人教版物理选修3-2第四章 电磁感应

第四章 电磁感应

本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题 共40分)

一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．(2019·辽宁省本溪市高二上学期期末)如图所示为“跳环实验”的实验装置，将一个带较长铁芯的线圈L、开关S和直流电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻沿铁芯竖直跳起一定高度，待电路稳定又落下来。某同学由此实验受到启发，设想在此实验的基础上进行改进，使套环跳起后不落下来，悬在线圈正上方，成为一个“磁悬浮环”，下列哪种方案可能实现他的设想( C

)

A．增大直流电源的电压 B．选用匝数更多的线圈

C．把直流电源换成交流电源 D．选用质量较小的金属套环

解析：增大直流电源的电压，在套环中产生的感应电流更大，跳起更高，但还会掉下来，故 A错误。选用匝数更多的线圈，在套环中产生的感应电流更大，跳起更高，但还会掉下来，故B错误。把直流电源换成交流电源，则在线圈中始终有感应电流产生，则套环总受安培力作用，这样可以使套环跳起后不落下来，成为一个”磁悬浮环”，选项C正确；选用质量较小的金属套环，只是跳起更高，但还会掉下来，故D错误。

2．(2019·天津一中高二下学期期末)如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( D

)

A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向

B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向

C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向

D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向

解析：金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知ABC项错误，D项正确。

3．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯 A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯 A2逐渐变亮，而另一个相同的灯 A3立即变亮，最终 A2与 A3的亮度相同。下列说法正确的是( C

)

A．图1中， A1与L1的电阻值相同

B．图1中，闭合S1，电路稳定后， A1中电流大于L1中电流

C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同

D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等

解析：题图1中，稳定时通过 A1的电流记为IL，通过L1的电流记为I1。S1断开瞬间，

A1突然变亮，可知IL>I1，因此 A1和L1电阻不相等，所以A、B错误；题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与 A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与 A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，所以D错误；由于最终 A2与 A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同。由于 A2、 A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，所以C正确。

4．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场方向竖直向上为正。当磁感应强度B 随时间 t 按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流随时间变化情况的是( B )

解析：根据法拉第电磁感应定律有：E＝nΔΦΔt＝nSΔBΔt，因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与B－t图象中的斜率成正比，由图象可知：0～2 s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值，而2～4 s斜率不变，电流方向为逆时针，即为负值，故ACD错误，B正确，故选B。

5．两个完全相同的灵敏电流计A、B，按图所示的连接方式，用导线连接起来，当把电流计A的指针向左边拨动的过程中，电流计B的指针将( A )

A．向右摆动

B．向左摆动

C．静止不动

D．发生摆动，但不知道电流计的内部结构情况，故无法确定摆动方向

解析：因两表的结构完全相同，对A来说就是由于拨动指针带动线圈切割磁感线产生感应电流，电流方向应用右手定则判断；对B表来说是线圈受安培力作用带动指针偏转，偏转方向应由左手定则判断，研究两表的接线可知，两表串联，故可判定电流计B的指针向右摆动，故选 A。

6．(2019·山东省高密一中高二上学期检测)如图所示，足够长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 Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2 kg，接入电路的电阻为1 Ω，两端与导轨接触良好，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，磁感应强度为0.8 T。将导轨棒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的运动速率以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s2，sin37°＝0.6)( B

)

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

解析：小灯泡稳定发光说明棒做匀速直线运动。此时：F安＝B2l2vR总

对棒受力分析：mgsinθ－μmgcosθ－B2l2vR棒＋R灯＝0

因为R灯＝R棒，则：P灯＝P棒

mgsinθ·v－μmgcosθ·v＝P灯＋P棒

联立解得v＝5 m/s，P灯＝1 W。

7．航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示。当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去。现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，电阻率ρ铜

A．从右侧看，环中产生沿逆时针方向的感应电流

B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力

C．电池正、负极调换后，金属环仍能向左弹射

D．若将金属环置于线圈右侧，环将向右弹射

解析：合上开关S的瞬间，金属环中向右的磁通量增大，根据楞次定律，从右侧看，环中产生沿顺时针方向的感应电流，选项 A错误。由于电阻率ρ铜

8．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝5 000匝，横截面积S＝20 cm2，螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化(规定磁感应强度B向下为正)，则下列说法中正确的是( AD

)

A．螺线管中产生的感应电动势为1 V

B．闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2 W

C．电路中的电流稳定后电容器下极板带负电

D．S断开后，流经R2的电流方向由下向上

解析：根据法拉第电磁感应定律：E＝nΔΦΔt＝nSΔBΔt；代入数据可求出：E＝1 V，故 A正确；根据全电路欧姆定律，有：I＝ER1＋R2＋r＝14＋5＋1 A＝0.1 A；根据P＝I2R1得：P＝0.12×4 W＝4×10－2W，故B错误；根据楞次定律可知，螺线管下端电势高，则电流稳定后电容器下极板带正电，故C错误；S断开后，电容器经过电阻R2放电，因下极板带正电，则流经R2的电流方向由下向上，故D正确；故选AD。

9．等离子气流由左方连续以速度v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接。线圈A内有随图乙所示变化的磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图甲所示，则下列叙述正确的是( BD )

A．0～1 s内ab、cd导线互相排斥 B．1～2 s内ab、cd导线互相吸引

C．2～3 s内ab、cd导线互相吸引 D．3～4 s内ab、cd导线互相排斥 解析：由左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板偏转，负离子向下极板偏转，所以ab中电流方向是由a向b的。在第1 s内，线圈A内磁场方向向右，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的，由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可知两导线相互吸引， A错；在第2 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增加，由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的，由同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，可知两导线相互吸引，B正确；同理可以判断其他选项，故正确选项为B、D。

10．(2019·河北省衡水中学滁州分校高二下学期月考)如图(a)所示，在t＝0时刻，质量为m、边长为L、电阻为R的正方形金属线框以速度v0进入宽度为L、磁感应强度为B的有界匀强磁场区域。在t＝t1时刻，线框恰好全部进入磁场且速度减小为v1；此时对线框施加一沿运动方向的力F，使线框在t＝2t1时刻恰好完全离开磁场。该过程中线圈的v－t图象如图(b)所示，图象关于t＝t1对称。下列说法正确的是( BC

)

A．线框进入磁场和穿出磁场的过程，感应电流的方向相同

B．线框进入磁场和穿出磁场的过程，受到安培力的方向相同

C．线框进入磁场的过程，通过导体横截面的电荷量为BL2R

D．线框穿出磁场的过程中，外力F所做的功为12m(v20－v21)

解析：根据楞次定律可得，线框进入磁场过程中的电流方向为顺时针，出磁场过程中的电流方向为逆时针， A错误；根据左手定则可知，线框进入磁场和穿出磁场的过程，受到安培力的方向均向左，B正确；根据电荷量的经验公式可得q＝ΔΦR＝BL2R，所以线框进入磁场的过程，通过导体横截面的电荷量为BL2R，C正确；线框穿出磁场的过程中，外力F和安培力的合力所做的功为12m(v20－v21)，D错误。

第Ⅱ卷(非选择题 共60分)

二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)

11．某班同学在探究感应电流产生的条件时，做了如下实验：

探究Ⅰ：如图甲所示，先将水平导轨、导体棒ab放置在磁场中，并与电流表组成一闭