第1章 电磁感应 单元检测
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第1章《电磁感应》单元检测
(分值：100分 时间：60分钟)
一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分，共42分．每小题至少有一个答案是正确的，把正确答案的字母填在题后的括号内．)
1．电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备．下列用电器中，没有利用电磁感应原理的是 ( )
A．动圈式话筒 B．自动取款机
C．磁带录音机 D．白炽灯泡
2．关于磁通量的概念，下列说法中正确的有( )
A．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大
B．磁感应强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量也越大
C．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零
D．磁通量的变化率为零时，穿过线圈的磁通量一定为零
3．如图所示，ab是闭合电路的一部分，处在垂直于纸面向外的匀强磁场中(
)
A．当ab垂直于纸面向外平动时，ab中有感应电流
B．当ab垂直于纸面向里平动时，ab中有感应电流
C．当ab垂直于磁感线向右平动时，ab中有感应电流
D．当ab垂直于磁感线向左平动时，ab中无感应电流
4．图乙中A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A线圈中通有如图甲所示的电流，则(
)
A．在t1到t2时间内，B中有感应电流产生
B．在t1到t2和t2到t3两段时间内B中平均感应电流相等
C．t1时刻，B中感应电流最大
D．t2时刻，B中感应电流最大
5．电磁炉是应用电磁感应原理进行加热工作的，是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具．其工作过程如下：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场．其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅．在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生．涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源．下列叙述中正确的是(
)
A．电磁炉加热食物的过程中涉及的原理有电磁感应、电流的磁效应和热效应等
B．被加热的锅体不能是陶瓷锅，但铝锅、铜锅是可以的
C．被加热的锅体必须是铁质等电阻率较大锅体
D．若在锅底和电磁炉中间放一纸板，电磁炉将不能起到加热作用
6．如图所示，闭合导线框abcd的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3 s时间拉出，拉动过程中导线ab所受安培力为F1，通过导线横截面的电量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，拉动过程中导线ab所受安培力为F2，通过导线横截面的电量为q2，则 ( )
A．F1
C．F1＝F2，q1F2，q1＝q2
7．如图所示，闭合线圈放在匀强磁场中，线圈平面和磁感线方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化．用下述哪一种方法可使线圈中的感应电流增加一倍(
)
A．使线圈的匝数增加一倍
B．使线圈的面积增加一倍
C．使线圈的半径增加一倍
D．改变线圈平面的取向，使之与磁场方向垂直
二、非选择题(本题共5个小题，共58分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)
8．(8分)某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合回路．然后进行如下操作：
①AB与磁场保持相对静止；
②让导轨与AB一起平行于磁感线(上、下)运动；
③让AB在水平方向上运动(切割磁感线)．
甲 乙 丙
探究Ⅱ：如图乙所示，将螺线管与电流表组成闭合回路．然后进行如下操作：
①把条形磁铁放在螺线管内不动；
②把条形磁铁插入螺线管；
③把条形磁铁拔出螺线管．
探究Ⅲ：如图丙所示，螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；A放在螺线管B内，B与电流表组成一个闭合回路．然后进行如下操作：
①闭合和断开开关瞬时；
②闭合开关，A中电流稳定后；
③闭合开关，A中电流稳定后，再快速改变滑动变阻器的阻值．
可以观察到：(请在(1)(2)(3)中填写探究中的序号)
(1)在探究Ⅰ中，________闭合回路会产生感应电流；
(2)在探究Ⅱ中，________闭合回路会产生感应电流；
(3)在探究Ⅲ中，________闭合回路会产生感应电流；
(4)从以上探究中可以得到的结论是：当________时，闭合回路中就会产生感应电流．
9．(8分)有一面积为S＝100 cm2的金属环如图甲所示，电阻为R＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，通过金属环的电荷量为多少？
甲 乙
10．(12分)在光滑绝缘水平面上，电阻为0.1 Ω、质量为0.05 kg的长方形金属框abcd，以10 m/s的初速度向磁感应强度B＝0.5 T、方向垂直纸面向内、范围足够大的匀强磁场滑去．当金属框进入磁场到达如图所示位置时，已产生1.6 J的热量．求图示位置时金属框中的感应电动势及感应电流的大小．(已知ab边长L＝0.1 m)
11．(15分)把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：
(1)棒上电流的大小及棒两端的电压UMN；
(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率．
12．(15分)李海是我市某校高二的一名理科生，他对物理很有兴趣，学习了电磁感应后，他设想了一个测量匀强磁场的磁感应强度的方法：如图，质量为m的导体棒ab从距磁场上边界高为h处沿导轨自由下落，并始终与轨道接触良好，反复调节h的大小，直到棒在进入磁场后恰好做匀速运动．已知与导轨相接的电阻为R，其余电阻不计，若h已知，导轨的宽度为L，空气阻力不计，重力加速度的大小为g，试求：
(1)棒ab进入磁场瞬间的速度大小；
(2)磁感应强度B的大小；
(3)在棒穿过匀强磁场过程中，通过电阻R的电量．
第1章《电磁感应》单元检测答案
1． D 自动取款机和磁带录音机都是应用材料的磁化和电磁感应原理来存取信息的，所以不选B和C.动圈式话筒是利用电磁感应将声音信号转化为电信号的，故A也不选．白炽灯泡是利用了电流的热效应，与电磁感应无关，故选D.
2．C 磁通量与磁感应强度、线圈面积及它们之间的夹角都有关，只有一个或两个量大，第三个量不确定，得不出磁通量大，所以A、B均错．某一时刻的磁通量为零，磁通量变化率可以不为零，也可以为零，所以C正确．磁通量的变化率为零，穿过线圈的磁通量可能很大，所以D错误．
3．C 当ab垂直于磁感线向右平动时，闭合电路的一部分切割磁感线，ab中有感应电流．故C对．
4．ABD t1到t2，A中电流变化，引起B磁通量变化产生感应电流，A对．t1到t2和t2到t3，A中电流变化引起B磁通量变化大小相等，平均感应电流相等，B对．t1时刻，A中电流变化最慢，B中感应电流最小，t2时刻A中电流变化最快，B中感应电流最大，C错，D对．
5．AC 铝锅、铜锅的电阻率小、电热少、效率低，选项B错误；线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应仍起到加热的作用，选项D错误，正确答案为A、C.
6．D 两次拉出过程， 穿过线框的磁通量变化相等，ΔΦ1＝ΔΦ2，而通过导线横面的电量q＝nΔΦR，故q1＝q2，据E＝nΔΦ1Δt，又Δt1E2，闭合回路电流I1>I2再据F＝BIl知：F1>F2，故选项D正确．
7．CD 磁感应强度的变化率ΔBΔt是一定的，由E＝nSΔBΔt(S为垂直于B方向上的投影面积)；匝数增加一倍，E增加一倍，电阻R也增加一倍，I不变；面积增加一倍，E增加一倍，但R增加2倍，电流增加2倍；半径R增加一倍，面积变为原来的4倍，E变为原来的4倍，电阻R变为原来的2倍，则电流I增加一倍；使线圈与磁场方向垂直，E增加一倍，R不变，电流增加一倍．
8．(1)③ (2)②③ (3)①③ (4)穿过闭合回路的磁通量发生变化
在探究Ⅰ中，③会产生感应电流，在探究Ⅱ中，②③会产生感应电流，在探究Ⅲ中，①③会产生感应电流．由以上可知，穿过闭合回路的磁通量发生变化是产生感应电流的条件．
9． 0.01 C
q＝IΔt＝ERΔt＝nΔΦΔtRΔt＝nΔΦR＝nΔBRS＝0.2－0.10.1×100×10－4 C＝0.01 C.
10．0.3 V 3 A 设图示位置线圈的速度为v，由动能定理，－1.6＝12mv2－12mv20，解得v＝6 m/s，此位置时框中的感应电动势E＝Blv＝0.5×0.1×6 V＝0.3 V，I＝ER＝0.30.1 A＝3 A.
11．(1)4Bav3R 23Bav (2)8B2a2v23R
(1)把切割磁感线的金属棒看成一个具有内阻为R，感应电动势为E的电源，两个半圆环看成两个并联电阻，画出等效电路如图所示．
等效电源电动势为E＝Blv＝2Bav.
外电路的总电阻为R外＝R1R2R1＋R2＝12R，
棒上电流大小为I＝ER总＝2Bav12R＋R＝4Bav3R，
根据分压原理，棒两端的电压为UMN＝IR外＝23Bav.
(2)圆环和金属棒上消耗的总热功率为P＝IE＝8B2a2v23R.
12． (1)2gh (2)1L mgR2gh (3)HR mgR2gh
(1)设棒进入磁场瞬间的速度为v，则由机械能守恒得mgh＝12mv2①
解得v＝2gh.②
(2)棒进入磁场后做切割磁感线运动，产生的电动势E＝BLv③
而I＝E/R④
棒所受的安培力F＝BIL⑤
棒匀速运动时安培力和重力平衡F＝mg⑥
由②③④⑤⑥B＝ mgR2gh/L.⑦
(3)通过R的电量q＝It⑧
而t＝H/v⑨
由②③④⑧⑨q＝BLH/R＝HR mgR2gh.⑩
