1、阶段验收评估（一） 电磁感应(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求，全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1.如图1所示是电磁炉的工作原理示意图，炉子的内部有一个金属线圈，当变化的电流通过线圈时，会产生变化的磁场，使铁质锅底产生电磁感应，从而能起到加热食物的作用。这种加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升制热效率，比传统炉具(电炉、气炉)节省能源一半以上，且炉面无明火，无烟、无废气，电磁火力强劲，安全可靠。以下关于电磁炉工作原理的说法中正确的是()图1A变化的电流通过线圈，会产
2、生变化的磁场，这属于电磁感应现象B电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热D电磁炉工作过程中是将电能直接转化为食物的内能解析：选B电磁炉的工作原理是利用电流通过线圈产生磁场(这是电流的磁效应)，变化的磁场在铁质锅底会产生感应电流，所产生的涡流会使锅底产生热效应，从而起到加热食物的作用。可以看出，在电磁炉工作过程中能量的转化为电能磁能电能内能。综上所述，选项B正确。2.如图2所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()图2A线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B线框平
3、面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动解析：选C四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，线框按A、B、D三种情况移动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流。C项中线框转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确。3.如图3所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图像，可能正确的是()图3解析：选A导线做匀速直线运动切割磁感线时，EBlv，是常数。金属棒只有进入
4、磁场中才切割磁感线，一开始没有切割，最后一段也没有切割，没有电动势，只有中间过程切割磁感线，才有感应电动势，而且由于是匀速切割，故产生的感应电动势为定值。故A选项正确。4(2015江苏高考)如图4所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()图4解析：选A磁场发生微小变化时，因各选项中载流线圈在磁场中的面积不同，由法拉第电磁感应定律En n 知载流线圈在磁场中的面积越大，产生的感应电动势越大，感应电流越大，载流线圈中的电流变化越大，所受
5、的安培力变化越大，天平越容易失去平衡，由题图可知，选项A符合题意。5.如图5所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则()图5AQ1Q2，q1q2BQ1Q2，q1q2CQ1Q2，q1q2 DQ1Q2，q1q2解析：选A设线框相邻两边边长分别为l1、l2，线框中产生的热量QI2Rt2Rl1，由于
6、ab边长大于bc边长，所以Q1Q2。通过线框导体横截面的电荷量qtt，故q1q2，A选项正确。6.某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量随时间的变化规律可用如图6表示，那么在图中()图6At1和t3时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大Bt2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零Ct3时刻，线圈中的感应电动势为零Dt4时刻，线圈中的感应电动势达到最大值解析：选CDt1、t3两个时刻是穿过线圈磁通量最大的时刻，该时刻磁通量的变化率为零，即线圈中的感应电动势为零，所以选项A错，C对。t2、t4两个时刻是穿过线圈的磁通量为零却是变化率最大的时刻，即线圈中感应电动势最大，选项B错，D对。7.1824年，法国科
7、学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图7所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是()图7A圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析：选AB当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A正确；铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量
8、发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C错误；圆盘呈电中性，不会形成环形电流，选项D错误。8如图8所示，相距L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为
9、g。下列选项正确的是()图8AP2mgvsin BP3mgvsin C当导体棒速度达到时加速度大小为sin D在速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功解析：选AC当导体棒第一次匀速运动时，沿导轨方向有mgsin ；当导体棒第二次达到最大速度时，沿导轨方向有Fmgsin ，得Fmgsin ，此时拉力F的功率PF2v2mgvsin ，选项A正确，B错误。当导体棒的速度达到时，沿导轨方向有mgsin ma，解得agsin ，选项C正确。导体棒的速度达到2v以后，拉力与重力的合力所做的功全部转化为R上产生的焦耳热，选项D错误。二、计算题(共3小题，共52分。解答时应写出必要
10、的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9(16分)如图9所示，水平放置的U形光滑导轨足够长，处在磁感应强度B5 T的匀强磁场中，导轨宽度l0.2 m，可动导体棒ab质量m2.0 kg，电阻R0.1 ，其余电阻可忽略，现在水平外力F10 N的作用下，由静止开始运动了s40 cm后，速度达到最大，求棒ab由静止达到最大速度过程中，棒ab上产生的热量Q为多少？图9解析：当棒达到最大速度vm时，有FBIlvm m/s1.0 m/s。由功能关系：Fsmvm2Q所以ab棒上产生的热量QFsmvm2100.4 J212 J3 J。答案：3 J10(18分)如图10所示，在磁感应强度为B的匀强
11、磁场中，设导体棒Oa可以以点O为中心转动，而另一端a刚好搭在光滑的半圆形金属导轨上，Oa长为l且以角速度匀速转动，在Ob间接入一阻值为R的电阻，不计其他电阻。试求：图10(1)Oa中产生的感应电动势；(2)流过R的电流；(3)所需外力的功率。解析：(1)Oa中产生的感应电动势为EBlvBl。(2)回路中的电流为I。(3)回路中消耗的功率等于外力做功的功率，为P。答案：(1)(2)(3)11(18分)做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r5.0 cm，线圈导线的截面积A0.80 cm2，电阻率1.5 m。如图11所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减为零，求：(计算结果保留一位有效数字)图11(1)该圈肌肉组织的电阻R；(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E；(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。解析：(1)由电阻定律得R，代入数据得R6103 。(2)感应电动势E，代入数据得E4102 V。(3)由焦耳定律得Qt，代入数据得Q8108 J。答案：(1)6103 (2)4102 V(3)8108 J
