2022—2023學年高二粵教版（2019）選擇性必修第二冊 第二章 電磁感應 單元檢測卷3（含解析）

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2022—2023學年高二粵教版（2019）選擇性必修第二冊 第二章 電磁感應 單元檢測卷3（含解析）一、單選題（共28分）1．安檢門是一種檢測人員有無攜帶金屬物品的探測裝置，又稱金屬探測門。安檢門主要應用在機場、車站等人流較大的公共場所用來檢查人身體上隱藏的金屬物品，如槍支、管制刀具等。如圖為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈。工作過程中某段時間通電線圈中存在順時針方向均勻減小的電流，則（　?。?/span>A．無金屬片通過時，接收線圈中的感應電流方向為逆時針B．無金屬片通過時，接收線圈中的感應電流增大C．有金屬片通過時，接收線圈中的感應電流方向為逆時針D．有金屬片通過時，接收線圈中的感應電流大小發(fā)生變化2．如圖所示，導體軌道固定，其是半圓弧，為半圓弧的中心，為同心，軌道的電阻忽略。是有一定電阻的可繞轉(zhuǎn)動的金屬桿。端位于弧上，與軌道接觸良好?？臻g存在與半圓弧所在平面垂直的勻強磁場，磁感應強度的大小為B，現(xiàn)使從位置以恒定的角速度沿逆時針方向轉(zhuǎn)到位置并固定（過程Ⅰ）；再使磁感應強度的大小以一定的變化率從B增加到2B（過程Ⅱ）。在過程Ⅰ、Ⅱ，流過的電荷量之比為（　　）A． B． C． D．3．長為的兩根完全相同的軟絕緣金屬導線放在光滑的水平桌面上，周圍有垂直桌面向下的勻強磁場，磁感應強度大小。初始時，兩導線兩端連接盤繞放置，現(xiàn)在外力作用下拉動導線，使兩根導線在時間內(nèi)形成一個圓形，如圖所示。已知每根導線電阻。下列說法正確的是（　?。?/span> A．此過程中感應電動勢的平均值 B．此過程中通過導線的平均感應電流C．此過程中通過導線橫截面的電荷量 D．此過程中導線中形成的電流沿順時針方向4．一個質(zhì)量為m的條形磁體，磁體長為l，在磁體下方h處固定一總電阻為R的矩形線框，磁體由靜止釋放，當磁體上端離開線框時，速度為v，不計空氣阻力，這個過程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱為（　?。?/span>A．mgh B． C． D．5．如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩個質(zhì)量相等邊長不等的單匝閉合正方形線圈Ⅰ和Ⅱ，分別用相同材料，不同粗細的導線繞制（Ⅰ為細導線）。兩線圈在距磁場上界面高處由靜止開始自由下落，再進入磁場，最后落到地面。運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界。設線圈Ⅰ、Ⅱ落地時的速度大小分別為、，在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為、。不計空氣阻力，則（　?。?/span>A．v1＞v2，Q1＜Q2 B．v1＝v2，Q1＝Q2C．v1＜v2，Q1＞Q2 D．不能確定6．如圖所示是高頻焊接原理示意圖。線圈中通以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應電流，感應電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是（　　）A．電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快B．電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快C．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻小D．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為電壓高7．如圖所示為電磁炮的簡化原理示意圖，它由兩條水平放置的平行光滑長直軌道組成。軌道間放置一個導體滑塊作為彈頭。當電流從一條軌道流入，經(jīng)彈頭從另一條軌道流回時，在兩軌道間產(chǎn)生磁場，彈頭就在安培力推動下以很大的速度射出去。不計空氣阻力，將該過程中安培力近似處理為恒力，為了使彈頭獲得更大的速度，可適當(　　)A．減小平行軌道間距 B．增大軌道中的電流C．縮短軌道的長度 D．增大彈頭的質(zhì)量二、多選題（共12分）8．如圖所示，光滑金屬導軌DCEF固定在水平面并處于豎直向下的勻強磁場中，CD、EF平行且足夠長，CE是粗細均勻、電阻率一定的導體，且與EF夾角為θ（θ<90°），CD和EF的電阻不計。導體棒MN與CE的材料、粗細均相同，用外力F使MN向右勻速運動，從E點開始計時，運動中MN始終與EF垂直且和導軌接觸良好。若圖中閉合電路的電動勢為E，電流為I，消耗的電功率為P，下列圖像正確的是（　　）A． B．C． D．9．如圖，光滑平行導軌上端接一電阻R，導軌彎曲部分與水平部分平滑連接，導軌間距為l，導軌和金屬棒的電阻不計，導軌水平部分左端有一豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B，現(xiàn)將金屬棒從導軌彎曲部分的上端由靜止釋放，金屬棒剛進入磁場時的速度為，離開磁場時的速度為，改變金屬棒釋放的高度，使其釋放高度變?yōu)樵瓉淼?/span>，金屬棒仍然可以通過磁場區(qū)域，則（　　）A．金屬棒通過磁場區(qū)域時金屬棒中的電流方向為由Q到PB．金屬棒第二次離開磁場時的速度為C．金屬棒第二次通過磁場區(qū)域的過程中電阻R消耗的平均功率比第一次小D．金屬棒在兩次通過磁場區(qū)域的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量相等10．如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當PQ在外力作用下運動時，MN在磁場力的作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是（　　） A．向右加速運動 B．向左加速運動C．向右減速運動 D．向左減速運動三、實驗題（共15分）11．小麗同學用圖甲的實驗裝置“研究電磁感應現(xiàn)象”。閉合開關瞬間，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向左編轉(zhuǎn)了一下。（1）閉合開關穩(wěn)定后，將滑動變阻器的滑片向右滑動過程中，靈敏電流計的指針_______（填”向左偏轉(zhuǎn)”，“向右偏轉(zhuǎn)”成“不偏轉(zhuǎn)”）；（2）閉合開關穩(wěn)定后，將線圈A從線圈B抽出的過程中，靈敏電流計的指針_______（填“向左偏轉(zhuǎn)”，“向右偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）；（3）如圖乙所示，R為光敏電阻，其阻值隨著光照強度的加強而減小。金屬環(huán)A用輕繩懸掛，與長直螺線管共軸，并位于其左側(cè)。當光照減弱時，從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向_______（填“順時針”或“逆時針”），金屬環(huán)A將向_______（填“左”或“右”）運動，并有_______（填“收縮”或“擴張”）的趨勢。12．如圖所示是“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗裝置：（1）如果在閉合開關時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么合上開關后，將A線圈迅速插入B線圈中，電流計指針將___________偏轉(zhuǎn)；（填“向左”、“向右”或 “不”）（2）連好電路后，并將A線圈插入B線圈中后，若要使靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)，可采取的操作是___________；A．插入鐵芯       B．拔出A線圈       C．變阻器的滑片向左滑動       D．斷開電鍵S瞬間（3）G為指針零刻度在中央的靈敏電流表，連接在直流電路中時的偏轉(zhuǎn)情況如圖（1）中所示，即電流從電流表G的左接線柱進時，指針也從中央向左偏。今把它與一線圈串聯(lián)進行電磁感應實驗，則圖（2）中的條形磁鐵的運動方向是向___________（填“上”、“下”）。四、解答題（共45分）13．如圖所示，傾角為30°的斜面內(nèi)固定兩間距的平行光滑金屬軌道和，軌道足夠長，其電阻可忽略不計。金屬棒放在軌道上，兩金屬棒始終與軌道垂直且接觸良好。兩金屬棒的長度也為，電阻均為，質(zhì)量分別為、，整個裝置處在磁感應強度大小、方向垂直軌道平面向上的勻強磁場中，若鎖定金屬棒，使金屬棒在恒力F的作用下沿軌道向上做勻速直線運動，速度大小為，重力加速度。（1）求恒力F的大?。?/span>（2）求棒向上運動高度為0.2m時，棒上產(chǎn)生的熱量；（3）金屬棒向上做勻速直線運動過程中，從某時刻開始計時，此時恒力大小變?yōu)?/span>，方向不變，同時解除金屬棒的鎖定，金屬棒由靜止開始運動，直到時刻金屬棒開始做勻速直線運動，求這段時間內(nèi)通過金屬棒橫截面的電荷量。14．如圖所示，矩形線框的ae、bf邊長為2L，電阻不計，ab、cd、ef的邊長都為L，cd位于線框的正中間，ab、cd電阻均為R，ef電阻為2R，線框的總質(zhì)量為m。在光滑斜面上PQNM區(qū)域內(nèi)有垂直斜面向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B，斜面傾角為30°，PQ、MN之間的距離為L。線框從磁場上方某處由靜止釋放，進入磁場恰好能做勻速直線運動，重力加速度為g，求：（1）ab邊剛進入磁場時線框的速度大?。?/span>（2）ef邊剛進入磁場時線框的加速度。15．如圖所示，寬度為L的水平平行光滑的金屬軌道，左端接動摩擦因數(shù)為μ、傾角為θ的斜面軌道（斜面軌道下端與水平光滑軌道之間有一小圓弧平滑連接），右端連接半徑為r的光滑半圓軌道，水平軌道與半圓軌道相切。水平軌道所在的區(qū)域處在磁感應強度大小為B的豎直向上的勻強磁場中。一根質(zhì)量為m的金屬桿a置于水平軌道上，另一根質(zhì)量為M的金屬桿b從斜面軌道上與水平軌道高度為h處由靜止釋放，當金屬桿b滑入水平軌道某位置時，金屬桿a剛好到達半圓軌道最高點（b始終運動且a、b未相撞），并且a在半圓軌道最高點對軌道的壓力大小為mg（g為重力加速度），此過程中通過金屬桿a的電荷量為q，a、b桿的電阻分別為R1、R2，其余部分電阻不計。求：（1）金屬桿b在水平軌道上運動時的最大加速度am；（2）在金屬桿b由靜止釋放到金屬桿a運動到半圓軌道最高點的過程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱Q。16．如圖所示，空間存在B=0.5T、方向豎直向下的勻強磁場，MN、PQ是水平放置的平行長直導軌，其間距L=0.2m，R=0.3Ω的電阻接在導軌一端，ab是跨接在導軌上質(zhì)量m=0.1kg、接入電路的電阻r=0.1Ω的導體棒，已知導體棒和導軌間的動摩擦因數(shù)為0.2。從零時刻開始，對ab棒施加一個大小為F=0.45N、方向水平向左的恒定拉力，使其從靜止開始沿導軌滑動，過程中ab棒始終保持與導軌垂直且接觸良好。（g=10m/s2）（1）分析導體棒的運動性質(zhì)；（2）求導體棒所能達到的最大速度；（3）試定性畫出導體棒運動的速度－時間圖象。
參考答案1．D【解析】【詳解】A．當左側(cè)線圈中通有不斷減小的順時針方向的電流時，可知穿過右側(cè)線圈的磁通量向右，且不斷減小，根據(jù)楞次定律可知，右側(cè)線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應電流，故A錯誤；B．無金屬片通過時，通電線圈中存在順時針方向均勻減小的電流，則通電線圈中的磁通量均勻減小，所以穿過右側(cè)線圈中的磁通量均勻減小，則磁通量的變化率是定值，由法拉第電磁感應定律可知，接收線圈中的感應電流不變，故B錯誤；CD．有金屬片通過時，則穿過金屬片中的磁通量發(fā)生變化時，金屬片中也會產(chǎn)生感應電流，感應電流的方向與接收線圈中的感應電流的方向相同，所以也會將該空間中的磁場的變化削弱一些，引起接收線圈中的感應電流大小發(fā)生變化。但是電流的方向不會發(fā)生變化，C錯誤，故選D。故選D。2．B【解析】【詳解】設半圓弧的半徑為，在過程Ⅰ中，根據(jù)法拉第電磁感應定律，有根據(jù)閉合電路歐姆定律，有則在過程Ⅱ中，B增加到2B，有則；則故ACD錯誤，B正確。故選B。3．B【解析】【詳解】A．圓的周長為2L，由解得由法拉第電磁感應定律得感應電動勢的平均值其中解得A錯誤；B．由閉合電路歐姆定律可得，平均電流故B正確；C．由可得C錯誤；D．由楞次定律和右手定則可得，導線中的電流沿逆時針方向，D錯誤。故選B。4．C【解析】【詳解】對條形磁體和線框整體根據(jù)能量守恒定律解得線框中產(chǎn)生的焦耳熱C正確，ABD錯誤。故選C。5．C【解析】【詳解】兩線圈從同一高度下落，到達磁場邊界時具有相同的速度，設為v，設線圈的邊長為L，橫截面積為S，電阻率為ρ，質(zhì)量為m。線圈切割磁感線產(chǎn)生感應電流時，受到磁場的安培力大小為由電阻定律有當線圈的下邊剛進入磁場時其加速度為根據(jù)知m和ρ密相等，則LS相等，所以可得加速度 a相等所以線圈Ⅰ和Ⅱ進入磁場的過程先同步運動，由于兩線圈質(zhì)量質(zhì)量，Ⅰ為細導線，Ⅰ的邊長長，當Ⅱ線圈剛好全部進入磁場中時，Ⅰ線圈由于邊長較長還沒有全部進入磁場。Ⅱ線圈完全進入磁場后做加速度為g的勻加速運動，而Ⅰ線圈仍在做加速度小于g的變加速運動，再做加速度為g的勻加速運動，所以落地速度由能量守恒可得H是磁場區(qū)域的高度，因為v1＜v2，其他相等，所以故C正確，ABD錯誤。故選C。6．A【解析】【詳解】AB．高頻焊接利用高頻交變電流產(chǎn)生高頻交變磁場，在焊接的金屬工件中產(chǎn)生感應電流，根據(jù)法拉第電磁感應定律分析可知，電流變化的頻率越高，磁通量變化頻率越高，產(chǎn)生的感應電動勢越大，感應電流越大，焊縫處的溫度升高得越快。故A正確，B錯誤。CD．焊縫處橫截面積小，電阻大，電流相同，焊縫處的熱功率大，溫度升的高。故C、D錯誤。故選A。7．B【解析】【詳解】A．根據(jù)題意，安培力做的功等于彈頭獲得的動能，軌道間距減小，安培力減小，安培力做功減小，彈頭獲得動能減小，速度減小，故A錯誤；B．增大軌道中電流，安培力增大，安培力做功增大，彈頭獲得動能增大，速度增大，故B正確；C．縮短軌道長度，安培力做功減小，彈頭獲得動能減小，速度減小，故C錯誤；D．只增大彈頭質(zhì)量，安培力做功不變，彈頭獲得動能不變，所以速度減小，故D錯誤。故選B。8．AB【解析】【詳解】導體棒由E運動到C的過程中，切割磁感線的有效長度L＝vttanθ設CE、MN中單位長度的電阻為R0，則回路中電阻R＝R0回路中的感應電動勢E1＝BLv＝Bv2ttanθ∝tI1＝＝＝感應電流I1與t無關且為定值；導體棒勻速運動時，外力F1等于安培力，則F1＝BI1L＝BI1vttanθ∝t消耗的電功率P1＝F1v＝BI1v2ttanθ∝t當導體棒過C點后，回路中切割磁感線的有效長度L′、回路中的電阻R′不變，感應電動勢E′＝BL′v為定值，回路中的電流I′＝也為定值，且I′＝I1，外力F′等于安培力，則F′＝BI′L′也為定值；消耗的電功率P＝F′v也為定值．綜上所述，AB正確，CD錯誤。故選AB。9．ABC【解析】【詳解】A．金屬棒通過磁場區(qū)域時，由右手定則可以判斷金屬棒中的電流方向為由Q到P，A正確；B．金屬棒第二次釋放高度變?yōu)樵瓉淼?/span>，由動能定理可知，進入勻強磁場時的速度為金屬棒通過磁場區(qū)域的過程中，根據(jù)動量定理有又因為所以則金屬棒兩次通過勻強磁場區(qū)域的過程中動量變化量相同，速度變化量也相同，即故金屬棒第二次離開磁場時的速度B正確；CD．金屬棒第二次通過磁場區(qū)域的過程中平均速度小，所用時間長且減少的動能少，電阻R上產(chǎn)生的熱量少，消耗的平均功率比第一次小，C正確，D錯誤。故選ABC。10．BC【解析】【詳解】AB．設PQ向右運動，用右手定則和安培定則判定可知穿過L1的磁感線方向向上。若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通過MN的感應電流方向是N→M，對MN用左手定則判定，可知MN向左加速運動，A錯誤，同理可知B正確；CD．若PQ向右減速運動，則穿過L1的磁通量減少，用楞次定律判定可知通過MN的感應電流方向是M→N，對MN用左手定則判定，可知MN是向右運動，C正確，同理可知D錯誤。故選BC。11．     向左偏轉(zhuǎn)     向右偏轉(zhuǎn)     順時針     右     擴張【解析】【詳解】（1）[1]圖甲中如果在閉合開關瞬間發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向左偏了一下，說明穿過線圈的磁通量增大，電流計指針向左偏；合上開關穩(wěn)定后，將滑動變阻器的滑片向右滑動時，電阻變小，流過線圈的電流變大，那么穿過線圈的磁通量增加，電流計指針將向左偏轉(zhuǎn)。（2）[2]將線圈A從線圈B抽出的過程中，穿過線圈的磁通量減少，電流計指針將向右偏轉(zhuǎn)。（3）[3][4][5]由圖乙可知根據(jù)右手螺旋定則可判斷螺線管磁場方向向右；當當光照減弱時，光敏電阻的阻值增大，回路中電流減小，穿過金屬環(huán)A的磁通量減少，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生向右的感應磁場，再由右手螺旋定則可知從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向順時針；感應電流的磁場方向與原電流磁場方向相同，故相互吸引，則金屬環(huán)A將向右運動，且金屬環(huán)A有擴張的趨勢。12．     向右     BD     下【解析】【詳解】(1)[1]依題意，磁通量增加時，靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，合上開關后，將A線圈迅速插入B線圈中時，B線圈中的磁通量增加，所以電流計指針將向右偏轉(zhuǎn)；(2)[2]若要使靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)楞次定律知，磁通量應該減小。A．插入鐵芯時，B線圈中的磁通量增加。A錯誤；B．拔出A線圈，B線圈中的磁通量減小。B正確；C．變阻器的滑片向左滑動，電流變大，B線圈中的磁通量增加。C錯誤；D．斷開電鍵S瞬間，電流變小，B線圈中的磁通量減小。D正確。故選BD。(3)[3]圖（2）中指針向左偏，可知感應電流的方向是順時針，感應電流的磁場方向向下，條形磁鐵的磁場方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，條形磁鐵向下運動。13．（1）4N；（2）0.4J；（3）12C【解析】【詳解】（1）金屬棒以速度向上做勻速直線運動時產(chǎn)生的感應電動勢大小為     ①通過cd的電流為     ②所受安培力大小為     ③根據(jù)力的平衡條件有     ④聯(lián)立①②③④解得     ⑤（2）由功能關系可知，棒向上運動高度為H=0.2m的過程中，兩金屬棒產(chǎn)生的總熱量為     ⑥又因為兩金屬棒電阻相等，且處于串聯(lián)狀態(tài)，則兩金屬棒上產(chǎn)生的熱量相等，即棒上產(chǎn)生的熱量為     ⑦（3）設時刻金屬棒做勻速直線運動的速度為，金屬棒做勻速直線運動的速度為，因為     ⑧所以金屬棒組成的系統(tǒng)動量守恒，有     ⑨回路中的電流為     ⑩棒勻速運動時有     ?聯(lián)立⑨⑩?解得     ?     ?設0~時間內(nèi)回路中的平均電流為，對金屬棒分析，由動量定理得     ?根據(jù)電流的定義可知0~t0時間內(nèi)通過金屬棒橫截面的電荷量為     ?聯(lián)立????解得     ?14．（1）；（2）【解析】【詳解】（1）由平衡條件有解得（2）分析可知在ef未進入磁場之前，線框一直做勻速直線運動，當ef進入磁場時有由（1）可知 解得15．（1）；（2）BLq﹣3mgr﹣【解析】【詳解】（1）金屬桿b在傾斜軌道上運動，由牛頓第二定律，有Mgsinθ﹣μMgcosθ = Ma1解得a1 = gsinθ﹣μgcosθ設金屬桿b剛滑到水平軌道時速度為vb1，對金屬桿b在斜面軌道上下滑的過程。由勻變速直線運動規(guī)律，有又x = 解得vb1 = 金屬桿b剛滑到水平軌道時速度最大，產(chǎn)生的感應電動勢最大，最大值為E = BLvb1金屬桿b中最大電流為I = 受到的最大安培力為F安 = BIL由牛頓第二定律有F安 = mam解得am = （2）金屬桿b進入勻強磁場區(qū)域后做變速運動，設在?t時間內(nèi)，速度變化為?v金屬桿a到達半圓軌道最高點時金屬桿b的速度為vb2，則由動量定理有﹣BIL?t = M?v又q = I?t，?v = vb2﹣vb1即有﹣BLq = Mvb2﹣Mvb1解得vb2 = 根據(jù)牛頓第三定律得：軌道對金屬桿a向下的壓力為FN = mg設金屬桿a運動到半圓軌道最高點的速度為va。由牛頓第二定律，有mg + FN = m據(jù)題有FN = mg解得va = 由能量關系有：有 = + + mg?2r + Q解得Q = BLq﹣3mgr﹣16．（1）做加速度減小的加速運動，最終做勻速運動；（2）10m/s；（3）【解析】【詳解】（1）導體棒做切割磁感線運動，產(chǎn)生的感應電動勢E=BLv回路中的感應電流為I=導體棒受到的安培力為F安=BIL導體棒運動過程中受到拉力F、安培力F安和摩擦力Ff的作用，根據(jù)牛頓第二定律有F－μmg－F安=ma聯(lián)立解得F－μmg－=ma由⑤可知，隨著速度的增大，安培力增大，加速度a減小，當加速度a減小到0時，速度達到最大，此后導體棒做勻速直線運動；（2）當導體棒達到最大速度時，有F－μmg－=0代入數(shù)據(jù)解得vm=10m/s（3）由（1）（2）中的分析與數(shù)據(jù)可知，導體棒運動的速度－時間圖象如圖所示