第二章 电磁感应（高效培优·单元测试）物理人教版选择性必修第二册

第二章 电磁感应 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第2章。 2．考试时间：75分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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） 1．心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一。图甲是某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器和高压整流变成直流高压电，对电容器充电。除颤时，经过电感等元件将图乙所示的脉冲电流作用于心脏，使心脏恢复正常跳动。已知某型号除颤仪能将电容为的电容器充电至6.0kV，电容器在几毫秒内放电至两极板间的电压为0，完成一次电击，则（　　） A．本次放电通过人体的电荷量为0.09C B．电容器充电至3.0kV时，电容为 C．放电时，通过线圈L的电流方向自右向左 D．线圈的自感系数越大，放电脉冲电流的放电时间越短 【答案】A 【详解】A．本次放电通过人体的电荷量为，故A正确； B．电容由电容器本身的性质决定，与电压无关，故电容器充电至3.0kV时，电容仍为，故B错误； C．由图可知，电容器上极板带正电，下极板带负电，故放电时，通过线圈L的电流方向自左向右，故C错误； D．线圈的自感系数越大，线圈阻碍电流变化的能力越强，电流变化越慢，放电脉冲电流的放电时间越长，故D错误。 故选A。 2．如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，线圈M中的磁场方向向左 B．闭合开关，达到稳定后，电流表的示数最大 C．断开开关瞬间，感应电流从电流表的右接线柱流入 D．断开开关瞬间，线圈P中感应电流在铁芯中的磁场方向向左 【答案】C 【详解】A．闭合开关瞬间，线圈M中的电流从左端流入、右端流出，根据安培定则（右手螺旋定则）可知，产生的磁场方向向右，故A错误； B．闭合开关达到稳定后，线圈M中的电流恒定，穿过线圈P的磁通量不再变化，线圈P中无感应电流，电流表示数为零，故B错误； CD．断开开关瞬间，线圈M产生的向右磁场减弱，根据楞次定律，线圈P中感应电流产生的磁场方向向右；再由安培定则可知，线圈P中感应电流从右接线柱流入电流表，故C正确，故D错误。 故选C。 3．如图，在水平桌面上放置的金属导轨与一静止的空心铜棒形成闭合回路，将其正上方的强磁铁的Ｎ极向下靠近此回路的过程中，下列说法正确的是（　　） A．铜棒向左滚动 B．回路中有顺时针方向电流（俯视） C．铜棒对导轨的压力大小等于铜棒所受重力大小 D．磁场力对磁铁做正功 【答案】A 【详解】A．根据楞次定律“增缩减扩”可知，强磁铁的Ｎ极向下靠近此回路的过程中，回路中的磁通量增大，回路面积有减小的趋势，则铜棒向左滚动，故A正确； B．根据楞次定律“增反减同”可知，回路中向下的磁通量增大，产生向上的感应磁场，根据安培定则可知，回路中有逆时针方向电流（俯视），故B错误； C．感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，即磁铁靠近回路时会受到阻碍靠近的向上的排斥力，铜棒受到向下的排斥力，对导轨的压力大于重力，故C错误； D．磁铁受到的磁场力向上，与运动方向相反，则磁场力对磁铁做负功，故D错误。 故选A。 4．在研究自感现象的实验中，按图示方式连接电路。设灯泡正常发光时的电阻为，带铁芯的线圈L的电阻为，且，电源内阻忽略不计。先闭合开关，电路稳定后灯泡正常发光。下列说法正确的是（　　） A．断开开关后，灯泡A不会出现闪亮现象 B．断开开关前后，流经灯泡A的电流方向不变 C．若拔去线圈中的铁芯再次实验，断开开关瞬间流经灯泡A的电流比没有拔铁芯时的小 D．若拔去线圈中的铁芯再次实验，断开开关后灯泡A消耗的电能比没有拔铁芯时的小 【答案】D 【详解】A．线圈和灯泡并联，电压相等，根据欧姆定律可知, 开关断开后，线圈产生自感电动势，相当于电源，与小灯泡构成回路，该瞬间可认为线圈中的电流不变，则小灯泡中的电流会瞬间变大，会出现闪亮的现象，故A错误； B．断开开关前，线圈和灯泡A中的电流均向右，断开开关后的瞬间，线圈中的电流方向不变，与小灯泡构成回路，所以流经小灯泡电流方向向左，故B错误； CD．若拔去线圈中的铁芯会减小线圈的自感系数L，但拔去铁芯前线圈中的电流与没拔去时相同，则断开开关瞬间流经灯泡A的电流与没有拔铁芯时相同，只是电流减小得更快，断开开关后同一时刻的电流比没有拔出铁芯时小，灯泡A的发光时间也会变短，故灯泡A消耗的电能比没有拔铁芯时的小，故C错误，D正确。 故选D。 5．如图甲所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个体积很小的磁铁，在小磁铁正下方桌面上放置一个闭合的铜制线圈。将小磁铁向下拉到某一位置后释放，小磁铁将做阻尼振动，其位移x随时间t变化的图像如图乙所示，取竖直向上为正向。曲线上A、B两点连线与横轴平行，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．B时刻线圈中有顺时针（从上往下看）方向的电流 B．A时刻线圈对桌面的压力小于线圈的重力 C．小磁铁在A时刻的动能等于B时刻的动能 D．磁铁和弹簧组成的系统运动过程中机械能守恒 【答案】A 【详解】A．B时刻小磁铁在平衡位置上方向下运动，且靠近平衡位置，穿过线圈的磁感应强度方向向上，磁通量向上的增大，由楞次定律可知线圈中有顺时针（从上往下看）方向的电流，故A正确； B．A时刻，小磁铁在平衡位置上方向下运动，且靠近平衡位置，穿过线圈的磁感应强度方向向上，磁通量向上的增大，由楞次定律可知受到线圈施加的向上的阻力，线圈中所受安培力向下，故A时刻线圈对桌面的压力大于线圈的重力，故B错误； C．小磁铁做阻尼振动，A时刻和B时刻小磁铁相对平衡位置相同，小磁铁在A时刻的动能大于B时刻的动能，故C错误； D．磁铁和弹簧组成的系统运动过程中机械能在减小，故D错误。 故选A。 6．如图所示，一电阻为的导线弯成边长为的等边三角形闭合回路。虚线右侧有磁感应强度大小为的匀强磁场，方向垂直于闭合回路所在的平面向里。下列对三角形导线以速度向右匀速进入磁场过程中的说法正确的是（　　） A．回路中感应电流方向为顺时针方向 B．回路中感应电动势的最大值为 C．导线电流先变小后变大 D．通过导线横截面的电荷量为 【答案】D 【详解】A．在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，故A正确； B．当三角形闭合回路进入磁场一半时，这时等效长度最大且为，这时感应电动势最大为，故B错误； C．线框进入磁场的有效长度先变大后减小，即感应电动势先变大后变小，则电流先变大后减小，故C错误； D．流过回路的电荷量为（该题中n=1） 因为该过程 联立解得，故D正确。 故选D。 7．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向水平（垂直于纸面向外）。竖直放置的“冂”形导轨宽为L，上端接有电阻R，导轨部分的电阻可忽略不计。光滑金属棒的质量为m、阻值为R。将金属棒由静止释放，金属棒下降的高度为h时达到最大速度。已知金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触，则在金属棒下降h的过程中（　　） A．金属棒中的电流方向为a→b B．金属棒的最大速度 C．通过金属棒的电荷量为 D．金属棒产生的焦耳热为 【答案】D 【详解】A．根据右手定则可知，金属棒中的电流方向为，故A错误； B．金属棒匀速运动时速度最大，此时加速度为零，由平衡条件得 解得最大速度为，故B错误； C．由法拉第电磁感应定律可知，平均感应电动势为 平均感应电流为 通过金属棒的电荷量为 联立解得，故C错误； D．对回路，由能量守恒定律得 金属棒产生的热量为 可得，故D正确。 故选D。 8．某学习小组设计了一台电磁滑梯装置，简化模型如图所示。足够长倾角为的光滑绝缘斜面上分布着间隔均匀的水平平行磁场带，内有磁感应强度均为，方向垂直斜面向下的匀强磁场，每个磁场带的宽度及相邻磁场带间隔均为。现将一个质量为，电阻为，边长为的正方形金属线框从斜面某处静止释放，已知重力加速度为，则下滑过程中，下列说法正确的是（    ） A．线框重力做功等于其动能增加、安培力做功、电热能之和 B．线框加速度随时间均匀减小 C．线框匀速时的速度大小 D．若线框从静止到速度为的过程中所用时间为，则正、反向通过导线横截面的电荷量之和 【答案】D 【详解】A．由功能关系可知线框重力做功等于其动能增加以及电热能之和，A错误； B．当线框完全在磁场外或完全在磁场内时，磁通量不变，不受安培力，加速度为 当线框进入或穿出磁场时，对线框受力分析，由牛顿第二定律有 其中 联立可得 由于速度是变化的，且不是随时间线性变化的，所以加速度也不是随时间均匀变化的，B错误； C．线框匀速时，由受力平衡可得 解得线框匀速时的速度大小为，C错误； D．若线框从静止到速度为的过程中，由动量定理有 其中 由电流的定义式有 联立解得通过导线横截面的电荷量之和，D正确。 故选D。 9．（多选）高层建筑中的电梯系统安装了电磁缓冲装置。在电梯轿厢底部对称安装了8台永久强磁铁，磁铁极均朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，当电梯轿厢超速下降时会迅速启动缓冲系统，使线圈立即闭合。当电梯轿厢超速下降到如图所示位置时，下列说法正确的是（　　） A．轿厢上下方线圈对轿厢均有阻碍作用 B．轿厢上方与下方金属线圈中感应电流方向相同 C．上、下方线圈都有扩张的趋势 D．上方线圈有扩张的趋势，下方线圈有收缩的趋势 【答案】AD 【详解】B．电梯轿厢底部安装了永磁铁，故上、下方线圈在电梯轿厢下降时会产生感应电流，根据楞次定律，从上往下看可知，上方线圈电流方向为顺时针，下方线圈电流方向为逆时针，两线圈相互排斥，故B错误； ACD．上、下方线圈均对轿厢有阻碍作用，轿厢向下运动，远离上方线圈，故上方线圈有扩张的趋势，轿厢靠近下方线圈，故下方线圈有收缩的趋势，故AD正确。 故选AD。 10．（多选）如图所示，由互相垂直的两部分组成的导体棒放置在竖直平面内，两端点a、c的竖直高度差为，ab段与水平方向的夹角为，bc段的长度为d，空间存在磁感应强度大小为、垂直纸面向里的匀强磁场。现让导体棒以与磁场垂直的速度运动，下列说法正确的是（　　） A．若沿水平方向，导体棒产生的电动势为 B．若与ab平行，导体棒产生的电动势为 C．若与ab垂直，导体棒产生的电动势为 D．若竖直向上，则导体棒产生的电动势为0 【答案】AB 【详解】A．若沿水平方向，导体棒切割磁感线的有效长度为L，导体棒产生的电动势为，故A正确； B．若与ab平行，则导体棒切割磁感线的有效长度为bc段的长度d，导体棒产生的电动势为，故B正确； C．若与ab垂直，则导体棒切割磁感线的有效长度为ab段的长度l，由几何关系可得，导体棒产生的电动势为，故C错误； D．若竖直向上，则导体棒切割磁感线的有效长度为a、c两点沿水平方向的距离，此距离不为0，则导体棒产生的电动势不为0，故D错误。 故选AB。 11．（多选）新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中可能实现的方案是（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】A．该电路中当开关S断开时，整个电路均断开，则不能给电池充电，故A错误； B．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，当S断开时L产生自感电动势阻碍电流减小，L相当电源，电源U与L中的自感电动势共同加在电池两端，且此时二极管能导通，从而实现给高压充电，故B正确； C．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时电源U也断开，只有L产生的自感电动势相当电源加在充电电池两端，但是电流方向无法通过二极管，故C错误。 D．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时电源U也断开，L产生的自感电动势相当电源加在充电电池两端，且断开时才能有电流流过二极管，故D正确。 故选BD。 12．（多选）如图所示，足够长的光滑导轨1、2平行倾斜固定放置，间距为L，与水平面的夹角均为30°，粗糙导轨3、4平行水平固定放置，间距也为L，与1、2平滑连接，1、2处在垂直斜面向下的匀强磁场中，3、4处在竖直向上的匀强磁场中，两磁场的磁感应强度大小均为B，质量为2m的导体棒乙垂直水平轨道放置，质量为m的导体棒甲垂直倾斜轨道由静止开始释放。已知导体棒甲、乙接入电路的电阻之和为R，导轨的电阻忽略不计，当甲在1、2上匀速下滑时，乙所受的摩擦力刚好达到最大静摩擦力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。两导体棒始终与轨道垂直且接触良好，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．甲下滑过程中，乙有向右的运动趋势 B．甲匀速运动的速度大小为 C．乙与3、4间的动摩擦因数为0.5 D．甲匀速运动时，重力和克服安培力做功的功率均为 【答案】BD 【详解】A．由右手定则可知，乙中的电流由3流向4，由左手定则可知，乙受到的安培力向左，则乙有向左的运动趋势，故A错误； B．甲匀速下滑时有，， 联立解得，故B正确； C．对乙有 解得，故C错误； D．甲匀速运动时，克服安培力的功率为 由于支持力的功率为0，合力的功率为0，则重力的功率等于克服安培力做功的功率，即，故D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共12分） 13．如图（a）所示，用电阻为R的硬质导线制作成一个边长为2L的正方形导线框。垂直导线框所在平面的匀强磁场充满其内接圆形区域，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示。已知t=0时刻磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。则在0~2t0时间内，导线框中的感应电流方向为 （填“顺时针”或“逆时针”），感应电流大小为 。 【答案】 逆时针 【详解】[1] 由图（b）可知，0~t0时间内，向外的磁感应强度减小，由楞次定律可知导线框中的感应电流方向为逆时针方向；t0~2t0时间内，向里的磁感应强度增大，由楞次定律可知导线框中的感应电流方向为逆时针方向；故在0~2t0时间内，导线框中的感应电流方向为逆时针方向。 [2]由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势 由闭合电路欧姆定律得感应电流大小 14．张同学用如图所示的实验装置研究楞次定律。 (1)请用笔画线替代导线将图中的电路图补充完整 。 (2)张同学连接电路后，闭合开关瞬间，发现电流计的指针向右偏转，一段时间后电流计指针不偏转。继续移动滑动变阻器的滑片，发现电流计的指针始终不偏转，则电路中可能出现的问题是 （答对一条即可）。 (3)解决了第（2）问中出现的电路故障，闭合开关一段时间后，抽出线圈中铁芯的瞬间，电流计的指针向 偏转；向左迅速移动滑动变阻器滑片的瞬间，电流计的指针向 偏转。（均填“左”或“右”） 【答案】(1) (2)滑动变阻器短路或接在滑动变阻器上端接线柱的导线错接在滑动变阻器下端接线柱 (3) 左 左 【详解】（1）将线圈B和电流计串联形成一个回路，将开关、滑动变阻器、电源、线圈A串联而成另一个回路即可，实物图如图所示 （2）继续移动滑动变阻器的滑片，发现电流计的指针始终不偏转，则电路中可能出现的问题是滑动变阻器短路或接在滑动变阻器上端接线柱的导线错接在滑动变阻器下端接线柱。 （3）[1][2]闭合开关瞬间，线圈B中磁通量增大，感应电流的磁场与原磁场方向相反，电流计的指针向右偏转；闭合开关一段时间后，抽出线圈中铁芯的瞬间，线圈B中磁通量减小，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，电流计的指针向左偏转；向左迅速移动滑动变阻器滑片的瞬间，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电路中的电流减小，线圈B中的磁通量减小，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，电流计的指针向左偏转。 三．计算题（本题共3小题，共40分） 15．电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为，金属框的电阻为，ab边长为。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边相对磁场的速度大小为，金属框中的电流为。此时刻： (1)判断ab边中电流的方向，并求出感应电动势大小； (2)求金属框的输出电功率。 【详解】（1）由右手定则得ab中的电流方向,感应电动势大小为 （2）由闭合电路欧姆定律 解得储能装置两端的电压 根据 解得金属框的输出电功率 16．如图所示，金属棒两端用一根轻质导线连接并悬挂在等高点、，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为。已知，金属棒的质量为、电阻为，金属棒从最低点以水平初速度向右摆动，在摆动过程中保持水平，不计空气阻力，重力加速度为。 (1)金属棒开始摆动时，求回路中的电流大小； (2)金属棒摆到最高点时，导线与竖直方向夹角为，求金属棒产生的焦耳热； (3)金属棒向右摆动，当导线与竖直方向夹角为时，金属棒速度大小为，求导线对金属棒的总拉力大小。 【详解】（1）金属棒开始摆动时，速度水平向右，切割磁感线的有效速度为，感应电动势为 电流为 （2）根据能量守恒有 解得 （3）当导线与竖直方向夹角为时，金属棒速度大小为，感应电动势为 电流为 安培力为 对金属棒有 联立可得 17．如图甲所示，两光滑金属导轨平行放置在绝缘水平面上，导轨间距为，左侧接一阻值为的电阻。与相距为，其间有磁感应强度为，垂直轨道平面的匀强磁场。一质量为、接入电路的阻值为的金属棒置于导轨上，与导轨垂直且接触良好。金属棒受水平力的作用，从磁场的左边界由静止开始向右边界运动，导轨电阻不计。 (1)若金属棒在大小为的水平恒力作用下开始运动，到达时的速度大小为，求在此过程中电阻产生的热量。 (2)若金属棒通过磁场的过程中，电阻两端电压与棒从静止开始运动的时间满足的关系。 ①分析说明金属棒在匀强磁场中的运动情况； ②求满足此情况下，金属棒所受水平力的大小与其速度大小的关系。 (3)若金属棒通过磁场的过程中，其图像如图乙所示。求此过程中水平力做功的大小。 【详解】（1）根据能量守恒定律有 电阻R产生的热量 解得 （2）①ab切割磁感线产生的感应电动势为 由闭合电路欧姆定律可得，回路中的电流 电阻R两端电压 由题意有，由于、、、是定值，则 因此金属棒做初速度为零的匀加速直线运动； ②对金属棒由牛顿第二定律得 所受安培力 由①得 联立解得 （3）金属棒所受安培力 结合图像可知，安培力的大小与位移成正比，则金属棒克服安培力做功为 由动能定理得 解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 电磁感应 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第2章。 2．考试时间：75分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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） 1．心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一。图甲是某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器和高压整流变成直流高压电，对电容器充电。除颤时，经过电感等元件将图乙所示的脉冲电流作用于心脏，使心脏恢复正常跳动。已知某型号除颤仪能将电容为的电容器充电至6.0kV，电容器在几毫秒内放电至两极板间的电压为0，完成一次电击，则（　　） A．本次放电通过人体的电荷量为0.09C B．电容器充电至3.0kV时，电容为 C．放电时，通过线圈L的电流方向自右向左 D．线圈的自感系数越大，放电脉冲电流的放电时间越短 2．如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，线圈M中的磁场方向向左 B．闭合开关，达到稳定后，电流表的示数最大 C．断开开关瞬间，感应电流从电流表的右接线柱流入 D．断开开关瞬间，线圈P中感应电流在铁芯中的磁场方向向左 3．如图，在水平桌面上放置的金属导轨与一静止的空心铜棒形成闭合回路，将其正上方的强磁铁的Ｎ极向下靠近此回路的过程中，下列说法正确的是（　　） A．铜棒向左滚动 B．回路中有顺时针方向电流（俯视） C．铜棒对导轨的压力大小等于铜棒所受重力大小 D．磁场力对磁铁做正功 4．在研究自感现象的实验中，按图示方式连接电路。设灯泡正常发光时的电阻为，带铁芯的线圈L的电阻为，且，电源内阻忽略不计。先闭合开关，电路稳定后灯泡正常发光。下列说法正确的是（　　） A．断开开关后，灯泡A不会出现闪亮现象 B．断开开关前后，流经灯泡A的电流方向不变 C．若拔去线圈中的铁芯再次实验，断开开关瞬间流经灯泡A的电流比没有拔铁芯时的小 D．若拔去线圈中的铁芯再次实验，断开开关后灯泡A消耗的电能比没有拔铁芯时的小 5．如图甲所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个体积很小的磁铁，在小磁铁正下方桌面上放置一个闭合的铜制线圈。将小磁铁向下拉到某一位置后释放，小磁铁将做阻尼振动，其位移x随时间t变化的图像如图乙所示，取竖直向上为正向。曲线上A、B两点连线与横轴平行，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．B时刻线圈中有顺时针（从上往下看）方向的电流 B．A时刻线圈对桌面的压力小于线圈的重力 C．小磁铁在A时刻的动能等于B时刻的动能 D．磁铁和弹簧组成的系统运动过程中机械能守恒 6．如图所示，一电阻为的导线弯成边长为的等边三角形闭合回路。虚线右侧有磁感应强度大小为的匀强磁场，方向垂直于闭合回路所在的平面向里。下列对三角形导线以速度向右匀速进入磁场过程中的说法正确的是（　　） A．回路中感应电流方向为顺时针方向 B．回路中感应电动势的最大值为 C．导线电流先变小后变大 D．通过导线横截面的电荷量为 7．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向水平（垂直于纸面向外）。竖直放置的“冂”形导轨宽为L，上端接有电阻R，导轨部分的电阻可忽略不计。光滑金属棒的质量为m、阻值为R。将金属棒由静止释放，金属棒下降的高度为h时达到最大速度。已知金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触，则在金属棒下降h的过程中（　　） A．金属棒中的电流方向为a→b B．金属棒的最大速度 C．通过金属棒的电荷量为 D．金属棒产生的焦耳热为 8．某学习小组设计了一台电磁滑梯装置，简化模型如图所示。足够长倾角为的光滑绝缘斜面上分布着间隔均匀的水平平行磁场带，内有磁感应强度均为，方向垂直斜面向下的匀强磁场，每个磁场带的宽度及相邻磁场带间隔均为。现将一个质量为，电阻为，边长为的正方形金属线框从斜面某处静止释放，已知重力加速度为，则下滑过程中，下列说法正确的是（    ） A．线框重力做功等于其动能增加、安培力做功、电热能之和 B．线框加速度随时间均匀减小 C．线框匀速时的速度大小 D．若线框从静止到速度为的过程中所用时间为，则正、反向通过导线横截面的电荷量之和 9．（多选）高层建筑中的电梯系统安装了电磁缓冲装置。在电梯轿厢底部对称安装了8台永久强磁铁，磁铁极均朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，当电梯轿厢超速下降时会迅速启动缓冲系统，使线圈立即闭合。当电梯轿厢超速下降到如图所示位置时，下列说法正确的是（　　） A．轿厢上下方线圈对轿厢均有阻碍作用 B．轿厢上方与下方金属线圈中感应电流方向相同 C．上、下方线圈都有扩张的趋势 D．上方线圈有扩张的趋势，下方线圈有收缩的趋势 10．（多选）如图所示，由互相垂直的两部分组成的导体棒放置在竖直平面内，两端点a、c的竖直高度差为，ab段与水平方向的夹角为，bc段的长度为d，空间存在磁感应强度大小为、垂直纸面向里的匀强磁场。现让导体棒以与磁场垂直的速度运动，下列说法正确的是（　　） A．若沿水平方向，导体棒产生的电动势为 B．若与ab平行，导体棒产生的电动势为 C．若与ab垂直，导体棒产生的电动势为 D．若竖直向上，则导体棒产生的电动势为0 11．（多选）新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中可能实现的方案是（　　） A． B． C． D． 12．（多选）如图所示，足够长的光滑导轨1、2平行倾斜固定放置，间距为L，与水平面的夹角均为30°，粗糙导轨3、4平行水平固定放置，间距也为L，与1、2平滑连接，1、2处在垂直斜面向下的匀强磁场中，3、4处在竖直向上的匀强磁场中，两磁场的磁感应强度大小均为B，质量为2m的导体棒乙垂直水平轨道放置，质量为m的导体棒甲垂直倾斜轨道由静止开始释放。已知导体棒甲、乙接入电路的电阻之和为R，导轨的电阻忽略不计，当甲在1、2上匀速下滑时，乙所受的摩擦力刚好达到最大静摩擦力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。两导体棒始终与轨道垂直且接触良好，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．甲下滑过程中，乙有向右的运动趋势 B．甲匀速运动的速度大小为 C．乙与3、4间的动摩擦因数为0.5 D．甲匀速运动时，重力和克服安培力做功的功率均为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共12分） 13．如图（a）所示，用电阻为R的硬质导线制作成一个边长为2L的正方形导线框。垂直导线框所在平面的匀强磁场充满其内接圆形区域，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示。已知t=0时刻磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。则在0~2t0时间内，导线框中的感应电流方向为 （填“顺时针”或“逆时针”），感应电流大小为 。 14．张同学用如图所示的实验装置研究楞次定律。 (1)请用笔画线替代导线将图中的电路图补充完整 。 (2)张同学连接电路后，闭合开关瞬间，发现电流计的指针向右偏转，一段时间后电流计指针不偏转。继续移动滑动变阻器的滑片，发现电流计的指针始终不偏转，则电路中可能出现的问题是 （答对一条即可）。 (3)解决了第（2）问中出现的电路故障，闭合开关一段时间后，抽出线圈中铁芯的瞬间，电流计的指针向 偏转；向左迅速移动滑动变阻器滑片的瞬间，电流计的指针向 偏转。（均填“左”或“右”） 三．计算题（本题共3小题，共40分） 15．电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为，金属框的电阻为，ab边长为。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边相对磁场的速度大小为，金属框中的电流为。此时刻： (1)判断ab边中电流的方向，并求出感应电动势大小； (2)求金属框的输出电功率。 16．如图所示，金属棒两端用一根轻质导线连接并悬挂在等高点、，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为。已知，金属棒的质量为、电阻为，金属棒从最低点以水平初速度向右摆动，在摆动过程中保持水平，不计空气阻力，重力加速度为。 (1)金属棒开始摆动时，求回路中的电流大小； (2)金属棒摆到最高点时，导线与竖直方向夹角为，求金属棒产生的焦耳热； (3)金属棒向右摆动，当导线与竖直方向夹角为时，金属棒速度大小为，求导线对金属棒的总拉力大小。 17．如图甲所示，两光滑金属导轨平行放置在绝缘水平面上，导轨间距为，左侧接一阻值为的电阻。与相距为，其间有磁感应强度为，垂直轨道平面的匀强磁场。一质量为、接入电路的阻值为的金属棒置于导轨上，与导轨垂直且接触良好。金属棒受水平力的作用，从磁场的左边界由静止开始向右边界运动，导轨电阻不计。 (1)若金属棒在大小为的水平恒力作用下开始运动，到达时的速度大小为，求在此过程中电阻产生的热量。 (2)若金属棒通过磁场的过程中，电阻两端电压与棒从静止开始运动的时间满足的关系。 ①分析说明金属棒在匀强磁场中的运动情况； ②求满足此情况下，金属棒所受水平力的大小与其速度大小的关系。 (3)若金属棒通过磁场的过程中，其图像如图乙所示。求此过程中水平力做功的大小。 / 学科网（北京）股份有限公司 $