第十一章 电磁感应（综合训练）（福建专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 聚焦电磁感应核心知识，通过选择、填空、实验、计算多题型系统覆盖楞次定律、法拉第电磁感应定律及应用，融合物理观念与科学思维，构建概念生成-实验验证-综合应用的逻辑链条。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|选择1-4、填空9-11|考查物理学史、楞次定律、磁通量变化，强调概念辨析与规律直接应用|从电磁感应现象本质出发，推导感应电流方向与电动势计算的内在联系| |实验探究|实验12-13|探究感应电流产生条件，涉及电路设计与现象分析|通过实验操作与证据收集，深化对电磁感应条件的科学探究能力| |综合应用|多选5-8、计算14-16|导体棒切割磁感线运动、能量转化、电路综合，需模型建构与科学推理|结合运动与相互作用观念，将电磁感应规律与力学、电路知识整合应用|

第十一章 电磁感应 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷(选择题，共40分) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C A A D BD BC BC AC 第Ⅱ卷(非选择题，共60分) 三、填空题：本题共3小题，每个空格1分，共9分。 9． 逆时针 10． 减小 会 会 11． 有 四、实验题：本题共2小题，12题5分，13题7分，共12分。 12．(1)灵敏电流计的指针是否偏转 (2) 闭合 甲和乙 (3)有 (4)机械 13．(1) 左 (2)BDAC (3)B (4)A 五、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 14．（11分）(1)(2)，方向竖直向上(3) 【详解】（1）设线圈刚进入磁场时的速度为，则（2分） 解得 此时产生的电动势为（4分） 线圈中的电流为（5分） 线圈所受安培力大小为 根据平衡条件可得 联立，解得（6分） （2）线圈的下边进入磁场后，做匀速运动所用的时间为 所以线圈做加速运动的时间为（8分） 线圈的下边刚离开磁场的瞬间的速度为 此时线圈产生的电动势为 线圈中的电流为 线圈所受安培力大小为 根据牛顿第二定律可得 联立，解得（10分） 方向与合力方向相同，竖直向上。 （3）在线圈的底边通过磁场的过程中，根据能量守恒（11分） 15．（12分）(1)1T (2)5m/s (3)F=t+2（N） 【详解】（1）当导体棒匀速下滑时，受力平衡可得 由闭合电路欧姆定律可得回路中电流 解得B=1T（2分） （2）求当导体棒的速度为时，由牛顿第二定律可得 此时回路中电流 解得（5分） （3）设时间t时刻的速度为，则根据闭合电路欧姆定律 即（8分） 对比 因，则 则对金属棒由牛顿第二定律可得 解得 F=t+2（N）（12分） 16．（16分）(1)；B为最大时，；B为最小时， (2)(3) 【详解】（1）开关闭合时，金属杆保持静止，B为最大时，摩擦力向下达到最大，受力分析如图所示 金属杆的电流为 根据平衡条件有（4分） 解得磁感应强度最大为 B为最小时，摩擦力向上达到最大，受力分析如图所示 根据平衡条件有 解得磁感应强度最小为 可得磁感应强度（6分） （2）断开电源，杆切割磁感线，感应电动势 金属杆和电阻串联，总电阻为 感应电流 安培力为 根据牛顿第二定律有（10分） 可得速度越大，加速度越小，速度最大时合力为零，有 代入数据可得最大速度为（12分） （3）经时间速度达到最大值，根据动量定理有 其中 可得位移为 根据能量关系有（14分） 可得 又， 联立可得产生的热量（16分） 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 电磁感应 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：电磁感应 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：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，只有一项符合题目要求的。 1．关于物理学史、物理方法以及原理，以下说法正确的是（　　） A．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律 B．质点、平均速度、点电荷、交流电的有效值等物理量的定义均用了等效替代的思想方法 C．根据楞次定律，感应电流产生的磁场总是要阻碍原磁场的磁通量的变化 D．线圈的磁通量和线圈中产生的感应电动势均与线圈的匝数有关 2．物理学是一门以实验为基础的学科，对于下列教材中所列的实验或生活现象，说法正确的是（     ） A．甲图中的装置若处在真空中，则两导线间有相互作用力 B．乙图中，通电导线处在小磁针正上方，小磁针稳定时，N极向里 C．丙图中，闭合开关的瞬间，线圈M中会产生感应电流 D．丁图中的电磁波，可由恒定的电场和恒定的磁场互相激发交替产生 3．如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路。当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为S，共n匝，回路总电阻为R。某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间t内，磁感应强度方向向里且由0增大到B0，此过程中（     ） A．线圈中产生的平均感应电动势为 B．线圈中的平均电流为 C．线圈中感应电流方向为顺时针方向 D．线圈有扩张的趋势 4．如图甲所示，面积为的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，定值电阻，则0~5s内（    ） A．线圈感应电动势均匀增大 B．a、b两点间电势差 C．通过电阻R的电荷量为1.2C D．电阻R上产生的热量为1.2J 二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5．（多选）两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直，接触良好，形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，导轨电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速率向下匀速运动。重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．cd杆所受摩擦力为零 B．ab杆所受拉力F的大小为 C．cd杆中的电流为 D．与大小的关系为 6．（多选）如图所示，光滑水平面上的单匝正方形导线框，以初速度 v0进入竖直向下的匀强磁场B 并最终完全穿出。线框的质量为m，电阻为R，线框的边长L小于磁场宽度。下列说法正确的是（     ） A．线框进磁场的过程中做匀减速直线运动 B．线框进磁场过程，通过导线横截面的电荷量 C．线框完全进入磁场时的速度 D．线框出磁场过程，感应电流产生的焦耳热 7．（多选）如图是法拉第圆盘发电机的示意图：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。使圆盘转动，电阻R中就有电流通过。已知圆盘的半径为r，匀速转动的周期为T，圆盘处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。不计金属圆盘及导线的电阻。下列说法正确的是（     ） A．电阻R上电流方向由M到N B．电阻R上电流方向由N到M C．通过R的电流 D．通过R的电流 8．（多选）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO'上，随轴以角速度ω顺时针（俯视）匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（     ） A．微粒带正电 B．棒产生的电动势为 C．电容器所带的电荷量为 D．微粒的电荷量与质量之比为 三、填空题：本题共3小题，每个空格1分，共9分。 9．如图，正方形导线框处于匀强磁场中，磁场方向垂直框平面，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为k，导体框质量为m、边长为L，总电阻为R，在恒定外力F作用下由静止开始运动，导体框在磁场中的加速度大小为______，导体框中感应电流为______，方向为_______。 10．如图所示，闭合金属线框abcd置于匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向里，ab边与磁场上边界MN重合。若将线框竖直向上拉出磁场，则此过程中穿过线框的磁通量将_______（选填“增大”或“减小”），线框中将_______（选填“会”或“不会”）产生感应电流；若将线框以ab边为轴旋转，则此过程中线框中将_______（选填“会”或“不会”）产生感应电流。 11．如图所示，面积为S的正方形单匝线框abcd固定在磁场中，线框平面与磁场垂直，取垂直于纸面向外为磁场的正方向。某时刻起，磁感应强度B随时间变化的规律为，线框的电阻为R，时刻线框中______（选填“有”或“无”）感应电流；时间内流过线框某一横截面内的电荷量为______；时间内线框产生的焦耳热为______。 四、实验题：本题共2小题，12题5分，13题7分，共12分。 12．探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示。 。 (1)本实验中，我们通过观察_______来判断电路中是否有感应电流； (2)通过比较图甲和丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要_______，通过比较图______（选填“甲和乙”或“乙和丙”）可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动； (3)若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路____（选填“有”或“无”）感应电流； (4)在产生感应电流的实验中，将____能转化为电能，生活中的发电机就是根据上述原理工作的。 13．(1)如图所示，是研究电磁感应现象的实验中所用的实验仪器。 ①根据实验需要补充完整电路_______。 ②连接好实验电路后，闭合开关的瞬间，发现电流计指针向左偏转。当电流计指针回到原位置后，将滑动变阻器的滑动触头快速向左滑动，则会观察到电流计指针向_______偏转。 ③把B线圈从某一固定位置插到A线圈中另一固定位置处，第1次快插，第2次慢插，在这两种情况下，A线圈中产生的感应电动势的大小分别为和，流过A线圈某个横截面的电荷量分别为和，则有_______，_______（填>，=，或<） (2)利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有，浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。则： ①下面给出的实验步骤中，正确顺序为（    ） A．将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 B．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N C．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，坐标纸上是边长为1 cm的正方形，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S D．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上。用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n (3)该实验测得的单个油酸分子的直径约为（    ）（单位：cm）。 A． B． C． D． (4)通过实验测得分子直径的大小约为（    ）m的数量级。 A． B． C． D． 五、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 14．（11分）如图所示，一质量为、长、宽、电阻的矩形线圈，从的高处由静止开始下落，然后进入高度为（）的匀强磁场。矩形线圈的底边刚进入磁场时，线圈恰好能匀速下落。线圈的底边通过磁场所经历的时间。取。 (1)求匀强磁场的磁感应强度大小B； (2)求线圈的底边刚离开磁场的瞬间，线圈的加速度a的大小和方向； (3)在线圈的底边通过磁场的过程中，线圈中产生的焦耳热Q是多少？ 15．（12分）如图所示，相距的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角，上端接有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面。将质量的导体棒放置于导轨上，将导体棒由静止释放，当速度达到时开始匀速运动，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。 (1)求匀强磁场的磁感应强度大小； (2)求当导体棒的加速度的大小2.5m/s2时，导体棒的速度为多少？ (3)当导体棒开始匀速运动后，对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力作用、测得导体棒中电流I与拉力的作用时间t的函数关系为，求拉力大小F与拉力的作用时间t满足的函数关系。 16．（16分）如图所示，间距、倾角的平行金属导轨足够长。导轨顶端连接一电动势、内阻不计的电源，导轨间连接有阻值的定值电阻，导轨自身电阻不计。两导轨存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度未知。质量为、接入电路阻值的金属杆垂直导轨放置。已知金属杆与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度，，。开关闭合时，金属杆能保持静止。开关断开后，金属杆由静止开始下滑，经过一段时间后达到最大速度（运动过程中金属杆始终与导轨接触良好）。 (1)金属杆保持静止时，求出磁感应强度的大小范围，并在答题卡对应地方分别画出在B为最大时和最小时金属杆的受力分析图； (2)若，开关断开后，金属杆由静止开始下滑，求它能达到的最大速度是多少？ (3)若，开关断开后，金属杆由静止开始下滑，经时间速度达到最大值，求此过程中产生的热量是多少？（结果保留两位有效数字） 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 电磁感应 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：电磁感应 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：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，只有一项符合题目要求的。 1．关于物理学史、物理方法以及原理，以下说法正确的是（　　） A．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律 B．质点、平均速度、点电荷、交流电的有效值等物理量的定义均用了等效替代的思想方法 C．根据楞次定律，感应电流产生的磁场总是要阻碍原磁场的磁通量的变化 D．线圈的磁通量和线圈中产生的感应电动势均与线圈的匝数有关 【答案】C 【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，电磁感应定律是法拉第总结得出的，故A错误； B．质点、点电荷采用的是理想化物理模型的思想方法，平均速度、交流电的有效值采用的是等效替代的思想方法，故B错误； C．楞次定律的核心内容为：感应电流产生的磁场总是要阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，故C正确； D．磁通量是穿过单匝线圈对应面积的磁感线的条数，与线圈匝数无关；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与线圈匝数有关，故D错误。 故选C。 2．物理学是一门以实验为基础的学科，对于下列教材中所列的实验或生活现象，说法正确的是（     ） A．甲图中的装置若处在真空中，则两导线间有相互作用力 B．乙图中，通电导线处在小磁针正上方，小磁针稳定时，N极向里 C．丙图中，闭合开关的瞬间，线圈M中会产生感应电流 D．丁图中的电磁波，可由恒定的电场和恒定的磁场互相激发交替产生 【答案】A 【详解】 A．甲图中，两根通电方向相反的长直导线产生的磁场方向相反，因此两导线相互排斥，相互排斥的作用是通过磁场实现的，在真空中仍然相互排斥，故A正确； B．由安培定则可知，导线下方磁场方向垂直纸面向外，则小磁针稳定时，N极向外，故B错误； C．闭合开关瞬间P线圈电流变化，但穿过M的磁通量不变，因此线圈M中不会产生感应电流，故C错误； D．丁图中的电磁波，可由周期变化的电场和周期性变化的磁场互相激发交替产生，故D错误。 故选A。 3．如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路。当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为S，共n匝，回路总电阻为R。某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间t内，磁感应强度方向向里且由0增大到B0，此过程中（     ） A．线圈中产生的平均感应电动势为 B．线圈中的平均电流为 C．线圈中感应电流方向为顺时针方向 D．线圈有扩张的趋势 【答案】A 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势满足，故A正确； B．平均感应电流，故B错误； C．原磁场向里，磁感应强度增大，穿过线圈向里的磁通量增大。根据楞次定律，感应电流的磁场方向向外。由右手螺旋定则可知，感应电流为逆时针方向，故C错误； D．穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，线圈会通过缩小面积阻碍磁通量的增大，因此线圈有收缩趋势，故D错误。 故选A。 4．如图甲所示，面积为的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，定值电阻，则0~5s内（    ） A．线圈感应电动势均匀增大 B．a、b两点间电势差 C．通过电阻R的电荷量为1.2C D．电阻R上产生的热量为1.2J 【答案】D 【详解】A．因图像的斜率一定，则一定，产生的感应电动势一定，选项A错误； B．根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，则a点电势高于b点，由乙图知 则 电路的总电流为I，则有， 则，选项B错误； C．通过电阻R的电荷量为，选项C错误； D．电阻R上产生的热量为，选项D正确。 故选D。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 5．（多选）两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直，接触良好，形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，导轨电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速率向下匀速运动。重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．cd杆所受摩擦力为零 B．ab杆所受拉力F的大小为 C．cd杆中的电流为 D．与大小的关系为 【答案】BD 【详解】C．导体ab切割磁感线时产生沿ab方向感应电动势，导体cd向下匀速运动未切割磁感线，不产生感应电动势，故整个电路的电动势为导体ab产生的，大小为 感应电流为，故C错误； B．导体ab受到水平向左的安培力，由受力平衡得 解得，故B正确； AD．导体棒cd匀速运动，在竖直方向受到摩擦力和重力平衡，有 与大小的关系为，故A错误，D正确。 故选BD。 6．（多选）如图所示，光滑水平面上的单匝正方形导线框，以初速度 v0进入竖直向下的匀强磁场B 并最终完全穿出。线框的质量为m，电阻为R，线框的边长L小于磁场宽度。下列说法正确的是（     ） A．线框进磁场的过程中做匀减速直线运动 B．线框进磁场过程，通过导线横截面的电荷量 C．线框完全进入磁场时的速度 D．线框出磁场过程，感应电流产生的焦耳热 【答案】BC 【详解】A．线框进磁场的过程中，只有一个边缘切割磁场，设线圈的速度为，感应电动势 感应电流 安培力 加速度 随着速度减小，加速度减小，故线框进磁场的过程中做变加速直线运动，故A错误； B．线框进磁场过程，通过导线横截面的电荷量 根据微元法可得 所以，故B正确； C．线框进磁场过程中，由动量定理得 根据微元法可得 联立得 解得，故C正确； D．线框完全进入磁场后，由于磁通量不变，无感应电流，无安培力，线圈做匀速直线运动。 线框出磁场过程，只有一个边缘切割磁场，设线圈的速度为，感应电动势 感应电流 安培力 由动量定理得 根据微元法可得 解得 根据能量守恒定律得，故D错误。 故选BC。 7．（多选）如图是法拉第圆盘发电机的示意图：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。使圆盘转动，电阻R中就有电流通过。已知圆盘的半径为r，匀速转动的周期为T，圆盘处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。不计金属圆盘及导线的电阻。下列说法正确的是（     ） A．电阻R上电流方向由M到N B．电阻R上电流方向由N到M C．通过R的电流 D．通过R的电流 【答案】BC 【详解】AB．由图可知圆盘的转动方向，根据右手定则可知，圆盘切割磁感线产生的感应电动势方向从圆心指向边缘，即边缘处电势较高，相当于等效电源的正极，处相当于电源的负极，外部电路中电流从处流出，经过节点流向节点，最后流回处，所以电阻上电流方向由到，故A错误，B正确； C．圆盘匀速转动切割磁感线产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有 根据圆周运动角速度与周期的关系有 联立解得 根据闭合电路欧姆定律可知通过的电流为 联立解得 由此可知通过电阻的电流为，故C正确； D．由对C选项的分析可知，通过电阻的电流为，故D错误。 故选BC。 8．（多选）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO'上，随轴以角速度ω顺时针（俯视）匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（     ） A．微粒带正电 B．棒产生的电动势为 C．电容器所带的电荷量为 D．微粒的电荷量与质量之比为 【答案】AC 【详解】A．由右手定则可知，金属棒中电流指向轴，所以电容器下极板为正极板，带电微粒在电容器极板间处于静止状态，则所受电场力向上，所以微粒带正电，故A正确； B．磁场仅存在于半径为的金属圆环内，金属棒切割磁感线的有效长度为，转动切割产生的感应电动势，故B错误； C．电路稳定后电容相当于开路，不计金属棒电阻，电容器两端电压等于感应电动势 因此电容器带电量，故C正确； D．微粒静止，重力与电场力平衡，则 解得，故D错误。 故选AC。 三、填空题：本题共3小题，每个空格1分，共9分。 9．如图，正方形导线框处于匀强磁场中，磁场方向垂直框平面，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为k，导体框质量为m、边长为L，总电阻为R，在恒定外力F作用下由静止开始运动，导体框在磁场中的加速度大小为______，导体框中感应电流为______，方向为_______。 【答案】 逆时针 【详解】[1]整个导线框完全处于匀强磁场中，闭合线框各边所受安培力的合力为零，线框合外力等于恒定外力，根据牛顿第二定律 可得加速度 [2]根据法拉第电磁感应定律，感生电动势，其中面积 磁感应强度变化率 根据欧姆定律得感应电流 联立可得 [3]原磁场垂直纸面向里，且磁感应强度均匀增大，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场增大，因此感应磁场方向垂直纸面向外，由右手螺旋定则可得，感应电流方向为逆时针方向。 10．如图所示，闭合金属线框abcd置于匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面向里，ab边与磁场上边界MN重合。若将线框竖直向上拉出磁场，则此过程中穿过线框的磁通量将_______（选填“增大”或“减小”），线框中将_______（选填“会”或“不会”）产生感应电流；若将线框以ab边为轴旋转，则此过程中线框中将_______（选填“会”或“不会”）产生感应电流。 【答案】 减小 会 会 【详解】[1]设线框处于磁场中的有效面积为，磁场方向与线框平面垂直，穿过线框的磁通量大小为 线框竖直向上运动时，处于磁场中的有效面积逐渐减小，因此穿过线框的磁通量减小。 [2]在线框向上移出磁场的过程中，穿过闭合线框的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律有 感应电动势不为零，因此线框中会产生感应电流。 [3]线框绕ab边转动时，设磁场方向与线框平面法线的夹角为，穿过线框的磁通量为 线框旋转过程中由增大到，磁通量由BS减小到，根据法拉第电磁感应定律有 感应电动势不为零，因此线框中会产生感应电流。 11．如图所示，面积为S的正方形单匝线框abcd固定在磁场中，线框平面与磁场垂直，取垂直于纸面向外为磁场的正方向。某时刻起，磁感应强度B随时间变化的规律为，线框的电阻为R，时刻线框中______（选填“有”或“无”）感应电流；时间内流过线框某一横截面内的电荷量为______；时间内线框产生的焦耳热为______。 【答案】 有 【详解】[1]根据法拉第电磁感应定律可知 时刻线框中的电流不为零； [2]时间内流过线框某一横截面内的电荷量为 [3]时间内电流的有效值为 线框产生的焦耳热为 四、实验题：本题共2小题，12题5分，13题7分，共12分。 12．探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示。 。 (1)本实验中，我们通过观察_______来判断电路中是否有感应电流； (2)通过比较图甲和丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要_______，通过比较图______（选填“甲和乙”或“乙和丙”）可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动； (3)若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路____（选填“有”或“无”）感应电流； (4)在产生感应电流的实验中，将____能转化为电能，生活中的发电机就是根据上述原理工作的。 【答案】(1)灵敏电流计的指针是否偏转 (2) 闭合 甲和乙 (3)有 (4)机械 【详解】（1）实验时，通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来确定电路中是否产生感应电流。 （2）[1]甲电路是闭合电路，灵敏电流计的指针发生偏转，说明电路中产生了感应电流；丙电路是断开的，灵敏电流计的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应电流。由此可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合； [2]要得出产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动，这两次实验就要一次实验导体在磁场中做切割磁感线运动，一次实验导体在磁场中不做切割磁感线运动，由此比较可以确定要选用甲图和乙图。 （3）在甲图中，电路是闭合的，导体不动，磁体运动，利用运动和静止的相对性可以确定，导体也做切割磁感线运动，具备了感应电流产生的两个条件，所以电路中有电流产生。 （4）电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能，即机械能转化为电能。 13．(1)如图所示，是研究电磁感应现象的实验中所用的实验仪器。 ①根据实验需要补充完整电路_______。 ②连接好实验电路后，闭合开关的瞬间，发现电流计指针向左偏转。当电流计指针回到原位置后，将滑动变阻器的滑动触头快速向左滑动，则会观察到电流计指针向_______偏转。 ③把B线圈从某一固定位置插到A线圈中另一固定位置处，第1次快插，第2次慢插，在这两种情况下，A线圈中产生的感应电动势的大小分别为和，流过A线圈某个横截面的电荷量分别为和，则有_______，_______（填>，=，或<） (2)利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有，浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。则： ①下面给出的实验步骤中，正确顺序为（    ） A．将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 B．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N C．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，坐标纸上是边长为1 cm的正方形，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S D．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上。用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n (3)该实验测得的单个油酸分子的直径约为（    ）（单位：cm）。 A． B． C． D． (4)通过实验测得分子直径的大小约为（    ）m的数量级。 A． B． C． D． 【答案】(1) 左 (2)BDAC (3)B (4)A 【详解】（1） [1] [2] 闭合开关的瞬间，发现电流计指针向左偏转，可知线圈 A 内磁通量增加时电流计指针向左偏转；将滑动变阻器触头快速向左滑动，线圈 B 电流增大，线圈 A 内磁通量增加，灵敏电流计指针将向左偏转。 [3] 把B线圈从某一固定位置插到A线圈另一固定位置处，第一次快插，第二次慢插，第一次磁通量变化快，第二次磁通量变化慢，根据法拉第电磁感应定律 可知两情况下线圈中产生的感应电动势的大小为 [4] 流过A线圈的电荷量为 把B线圈从同样高度插到A线圈中同样的位置处，磁通量变化量相同，故 （2）利用油膜法估测油酸分子的大小实验步骤是：先测量油酸酒精溶液的滴数，以确定每滴溶液的体积；而后在浅盘水面撒痱子粉后滴入滴溶液，形成稳定的单分子油膜；接着将油膜轮廓画在玻璃板上，便于后续测量面积；最后通过坐标纸计算油膜面积，完成数据采集。所以正确的步骤顺序是BDAC。 （3）1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为 则单个油酸分子直径的表达式为 故选B。 （4）通过实验测得分子直径的大小约为的数量级。 故选A。 五、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 14．（11分）如图所示，一质量为、长、宽、电阻的矩形线圈，从的高处由静止开始下落，然后进入高度为（）的匀强磁场。矩形线圈的底边刚进入磁场时，线圈恰好能匀速下落。线圈的底边通过磁场所经历的时间。取。 (1)求匀强磁场的磁感应强度大小B； (2)求线圈的底边刚离开磁场的瞬间，线圈的加速度a的大小和方向； (3)在线圈的底边通过磁场的过程中，线圈中产生的焦耳热Q是多少？ 【答案】(1) (2)，方向竖直向上 (3) 【详解】（1）设线圈刚进入磁场时的速度为，则 解得 此时产生的电动势为 线圈中的电流为 线圈所受安培力大小为 根据平衡条件可得 联立，解得 （2）线圈的下边进入磁场后，做匀速运动所用的时间为 所以线圈做加速运动的时间为 线圈的下边刚离开磁场的瞬间的速度为 此时线圈产生的电动势为 线圈中的电流为 线圈所受安培力大小为 根据牛顿第二定律可得 联立，解得 方向与合力方向相同，竖直向上。 （3）在线圈的底边通过磁场的过程中，根据能量守恒 15．（12分）如图所示，相距的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角，上端接有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面。将质量的导体棒放置于导轨上，将导体棒由静止释放，当速度达到时开始匀速运动，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。 (1)求匀强磁场的磁感应强度大小； (2)求当导体棒的加速度的大小2.5m/s2时，导体棒的速度为多少？ (3)当导体棒开始匀速运动后，对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力作用、测得导体棒中电流I与拉力的作用时间t的函数关系为，求拉力大小F与拉力的作用时间t满足的函数关系。 【答案】(1)1T (2)5m/s (3)F=t+2（N） 【详解】（1）当导体棒匀速下滑时，受力平衡可得 由闭合电路欧姆定律可得回路中电流 解得B=1T （2）求当导体棒的速度为时，由牛顿第二定律可得 此时回路中电流 解得 （3）设时间t时刻的速度为，则根据闭合电路欧姆定律 即 对比 因，则 则对金属棒由牛顿第二定律可得 解得 F=t+2（N） 16．（16分）如图所示，间距、倾角的平行金属导轨足够长。导轨顶端连接一电动势、内阻不计的电源，导轨间连接有阻值的定值电阻，导轨自身电阻不计。两导轨存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度未知。质量为、接入电路阻值的金属杆垂直导轨放置。已知金属杆与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度，，。开关闭合时，金属杆能保持静止。开关断开后，金属杆由静止开始下滑，经过一段时间后达到最大速度（运动过程中金属杆始终与导轨接触良好）。 (1)金属杆保持静止时，求出磁感应强度的大小范围，并在答题卡对应地方分别画出在B为最大时和最小时金属杆的受力分析图； (2)若，开关断开后，金属杆由静止开始下滑，求它能达到的最大速度是多少？ (3)若，开关断开后，金属杆由静止开始下滑，经时间速度达到最大值，求此过程中产生的热量是多少？（结果保留两位有效数字） 【答案】(1)； B为最大时，； B为最小时， (2) (3) 【详解】（1）开关闭合时，金属杆保持静止，B为最大时，摩擦力向下达到最大，受力分析如图所示 金属杆的电流为 根据平衡条件有 解得磁感应强度最大为 B为最小时，摩擦力向上达到最大，受力分析如图所示 根据平衡条件有 解得磁感应强度最小为 可得磁感应强度 （2）断开电源，杆切割磁感线，感应电动势 金属杆和电阻串联，总电阻为 感应电流 安培力为 根据牛顿第二定律有 可得速度越大，加速度越小，速度最大时合力为零，有 代入数据可得最大速度为 （3）经时间速度达到最大值，根据动量定理有 其中 可得位移为 根据能量关系有 可得 又， 联立可得产生的热量 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $