第二章 电磁感应（5-8讲单元自测）高二物理人教版

第二章 电磁感应 单元自测 建议用时：90分钟，满分：100分 一、单项选择题：本题共12小题，每小题3分，共36分.在每个小题绐岀的四个选项中，只有一项是符合题目要求的. 1．下列表述正确的是（　　） A．负电荷在磁场中某点受到的磁场力方向与该点的磁场方向相反 B．导体棒在磁场中运动的速度越大，导体棒产生的感应电动势越大 C．穿过某一导体回路的磁通量变化越快，回路中产生的感应电动势越大 D．将一小段通电直导线放在磁场中，若导线不受安培力，则此处磁感应强度一定为0 【答案】C 【详解】A．若负电荷在磁场中某点受到磁场力，则该洛伦兹力的方向与该点的磁感应强度方向垂直，若电荷运动方向与磁感应强度方向平行，则不受洛伦兹力作用，故A错误； B．导体棒产生的感应电动势为，为速度方向与磁感应强度方向的夹角，若，即速度与磁场平行，即使速度v很大，电动势仍为零，故B错误； C．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势，即磁通量变化率越大，则感应电动势越大，故C正确； D．当电流方向与磁场方向平行时，安培力为零，但磁感应强度不为零，故D错误。 故选C。 2．在无线电技术中，常有这样的要求，有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响，则下图中两个线圈的相对安装位置，最符合要求的是（　　） A． B．C． D． 【答案】D 【详解】一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响，要求当一个线圈中的电流变化时，该线圈产生变化的磁场，但穿过另一个线圈的磁通量不变，根据通电螺线管的磁感线分布特点可知，只有当两个导线垂直且对称放置时满足要求。 故选D。 3．如图所示，闭合电路中一软铁定长度的螺线管可自由伸缩，通电时灯泡有一定亮度，若将一软铁棒从螺线管一端迅速插入螺线管内，则在插入过程中（　　） A．灯泡变亮，螺线管缩短 B．灯泡变暗，螺线管缩短 C．灯泡变亮，螺线管伸长 D．灯泡变暗，螺线管伸长 【答案】D 【详解】当插入软铁棒时，穿过线圈的磁通量增大，感觉楞次定律可知，线圈产生的自感电动势阻碍磁通量的增加，即自感电动势方向与电源电动势方向相反，则通过线圈的电流减小，灯泡变暗，由于线圈各匝上电流为同方向，将每一匝线圈均等效为一枚小磁针，根据安培定则可知，等效小磁针异名磁极相对，即线圈之间相互吸引，由于电流减小，各匝之间相互吸引力减小，则螺线管伸长。 故选D。 4．用如图所示的电路研究断电自感现象，线圈L自身的电阻RL明显小于灯泡A的电阻RA，则开关S断开前后，通过灯泡A的电流I随时间t变化的图像可能为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由于线圈L自身的电阻RL明显小于灯泡A的电阻RA，则开关闭合时，通过线圈的电流大于通过灯泡的电流，开关S断开后瞬间，由于线圈的自感，通过灯泡的电流跟原方向相反，大小与线圈原电流大小相同。 故选D。 5．如图所示，线圈L的电阻值与电阻R的阻值相等、两个灯泡和规格相同。下列说法正确的是（　　） A．在闭合开关K瞬间，比先亮 B．在断开开关K瞬间，与同时熄灭 C．闭合开关K，稳定后与一样亮 D．断开开关K的瞬间，比先熄灭 【答案】C 【详解】AC．在闭合开关K瞬间，中立即有了电流，故立即亮起，由于自感线圈产生自感电动势阻碍所在支路电流的变化，故缓缓亮起，稳定后两灯泡一样亮，故A错误，C正确； BD．稳定时与中电流相等，在断开开关K瞬间，中电流立即消失，但与此同时，自感线圈产生自感电动势，与、、R形成闭合回路，相当于电源对该回路供电，所以、亮度相同且缓缓变暗直至同时熄灭，故BD错误。 故选C。 6．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示。则在移动过程中线框的一边a、b两点间电势差最大的是（　　） A．B． C． D． 【答案】B 【详解】设正方形线框边长为，四个图中的电动势均为 设正方形线框的电阻为，则四个图中回路的电流均为 其中选项B图中ab边相当于电源，ab两点间的电势差大小为 选项A、C、D图中ab两点间的电势差大小均为 故选B。 7．如图1所示，一半径为的单匝圆形铜线圈固定在纸面内，处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁场磁感应强度的大小随时间变化的规律如图2所示。在的过程，该线圈中感应电动势大小为（　　） A．0 B．感应电动势大小始终为 C．感应电动势大小始终为 D．感应电动势由零增大至 【答案】B 【详解】在的过程，穿过线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向为顺时针方向；由于磁感应强度随时间均匀增大，所以感应电动势大小始终为 故选B。 8．如图甲所示，闭合金属框置于垂直纸面向里的磁场中，线框平面与磁场方向垂直﹐磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。规定顺时针方向为电流的正方向，下列各图中能正确表示线框中感应电流随时间变化的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】如图所示，在0~1s内，磁场方向垂直纸面向里且在增大的过程，由楞次定律可知，要产生的感应电流方向为逆时针方向，根据，产生的感应电动势与感应电流应该是恒定值。在1~3s内，磁场不变，感应电流为0。3~4s内，垂直纸面向内的磁场减小，故产生感应电流为顺时针方向。 故选B 。 9．如图甲所示，空间中存在一方向与纸面垂直、磁感应强度随时间变化的匀强磁场，一边长为L的单匝正方形线框固定在纸面内，线框的电阻为R，线框一半面积在磁场中，M、N两点为线框与磁场边界的交点。时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．时间内，线框内的感应电流先顺时针再逆时针 B．时间内，M点电势低于N点电势 C．时间内，线框所受安培力的方向水平向右 D．线框中的感应电流大小为 【答案】D 【详解】A．时间内，磁场垂直于纸面向内，磁感应强度减小，穿过线框磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向；时间内，磁场垂直于纸面向外，磁感应强度增大，穿过线框磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，所以时间内，线框内的感应电流一直为顺时针，故A错误； B．根据选项A分析可知时间内感应电流沿顺时针方向，则M点电势高于N点电势，故B错误； C．根据选项A分析可知时间内，感应电流沿顺时针方向，根据左手定则，线框受安培力水平向左，故C错误； D．由法拉第电磁感应定律，线框中的感应电动势大小为 则线框中感应电流为，故D正确。 故选D。 10．如图所示，半径为的金属圆环固定在水平桌面上，有一垂直于圆环向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系为。一长为的金属直杆垂直磁场放置在圆环上，杆的一端与圆环的端口接触，时，杆从图示实线位置以角速度顺时针绕在圆环所在平面内匀速转动，时，金属杆转到虚线位置，与圆环另一端口刚好接触，设时金属杆和金属圆环构成的整个回路的总电阻为，金属杆与圆环接触良好，下列说法正确的是（    ） A．时，回路中的电流方向为顺时针方向 B．到的过程中，回路中的感应电动势一直减小 C．时，回路中的感应电动势大小为 D．时，回路中的电流大小为 【答案】D 【详解】A．由楞次定律可知，感应电流方向为逆时针方向，故A错误； B．t=0到的过程中，回路中的面积变大，感生电动势和杆切割磁感线的有效长度变大，动生电动势均增大，即回路中的感应电动势一直变大，故B错误； C．时，圆环与杆构成的回路由于磁场均匀增大，产生的感生电动势为 动生电动势为 所以回路中的感应电动势大小为，故C错误； D．时，回路中的电流大小为，故D正确。 故选D。 11．一闭合圆形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图甲所示。磁感应强度B随t的变化规律如图乙所示。以i表示线圈中的感应电流，并规定电流沿顺时针方向为正，则以下的i-t图像中能正确反映线圈中感应电流变化情况的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】0~ 1s和3~4s，磁感应强度由0均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流方向为逆时针，即电流应为负值，根据法拉第电磁感应定律可知，磁感应强度均匀增大，则磁通量的变化率恒定，感应电动势恒定，感应电流恒定；1~2s和5~6s，磁感应强度均匀减小，感应电流为顺时针，电流为正值，大小恒定；2~3s，磁感应强度为零，则感应电流为零；4~5s，磁感应强度不变，感应电流为零。 故选A。 12．在图甲所示的电路中，灯泡电阻不变且阻值为R。闭合开关S后，流过两个电流传感器的图像如图乙所示。电源电动势E、内阻r均未知，电流传感器电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S后，电流传感器1中的电流对应图乙中的图线b B．线圈L的直流电阻小于灯泡电阻R C．断开开关S后，灯泡逐渐熄灭 D．由图像中的数据和题干条件不能计算出电源的电动势和内阻 【答案】C 【详解】A．闭合开关S后，线圈L会阻碍电流的变化。电流传感器2中的电流会从0开始逐渐增加，所在的支路中线圈L的电阻会逐渐减小为稳定值，对应图线b，电流传感器1对应图线a，故A错误； B．稳定后流经灯泡的电流大于流经线圈L的电流，作为并联电路电压是相等的，根据 可知线圈L的直流电阻大于灯泡电阻R，故B错误； C．断开开关后，线圈L储存的能量释放，线圈与灯泡构成新的回路，电流逐渐减小，灯泡逐渐熄灭，故C正确； D．根据图像信息，刚闭合开关S时，电路的瞬间电流大小为 根据闭合电路欧姆定律，有 当电流达到稳定时，流经灯泡的电流大小为 路端电压为 此时闭合电路欧姆定律为 可求得，。故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题4分，共12分.在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得4分，部分选对的得2分，有选错的得0分 13．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁场方向垂直、长度为L的金属杆aO，已知，a、c与磁场中以O为圆心的同心圆（都为部分圆弧）金属轨道始终接触良好。一电容为C的电容器接在轨道上，如图所示，当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴，以角速度ω顺时针匀速转动时（    ） A． B． C．电容器带电荷量 D．若在eO间连接一个电压表，则电压表示数为零 【答案】AC 【详解】AB．、、间的电势差分别等于它们产生的感应电动势，根据转动切割磁感线感应电动势公式得、、间的电势差分别为，， 则有， 可见，，故A正确，B错误。 C．电容器板间电压等于间的电热差，则电容器所带电量为，故C正确； D．若在间连接一个电压表，电压表与、导轨组成的闭合回路，磁通量增加，会有电流通过电压表，则电压表将有示数。故D错误。 故选AC。 14．如图1所示，两条足够长的平行金属导轨固定在水平桌面上，左端接有阻值的电阻，导轨电阻忽略不计，一质量为0.1kg、电阻不计的金属棒垂直导轨放置，整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，现金属棒在水平向右的拉力作用下向右运动，拉力F与时间 t 的关系式为 F=0.3+0.2t（N），t=2s 时撤去拉力，金属棒在t=2.55s时停止运动，金属棒整个运动过程的 v-t 图像如图 2 所示。重力加速度 g=10m/s2。下列说法正确的是（　　） A．金属棒与导轨之间的动摩擦因数为0.3 B．撤去拉力后金属棒运动的距离为0.45m C．撤去拉力后电阻R上产生的焦耳热为0.2J D．撤去拉力后通过电阻 R 的电荷量为 【答案】BD 【详解】A．图2可知未撤去力F时金属棒加速度 题意可知t=0时拉力为 此时对金属棒有 联立解得，故A错误； BD．图2可知当t=2s时金属棒速度，此时拉力 此时对金属棒有 联立解得 规定向右为正方向，撤去拉力后对金属棒，由动量定理得 因为 联立解得，故BD正确； C．撤去拉力后，对金属棒，根据动能定理有 根据功能关系可知 联立解得撤去拉力后电阻R上产生的焦耳热为，故C错误。 故选BD。 15．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则 （　　） A．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b B．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g C．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F＝ D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量 【答案】BC 【详解】A．金属棒向下运动时，由右手定则可知，在金属棒上电流方向向右，流过电阻R的电流方向为，故A错误； B．金属棒释放瞬间，速度为零，感应电流为零，由于弹簧处于原长状态，因此金属棒只受重力作用，故其加速度的大小为g，故B正确； C．当金属棒的速度为v时，根据法拉第电磁感应定律有 安培力大小为，故C正确； D．当金属棒下落到最终静止时，重力势能转化为弹性势能和焦耳热，所以电阻R上产生的总热量小于金属棒重力势能的减少量，故D错误。 故选BC。 三、实验题：本题共2小题，共计12分. 16．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。 (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 （选填“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)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 。 (3)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，稳定后使变阻器滑片P右移 C．闭合开关，稳定后使变阻器滑片P左移 D．闭合开关，稳定后断开开关 【答案】(1)欧姆 (2) (3) C 【详解】（1）欧姆表内部含有直流电源，所以应选用多用电表的欧姆挡，对灵敏电流表进行测试。 （2）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 （3）[1]将线圈L2与电流计串联形成回路，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]AD．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、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，故AD错误； BC．当使滑动变阻器滑片P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，故B错误，C正确。 故选C。 17．某同学想应用楞次定律判断线圈缠绕方向，设计的实验装置原理图如图甲所示。选用的器材有：一个磁性很强的条形磁铁，两个发光二极管（电压在1.5V至5V都可发光且保证安全），一只多用电表，导线若干。操作步骤如下： ①由于二极管极性未知，用多用电表的欧姆挡测出二极管的正、负极； 将多用电表置于欧姆表“×100”挡，欧姆调零后，黑表笔接二极管的R端，红表笔接L端，多用电表示数如图中a所示；将二极管两极对调，多用电表示数如图中b所示，则 （填”L”或“R”）端为二极管的正极。 ②把二极管、线圈按如图甲所示电路用导线连接成实验电路； ③把条形磁铁插入线圈时，二极管A发光；拔出时，二极管B发光； ④根据楞次定律判断出线圈的缠绕方向如图乙中的 （填“A”或“B”）；实验还发现，条形磁铁运动越快，二极管发光的亮度就越大，这说明感应电动势 。 A．随磁通量的增大而增大 B．随磁通量的变化量增大而增大 C．随磁通量的变化率增大而增大 【答案】 L A C 【详解】[1]电流从多用电表的黑表笔流出，多用电表示数如图中所示，电阻较大，说明黑表笔接二极管的负极，端为二极管的负极、端为二极管的正极。 [2]由把条形磁铁插入线圈时，磁通量向下增大，则螺线管产生的感应电流的磁场向上，由二极管A发光，可知电流方向为顺时针，可得线圈缠绕方向如图乙中的A； [3]磁铁从初始到完全插入，磁通量的变化量相同，速度越快，磁通量变化越快，二极管发光的亮度就越大，说明感应电动势随着磁通量变化率的增大而增大。 故选C。 四、解答题：本题共3小题，共计40分． 18．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2．螺线管导线电阻R=1.0Ω，R1=4.0Ω，R2=5.0Ω，C=30μF．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化．求： （1）求螺线管中产生的感应电动势； （2）闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻R2的电功率； （3）S断开后，求流经R2的电量． 【答案】（1）1.2V；（2）；（3）1.8×10-5C 【详解】（1）根据法拉第电磁感应律 计算得出 （2）根据闭合电路欧姆定律 解得I=0.12A。 根据 计算得出 （3）S断开后，流经的电量即为S闭合时C上所带的电量Q，电容器两端的电压 解得U=0.6V 流经的电量Q=CU 解得Q=1.8×10-5C 19．如图所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L＝1m，导轨平面与水平面成＝30°角，上端连接的电阻。质量为m＝0.2kg、阻值的金属棒ab放在两导轨上，与导轨垂直并接触良好，距离导轨最上端d＝4m，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向上。 (1)若磁感应强度B=0.5T，将金属棒释放，求金属棒匀速下滑时电阻R两端的电压； (2)若磁感应强度的大小与时间成正比，在外力作用下ab棒保持静止，当t＝2s时外力恰好为零，求ab棒的热功率。 【答案】(1)3V (2)0.5W 【详解】（1）金属棒匀速下滑，根据平衡条件有 解得I=2A 电阻R两端的电压 解得 （2）根据题意，设磁感应强度与时间的关系为B＝kt 根据法拉第电磁感应定律，回路中的电动势 根据欧姆定律，回路中的电流 当外力F为零时，对金属棒有 解得k＝0.5T/s， ab上消耗的功率 解得P=0.5W 20．如图所示，固定在水平面上的光滑金属导轨PQO和在O点用绝缘材料连接（连接点大小不计），通过单刀双掷开关S与恒流源、定值电阻R形成电路。导轨PQ与平行，间距为1m；为等腰三角形，顶角为虚线、间距为0.5m且均与导轨PQ垂直，虚线与导轨围成的矩形和内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为1T。甲、乙为导体棒，甲静止在虚线处，乙静止在虚线右侧附近，虚线到单刀双掷开关、虚线到的距离均足够长，且虚线到的导轨表面覆盖了光滑绝缘涂层。已知甲的质量为1kg，乙的质量为甲的k倍，甲棒接入电路的阻值和定值电阻R的阻值均为2Ω，其余电阻不计。初始时开关S接1，恒流源使甲中的电流始终为1A，当甲滑过时立即将开关改接2并保持不变，甲乙发生弹性碰撞后，甲可以向左滑过（此时乙还未到达甲、乙都始终与导轨接触良好且平行于虚线试求： (1)甲向右通过时的速度大小； (2)若甲向左恰好穿过则k的大小； (3)若，则甲向左运动过程R上产生的热量； (4)为确保乙向右滑过O点，则k的取值范围。 【答案】(1)1m/s (2) (3) (4)见解析 【详解】（1）由题知棒甲做匀加速直线运动，对甲棒   解得v=1m/s （2）两棒碰撞， 解得 甲棒向左运动恰好穿过磁场 解得 （3）当k=3时 根据 解得 R上的热量为 解得 （4）乙在右侧磁场中运动时，甲已经离开左侧磁场，故此时乙作为电源，甲与定值电阻并联，有 对乙应用动量定理，在极短时间内，有 令 可利用微元法思想作如下推导 则有 其中，是乙到达O点时的速度。解得， 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 电磁感应 单元自测 建议用时：90分钟，满分：100分 一、单项选择题：本题共12小题，每小题3分，共36分.在每个小题绐岀的四个选项中，只有一项是符合题目要求的. 1．下列表述正确的是（　　） A．负电荷在磁场中某点受到的磁场力方向与该点的磁场方向相反 B．导体棒在磁场中运动的速度越大，导体棒产生的感应电动势越大 C．穿过某一导体回路的磁通量变化越快，回路中产生的感应电动势越大 D．将一小段通电直导线放在磁场中，若导线不受安培力，则此处磁感应强度一定为0 2．在无线电技术中，常有这样的要求，有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响，则下图中两个线圈的相对安装位置，最符合要求的是（　　） A． B．C． D． 3．如图所示，闭合电路中一软铁定长度的螺线管可自由伸缩，通电时灯泡有一定亮度，若将一软铁棒从螺线管一端迅速插入螺线管内，则在插入过程中（　　） A．灯泡变亮，螺线管缩短 B．灯泡变暗，螺线管缩短 C．灯泡变亮，螺线管伸长 D．灯泡变暗，螺线管伸长 4．用如图所示的电路研究断电自感现象，线圈L自身的电阻RL明显小于灯泡A的电阻RA，则开关S断开前后，通过灯泡A的电流I随时间t变化的图像可能为（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，线圈L的电阻值与电阻R的阻值相等、两个灯泡和规格相同。下列说法正确的是（　　） A．在闭合开关K瞬间，比先亮 B．在断开开关K瞬间，与同时熄灭 C．闭合开关K，稳定后与一样亮 D．断开开关K的瞬间，比先熄灭 6．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示。则在移动过程中线框的一边a、b两点间电势差最大的是（　　） A．B． C． D． 7．如图1所示，一半径为的单匝圆形铜线圈固定在纸面内，处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁场磁感应强度的大小随时间变化的规律如图2所示。在的过程，该线圈中感应电动势大小为（　　） A．0 B．感应电动势大小始终为 C．感应电动势大小始终为 D．感应电动势由零增大至 8．如图甲所示，闭合金属框置于垂直纸面向里的磁场中，线框平面与磁场方向垂直﹐磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。规定顺时针方向为电流的正方向，下列各图中能正确表示线框中感应电流随时间变化的图像是（　　） A． B． C． D． 9．如图甲所示，空间中存在一方向与纸面垂直、磁感应强度随时间变化的匀强磁场，一边长为L的单匝正方形线框固定在纸面内，线框的电阻为R，线框一半面积在磁场中，M、N两点为线框与磁场边界的交点。时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．时间内，线框内的感应电流先顺时针再逆时针 B．时间内，M点电势低于N点电势 C．时间内，线框所受安培力的方向水平向右 D．线框中的感应电流大小为 10．如图所示，半径为的金属圆环固定在水平桌面上，有一垂直于圆环向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系为。一长为的金属直杆垂直磁场放置在圆环上，杆的一端与圆环的端口接触，时，杆从图示实线位置以角速度顺时针绕在圆环所在平面内匀速转动，时，金属杆转到虚线位置，与圆环另一端口刚好接触，设时金属杆和金属圆环构成的整个回路的总电阻为，金属杆与圆环接触良好，下列说法正确的是（    ） A．时，回路中的电流方向为顺时针方向 B．到的过程中，回路中的感应电动势一直减小 C．时，回路中的感应电动势大小为 D．时，回路中的电流大小为 11．一闭合圆形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图甲所示。磁感应强度B随t的变化规律如图乙所示。以i表示线圈中的感应电流，并规定电流沿顺时针方向为正，则以下的i-t图像中能正确反映线圈中感应电流变化情况的是（　　） A． B． C． D． 12．在图甲所示的电路中，灯泡电阻不变且阻值为R。闭合开关S后，流过两个电流传感器的图像如图乙所示。电源电动势E、内阻r均未知，电流传感器电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S后，电流传感器1中的电流对应图乙中的图线b B．线圈L的直流电阻小于灯泡电阻R C．断开开关S后，灯泡逐渐熄灭 D．由图像中的数据和题干条件不能计算出电源的电动势和内阻 二、多项选择题：本题共3小题，每小题4分，共12分.在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得4分，部分选对的得2分，有选错的得0分 13．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁场方向垂直、长度为L的金属杆aO，已知，a、c与磁场中以O为圆心的同心圆（都为部分圆弧）金属轨道始终接触良好。一电容为C的电容器接在轨道上，如图所示，当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴，以角速度ω顺时针匀速转动时（    ） A． B． C．电容器带电荷量 D．若在eO间连接一个电压表，则电压表示数为零 14．如图1所示，两条足够长的平行金属导轨固定在水平桌面上，左端接有阻值的电阻，导轨电阻忽略不计，一质量为0.1kg、电阻不计的金属棒垂直导轨放置，整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，现金属棒在水平向右的拉力作用下向右运动，拉力F与时间 t 的关系式为 F=0.3+0.2t（N），t=2s 时撤去拉力，金属棒在t=2.55s时停止运动，金属棒整个运动过程的 v-t 图像如图 2 所示。重力加速度 g=10m/s2。下列说法正确的是（　　） A．金属棒与导轨之间的动摩擦因数为0.3 B．撤去拉力后金属棒运动的距离为0.45m C．撤去拉力后电阻R上产生的焦耳热为0.2J D．撤去拉力后通过电阻 R 的电荷量为 15．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则 （　　） A．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b B．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g C．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F＝ D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量 三、实验题：本题共2小题，共计12分. 16．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。 (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 （选填“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)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 。 (3)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，稳定后使变阻器滑片P右移 C．闭合开关，稳定后使变阻器滑片P左移 D．闭合开关，稳定后断开开关 17．某同学想应用楞次定律判断线圈缠绕方向，设计的实验装置原理图如图甲所示。选用的器材有：一个磁性很强的条形磁铁，两个发光二极管（电压在1.5V至5V都可发光且保证安全），一只多用电表，导线若干。操作步骤如下： ①由于二极管极性未知，用多用电表的欧姆挡测出二极管的正、负极； 将多用电表置于欧姆表“×100”挡，欧姆调零后，黑表笔接二极管的R端，红表笔接L端，多用电表示数如图中a所示；将二极管两极对调，多用电表示数如图中b所示，则 （填”L”或“R”）端为二极管的正极。 ②把二极管、线圈按如图甲所示电路用导线连接成实验电路； ③把条形磁铁插入线圈时，二极管A发光；拔出时，二极管B发光； ④根据楞次定律判断出线圈的缠绕方向如图乙中的 （填“A”或“B”）；实验还发现，条形磁铁运动越快，二极管发光的亮度就越大，这说明感应电动势 。 A．随磁通量的增大而增大 B．随磁通量的变化量增大而增大 C．随磁通量的变化率增大而增大 四、解答题：本题共3小题，共计40分． 18．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2．螺线管导线电阻R=1.0Ω，R1=4.0Ω，R2=5.0Ω，C=30μF．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化．求： （1）求螺线管中产生的感应电动势； （2）闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻R2的电功率； （3）S断开后，求流经R2的电量． 19．如图所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L＝1m，导轨平面与水平面成＝30°角，上端连接的电阻。质量为m＝0.2kg、阻值的金属棒ab放在两导轨上，与导轨垂直并接触良好，距离导轨最上端d＝4m，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向上。 (1)若磁感应强度B=0.5T，将金属棒释放，求金属棒匀速下滑时电阻R两端的电压； (2)若磁感应强度的大小与时间成正比，在外力作用下ab棒保持静止，当t＝2s时外力恰好为零，求ab棒的热功率。 20．如图所示，固定在水平面上的光滑金属导轨PQO和在O点用绝缘材料连接（连接点大小不计），通过单刀双掷开关S与恒流源、定值电阻R形成电路。导轨PQ与平行，间距为1m；为等腰三角形，顶角为虚线、间距为0.5m且均与导轨PQ垂直，虚线与导轨围成的矩形和内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为1T。甲、乙为导体棒，甲静止在虚线处，乙静止在虚线右侧附近，虚线到单刀双掷开关、虚线到的距离均足够长，且虚线到的导轨表面覆盖了光滑绝缘涂层。已知甲的质量为1kg，乙的质量为甲的k倍，甲棒接入电路的阻值和定值电阻R的阻值均为2Ω，其余电阻不计。初始时开关S接1，恒流源使甲中的电流始终为1A，当甲滑过时立即将开关改接2并保持不变，甲乙发生弹性碰撞后，甲可以向左滑过（此时乙还未到达甲、乙都始终与导轨接触良好且平行于虚线试求： (1)甲向右通过时的速度大小； (2)若甲向左恰好穿过则k的大小； (3)若，则甲向左运动过程R上产生的热量； (4)为确保乙向右滑过O点，则k的取值范围。 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $