 15.(10 分)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图 14 所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂 挂有矩形线圈，两臂平衡.线圈的水平边长 L0.1 m，竖直边长 H0.3 m，匝数为 N1.线

24、圈的 下边处于匀强磁场内， 磁感应强度 B01.0 T， 方向垂直线圈平面向里.线圈中通有可在 02.0 A 范围内调节的电流 I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测 得物体的质量.(重力加速度取 g10 m/s2) 图 14 图 15 (1)为使“电磁天平”的量程达到 0.5 kg，线圈的匝数 N1至少为多少？ (2)进一步探究电磁感应现象，另选 N2100 匝、形状相同的线圈，总电阻 R10 .不接外电 流，两臂平衡.如图 15 所示，保持 B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁 感应强度 B 随时间均匀变大，磁场区域宽度 d0.1 m.当挂盘中放质

25、量为 0.01 kg 的物体时， 天平平衡，求此时磁感应强度的变化率B t. 答案 (1)25 匝 (2)0.1 T/s 解析 (1)“电磁天平”中的线圈受到安培力， I2.0 A 时线圈的匝数最少 FN1B0IL(1 分) 由天平平衡可知：mgN1B0IL(2 分) 代入数据解得：N125 匝.(1 分) (2)由法拉第电磁感应定律得：EN2 t N2B tLd(2 分) 由欧姆定律得：IE R(1 分) 线圈受到的安培力 FN2B0IL(1 分) 由天平平衡可得：mgF(1 分) 联立各式，代入数据可得B t0.1 T/s.(1 分) 16.(10 分)(2017 江苏单科)如图 16 所

26、示，两条相距为 d 的平行金属导轨位于同一水平面内， 其右端接一阻值为 R 的电阻.质量为 m 的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域 MNPQ 的磁感应强度大小为 B、 方向竖直向下.当该磁场区域以速度 v0匀速地向右扫过金属杆 后，金属杆的速度变为 v.导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始 终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求： 图 16 (1)MN 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小 I； (2)MN 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小 a； (3)PQ 刚要离开金属杆时，感应电流的功率 P. 答案 (1)Bdv0 R (2)B 2d2v 0 mR (3)B

27、 2d2v 0v 2 R 解析 (1)感应电动势 EBdv0(1 分) 感应电流 IE R(1 分) 解得 IBdv0 R (1 分) (2)安培力 FBId(1 分) 由牛顿第二定律 Fma(1 分) 解得 aB 2d2v 0 mR (1 分) (3)金属杆切割磁感线的相对速度 vv0v，(1 分) 则感应电动势 EBd(v0v)(1 分) 电功率 PE 2 R (1 分) 解得 PB 2d2v 0v 2 R (1 分) 17.(14 分)(2018 池州市高二下期末)如图 17 所示，平行长直光滑固定的金属导轨 MN、PQ 平 面与水平面的夹角 30 ，导轨间距为 L0.5 m，上端接有

28、R3 的电阻，在导轨中间加 一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁场区域为 OOO1O1，磁感应强度大小为 B2 T，磁 场区域宽度为d0.4 m，放在导轨上的一金属杆ab 质量为m0.08 kg、电阻为r2 ，从距磁 场上边缘d0处由静止释放，金属杆进入磁场上边缘的速度v2 m/s.导轨的电阻可忽略不计， 杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度大小为 g10 m/s2， 求： 图 17 (1)金属杆距磁场上边缘的距离 d0； (2)通过磁场区域的过程中通过金属杆的电荷量 q； (3)金属杆通过磁场区域的过程中电阻 R 上产生的焦耳热 QR. 答案 (1)0.4 m (2)

29、0.08 C (3)0.096 J 解析 (1)由能量守恒定律得 mgd0sin 30 1 2mv 2(2 分) 金属杆距磁场上边缘的距离 d00.4 m(1 分) (2)由法拉第电磁感应定律 E t (1 分) 由闭合电路欧姆定律 I E Rr(1 分) q I t(1 分) 则金属杆通过磁场区域的过程中通过其的电荷量 q Rr BLd Rr0.08 C (3)由法拉第电磁感应定律，金属杆刚进入磁场时 EBLv2 V(1 分) 由闭合电路欧姆定律 I E Rr0.4 A(1 分) 金属杆受到的安培力 FBIL0.4 N(1 分) 金属杆重力沿轨道平面向下的分力 Fmgsin 30 0.4 N(1 分) 所以金属杆进入磁场后做匀速直线运动(1 分) 由能量守恒定律得，回路中产生的焦耳热 Qmgdsin 30 (1 分) 金属杆通过磁场区域的过程中，在电阻 R 上产生的热量 QR R RrQ(1 分) 代入数据可得 QR0.096 J.(1 分)