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第二章章末能力检测卷
一、 单项选择题
1. 无线充电技术能实现能量的无线传输．如图所示，无线充电设备给手机充电，下列关于无线充电的说法中正确的是(　 　)
A. 充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机无线充电
B. 充电设备与手机必须接触才能充电
C. 充电设备与手机的充电电流一定相等
D. 充电的原理主要利用了互感
2. 在北半球，当我们抬头观看教室内的电扇时，发现电扇正在逆时针转动．金属材质的电扇示意图如图所示，由于地磁场的存在，下列关于A、O两点的电势及电势差的说法中正确的是(　 　)
A. A点电势比O点电势高
B. A点电势比O点电势低
C. A点电势等于O点电势
D. 扇叶长度越短，转速越快，两点间的电势差数值越大
3. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球(　 　)
A. 整个过程都做匀速运动
B. 进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动
C. 整个过程都做匀减速运动
D. 穿出时的速度一定小于初速度
4. 如图所示，光滑的水平桌面上放着a和b两个完全相同的金属环．如果一条形磁铁的N极竖直向下迅速靠近两环，则(　 　)
A. a、b两环均静止不动
B. a、b两环互相靠近
C. a、b两环互相远离
D. a、b两环均向上跳起
5. 如图所示，导体线圈abcd与直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线圈由左向右匀速通过直导线的过程中，线圈中感应电流的方向是(　 )
A. 先abcd，再dcba，后abcd
B. 先abcd，再dcba
C. 先dcba，再abcd，后dcba
D. 一直dcba
6. 如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la＝3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则(　 　)
A. 两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B. a、b线圈中感应电动势之比为9∶1
C. a、b线圈中感应电流之比为3∶4
D. a、b线圈中电功率之比为3∶1
7. 将电阻率为ρ、横截面积为S的硬质细导线做成半径为r的圆环，其内接正方形区域内充满垂直于圆环面的磁场，t＝0时磁场方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向，则在t＝0到t＝2t0的时间内，下列说法中正确的是(　 　)
甲 乙
A. 圆环中的感应电流大小先变小，后变大
B. 圆环中的感应电流方向先顺时针，后逆时针
C. 圆环中的感应电流为
D. 圆环中产生的热量为
二、 多项选择题
8. 关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法中正确的是(　 　)
A. 金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
B. 金属探测器可用于检测粮食中是否含有小石子
C. 录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
9. 在如图所示的电路中，自感线圈L的自感系数较大，电阻R和自感线圈L的直流电阻阻值相等．若接通开关S，电路达到稳定状态时灯泡D正常发光．则(　 　)
A. 闭合S后，D渐渐变亮
B. 闭合S瞬间，D先亮起来，然后渐渐变暗
C. 断开S瞬间，D变得更亮，然后渐渐变暗
D. 断开S瞬间，D渐渐变暗，直至熄灭
10. 边长为a的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图所示，则导线框中的电流、感应电动势、外力、外力功率与位移的关系图正确的是(　 　)
　　　　　　
　　　　　　　　A　　　　　　B　　　　　　 C　　　　　　 D
三、 非选择题
11. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，请回答下列问题．
甲 乙
(1) 为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正、负极性的直流电源进行探究．某同学想到了多用电表内部某一挡，含有直流电源，他应选用多用电表的__ __(填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”)挡，对灵敏电流表进行测试，由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动．
(2) 该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱．再将黑表笔__ __(填“短暂”或“持续”)接灵敏电流表的负接线柱．若灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流由电流表的__ _(填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流表的．
(3) 实验中，该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，请在图甲中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性．
(4) 另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向．在给出的实物图中，已用实线作为导线连接了部分实验电路．
①请用实线作为导线从箭头1和2处开始完成其余部分电路的连接．
②将L1插入L2后，下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是 __ __．
A. 闭合开关，稳定后拔出软铁棒
B. 闭合开关，稳定后拔出线圈L1
C. 闭合开关，稳定后使变阻器滑片左移
D. 闭合开关，稳定后断开开关
12. 如图甲所示，边长为a的n匝正方形导线框ABCD垂直于磁场放置，磁感应强度方向垂直于纸面向里．
甲 乙
(1) 若磁感应强度随时间的变化如图乙所示，求0～t1时间内线框产生的感应电动势的大小．
(2) 若磁感应强度B＝B0不变，线框以AB边为轴、CD边向里以角速度ω匀速转过60°角，求这一过程中线框产生的平均感应电动势的大小．
13. 如图所示，水平面上有两根相距0.5 m的足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝2.5 Ω的定值电阻，导体棒ab长L＝0.5 m，其电阻为r＝0.5 Ω，质量m＝1 kg，导体棒放在金属导轨上且与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B＝0.6 T．在水平外力的作用下，导体棒以v＝10 m/s的速度向右做匀速直线运动，取g＝10 m/s2.
(1) 求导体棒产生的感应电动势大小，并指出哪端电势高．
(2) 求水平外力的大小．
(3) 某时刻将外力撤去，求从该时刻至导体棒停止的过程中，导体棒ab中产生的热量Q.
14. 如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距L＝0.5 m．一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度B＝1 T．一质量m＝0.1 kg、有效电阻 R＝1 Ω的导体棒在距磁场上边界h＝1.25 m处由静止释放．导体棒进入磁场后流经电流表的电流逐渐减小，且经时间t＝1.2 s电流最终稳定．整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻，取g＝10 m/s2.求：
(1) 导体棒运动的最大速度vm的大小．
(2) 电流稳定后电流I和导体棒运动速度v的大小.
(3) 导体棒进入磁场后经时间t运动的位移x和产生的焦耳热Q的大小.第二章章末能力检测卷
一、 单项选择题
1. 无线充电技术能实现能量的无线传输．如图所示，无线充电设备给手机充电，下列关于无线充电的说法中正确的是(　D　)
A. 充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机无线充电
B. 充电设备与手机必须接触才能充电
C. 充电设备与手机的充电电流一定相等
D. 充电的原理主要利用了互感
解析：无线充电技术利用的是电磁感应中的互感原理，而根据法拉第电磁感应定律可知，只有变化的电流才能产生变化的磁场，而变化的磁场才能在闭合线圈中感应出电流，因此，充电设备中的线圈必须通变化的电流才能实现对手机的无线充电，A错误，D正确；根据电磁感应原理可知，充电设备与手机不需要接触就能充电，B错误；充电设备与手机的充电电流不一定相等，C错误．故选D.
2. 在北半球，当我们抬头观看教室内的电扇时，发现电扇正在逆时针转动．金属材质的电扇示意图如图所示，由于地磁场的存在，下列关于A、O两点的电势及电势差的说法中正确的是(　A　)
A. A点电势比O点电势高
B. A点电势比O点电势低
C. A点电势等于O点电势
D. 扇叶长度越短，转速越快，两点间的电势差数值越大
解析：因北半球地磁场方向斜向下(磁场竖直分量竖直向下)，电风扇逆时针方向转动，切割磁感线产生感应电动势，根据右手定则知，A点相当于电源的正极，O点相当于电源的负极，所以A点的电势高于O点的电势，A正确，B、C错误；转动切割的电动势E＝Bl2ω，则知扇叶长度越短，转速越快，感应电动势不一定越大，电势差就不一定越大，D错误．故选A.
3. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球(　D　)
A. 整个过程都做匀速运动
B. 进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动
C. 整个过程都做匀减速运动
D. 穿出时的速度一定小于初速度
解析：小球在进、出磁场过程中穿过小球的磁通量发生变化，有感应电流产生，小球要受到阻力，球的机械能一部分转化为电能，再转化为内能，故进、出磁场过程中均做减速运动，但小球完全进入磁场中运动时，无感应电流产生，小球匀速运动，A、B、C均错误，D正确．
4. 如图所示，光滑的水平桌面上放着a和b两个完全相同的金属环．如果一条形磁铁的N极竖直向下迅速靠近两环，则(　C　)
A. a、b两环均静止不动
B. a、b两环互相靠近
C. a、b两环互相远离
D. a、b两环均向上跳起
解析：当条形磁铁的N极竖直向下迅速靠近两环时，两环中的磁通量增大，根据楞次定律可知两环中的感应电流将阻碍这种变化，于是相互远离．故C正确．
5. 如图所示，导体线圈abcd与直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线圈由左向右匀速通过直导线的过程中，线圈中感应电流的方向是(　C　)
A. 先abcd，再dcba，后abcd
B. 先abcd，再dcba
C. 先dcba，再abcd，后dcba
D. 一直dcba
解析：当线圈向右移动，未达到直导线之前，线圈内磁通量“·”增加，故感应电流方向为dcba.当线圈穿越直导线过程中线圈内磁通量“·”减少，同时磁通量“×”增加，所以先是合磁通量为“·”减少，后是合磁通量为“×”增加，则感应电流的磁场方向为“·”，感应电流方向为abcd.线圈穿过直导线后，线圈内磁通量为“×”减少，如同磁通量“·”进一步增加，故感应电流方向为dcba，考虑全过程，C正确，A、B、D错误．
6. 如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la＝3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则(　B　)
A. 两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B. a、b线圈中感应电动势之比为9∶1
C. a、b线圈中感应电流之比为3∶4
D. a、b线圈中电功率之比为3∶1
解析：根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，A错误；因磁感应强度随时间均匀增大，则＝k，根据法拉第电磁感应定律可知E＝n＝nl2，则＝＝，B正确；根据I＝＝＝＝∝l，故a、b线圈中感应电流之比为3∶1，C错误；电功率P＝IE＝·nl2＝∝l3，故a、b线圈中电功率之比为27∶1，D错误．
7. 将电阻率为ρ、横截面积为S的硬质细导线做成半径为r的圆环，其内接正方形区域内充满垂直于圆环面的磁场，t＝0时磁场方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向，则在t＝0到t＝2t0的时间内，下列说法中正确的是(　D　)
甲 乙
A. 圆环中的感应电流大小先变小，后变大
B. 圆环中的感应电流方向先顺时针，后逆时针
C. 圆环中的感应电流为
D. 圆环中产生的热量为
解析：根据法拉第电磁感应定律E＝(r)2，由图乙知，磁感应强度变化率一直不变，＝，感应电流为I＝，则感应电流一直不变，A错误；根据电阻定律R＝ρ，联立解得I＝，C错误；根据楞次定律和安培定则可知，圆环中感应电流方向沿顺时针方向，B错误；根据焦耳定律圆环中产生的热量为Q＝I2R·2t0＝，D正确．故选D.
二、 多项选择题
8. 关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法中正确的是(　AD　)
A. 金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理
B. 金属探测器可用于检测粮食中是否含有小石子
C. 录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
解析：金属探测器在探测金属时，由于在被测金属中产生涡流从而使报警器工作，故A正确；小石子不是金属，所以不能产生涡流，故B错误；录音机在磁带上录制声音时，是利用了电流的磁效应，使磁带上的磁粉被磁化，故C错误；磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，故D正确．
9. 在如图所示的电路中，自感线圈L的自感系数较大，电阻R和自感线圈L的直流电阻阻值相等．若接通开关S，电路达到稳定状态时灯泡D正常发光．则(　AD　)
A. 闭合S后，D渐渐变亮
B. 闭合S瞬间，D先亮起来，然后渐渐变暗
C. 断开S瞬间，D变得更亮，然后渐渐变暗
D. 断开S瞬间，D渐渐变暗，直至熄灭
解析：当闭合S的瞬间，线圈阻碍电流增加，导致D渐渐变亮，A正确，B错误；断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致D还有电流，随着阻碍效果减弱，D将渐渐变暗直至熄灭，C错误，D正确．
10. 边长为a的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图所示，则导线框中的电流、感应电动势、外力、外力功率与位移的关系图正确的是(　BCD　)
　　　　　　
　　　　　　　　A　　　　　　B　　　　　　 C　　　　　　 D
解析：设线框的速度为v，根据几何关系可知，线框匀速出磁场的过程中，切割磁感线的有效长度为2x tan 30°＝x，所以E＝Bvx，即E与x成正比，B正确；根据闭合电路欧姆定律有I＝＝，即I与x成正比，A错误；外力大小等于线框所受安培力大小，即F＝BIx＝，即F与x2成正比，C正确；外力的功率为P外＝Fv＝，即P外与x2成正比，D正确．
三、 非选择题
11. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，请回答下列问题．
甲 乙
(1) 为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正、负极性的直流电源进行探究．某同学想到了多用电表内部某一挡，含有直流电源，他应选用多用电表的__欧姆__(填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”)挡，对灵敏电流表进行测试，由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动．
解析：根据题意可知，实验要使用电表内部的直流电源，只有多用电表的欧姆挡有电源，所以需要选用多用电表欧姆挡对灵敏电流表进行测试．
(2) 该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱．再将黑表笔__短暂__(填“短暂”或“持续”)接灵敏电流表的负接线柱．若灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流由电流表的__负__(填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流表的．
解析：灵敏电流表量程太小，欧姆表内部电源电压相对较大，若电流超过电流表量程，长时间通电会损坏电流表，故应短暂接触灵敏电流表的负接线柱．
欧姆表红表笔连接电源的负极，灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流从电流表的负接线柱流入．
(3) 实验中，该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，请在图甲中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性．
解析：电流表的指针向右偏转，说明电流从正接线柱流入电流表，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场方向向上，故插入的磁铁下端为S极，如图所示．
(4) 另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向．在给出的实物图中，已用实线作为导线连接了部分实验电路．
①请用实线作为导线从箭头1和2处开始完成其余部分电路的连接．
②将L1插入L2后，下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是 __C__．
A. 闭合开关，稳定后拔出软铁棒
B. 闭合开关，稳定后拔出线圈L1
C. 闭合开关，稳定后使变阻器滑片左移
D. 闭合开关，稳定后断开开关
解析：①将线圈L2与电流表串联形成回路，将电源、开关、滑动变阻器、线圈L1串联形成另一个回路，实物图如图所示．
②根据题意，闭合开关时，穿过线圈L2的磁通量增大，产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，而拔出软铁棒、拔出线圈L1、断开开关S，穿过线圈L2的磁通量均减小，产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，A、B、D错误；当使滑动变阻器滑片左移，电流增大，穿过线圈L2的磁通量增大，产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，C正确．
12. 如图甲所示，边长为a的n匝正方形导线框ABCD垂直于磁场放置，磁感应强度方向垂直于纸面向里．
甲 乙
(1) 若磁感应强度随时间的变化如图乙所示，求0～t1时间内线框产生的感应电动势的大小．
答案：
解析：根据法拉第电磁感应定律可得，0～t1时间内线框产生的感应电动势大小
E＝n＝nS＝
(2) 若磁感应强度B＝B0不变，线框以AB边为轴、CD边向里以角速度ω匀速转过60°角，求这一过程中线框产生的平均感应电动势的大小．
答案：
解析：由θ＝ωt，可知导线框以角速度ω匀速转过60°角经历的时间为Δt′＝
这一过程中线框内磁通量的减小量
ΔΦ′＝B0a2－B0a2cos 60°＝B0a2
所以这一过程中线框产生的平均感应电动势为
＝n＝
13. 如图所示，水平面上有两根相距0.5 m的足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝2.5 Ω的定值电阻，导体棒ab长L＝0.5 m，其电阻为r＝0.5 Ω，质量m＝1 kg，导体棒放在金属导轨上且与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B＝0.6 T．在水平外力的作用下，导体棒以v＝10 m/s的速度向右做匀速直线运动，取g＝10 m/s2.
(1) 求导体棒产生的感应电动势大小，并指出哪端电势高．
答案：3 V　a端电势高
解析：由法拉第电磁感应定律得
E＝BLv＝0.6×0.5×10 V＝3 V
根据右手定则可判断出，a端电势高．
(2) 求水平外力的大小．
答案：0.3 N
解析：由闭合电路欧姆定律得I＝＝1 A
安培力大小F安＝BIL＝0.6×1×0.5 N＝0.3 N
根据平衡条件可知F′＝F安＝0.3 N
(3) 某时刻将外力撤去，求从该时刻至导体棒停止的过程中，导体棒ab中产生的热量Q.
答案： J
解析：撤去外力至停止的过程中，回路中产生的总内能为 Q总＝mv2
棒ab中产生的内能Q＝Q总
解得Q＝ J
14. 如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距L＝0.5 m．一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度B＝1 T．一质量m＝0.1 kg、有效电阻 R＝1 Ω的导体棒在距磁场上边界h＝1.25 m处由静止释放．导体棒进入磁场后流经电流表的电流逐渐减小，且经时间t＝1.2 s电流最终稳定．整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻，取g＝10 m/s2.求：
(1) 导体棒运动的最大速度vm的大小．
答案：5 m/s
解析：依题意，导体棒未进入磁场时，做自由落体运动，有h＝
代入数据解得速度大小为v0＝＝5 m/s
刚进入磁场导体棒受竖直向上安培力的作用，此时安培力大小为
F安＝BIL＝B··L＝1.25 N＞mg＝1 N
所以，根据牛顿第二定律可知，导体棒进入磁场后将做加速度逐渐减小的减速运动，直到匀速. 所以导体棒在运动过程中的最大速度为5 m/s.
(2) 电流稳定后电流I和导体棒运动速度v的大小.
答案：2 A　4 m/s
解析：电流稳定时，则有mg＝BIL
解得I＝2 A
又因为I＝
解得v＝4 m/s
(3) 导体棒进入磁场后经时间t运动的位移x和产生的焦耳热Q的大小.
答案：5.2 m　5.65 J
解析：导体棒进入磁场后经时间t，由动量定理
mgt－BLt＝mv－mv0
其中的q＝t＝
解得x＝5.2 m
由能量关系可知
mg(x＋h)＝mv2＋Q
解得Q＝5.65 J

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