选择性必修第第二册第二章测试（有解析）

选择性必修第第二册第二章测试
姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示，面积为S、匝数为n的线圈内有匀强磁场，已知磁感应强度随时间的变化规律为 （k＞0且为常数，但未知），当t＝0时磁场方向垂直纸面向里。在磁场方向改变之前，有一带电荷量为q、质量为m的粒子静止于水平放置的、间距为d的平行板电容器中间。（重力加速度为g）由此可以判断（　　）
A．此粒子带正电
B．磁感应强度的变化率为
C．当磁场方向改变后，该粒子将向下做加速运动
D．电容器所带电荷量与时间成正比
2．如图所示，水平金属圆盘置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，圆盘绕金属转轴OO′以角速度沿顺时针方向匀速转动，铜盘的中心及边缘处分别用金属滑片与一理想变压器的原线圈相连．已知圆盘半径为，理想变压器原、副线圈匝数比为，变压器的副线圈与一电阻为的负载相连．不计圆盘及导线的电阻，则下列说法中正确的是（　 　）
A．变压器原线圈两端的电压为
B．变压器原线圈两端的电压为
C．通过负载R的电流为
D．通过负载R的电流为
3．如图所示，MN和PQ是两根足够长、电阻不计的相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面。有质量和电阻的金属杆，始终与导轨垂直且接触良好。开始时，将开关S断开，让金属杆由静止开始下落，经过一段时间后，再将S闭合。金属杆所受的安培力、下滑时的速度分别用F、v表示；通过金属杆的电流、电量分别用i、q表示。若从S闭合开始计时，则F、v、i、q分别随时间t变化的图像不可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示，A、B两闭合线圈用同样导线绕成，A有10匝，B有20匝，两圆线圈半径之比为2：1，均匀磁场只分布在B线圈内。当磁场随时间均匀减弱时（　　）
A．A中无感应电流
B．A、B中均有恒定的感应电流
C．A、B中感应电动势之比为1：1
D．A、B中感应电流之比为1：1
5．如图所示，竖直平面内一具有理想边界AB的匀强磁场垂直纸面向里，在距离边界H处一正方形线框MNPO以初速度向上运动，假设在整个过程中MN始终与AB平行，则下列图像能反映线框从开始至到达最高点的过程中速度变化规律的是（ ）
A． B．
C． D．
6．如图，两根足够长的平行光滑导轨固定在绝缘水平面上，所在空间有方向垂直于水平面、磁感应强度为B的范围足够大的匀强磁场，导轨的间距为L，电阻不计；导轨上静置两根长度均为L的导体棒PQ和MN，其中PQ的质量为2m、阻值为R，MN的质量为m、阻值为2R。若在时刻给PQ一个平行于导轨向右的初速度，不计运动过程中PQ和MN的相互作用力，则（ ）
A．时刻，两导体棒的加速度大小相等
B．时刻，PQ两端的电压为
C．PQ匀速运动时的速度大小为
D．从时刻到PQ匀速运动的过程中，导体棒MN产生的焦耳热为
7．如图所示的电路中，和是两个相同的灯泡，线圈自感系数足够大，电阻可以忽略不计。下列说法中正确的是（　　）
A．合上开关时，先亮，后亮，最后一样亮
B．合上开关时，和同时亮
C．断开开关时，闪亮一下再熄灭
D．断开开关时，流过的电流方向向右
二、多选题
8．矩形线框PQMN固定在一绝缘斜面上，PQ长为L，PN长为4L，其中长边由单位长度电阻为r0的均匀金属条制成，短边MN电阻忽略不计，两个短边上分别连接理想电压表和理想电流表。磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直斜面向上，一与长边材料、粗细完全相同的金属杆与线框接触良好，在沿导轨向上的外力作用下，以速度v从线框底端匀速滑到顶端。已知斜面倾角为θ，不计一切摩擦。则下列说法中正确的是（　　）
A．金属杆上滑过程中电流表的示数先变大后变小
B．作用于金属杆的外力一直变大
C．金属杆运动到长边正中间时，电压表示数为
D．当金属杆向上运动到距线框底端3.5L的位置时，金属杆QM、PN上消耗的总电功率最大
9．如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成角（），其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与导轨的两边始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R。从释放开始，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，金属棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（　　）
A．ab运动的平均速率小于 B．金属棒的位移大小为
C．产生的焦耳热为qBLv D．受到的最大安培力大小为
10．在倾角为θ=30 的斜面上固定两根足够长的平行金属导轨MN、EF，间距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨斜面向下。有两根质量均为m、电阻均为R、长度均为L的金属棒ab、cd垂直导轨放置且与导轨接触良好，光滑的ab棒用平行于导轨的不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮与质量为2m的物块P连接，如图所示。初始时作用在ab棒上一个外力（题中未画出）使ab棒、重物P保持静止，cd棒也静止在导轨上且刚好不下滑。已知重力加速度大小为g，导轨电阻不计，cd棒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现撤去外力，ab棒和重物P从静止开始运动，到cd棒刚好要向上滑动的过程中，则( )
A．重物P向下做加速度不断减小的加速运动
B．cd棒刚好要向上滑动时，ab棒中的电流大小为
C．cd棒刚好要向上滑动时，重物P的速度大小为
D．重物P减少的重力势能等于ab棒、重物P增加的动能与ab、cd棒产生的焦耳热之和
三、实验题
11．如图甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图．用电流传感器显示出在t＝1×10－3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流如图乙．已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω．
（1）线圈的直流电阻RL＝________Ω．
（2）开关断开时，该同学观察到的现象是______________，开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________________ V．
12．如图所示，将条形磁体从同一高度插入线圈的实验中。
（1）快速插入和缓慢插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？
（2）分别用一根磁体和两根磁体以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？
（3）感应电动势的大小取决于什么？
四、解答题
13．如图，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下．一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度v速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好．已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略．求
（1）电阻R消耗的功率；
（2）导体棒运动距离x内通过电阻R的电荷量q
（3）水平外力的大小．
14．如图所示，位于我国境内的某建筑工地上有两根长、相距的平行金属轨道倾斜放置，导轨平面倾角且刚好与该处的地磁场垂直，地磁场的磁感应强度。建筑工人将两根相同的方型钢管（简称方钢）依次从轨道顶端由静止滑下，释放第二根时，第一根方钢已经滑到轨道底部处于静止状态，第二根方钢下滑到轨道中点线处时速度。已知每根方钢质量、电阻R=2.510-3Ω，重力加速度g取，取，，金属轨道的电阻忽略不计，方钢下滑过程中始终与轨道相互垂直且接触良好。
(1)求第二根方钢下滑到轨道中点线处时方钢两端点间的电压U；
(2)求第二根方钢整个下滑过程中，流经方钢横截面的电荷量q。
(3)若第二根方钢下滑到轨道中点线处时方钢与轨道间的动摩擦因数，请通过比较该处的方钢受力情况，分析方钢下滑过程中要不要考虑安培力F安的影响。
15．如图所示，试探究在以下四种情况中小磁针N极的偏转方向。
(1)开关S闭合时；
(2)开关S闭合后；
(3)开关S闭合后，调节滑动变阻器使电流增强；
(4)开关S断开时。
16．(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L＝0.3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1＝0.5 T．一根直金属杆MN以v＝2 m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好．求杆MN中产生的感应电动势E1．
(2)如图乙所示，一个匝数n＝100的圆形线圈，面积S1＝0.4 m2．在线圈中存在面积S2＝0.3 m2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示．求圆形线圈中产生的感应电动势E2．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】A．由楞次定律可知，平行板电容器上极板带正电，下极板带负电，极板间场强竖直向下，粒子在极板间静止，粒子所受静电力竖直向上，静电力方向与场强方向相反，粒子带负电，A错误；
B．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
粒子静止时处于平衡状态，由平衡条件得
解得
B正确；
C．由楞次定律可知，当磁场方向改变后，感应电动势不变，粒子受力情况不变，粒子仍静止不动，C错误；
D．电容器两极板间电势差
电容器所带电荷量
Q与时间无关，D错误。
故选B。
2．A
【详解】A、圆盘半径切割磁感线产生感应电动势：，则变压器原线圈两端电压为，故A正确，B错误；
C、圆盘转动过程产生的电动势是定值，穿过变压器副线圈的磁通量不变，副线圈不产生感应电动势，副线圈电流为零，故CD错误．
3．C
【详解】让金属杆由静止开始自由下落，经过一段时间后具有速度v，闭合开关S后，回路产生感应电流，金属杆受到安培力竖直向上，可能有以下三种情况：
若此刻安培力等于重力，金属杆做匀速运动，安培力、运动速度、电流都不变，通过金属杆的电量与时间成正比，此情况ABCD不可能正确；
若此刻安培力大于重力，金属杆将做加速度减小的减速运动，直至匀速运动，安培力、运动速度、电流先变小后不变，通过金属杆的电量与时间不成正比，此情况BD可能正确；
若此刻安培力小于重力，金属杆将做加速度减小的加速运动，直至匀速运动，安培力、运动速度、电流先变大后不变，通过金属杆的电量与时间不成正比，此情况A可能正确；
当开关闭合时，金属杆速度不为0，电路中电流不为0，故C不可能，符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
4．B
【详解】A．线圈A为闭合线圈，内有均匀减小磁场，磁通量均匀减小，则产生恒定的感应电流，故A错误；
C．线圈中产生的感应电动势
A、B中感应电动势之比为1：2，故C错误；
BD．因，故
所以由可知
故B正确，D错误；
故选B。
5．C
【分析】安培力、牛顿第二定律
【详解】在线框从开始运动到MN边接近AB时，线框做匀减速直线运动，MN边进入磁场后因切割磁感线而产生感应电流，其受到安培力作用则线框加速度瞬时变大，速度瞬时减小更快，随着速度减小，产生的感应电流减小，安培力减小，加速度减小，所以能正确反映线框速度与时间关系的是图C，C正确。
故选C。
6．B
【详解】A．时刻，PQ平行于导轨向右的初速度，则产生的感应电动势为
此时回路中的电流大小为
两导体棒受到的安培力大小为
则有
两导体棒的加速度大小不相等，A错误；
B．时刻，PQ两端的电压为MN两端的电压，大小为
B正确；
C．由以上分析可知，两导体棒受的安培力大小相等，由左手定则可知，安培力方向相反，两棒运动中，满足动量守恒，则有
两棒达到共速，则得
此后两棒以这个速度做匀速直线运动，C错误；
D．导体棒PQ和MN是串联关系，即
可知两棒上的电流有效值相等，在整个运动中MN、PQ产生的焦耳热量分别为
则有
由能量守恒定律可知，在整个运动中产生的总热量等于系统总动能的减少量，因此有
D错误。
故选B。
7．A
【详解】AB．合上开关时，先亮，由于线圈自感的阻碍，逐渐变亮，最后一样亮，A正确，B错误；
CD．正常发光时两灯泡电流相同，亮度相同，故断开开关时，两灯泡均逐渐熄灭，流过的电流方向向右，流过的电流方向向左，CD错误。
故选A。
8．BD
【详解】A．金属杆相当于电源，金属杆上滑过程中，外电路的总电阻一直减小，则总电流即电流表的示数一直变大。故A错误；
B．金属杆匀速运动，作用于金属杆的外力
由于总电流一直变大，所以作用于金属杆的外力一直变大，故B正确；
C．由电磁感应定律，金属杆运动时产生的感应电动势为
金属杆到达轨道正中间时，所组成回路的总电阻为
由闭合电路欧姆定律，回路电流为
电压表测的是路端电压，所以电压表示数为
故C错误；
D．设金属杆向上运动x距离时，金属杆QM、PN上消耗的总电功率即电源的输出功率最大。电源电动势一定，内外电阻相等时电源输出功率最大
解得
故D正确。
故选BD。
9．BD
【详解】A．金属棒ab开始做加速运动，速度增大，感应电动势增大，所以感应电流也增大，导致金属棒受到的安培力增大，所以加速度减小，即金属板做加速度逐渐减小的变加速运动，因此运动的平均速度大小大于，A错误；
B．由电量计算公式
可得，下滑的位移大小为
B正确；
C．产生的焦耳热
而这里的电流I比棒的速度大小为v时的电流
小，故这一过程产生的焦耳热小于，C错误；
D．金属棒ab受到的最大安培力大小为
D正确。
故选BD。
10．ABC
【分析】本题考查电磁感应中的楞次定律，通过分析安培力判断物体的运动状态，回路中的电流以及焦耳热。
【详解】A．P和ab棒是一个系统，P的重力不变，ab棒重力沿斜面向下的分力不变，而速度在增大，沿斜面向下的安培力随之增大，P棒的合外力变小，加速度变小，A正确；
B．cd棒刚开始恰好静止，
，
cd棒刚要上滑时，
B正确；
C．cd棒刚要上滑时，
C正确；
D．重物P减少的重力势能等于ab棒、重物P增加的动能、ab棒增加的重力势能与ab、cd棒产生的焦耳热之和，D错误；
故选ABC。
11． 2 灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭 15
【详解】（1）由图像可知S闭合，电路稳定时，线圈的直流电阻
（2）由（1）知，此时小灯泡电流，S断开后，L、R、灯泡组成临时回路，电流由1.5A逐渐减小，所以灯会闪亮一下再熄灭，自感电动势为．
12．（1）磁通量的变化量相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大；（2）用两根磁体快速插入时磁通量的变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大；（3）感应电动势的大小取决于的大小
【解析】略
13．（1）（2）；（3）
【详解】（1）导体切割磁感线运动产生的电动势为：
根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为：
电阻R消耗的功率为：，联立可得：
（2）设时间为t，则电荷量
（3）对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，依据三力平衡，故有
而
解得
14．(1)；(2)0.1C；(3)不要考虑安培力的影响
【详解】(1)第二根方钢整个下滑到中点时，切割磁感线运动产生感应电动势
第二根方钢下滑到轨道中点处时ab两点间电压
(2)第二根方钢整个下滑过程中，切割磁感线运动产生感应电流
流经方钢横截面的电荷量
(3)第二根方钢下滑到轨道中点处时电路里的电流
沿斜面向上的安培力
重力沿斜面向下的分力
沿斜面向上的摩擦力
由以上数据可知安培力远小于重力沿斜面向下的分力和沿斜面向上的摩擦力，因此实际受力分析中不要考虑安培力的影响。
15．(1)垂直纸面向外； (2)不偏转； (3)垂直纸面向外； (4)垂直纸面向里
【详解】开关S闭合时，左边线圈的电流及磁场情况和穿过右边线圈磁通量方向如图所示。
(1)S闭合时，穿过右边线圈的磁通量Φ增加，由楞次定律可知，感应电流b→a，再由安培定则可知，N极指向垂直纸面向外的方向。
(2)S闭合后，穿过右边线圈的磁通量Φ不变，不产生感应电流，小磁针不偏转。
(3)此种情况同(1)现象相同，即N极指向垂直纸面向外的方向。
(4)此种情况与(1)现象相反，即N极指向垂直纸面向里的方向。
16．(1)0.3 V　(2)4.5 V
【详解】解：(1)杆做切割磁感线的运动，产生的感应电动势：
(2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，产生的感应电动势：
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页

选择性必修第第二册第二章测试（有解析）