第二章 电磁感应（单元测试 ）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第二册）

人教版新教材 物理选择性必修第二册 第二章《电磁感应》 单元测试 班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________ （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 1、 单项选择题（每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1．如图所示，两个正方形金属框架放置于水平绝缘桌面上，构成“回”字结构，内框架通有顺时针方向的电流。某时刻当通过内框架的电流突然增大时，则（　　） A．外框架中感应电流的方向为顺时针，有收缩趋势 B．外框架中感应电流的方向为顺时针，有扩张趋势 C．外框架中感应电流的方向为逆时针，有收缩趋势 D．外框架中感应电流的方向为逆时针，有扩张趋势 2．法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机。如图所示，圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与零刻度在中央的电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动。下列说法正确的是（    ） A．圆盘的磁通量不变，电流表指针指向零刻度 B．圆盘转动的角速度增大，产生的交变电流周期减小 C．若磁场的磁感应强度增大，产生的恒定电流增大 D．若圆盘顺时针匀速转动，电流从导线b流入电流表 3．如图所示，两光滑平衍金属导轨的间距为L，直导线MN垂直跨在金属导轨上，且与金属导轨接触良好，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，除电阻R外，金属导轨和直导线的电阻均不计。现给直导线MN一初速度，使直导线MN向右运动，当电路稳定后，直导线MN以速度v向右做匀速运动，则（　　） A．电阻两端的电压为 B．电容器所带电荷量为 C．给直导线MN的初速度大于v D．为保持直导线MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为 培力，故拉力为零，故D错误。 故选C。 4．在如图所示的电路中，L为电感线圈（电阻不计），A、B为两灯泡，以下结论正确的是（    ） A．闭合开关S时，A先亮，B后亮 B．闭合开关S时，A、B同时亮，以后B变暗直至熄灭，A变亮 C．断开开关S时，A变亮，B熄灭 D．断开开关S时，A、B两灯都亮一下再逐渐熄灭 5．如图所示，磁感应强度为的匀强磁场垂直于竖直平面内的∩形框，水平导体棒可沿两侧足够长的光滑导轨下滑而不分离，除外，装置的其余部分电阻都可忽略不计，将导体棒无初速度释放，要使电流稳定后的热功率变为原来的两倍，在其他条件不变的情况下，可以采用的办法有（　　） A．导体棒质量不变，∩形框宽度减为原来的 B．电阻变为原来的一半 C．磁感应强度变为原来的倍 D．导体棒质量增加为原来的2倍 6．如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（　　） A．拨至M端或N端，圆环都向左运动 B．拨至M端或N端，圆环都向右运动 C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动 D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 7．如图所示，是边长为，每边电阻均相同的正方形导体框，今维持线框以恒定的速度沿轴运动，并穿过倾角为45°的三角形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为，方向垂直纸面向里。线框点在位置时开始计时，则在时间内，、两点的电势差随时间的变化图线为（　　） A． B． C． D． 8．如图所示，两固定在绝缘水平面上的同心金属圆环P、Q水平放置，圆环P中通有如图所示的电流，以图示方向为电流正方向，下列说法正确的是（  ） A．时刻，两圆环间无作用力 B．时刻，圆环Q中感应电流为零 C．~时间内，圆环Q中感应电流始终沿逆时针方向 D．~T时间内，圆环Q有扩张的趋势 时针，两者有相互吸引的安培力，则Q有收缩的趋势，故D错误。 故选A。 9．如图所示，在同一水平面内有两根足够长的光滑水平金属导轨，间距为l，电阻不计，其左端连接一阻值为R的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度大小为B的磁场，磁场边界由多个半周期正弦曲线衔接而成，磁场方向如图所示，当置于两金属导轨上的导体棒在水平外力F(图中未画出)作用下以速度v(较大)匀速向右运动，导体棒与两金属导轨垂直且始终接触良好，电压表和电流表均为理想交流电表，导体棒电阻不计，则(　　) A．由于磁场方向周期性变化，电流表示数也周期性变化 B．电压表的示数在导体棒位于图中ab位置时最大 C．当导体棒运动到图中虚线cd位置时，水平外力F=0 D．若导体棒运动的速度加倍，则导体棒在图中ab位置时水平外力F的瞬时功率也将加倍 10．两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L．导轨上横放着两根导体棒ab和cd构成矩形回路，如图所示两根导体棒的质量皆为m，ab棒的电阻为R，cd棒的电阻为2R，回路中其余部分的电阻可不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场磁感应强度为B，开始时，cd棒静止，ab棒有指向棒cd的初速度v，若两导体棒在运动中始终不接触，cd榉达到的最大速度为，则在两根棒到达共同速度的过程中，下列说法中错误的是（　　） A．ab棒的最小速度为 B．ab棒和cd棒的加速度大小始终相同，方向始终相反 C．安培力对cd棒做的功为，cd棒产生热量为 D．ab棒克服安培力做功为，两根导体棒生热为 2、 多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 11．金属探测器已广泛应用在汽车站火车站、飞机场的安检中，下列关于金属探测器的论述正确的是（　　） A．金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中 B．金属探测器探测金属时，探测器的线圈中产生涡流 C．金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流 D．金属探测器是利用电磁感应原理制成的 12．如图a所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图b所示。则（　　） A．时刻，P有收缩的趋势 B．时刻，此时穿过P的磁通量最大 C．时刻，此时P中无感应电流 D．时刻，此时穿过P的磁通量最小 13．如图所示，A、B两灯泡与两电阻的阻值均为R。闭合、，电路稳定后，两灯亮度相同，则（　　） A．只断开，两灯亮度不变 B．在只断开的瞬间，电流从 C．只断开，B灯立即熄灭，A灯闪亮一下再熄灭 D．只断开，A灯立即熄灭，B灯闪亮一下再熄灭 14．如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为θ，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B。有一质量为m、长为l的导体棒在ab位置以初速度v沿斜面向上运动，最远到达a′b′处，导体棒向上滑行的最远距离为x。导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。在导体棒向上滑动过程中，下列说法正确的是(  ) A．导体棒受到的最大安培力为 B．导体棒损失的机械能为mv2－mgxsin θ C．导体棒运动的时间为 D．整个电路产生的焦耳热为mv2－mgx(sin θ＋μcos θ) 三、非选择题(本题共6小题,共54分) 15．（6分）完成下列填空，如图所示是探究电磁感应现象的实验装置． （1）如图，用绝缘线将导体AB悬挂在蹄形磁铁的磁场中，闭合开关后，在下面的实验探究中，关于电流表的指针是否偏转填写在下面的空格处． （选填“偏转”或“不偏转”） ①磁体不动,使导体AB向上或向下运动，并且不切割磁感线．电流表的指针 ②导体AB不动，使磁体左右运动．电流表的指针 （2）如图，各线路连接完好，线圈A在线圈B中，在开关闭合的瞬间，实验小组发现电流表的指针向左偏一下后又迅速回到中间位置，则：保持开关闭合，在把滑动变阻器的滑片向右移动的过程中，会观测到电流表的指针 （选填“向左偏”、“向右偏”或“不动”） 16．（8分）如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。 (1)将图中所缺的导线补接完整 。 (2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上开关后进行下述操作时可能出现的情况是： ①将通电线圈迅速插入感应线圈时，灵敏电流计指针将 。 ②通电线圈插入感应线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，灵敏电流计指针将 。 (3)在实验时，如果感应线圈两端不接任何元件，则感应线圈电路中将 。 A．因电路不闭合，无电磁感应现象 B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C．不能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向 D．可以用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向 (4)如图所示，A、B分别表示通电线圈和感应线圈，若感应线圈B中产生顺时针方向的感应电流，可能是因为 。 A．通电线圈中通入顺时针方向的电流，且正从感应线圈中取出 B．通电线圈中通入顺时针方向的电流，且其中的铁芯正被取出 C．通电线圈中通入顺时针方向的电流，且正将滑动变阻器接入电路的阻值调小 D．通电线圈中通入逆时针方向的电流，且正在断开电源 17．（10分）如图甲所示是宽度均为L=0.25 m的匀强磁场区域，磁感应强度大小B=1T，方向相反。一边长L=0.25 m、质量m=0.1 kg、电阻R=0.25Ω的正方形金属线框，在外力作用下，以初速度v=5m/s匀速穿过磁场区域。 （1）取顺时针方向为正，在图乙中作出i-t图像，并写出分析过程； （2）求线框穿过磁场区域的过程中外力做的功。 18．（10分）小明同学设计了一个“电磁天平”，如图所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，线圈没有电流时，两臂平衡。线圈的水平边长，竖直边长，匝数为匝，总电阻。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度，方向垂直线圈平面向里。在线圈上部另加垂直纸面的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀增大，磁场区域宽度。当挂盘中放质量为的物体时，天平平衡，重力加速度取，求： （1）请判断磁场B的方向及磁感应强度的变化率； （2）若挂盘重物的重量增大，为保持两侧平衡，请你写出一种可行的方案。 19．（10分）如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求： (1)灯泡正常发光时，通过金属棒MN的电流I； (2)磁感应强度B的大小； 20．（10分）磁悬浮列车的运动原理如图所示，在水平面上有两根水平长直平行导轨，导轨间有与导轨面垂直且方向相反的匀强磁场B1和B2，B1和B2相互间隔，导轨上有金属框abcd。当磁场B1和B2同时以恒定速度沿导轨向右匀速运动时，金属框也会由静止开始沿导轨向右运动。已知两导轨间距L1=0. 4 m，两种磁场的宽度均为L2，L2=ab，B1＝B2=1.0T。金属框的质量m=0.1kg，电阻R=2.0Ω。金属框受到的阻力与其速度成正比，即f=kv，k=0.08 kg/s，只考虑动生电动势。求： （1）开始时金属框处于图示位置，判断此时金属框中感应电流的方向; （2）若磁场的运动速度始终为v0=10m/s，在线框加速的过程中，某时刻线框速度v1=7m/s，求此时线框的加速度a1的大小; （3）若磁场的运动速度始终为v0=10m/s，求金属框的最大速度v2为多大？此时装置消耗的总功率为多大？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 人教版新教材 物理选择性必修第二册 第二章《电磁感应》 单元测试 班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________ （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 1、 单项选择题（每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1．如图所示，两个正方形金属框架放置于水平绝缘桌面上，构成“回”字结构，内框架通有顺时针方向的电流。某时刻当通过内框架的电流突然增大时，则（　　） A．外框架中感应电流的方向为顺时针，有收缩趋势 B．外框架中感应电流的方向为顺时针，有扩张趋势 C．外框架中感应电流的方向为逆时针，有收缩趋势 D．外框架中感应电流的方向为逆时针，有扩张趋势 【答案】D 【详解】当内框架电流方向为顺时针时，内框架内部磁场方向垂直纸面向里，内框架外部磁场方向垂直纸面向外。外框架内部磁场有两种，合磁通方向垂直纸面向里，当通过内框架的电流突然增大时，磁通量增大，根据楞次定律“增反减同”，可判断出外框架中感应电流的方向为逆时针方向；外框架的四边均处在垂直于纸面向外的磁场中，每个边的受力均垂直于框架边向外，外框架有扩张趋势，故D正确，ABC错误。 故选D。 2．法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机。如图所示，圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与零刻度在中央的电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动。下列说法正确的是（    ） A．圆盘的磁通量不变，电流表指针指向零刻度 B．圆盘转动的角速度增大，产生的交变电流周期减小 C．若磁场的磁感应强度增大，产生的恒定电流增大 D．若圆盘顺时针匀速转动，电流从导线b流入电流表 【答案】C 【详解】ABC．圆盘转动，沿半径方向的“导体棒”切割磁场产生感应电流，该电流方向不变，其大小与圆盘的角速度和磁感应强度有关，选项AB错误，C正确； D．若圆盘顺时针匀速转动，根据右手定则可知电流从导线a流入电流表，选项D错误； 故选C。 3．如图所示，两光滑平衍金属导轨的间距为L，直导线MN垂直跨在金属导轨上，且与金属导轨接触良好，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，除电阻R外，金属导轨和直导线的电阻均不计。现给直导线MN一初速度，使直导线MN向右运动，当电路稳定后，直导线MN以速度v向右做匀速运动，则（　　） A．电阻两端的电压为 B．电容器所带电荷量为 C．给直导线MN的初速度大于v D．为保持直导线MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为 【答案】C 【详解】AB．当直导线MN向右匀速运动时，直导线MN产生的感应电动势恒定，稳定后，电容器既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端无电压，电容器两极板间电压为 所带电荷量为 故AB错误； C．直导线MN刚开始运动时，要对电容器充电，充电过程中，直导线MN受到向左的安培力，直导线MN速度减小，故初速度大于v，故C正确； D．直导线MN匀速运动时，因无电流而不受安培力，故拉力为零，故D错误。 故选C。 4．在如图所示的电路中，L为电感线圈（电阻不计），A、B为两灯泡，以下结论正确的是（    ） A．闭合开关S时，A先亮，B后亮 B．闭合开关S时，A、B同时亮，以后B变暗直至熄灭，A变亮 C．断开开关S时，A变亮，B熄灭 D．断开开关S时，A、B两灯都亮一下再逐渐熄灭 【答案】B 【详解】AB．闭合S时，电路中立即建立了电场，故立即就有了电流，故灯泡A、B同时变亮，但通过线圈的电流要增加，会产生自感电动势，电流缓慢增加，当电流稳定后，线圈相当于直导线，灯泡B被短路，故开关闭合后，灯泡A、B同时亮，但B逐渐熄灭，A更亮，故A错误；B正确； CD．断开S时，A灯立即熄灭，线圈产生自感电动势，和灯泡B构成闭合电路，B灯先闪亮后逐渐变暗，故CD错误； 故选B。 5．如图所示，磁感应强度为的匀强磁场垂直于竖直平面内的∩形框，水平导体棒可沿两侧足够长的光滑导轨下滑而不分离，除外，装置的其余部分电阻都可忽略不计，将导体棒无初速度释放，要使电流稳定后的热功率变为原来的两倍，在其他条件不变的情况下，可以采用的办法有（　　） A．导体棒质量不变，∩形框宽度减为原来的 B．电阻变为原来的一半 C．磁感应强度变为原来的倍 D．导体棒质量增加为原来的2倍 【答案】A 【详解】A．导体棒下滑，电流稳定后做匀速运动，稳定后的热功率为 感应电动势为 得 又由平衡条件得 则导体棒质量不变，∩形框宽度减为原来的，则速度变为原来的2倍，的热功率变为原来的2倍，故A正确； B．电阻变为原来的一半，速度变为原来的一半，变为原来的一半，故B错误； C．磁感应强度变为原来的倍，则速度变为原来的一半，的热功率变为原来的一半，故C错误； D．导体棒质量增加为原来的2倍，则速度变为原来的2倍，的热功率变为原来的4倍，故D错误； 故选A。 6．如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（　　） A．拨至M端或N端，圆环都向左运动 B．拨至M端或N端，圆环都向右运动 C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动 D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 【答案】B 【详解】无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动。 故选B。 7．如图所示，是边长为，每边电阻均相同的正方形导体框，今维持线框以恒定的速度沿轴运动，并穿过倾角为45°的三角形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为，方向垂直纸面向里。线框点在位置时开始计时，则在时间内，、两点的电势差随时间的变化图线为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】bc边的位置坐标x在0-L过程，线框ab边有效切线长度为x，感应电动势为 E=Bxv 感应电流 根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→d→c→b→a．当x=L时 在L-2L过程，根据楞次定律判断出来感应电流方向仍然沿a→d→c→b→a；线框ab边有效切线长度为L，感应电动势为 E1=BLv cd边产生的电动势 E2=B（x-L）v 回路的总电动势 E′=E1-E2=2BLv-Bxv 感应电流 此时ab两端的电势差 当x=2L时 U′ab=BLv 故选D。 8．如图所示，两固定在绝缘水平面上的同心金属圆环P、Q水平放置，圆环P中通有如图所示的电流，以图示方向为电流正方向，下列说法正确的是（  ） A．时刻，两圆环间无作用力 B．时刻，圆环Q中感应电流为零 C．~时间内，圆环Q中感应电流始终沿逆时针方向 D．~T时间内，圆环Q有扩张的趋势 【答案】A 【详解】A．时刻圆环P中的电流最大，但变化率为零，则穿过Q的磁场的磁通量最大，但变化率为零，由法拉第电磁感应定律可知Q中无感应电流，则P与Q间无相互作用力，故A正确； B．时刻虽然P中的电流为零，但是电流的变化率最大(图像的斜率)，故在Q中产生了最大的感应电流，故B错误； C．~时间内的原电流为顺时针减小，由安培定则可知Q中的磁场方向向下，由楞次定律可知Q中的感应电流为顺时针，~时间内的原电流为逆时针增大，由安培定则可知Q中的磁场方向向上，由楞次定律可知Q中的感应电流为顺时针，故C错误； D．~T时间内原电流为逆时针减小，由安培定则可知Q中的磁场方向向上，由楞次定律可知Q中的感应电流为逆时针，两线圈的电流同为逆时针，两者有相互吸引的安培力，则Q有收缩的趋势，故D错误。 故选A。 9．如图所示，在同一水平面内有两根足够长的光滑水平金属导轨，间距为l，电阻不计，其左端连接一阻值为R的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度大小为B的磁场，磁场边界由多个半周期正弦曲线衔接而成，磁场方向如图所示，当置于两金属导轨上的导体棒在水平外力F(图中未画出)作用下以速度v(较大)匀速向右运动，导体棒与两金属导轨垂直且始终接触良好，电压表和电流表均为理想交流电表，导体棒电阻不计，则(　　) A．由于磁场方向周期性变化，电流表示数也周期性变化 B．电压表的示数在导体棒位于图中ab位置时最大 C．当导体棒运动到图中虚线cd位置时，水平外力F=0 D．若导体棒运动的速度加倍，则导体棒在图中ab位置时水平外力F的瞬时功率也将加倍 【答案】C 【详解】AB.当导体棒切割磁感线时，产生的感应电动势为E=BLv，由于L按半周期的正弦规律变化，且磁场方向周期性变化，故这个过程产生正弦式变化的电流，电流表、电压表的示数均不变，故选项AB不合题意； C. 当导体棒运动到图中虚线cd位置时，感应电流为零，安培力为零，水平外力F=0，故选项C符合题意； D. 若导体棒运动的速度加倍，则导体棒在图中ab位置时，电流加倍，安培力加倍，水平外力F加倍，水平外力F的瞬时功率将变为原来的4倍，故选项D不合题意． 10．两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L．导轨上横放着两根导体棒ab和cd构成矩形回路，如图所示两根导体棒的质量皆为m，ab棒的电阻为R，cd棒的电阻为2R，回路中其余部分的电阻可不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场磁感应强度为B，开始时，cd棒静止，ab棒有指向棒cd的初速度v，若两导体棒在运动中始终不接触，cd榉达到的最大速度为，则在两根棒到达共同速度的过程中，下列说法中错误的是（　　） A．ab棒的最小速度为 B．ab棒和cd棒的加速度大小始终相同，方向始终相反 C．安培力对cd棒做的功为，cd棒产生热量为 D．ab棒克服安培力做功为，两根导体棒生热为 【答案】C 【详解】A.cd榉达到的最大速度为，两棒的总动量守恒，此时ab棒的速度最小，根据动量守恒定律可得 mv＝mvA+m⋅ 解得： vA= 故A项与题意不相符； B.根据右手定则可知感应电流方向为cdba，根据左手定则可知ab受到的安培力方向向右、cd受到的安培力方向向左，安培力大小相等，根据牛顿第二定律可得 a= 所以ab棒和cd棒的加速度大小始终相同，方向始终相反，故B项与题意不相符； C.安培力对cd棒做的功为 W= 整个过程中动能损失为 cd棒产生热量为 故C项与题意相符； D.ab棒克服安培力做功为 整个过程中动能损失为 则两根导体棒生热为，故D项与题意不相符． 2、 多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 11．金属探测器已广泛应用在汽车站火车站、飞机场的安检中，下列关于金属探测器的论述正确的是（　　） A．金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中 B．金属探测器探测金属时，探测器的线圈中产生涡流 C．金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流 D．金属探测器是利用电磁感应原理制成的 【答案】CD 【详解】A．金属探测器不能探测绝缘体砂石，所以不能用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中，故A错误； BC．金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，故B错误，C正确； D．由金属探测器的原理易知D正确。 故选CD。 12．如图a所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图b所示。则（　　） A．时刻，P有收缩的趋势 B．时刻，此时穿过P的磁通量最大 C．时刻，此时P中无感应电流 D．时刻，此时穿过P的磁通量最小 【答案】AB 【详解】A．当螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈P中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和收缩的趋势，故A正确； B．当螺线管中电流最大时，其形成磁场最强，故时刻，穿过P的磁通量最大，故B正确； CD．时刻，螺线管中电流为零，穿过P的磁通量最小，为零，但穿过线圈P的磁通量是变化的，因此此时P中有感应电流，故CD错误。 故选AB。 13．如图所示，A、B两灯泡与两电阻的阻值均为R。闭合、，电路稳定后，两灯亮度相同，则（　　） A．只断开，两灯亮度不变 B．在只断开的瞬间，电流从 C．只断开，B灯立即熄灭，A灯闪亮一下再熄灭 D．只断开，A灯立即熄灭，B灯闪亮一下再熄灭 【答案】AB 【详解】A．电路稳定后，两灯亮度相同，故只断开，电路结构不变，两灯亮度不变，故A正确； BCD．只断开，由于自感现象，电流从经过灯A构成回路，B灯立即熄灭，由于原来电阻中电流与A灯中电流相等，则A灯不会闪亮一下，而是逐渐熄灭，故B正确，CD错误。 故选AB。 14．如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为θ，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B。有一质量为m、长为l的导体棒在ab位置以初速度v沿斜面向上运动，最远到达a′b′处，导体棒向上滑行的最远距离为x。导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。在导体棒向上滑动过程中，下列说法正确的是(  ) A．导体棒受到的最大安培力为 B．导体棒损失的机械能为mv2－mgxsin θ C．导体棒运动的时间为 D．整个电路产生的焦耳热为mv2－mgx(sin θ＋μcos θ) 【答案】BCD 【详解】A．根据： 可以知道速度最大时感应电动势最大，电流和安培力也最大，所以初始时刻的安培力最大，根据： 可得： 故A错误； B．从初始位置到滑行最远时根据能量守恒有损失的机械能为： 故B正确； C．导体棒向上滑动过程中由动量定理可知： 而由电荷的定义式结合法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知： 联立解得： 故C正确； D．上滑过程中克服摩擦力和重力做的总功为： 根据能量守恒定律可得整个电路产生的焦耳热为： 故D正确。 故选BCD。 三、非选择题(本题共6小题,共54分) 15．（6分）完成下列填空，如图所示是探究电磁感应现象的实验装置． （1）如图，用绝缘线将导体AB悬挂在蹄形磁铁的磁场中，闭合开关后，在下面的实验探究中，关于电流表的指针是否偏转填写在下面的空格处． （选填“偏转”或“不偏转”） ①磁体不动,使导体AB向上或向下运动，并且不切割磁感线．电流表的指针 ②导体AB不动，使磁体左右运动．电流表的指针 （2）如图，各线路连接完好，线圈A在线圈B中，在开关闭合的瞬间，实验小组发现电流表的指针向左偏一下后又迅速回到中间位置，则：保持开关闭合，在把滑动变阻器的滑片向右移动的过程中，会观测到电流表的指针 （选填“向左偏”、“向右偏”或“不动”） 【答案】 不偏转 偏转 向右偏 【详解】（1）①[1]．磁体不动，使导体AB向上或向下运动，并且不切割磁感线，不会产生感应电流，则电流表的指针不偏转； ②[2]．导体AB不动，使磁体左右运动，导体棒会切割磁感线产生感应电流，则电流表的指针会偏转； （2）[3]．在开关闭合的瞬间，电流表的指针向左偏一下后又迅速回到中间位置，可知当穿过线圈B的磁通量增加时，电流表指针左偏；保持开关闭合，在把滑动变阻器的滑片向右移动的过程中，电阻变大，电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，则会观测到电流表的指针向右偏． 16．（8分）如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。 (1)将图中所缺的导线补接完整 。 (2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上开关后进行下述操作时可能出现的情况是： ①将通电线圈迅速插入感应线圈时，灵敏电流计指针将 。 ②通电线圈插入感应线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，灵敏电流计指针将 。 (3)在实验时，如果感应线圈两端不接任何元件，则感应线圈电路中将 。 A．因电路不闭合，无电磁感应现象 B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C．不能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向 D．可以用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向 (4)如图所示，A、B分别表示通电线圈和感应线圈，若感应线圈B中产生顺时针方向的感应电流，可能是因为 。 A．通电线圈中通入顺时针方向的电流，且正从感应线圈中取出 B．通电线圈中通入顺时针方向的电流，且其中的铁芯正被取出 C．通电线圈中通入顺时针方向的电流，且正将滑动变阻器接入电路的阻值调小 D．通电线圈中通入逆时针方向的电流，且正在断开电源 【答案】 向右偏转 向左偏转 BD AB 【详解】(1)[1]连线如图所示 (2) ①[2]由题可知，在闭合开关时电流增大，磁通量增大，则灵敏电流表的指针向右偏转，由此可知，若磁通量减小，则灵敏电流表的指针向左偏转。所将通电线圈迅速插入感应线圈时通过的磁通量增大，故电流表指针向右偏转； ②[3]通电线圈插入感应线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，滑动变阻器的有效电阻增大，通过线圈的电流减小，故磁通量也减小，故灵敏电流计指针将向左偏转。 (3)[4]只要穿过感应线圈的磁通量发生变化，就会产生电磁感应现象，就有感应电动势，但电路不闭合，无感应电流。用楞次定律和安培定则可以判断感应电动势的方向。 故选BD。 (4)[5]A.通电线圈中通入顺时针方向的电流，根据安培定则可知，A产生向里的磁场，此时若从感应线圈中取出，则通过B线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，感应线圈B中产生顺时针方向的感应电流，故A符合题意； B.通电线圈中通入顺时针方向的电流，根据安培定则可知，A产生向里的磁场，此时取出其中的铁芯，则通过B线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，感应线圈B中产生顺时针方向的感应电流，故B符合题意； C．通电线圈中通入顺时针方向的电流，根据安培定则可知，A产生向里的磁场，此时正将滑动变阻器接入电路的阻值调小，则通过A线圈的电流增大，产生向里的磁场增大，故通过B线圈磁通量增大，根据楞次定律可知，感应线圈B中产生逆时针方向的感应电流，故C不符合题意； D．通电线圈中通入逆时针方向的电流，根据安培定则可知，A产生向外的磁场，此时正在断开电源，则通过B线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，感应线圈B中产生逆时针方向的感应电流，故D不符合题意。 故选AB。 17．（10分）如图甲所示是宽度均为L=0.25 m的匀强磁场区域，磁感应强度大小B=1T，方向相反。一边长L=0.25 m、质量m=0.1 kg、电阻R=0.25Ω的正方形金属线框，在外力作用下，以初速度v=5m/s匀速穿过磁场区域。 （1）取顺时针方向为正，在图乙中作出i-t图像，并写出分析过程； （2）求线框穿过磁场区域的过程中外力做的功。 【答案】（1），分析见解析；（2）1.875 J 【详解】（1）线框进入Ⅰ区域过程，电流 I1==5A 由楞次定律及安培定则可知，此过程中电流为正值，时间间隔Δt1=0.05 s； 当线框由Ⅰ区域进入Ⅱ区域时，线框两条边都切割磁感线产生电动势，由右手定则可知右边电流向上，左边电流向下，因此叠加 I2==10 A 电流为负值，时间间隔Δt2=0.05 s； 当线框出Ⅱ区域时，有I3==5 A，电流为正值，时间间隔Δt3=0.05 s，如图 （2）因为线框匀速运动，所以外力做的功等于电流做的功 W=RΔt1+RΔt2+RΔt3=1.875 J 18．（10分）小明同学设计了一个“电磁天平”，如图所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，线圈没有电流时，两臂平衡。线圈的水平边长，竖直边长，匝数为匝，总电阻。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度，方向垂直线圈平面向里。在线圈上部另加垂直纸面的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀增大，磁场区域宽度。当挂盘中放质量为的物体时，天平平衡，重力加速度取，求： （1）请判断磁场B的方向及磁感应强度的变化率； （2）若挂盘重物的重量增大，为保持两侧平衡，请你写出一种可行的方案。 【答案】（1）垂直纸面向外,；（2）可以适当增大或者适当增大B的变化率 【详解】（1）磁场方向垂直纸面向外。由电磁感应定律得 由欧姆定律得 线圈受到的安培力 天平平衡 代入数据可得 （2）可以适当增大或者适当增大B的变化率。 19．（10分）如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求： (1)灯泡正常发光时，通过金属棒MN的电流I； (2)磁感应强度B的大小； 【答案】(1)2；(2)B＝ 【详解】(1)设小灯泡的额定电流为I0，有 由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经MN的电流为 I=2I0 得 I=2 (2)此时金属棒MN所受的重力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有 mg=BLI 得 B= 20．（10分）磁悬浮列车的运动原理如图所示，在水平面上有两根水平长直平行导轨，导轨间有与导轨面垂直且方向相反的匀强磁场B1和B2，B1和B2相互间隔，导轨上有金属框abcd。当磁场B1和B2同时以恒定速度沿导轨向右匀速运动时，金属框也会由静止开始沿导轨向右运动。已知两导轨间距L1=0. 4 m，两种磁场的宽度均为L2，L2=ab，B1＝B2=1.0T。金属框的质量m=0.1kg，电阻R=2.0Ω。金属框受到的阻力与其速度成正比，即f=kv，k=0.08 kg/s，只考虑动生电动势。求： （1）开始时金属框处于图示位置，判断此时金属框中感应电流的方向; （2）若磁场的运动速度始终为v0=10m/s，在线框加速的过程中，某时刻线框速度v1=7m/s，求此时线框的加速度a1的大小; （3）若磁场的运动速度始终为v0=10m/s，求金属框的最大速度v2为多大？此时装置消耗的总功率为多大？ 【答案】（1）abcda的方向（2）4m/s2（3）8m/s；6.4W 【详解】(1)磁场以恒定速度沿导轨向右匀速运动，则由楞次定律可知金属框中感应电流的方向是：abcda的方向； (2)根据楞次定律可知金属框与磁场同向运动，感应电动势： 感应电流： 左右两边受到的安培力都为： 根据牛顿第二定律有： 解得此时金属框的加速度： 代入数据解得：； (3)当金属框有最大速度时做匀速运动，所受合外力为零： 左右两边受到的安培力都为： 代入数据解得最大速度：； 装置消耗的功率分克服阻力做功的功率和电功率两部分，克服阻力做功的功率： 代入数据解得：； 电功率： 代入数据解得：； 此时装置消耗的功率： 答：（1）此时金属框中感应电流的方向为abcda； （2）此时线框的加速度； （3）金属框的最大速度；此时装置消耗的总功率为6.4W。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$