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2（含解析）一、單選題（共28分）1．世紀中期，科學界已形成了一種用聯(lián)系的觀點去觀察自然的思想氛圍，這種思想促進了能量轉化與守恒定律的建立。在能量轉化與守恒定律建立的過程中，下列說法不正確的是（　?。?/span>A．焦耳發(fā)現電流的熱效應，建立了電和熱的聯(lián)系B．安培發(fā)現電流的磁效應，建立了電和磁的聯(lián)系C．法拉第發(fā)現電磁感應現象，建立了磁和電的聯(lián)系D．楞次總結出判斷感應電流方向的楞次定律，是能量守恒定律在電磁學中的具體表現2．如圖甲所示，兩根平行金屬導軌置于水平面內，導軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面向下?，F使磁感應強度隨時間的變化關系如圖乙所示（以向下為正方向），0~2t0時間內ab始終保持靜止。則下列說法不正確的是（　　） A．0~2t0時間內ab中的感應電流方向總是由a到bB．t＝t0時刻ab所受的安培力為零C．0~2t0時間內電阻R消耗的功率保持不變D．0~2t0時間內ab所受的靜摩擦力保持不變3．如圖，阻值不計的平行光滑金屬導軌與水平面夾角為，導軌間距為d，下端接一阻值為的定值電阻，磁感應強度大小為的勻強磁場垂直于導軌平面向上。質量為的金屬桿由靜止開始沿導軌運動距離時，速度恰好達到最大。已知接入電路的電阻為，始終與導軌垂直且接觸良好，重力加速度為，則在此過程中（　　）A．通過定值電阻的電荷量為B．金屬桿中的電流由流向C．金屬桿與定值電阻產生的熱量之比為D．金屬桿運動的最大速度為4．轉筆（PenSpinning）是一項用不同的方法與技巧、以手指來轉動筆的休閑活動，如圖所示。轉筆深受廣大中學生的喜愛，其中也包含了許多的物理知識，假設某轉筆高手能讓筆繞其上的某一點O做勻速圓周運動，下列有關該同學轉筆中涉及到的物理知識的敘述正確的是（　　） A．筆桿上的點離O點越近的，做圓周運動的向心加速度越大B．筆桿上的各點做圓周運動的向心力是由萬有引力提供的C．若該同學使用中性筆，筆尖上的小鋼珠有可能因快速的轉動做離心運動被甩走D．若該同學使用的是金屬筆桿，且考慮地磁場的影響，由于筆桿中不會產生感應電流，因此金屬筆桿兩端一定不會形成電勢差5．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（　　）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6．如圖所示，一長直導線通有電流，式中，為常量；一個有滑動邊的矩形導線框與長直導線平行且共面，兩者相距a，矩形線框的滑動邊與長直導線垂直，其長度為b，它以勻速v平行于長直導線滑動。若忽略線框中的自感電動勢，并設開始時滑動邊與對邊重合，求任意時刻t矩形線框內的感應電動勢。（　　）A． B．C． D．7．如圖所示，矩形金屬線框abcd置于光滑的絕緣水平面上，直導線MN與cd平行放置且固定在水平面上，直導線MN與電源、滑動變阻器R、開關S構成閉合回路。閉合開關S，將滑動變阻器的滑片從e端移到f端的過程中（　?。?/span>A．線框abcd中有沿a→b→c→d→a方向的感應電流，在水平面上靜止不動B．線框abcd中有沿a→d→c→b→a方向的感應電流，沿水平面向右運動C．線框abcd中有沿a→b→c→d→a方向的感應電流，沿水平面向右運動D．線框abcd中有沿a→d→c→b→a方向的感應電流，在水平面上靜止不動二、多選題（共12分）8．如圖所示，兩根平行且光滑的金屬導軌由圓弧部分和水平部分組成，圓弧部分由兩段間距為、豎直放置的四分之一圓弧導軌構成，水平部分由足夠長、但不等寬的水平導軌構成，水平導軌的寬、窄部分間距分別為，虛線右側導軌區(qū)域處于豎直向上的勻強磁場中，寬、窄兩部分區(qū)域內的磁感應強度大小分別為。金屬棒與的質量均為、電阻均為，長度分別為、，金屬棒靜止在窄導軌上?，F將金屬棒從圓弧軌道上距水平導軌高度處由靜止釋放，在此后的運動過程中，始終在寬導軌上運動，始終在窄導軌上運動，兩金屬棒始終垂直于導軌且與導軌接觸良好。導軌各部分之間均平滑連接，導軌電阻不計，重力加速度為，則（　?。?/span> A．金屬棒剛進人磁場時的速度大小為B．通過金屬棒的最大電流為C．整個過程中金屬棒上產生的焦耳熱為D．整個過程中通過金屬棒的電荷量為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（　?。?/span>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上產生的熱量相等10．如圖所示，一質量為、邊長為的均勻正方形導線框放在光滑絕緣的水平面上。現線框以速度水平向右進入邊界為的勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為，方向垂直于紙面向外，，最終線框靜止在水平面上，則下列說法正確的是（　?。?/span>A．邊剛進入磁場時，A、間的電勢差為B．邊剛進入磁場時，、間的電勢差為C．整個過程中，通過導線框橫截面的電荷量為D．整個過程中，線框產生的熱量為三、實驗題（共15分）11．如圖所示的電路可用來研究電磁感應現象及判定感應電流的方向(1)將線圈A插入線圈B中，合上開關S，能使線圈B中磁通量增加的實驗操作是(      )A．插入鐵芯F                      B．拔出線圈AC．使變阻器阻值R變小        D．斷開開關S(2)某同學第一次將滑動變阻器的觸頭P從變阻器的左端快速滑到右端，第二次將滑動變阻器的觸頭P從變阻器的左端慢慢滑到右端，發(fā)現電流計的指針擺動的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度______（填寫“大”或“小”），原因是線圈中的______（填寫“磁通量”或“磁通量的變化量”或“磁通量變化率”）第一次比第二次的大。12．小麗同學用圖甲的實驗裝置“研究電磁感應現象”。閉合開關瞬間，發(fā)現靈敏電流計的指針向左編轉了一下。（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”，“向右偏轉”成“不偏轉”）；（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”，“向右偏轉”或“不偏轉”）；（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。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。四、解答題（共45分）13．嫦娥五號成功實現月球著陸和返回，鼓舞人心。小明知道月球上沒有空氣，無法靠降落傘減速降落，于是設計了一種新型著陸裝置。如圖所示，該裝置由船艙、間距為l的平行導軌、產生垂直船艙導軌平面的磁感應強度大小為B的勻強磁場的磁體和“∧”型剛性線框組成，“∧”型線框ab邊可沿導軌滑動并接觸良好。船艙、導軌和磁體固定在一起，總質量為m1整個裝置豎直著陸到月球表面前瞬間的速度大小為v0，接觸月球表面后線框速度立即變?yōu)榱恪＝涍^減速，在導軌下方緩沖彈簧接觸月球表面前船艙已可視為勻速。已知船艙電阻為3r，“∧”型線框的質量為m2，其7條邊的邊長均為l，電阻均為r；月球表面的重力加速度為。整個運動過程中只有ab邊在磁場中，線框與月球表面絕緣，不計導軌電阻和摩擦阻力。（1）求著陸裝置接觸到月球表面后瞬間線框ab邊產生的電動勢E；（2）通過畫等效電路圖，求著陸裝置接觸到月球表面后瞬間流過ab型線框的電流I0；（3）同桌小張認為在磁場上方、兩導軌之間連接一個電容為C的電容器，在著陸減速過程中還可以回收部分能量，在其他條件均不變的情況下，求船艙勻速運動時的速度大小v和此時電容器所帶電荷量q。14．一磁感應強度為B0的有界勻強磁場區(qū)域如圖甲所示，質量為m，電阻為R的矩形線圈abcd邊長分別為L和2L，線圈一半在磁場內，一半在磁場外．從t＝0時刻磁場的磁感應強度開始均勻減小，線圈中產生感應電流，在磁場力作用下運動，其運動的v﹣t圖象如圖乙所示，圖中斜向虛線為過0點速度曲線的切線，數據由圖中給出．不考慮重力影響：求：（1）線圈中感應電流的方向；（2）磁場中磁感應強度的變化率；（3）t3時刻回路的電功率P。15．如圖所示，傾角為30°的斜面內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，求這段時間內通過金屬棒橫截面的電荷量。16．如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，水平U型導體框左端連接一阻值為R的電阻，質量為m、電阻為r的導體棒ab置于導體框上。不計導體框的電阻、導體棒與框間的摩擦。ab以水平向右的初速度v0開始運動，最終停在導體框上。在此過程中求：（1）導體棒的加速度是多少？（2）電阻R消耗的總電能為多少？
參考答案1．B【解析】【詳解】A．焦耳發(fā)現電流的熱效應，建立了電和熱的聯(lián)系，符合科學事實，故A正確；B．奧斯特發(fā)現電流的磁效應，首次建立了電和磁的聯(lián)系，故B不符合科學事實，故B錯誤；C．法拉第發(fā)現電磁感應現象，進一步揭示磁和電的聯(lián)系，故符合科學事實，故C正確D．楞次總結出判斷感應電流方向的楞次定律，是能量守恒定律在電磁學中的具體表現， D正確。本題選不正確，故選B。2．D【解析】【詳解】A．根據楞次定律可知，0~2t0時間內ab中的感應電流方向總是由a到b，所以A正確，不符合題意；B．根據則0~2t0時間內產生的感應電流保持不變，根據t＝t0時刻ab所受的安培力為零，所以B正確，不符合題意；C．根據0~2t0時間內產生的感應電動勢保持不變，根據所以0~2t0時間內電阻R消耗的功率保持不變，則C正確，不符合題意；D．0~2t0時間內ab始終保持靜止，由平衡條件可得根據則0~2t0時間內ab所受的安培力是變化的，所以ab所受的靜摩擦力也是變化的，則D錯誤，符合題意；故選D。3．D【解析】【詳解】A．聯(lián)立可得通過定值電阻的電荷量故A錯誤；B．由右手定則可知，金屬桿中的電流由流向，故B錯誤；C．流過金屬桿與電阻的電流相同，由可知金屬桿與電阻產生的熱量之比為故C錯誤；D．金屬桿運動的速度達到最大時，根據力的平衡條件有且解得金屬桿運動的最大速度故D正確。故選D。4．C【解析】【詳解】A．由向心加速度公式筆桿上的點離O點越近的，做圓周運動的向心加速度越小，A錯誤；B．桿上的各點做圓周運動的向心力是由桿的彈力提供的，與萬有引力無關，B錯誤；C．當轉速過大時，當外力提供的向心力小于所需要的向心力時，筆尖上的小鋼珠做離心運動被甩走，C正確；D．當金屬筆桿轉動時，切割地磁場，從而產生感應電動勢，但不會產生感應電流，D錯誤；故選C。5．D【解析】【詳解】A．當左側線圈中通有不斷減小的順時針方向的電流時，可知穿過右側線圈的磁通量向右，且不斷減小，根據楞次定律可知，右側線圈中產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。6．B【解析】【詳解】磁通量感應電動勢為故選B。7．C【解析】【詳解】滑動變阻器的滑片從e端移到f端的過程中，電阻R變大，電路中電流減小，穿過線框的磁通量減小，原磁通量方向為垂直線框平面向外，則由楞次定律可知感應電流方向沿a→b→c→d→a，由左手定則可知cd邊所受安培力向右，ab邊所受安培力向左，因為cd邊所在位置磁感應強度大于ab邊所在位置磁感應強度，所以cd邊所受安培力大于ab邊所受安培力，所以線框沿水平面向右運動，故C正確，ABD錯誤。故選C。8．BCD【解析】【詳解】A．設金屬棒剛進人磁場時的速度大小為v0，根據機械能守恒定律有解得故A錯誤；B．金屬棒cd剛進入磁場時速度最大，產生的感應電動勢最大，回路中的電流最大，為故B正確；C．易知金屬棒cd和ab存在相對運動的過程中，通過兩金屬棒的電流時刻相等，根據左手定則可知兩金屬棒所受安培力大小時刻大小相等、方向相反，所以兩金屬棒組成的系統(tǒng)動量守恒，當金屬棒運動狀態(tài)穩(wěn)定時，易知二者產生的感應電動勢大小相等、方向相反，所以回路中電流為零，設兩金屬棒最終穩(wěn)定的速度大小為v1，根據動量守恒定律有解得又因為兩金屬棒阻值相同，則根據能量守恒定律和焦耳定律可知整個過程中金屬棒上產生的焦耳熱為故C正確；D．對金屬棒cd根據動量定理有由上式可得整個過程中通過金屬棒的電荷量為故D正確。故選BCD。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．ACD【解析】【詳解】AB．設每條邊的電阻為，則總電阻為，邊剛進入磁場時，線框中產生的感應電動勢為線框中感應電流為A、間的電勢差相當于路端電壓，則有、間的電勢差為故A正確，B錯誤；C．根據動量定理可知又聯(lián)立解得故C正確；D．根據能量守恒定律可知，線框的動能全部轉化為內能，所以整個過程線框中產生的熱量為故D正確。故選ACD。11．     AC     大     磁通量變化率【解析】【詳解】(1)[1]A．插入鐵芯F時，線圈A的磁場增加，穿過線圈B中磁通量增加，故A正確；B．拔出線圈A，穿過線圈B的磁通量減小，故B錯誤；C．使變阻器阻值R變小，線圈A的電流變大，線圈A的磁場增強，穿過線圈B的磁通量增加，故C正確；D．斷開開關，穿過線圈B的磁通量減小，故D錯誤；故選AC；(2)[2][3]第一次將滑動變阻器的觸頭P從變阻器的左端快速滑到右端，線圈A的電流變化快，電流產生的磁場變化快，穿過線圈B的磁通量變化快，感應電動勢大，感應電流大，電流計的指針擺動的幅度大；第二次將滑動變阻器的觸頭P從變阻器的左端慢慢滑到右端，線圈A的電流變化慢，穿過線圈B的磁通量變化慢，感應電動勢小，感應電流小，電流計的指針擺動的幅度小。12．     向左偏轉     向右偏轉     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。（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。（3）[3][4][5]由圖乙可知根據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，根據楞次定律可知產生向右的感應磁場，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。13．（1）Blv0；（2）；（3），【解析】【詳解】（1）導體切割磁感線，電動勢（2）等效電路圖如圖 并聯(lián)總電阻電流（3）勻速運動時線框受到安培力根據牛頓第三定律，質量為的部分受力方向豎直向上，勻速條件得勻速運動時電容器不充放電，滿足電容器兩端電壓為電荷量為14．（1）順時針方向；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）從t1＝0時刻磁場的磁感應強度開始均勻減小，所以線框的磁通量是變小的，根據楞次定律，感應電流產生的磁場跟原磁場方向相同，即感應電流產生的磁場方向為垂直紙面向內，可以判斷出感應電流的方向為順時針方向（2）從圖線可知，t＝0時刻線圈速度為零，圖中斜向虛線為過0點速度曲線的切線，所以加速度為此時刻線框中感應電動勢由可解得（3）線圈在t2時刻開始做勻速運動，在t3時刻應有兩種可能一是，線圈沒有完全進入磁場，磁場就消失，線框內沒有感應電流，回路電功率P＝0；二是，磁場沒有消失，但線圈完全進入磁場，盡管有感應電流，但各邊所受磁場力的合力為零，由ab和cd兩邊切割磁感線產生的感應電動勢抵消回路電功率15．（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)，則兩金屬棒上產生的熱量相等，即棒上產生的熱量為     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~時間內回路中的平均電流為，對金屬棒分析，由動量定理得     ?根據電流的定義可知0~t0時間內通過金屬棒橫截面的電荷量為     ?聯(lián)立????解得     ?16．（1），方向水平向左；（2）【解析】【詳解】（1）導體棒向右運動，根據右手定則，可知電流方向為b到a，再根據左手定則可知，導體棒向到向左的安培力，根據法拉第電磁感應定律，可得產生的感應電動勢為感應電流為故安培力大小為由左手定則知方向水平向左，根據牛頓第二定律有可得 方向水平向左。（2）根據能量守恒定律，可知回路中產生的總熱量為因R與r串聯(lián)，則產生的熱量與電阻成正比，則R產生的熱量為 

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