高二物理同步测试-电磁感应一

高二物理同步测试— 电磁感应一

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试用时60分钟。

第Ⅰ卷（选择题，共32分）

一、选择题：（每小题至少有一个选项是正确的，请把正确的答案填入答题卡中，每小题4分，共32分，漏选得2分，错选和不选得零分）

1．一平行线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图21—1所示的匀强磁场中运动。已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向分别为　　　 （　　）

　A．位置Ⅰ逆时针方向，位置Ⅱ逆时针方向

　B．位置Ⅰ逆时针方向，位置Ⅱ顺时针方向

　C．位置Ⅰ顺时针方向，位置Ⅱ顺时针方向

　D．位置Ⅰ顺时针方向，位置Ⅱ逆时针方向

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图21—1

2．如图21—2所示，光滑的水平桌面上放着两个完全相同的金属环a和b，当一条形磁铁的S极竖直向下迅速靠近两环中间时，则（　　）

　A．a、b均静止不动

　B．a、b互相靠近

　C．a、b互相远离

　D．a、b均向上跳起

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  图21—2

3．1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”。1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验，他设想，如果只有N极的磁单极子从上到下穿过图示的超导线圈，如图21—3所示。那么，从上向下看，超导线圈上将出现（　　）

　A．先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流

　B．先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流

　C．顺时针方向的持续流动的感应电流

　D．逆时针方向的待续流动的感应电流

图21—3

4、边长为L的正方形线框，电阻为R，以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过如图21—4甲所示的匀强磁场区域，若经x轴正方向为力的正方向，线框在图示位置时作为零时刻，则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为乙图中的　　　 （　　）

　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　  图21—4

5．两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有一电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计，斜面处在一个匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向上。质量为m、电阻可忽略不计的金属棒ab，在沿着斜面、与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升高度为h。如图21—5所示，在这个过程中（　　）

　A．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零

　B．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh

与电阻R上发出的焦耳热之和

　C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零

　D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发生的焦耳热

　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图21—5

6．如图21—6所示，S和P是半径为a的环形导线的两端点，OP间电阻为R，其余电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直环面，当金属棒OQ以角速度ω绕O点无摩擦匀速转动时，则（　　）

　A．电阻R两端的电压为Bωa²/2

　B．电阻R消耗的功率为B²ω²a⁴/4R

　C．金属棒受的磁场力为B²ωa³/2R

　D．外力对OQ做功的功率为B²ω²a⁴/2R

　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图21—6

7．如图21—7所示，A、B、C是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻很小的自感线圈，今将S闭合，下面说法正确的是（　　）

　A．B、C灯同时亮，A灯后亮

　B．A、B、C同时亮，然后A灯逐渐暗，最后灭

　C．A灯一直不亮，只有B和C灯亮

　D．A、B、C灯同时亮，并且亮暗没有变化

8．如图21—8所示，虚线abcd内有一矩形匀强磁场区域，　　　　　  图21—7

ab=2bc，磁场方向垂直纸面，实线框ABCD是正方形线圈，

AB边与ab边平行。用力将线圈匀速拉出磁场，若速度方

向与AB边平行时拉力做功为W₁，速度方向与BC边平行

时拉力做功为W₂，则（　　）

　A．W₁=W₂　　　　　  B．W₁=2W₂

　C．2W₁=W₂　　　　　 D．4W₁=W₂　　　　　　　　　　　　　　 图21—8

第Ⅱ卷（非选择题，共68分）

二、填空题（每空4分，共32分，请把答案填写在题中横线上）

9．如图21—9所示，水平放置的平行金属框架宽0.6m，金属

棒垂直框架两边放置。电阻R=1Ω，金属棒电阻r=0.2Ω。

磁感应强度B=0.5T的匀强磁场方向如图，其余电阻不计。

当金属棒以v=4m/s的速度向右匀速运动时，ab棒两端电

势差是　　　　 V，　　　　  端电势高。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图21—9

10．如图21—10所示，在光滑的绝缘水平面上，一个半径为10cm、电阻为1Ω、质量为0.1kg的金属圆环以10m/s的速度向一有界磁场滑去。磁场

的磁感应强度为0.5T，经过一段时间圆环恰有一半进入磁场，

共产生3.2J的热，此时圆环的速度为　　　　　  ，加速度

为 　　　　　。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

11．A、B两闭合线圈用同样导线绕成且均为10匝，半径为r_A=2r_B，　　图21—10

内有如图21—11所示的有理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，

则A、B环中感应电动势之比E_A∶E_B=　　　　  ，产生的感应

电流之比I_A∶I_B= 　　　　  。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

12．如图21—12所示，放在桌面上的闭合铁心左右两边都绕上线圈，　　图21—11

每个线圈两端均与水平导轨相连（导轨电阻不计）。导轨上分别放置光

滑金属棒a和b，形成两个闭合回路。竖直向下的匀强

磁场垂直穿过两个回路。当金属棒a沿导轨匀速向左运

动时，金属棒b的运动情况是　　　　　　 ；当金属

棒a沿导轨向左匀加速前进时，金属棒b的运动情况是

　　　　　　　 。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  图21—12

三、计算题（本题共4小题，共36分，解答应写明必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）

13．（9分）用粗细均匀的绝缘导线折成一个圆环，环内用相同绝缘

导线折成内接正方形，他们都闭合，现将他们放在均匀变化的

匀强磁场中，磁场方向与线圈所在平面垂直，如图21—13所示，

已测得圆环中的感应电流I₁=0.707mA，求内接正方形中的感应

电流I₂。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图21—13

14．（9分）如图21—14所示，有一磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场，垂直磁场方向放置一很长的金属框架，框架上有一导体棒ab保持与框边垂直，并由静止开始下滑。已知ab长50cm，质量为0.1kg，电阻为0.1Ω，框架电阻不计，取g=10m/s²，求：

（1）导体棒下落的最大速度和最大加速度；

（2）导体棒在下落的最大速度时产生的电功率。

图21—14

15．如图21—15所示，在两条平行光滑导轨上有一金属棒ab，匀强磁场跟轨道平面垂直，导轨上有两定值电阻，R₁=5Ω，R₂=6Ω，滑动变阻器R₀（其余电阻不计），电路中的电压表量程为0~10V，电流表的量程为0~3A，将R₀调至30Ω，用F=40N的力使ab垂直导轨向右平移，当ab达到稳定状态时，两电表中有一表正好达到满偏，而另一表未达到满偏。（1）求此时ab的速度；（2）调节R_-0的阻值使稳定时两表都正好满偏，力F必须为多大？此时ab的速度又为多大？

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  图21—15

16．如图21—16所示，金属杆ab和cd长均为L，电阻均为R，质量分别为M和m，M＞m。用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧，两金属杆都处在水平位置，整个装置处在一与回路平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，若金属杆ab正好匀速向下运动，求运动的速度。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  图21—16

物理参考答案（五）

1．B；2．C；3．D；4．B；5．AD；6．ABC；7．B；8．C；9．1，b；10．0.6m/s，0.6m/s²；

11．1：1，1：2；12．静止，向左加速；

13．解：由法拉第电磁感应定律得E=△φ/△t=△BS/△t（S为线圈面积） ①

　　　 又I=E/R ……② R=ρL/s（L为导线长度，s为导线横截面积）…………③ 联立①、②、③解得

I=△BS·s/ρL△t …………④（4分）设正方形的边长为a，由几何关系可得圆的半径为√2 a

　　 则S_圆=2πa²，S_正=a²，…………⑤　L_圆=2√2πa，L_正=4a，…………⑥

联立④、⑤、⑥解得I_圆：I_正=√2：1　所以I₂=0.707/√2=0.5A。　 （5分）

14．解：（1）对ab棒进行受力分析，有mg—vB²L²/R=ma  当v=0时，a_m=g=10m/s²　　（3分）

当a=0时，有v_m=mgR/B²L²　 代入数据得v_m=1.6m/s　　 （3分）

（2）P=（vBL）²/R=（1.6×0.5×0.5）²/0.1=1.6W（3分）

15．解：（1）R₀与R₂并联， R_并=30×6/（30+6）=5Ω此时电路中的总电阻为R_总=5+5=10Ω

如电流表满偏，则有电压表的示数

U=3×5=15V＞10V　所以只能是电压表满偏，此时电路中的电流为I=2A，总电动势为E=20V

由于棒匀速，有F=F_安=ILB　 LB=F/I=40/2=20　由E=vBL得此时　v=E/BL=20/20=1m/s（4分）

（2）当两表都满偏时，有I=3A，U=10V，R₁两端的电压U₁=15V，U_总=E=25V

由F—F_安=ma　 当a=0时有F=ILB=3×20=60N（3分）　由E=vBL得

v=E/BL=25/20=1.25m/s　　　 （2分）

16．解：设磁场方向垂直纸面向里，则ab中的感应电动势E₁=BvL，方向由a到b；cd中的感应电动势E₂=BvL，方向由d到c；回路中的电流方向为abcda，大小为

I=（E₁+E₂）/2R=2BvL/2R=BvL/R…①（2分）Ab受到的安培力向上，

cd受到的安培力向下，大小均为　F=IBL=B²vL²/R。………②（2分）

当ab匀速下滑时，则cd应匀速上升，设杆所受导线的拉力为T， 对ab进行受力分析有

T+F=Mg…③　　　（2分）　对cd进行受力分析有　T=F+mg…④　　　（2分）

联立①、②、③、④解得　v=（M—m）gR/2B²L²。　（1分）

北京英才苑学科专家组　贾玉兵审定