第十二章 电磁感应（综合训练）2027年高考物理一轮复习高效培优系列

第十二章　电磁感应（综合训练） （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 考试范围：选择性必修二 第2章 第Ⅰ卷 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．鲨鱼的口鼻部、头部及身体两侧皮肤下有电感受器——“洛伦兹壶腹”，可视为一个闭合线圈。当猎物在鲨鱼下方靠近鲨鱼时，猎物体内生物电流产生的磁场会在鲨鱼的电感受器中引起感应电流。猎物体内的等效电流如图所示。当猎物从鲨鱼下方游过时，鲨鱼的电感受器中的感应电流（　　） A．始终与猎物电流方向相同 B．始终与猎物电流方向相反 C．先与猎物电流方向相同再相反 D．先与猎物电流方向相反再相同 【答案】D 【解析】当猎物靠近鲨鱼时，穿过“洛伦兹壶腹”的磁通量增大，根据楞次定律可知，此时“洛伦兹壶腹”中感应电流在内部产生的磁场方向与猎物体内的等效电流在环形内部产生的磁场方向相反，根据安培定则可知，此时鲨鱼的电感受器中的感应电流与猎物电流方向相反，当猎物远离鲨鱼时，穿过“洛伦兹壶腹”的磁通量减小，根据楞次定律可知，此时“洛伦兹壶腹”中感应电流在内部产生的磁场方向与猎物体内的等效电流在环形内部产生的磁场方向相同，根据安培定则可知，此时鲨鱼的电感受器中的感应电流与猎物电流方向相同，可知，当猎物从鲨鱼下方游过时，鲨鱼的电感受器中的感应电流先与猎物电流方向相反再相同。故选D。 2．如图，固定在水平面上的平行金属导轨左端用导线连接，导轨上静置一垂直于导轨的铜棒，构成回路。当一条形磁铁的N极向下靠近回路时，铜棒仍静止（　　） A．铜棒有向右运动的趋势 B．回路中有顺时针方向电流（俯视） C．铜棒对导轨的压力大于铜棒所受重力 D．磁铁受到的感应电流产生的磁场的作用力方向向下 【答案】C 【解析】A．当N极向下靠近回路时，穿过回路向下的磁通量增加，根据楞次定律，回路面积有缩小的趋势，则铜棒有向左运动的趋势，故A错误； B．根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量增加，因此感应磁场方向竖直向上。根据安培定则，俯视回路时，感应电流为逆时针方向，故B错误； CD．根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量增加，感应电流的磁场会阻碍磁铁的相对运动，因此磁铁受到的感应电流产生的磁场的作用力方向向上，根据牛顿第三定律，铜棒受到向下的排斥力，则铜棒对导轨的压力大于铜棒所受重力，故C正确，D错误。 故选C。 3．如图所示，正方形导体框abcd边长为l，e、f分别为ad、bc中点。导体框所在空间有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场。当导体框绕过ef的轴以角速度ω匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A．导体框中产生正弦交变电流 B．c、d两点间电势差为 C．a、b两点间电势差为0 D．a、d两点间电势差为 【答案】C 【解析】A．导体框中的磁通量始终为零，导体框中的磁通量不变，故无感应电流，故A错误； B．cd边没有切割磁感线，故c、d两点间电势差为0，故B错误； C．ab边没有切割磁感线，故a、b两点间电势差为0，故C正确； D．根据右手定则可知，ae段与ed段切割产生的感应电动势方向相反，ae段与ed段切割产生的感应电动势大小都等于，故a点电势与d点电势相等，a、d两点间电势差为0，故D错误。 故选C。 4．如图甲所示，光滑金属导轨abc和deO电阻不计，abed为边长为d的正方形，bc段为圆弧，O为圆弧的圆心，bOe=45°，ad间连接电阻为R的灯泡。0时刻开始电阻为R的导体棒绕O点沿圆弧转动，转动的角速度为，经2t0由b转到c。扇形区域内磁场恒定，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B0，正方形区域内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．若要使t0-2t0灯泡不发光，乙图中B的变化率为 B．0-t0灯泡发光且电流方向由a→d C．0-t0灯泡两端电压为 D．0-t0通过导体棒的电荷量为 【答案】A 【解析】B．0-t0导体棒切割磁感线产生感应电动势，导体棒与灯泡构成闭合回路，灯泡发光，根据右手定则可知，电流方向由d→a，故B错误； C．0-t0导体棒切割磁感线产生感应电动势为 0-t0感应电流为 0-t0灯泡两端电压为 故C错误； D．0-t0通过导体棒的电荷量为 故D错误； A．若要使t0-2t0灯泡不发光，则说明回路中的感应电动势为零，则 根据法拉第电磁感应定律可得 解得乙图中B的变化率为 故A正确。 故选A。 5．某无动力运输装置原理如图所示，其左侧分布有等间距垂直于导轨平面的匀强磁场，有磁场和无磁场区域的宽度均为。阻尼装置的线圈A的宽度也为，通过轻质缆绳、定滑轮与载物平台B相连。平台轻放货物后由静止开始下降，忽略空气、摩擦阻力、则载物平台运输货物过程中，关于线圈的速度、电流、电动势、安培力随时间变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】线圈在上升过程中，始终有一个边在磁场中切割磁感线产生感应电流，则整体的加速度 则随速度的增加，加速度减小，根据可知，线圈切割磁感线产生的感应电动势逐渐变大，则回路电流逐渐变大，线圈受的安培力F=BId逐渐变大；当加速度为零时速度最大，此时回路电流最大，以后将做匀速运动，电动势不变，感应电流不变，安培力不变，则ACD错误，B正确。 故选B。 6．如图所示电路中，灯泡 A、B 的规格相同，电感线圈 L 的自感系数足够大且电阻可忽略。下列说法正确的是（     ） A．开关 S 由断开变为闭合时，A、B 同时变亮，之后亮度都保持不变 B．开关 S 由闭合变为断开时，A 先亮一下逐渐熄灭，B 与 A 一样亮 C．开关 S 由闭合变为断开时，B 闪亮一下后逐渐熄灭 D．开关 S 由闭合变为断开时，A 闪亮一下后熄灭，B 立即熄灭 【答案】D 【解析】A．设两灯泡电阻均为，电源电动势为。开关刚闭合时，线圈中的电流不能突变，线圈支路中电流为零，灯泡、串联，根据闭合电路欧姆定律有 两灯同时亮起；随后线圈中的电流逐渐增大，灯泡中的电流逐渐减小，灯泡中的电流逐渐增大，稳定后线圈相当于导线，分别有， 因此灯泡逐渐熄灭，灯泡逐渐变亮，故A错误； B．开关闭合且电路稳定时，线圈将灯泡短路，分别有， 开关断开瞬间，线圈中的电流不能突变，线圈与灯泡构成闭合回路，灯泡立即变亮；灯泡所在支路已经断路，其电流立即变为零，灯泡不会与灯泡一样亮，故B错误； C．开关断开后，灯泡所在支路不能形成闭合回路，根据电流连续性可知其电流立即变为，因此灯泡立即熄灭，不会闪亮后逐渐熄灭，故C错误； D．开关断开瞬间，线圈中的电流保持原方向和大小，并通过灯泡构成放电回路，因此灯泡立即变亮；随着线圈储存的磁场能逐渐转化为灯泡的内能，回路电流逐渐减小，灯泡逐渐熄灭。灯泡所在支路断路，电流立即变为零，因此灯泡立即熄灭，故D正确。 故选D。 7．如图所示，间距为L的足够长的光滑平行长直导轨水平放置，两导轨间有磁感应强度大小为B的匀强磁场。电阻相等的导体棒和静止在导轨上，与导轨垂直且接触良好，且可以沿导轨自由滑动。电动势为E、内阻不计的电源及电容为C的电容器、导轨构成如图所示的电路。已知的质量大于的质量，不计导轨电阻，忽略电流产生的磁场，下列说法正确的是（　　） A．S拨到2的瞬间，的加速度大于的加速度 B．S拨到2，待稳定后，、均做匀速直线运动，速度大小为 C．将固定后，再将S拨到2，先加速再匀速 D．将固定后，再将S拨到2，待稳定后，产生的焦耳热等于产生的焦耳热 【答案】B 【解析】A．S拨到2的瞬间，电容器放电，此时L1与L2并联后与电容器串联，而L1与L2电阻相同，则通过L1与L2的电流相等，L1与L2所受的安培力大小相等，但L1的质量大于L2的质量，由牛顿第二定律知，L1的加速度小于L2的加速度，故A错误； B．S拨到2，稳定时，电容器两端的电压等于L1与L2两端产生的感应电动势，此时L1与L2以相同的速度做匀速直线运动，对L1与L2整体，由动量定理，又，，联立知，L1与L2匀速运动的速度大小，故B正确； CD．将L1固定后，再将S拨到2，开始时，电容器放电，其上极板带正电，此时通过L2的电流方向沿杆向下，由左手定则知，L2将向右做加速运动，随着L2速度增大，其感应电动势增大，通过L2的电流减小，L2所受的安培力减小，由牛顿第二定律知，L2做加速度减小的加速运动，由于L1固定，根据能量守恒，电容器储存的能量不断减小，电容器持续放电，L2的速度也不断减小，最终L2速度减为零然后保持静止，此过程通过L1与L2的电流并不是时刻相同，此过程L1与L2产生的热量不相等，故CD错误。 故选B。 8．（多选）如图所示，某实验装置由金属圆盘、条形永磁体组成，圆盘可绕中心竖直轴无摩擦自由转动，永磁体固定在圆盘竖直轴正下方，不计空气阻力。给圆盘一个初速度，圆盘会很快停下来，则下列说法正确的是（     ） A．圆盘转动时，圆盘内部会产生涡流 B．圆盘转动逐渐变慢最终停下，是电磁驱动作用的结果 C．若将圆盘换成绝缘塑料圆盘，圆盘仍会很快停下 D．电磁阻尼的本质是涡流在磁场中受安培力，阻碍相对运动 【答案】AD 【解析】A．金属圆盘可等效为无数根从圆心到边缘的金属辐条，圆盘转动时辐条切割磁感线产生感应电动势，因此会在闭合的导体圆盘内产生感应电流，即涡流，故A正确； B．该现象是电磁阻尼：安培力阻碍圆盘的相对运动，使圆盘减速；电磁驱动是磁场相对导体运动时，安培力带动导体运动，和本现象不符，故B错误； C．绝缘塑料圆盘不导电，转动时无法产生涡流，不会受到安培阻力，由题意知竖直轴摩擦和空气阻力不计，因此圆盘不会很快停下，故C错误； D．电磁阻尼的本质就是导体中产生的涡流在磁场中受到安培力，根据楞次定律，安培力阻碍导体与磁场的相对运动，使导体减速，故D正确。 故选AD。 9．（多选）如图所示，相距为的水平虚线、间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。“日”字形闭合导体线框竖直放置，线框宽为到的距离为，将金属框由静止释放，边和边都恰好匀速通过磁场。已知、、边的电阻分别为、、，其他部分电阻不计，运动中线框平面始终与磁场垂直，边始终水平，不计空气阻力，重力加速度为，下列说法正确的是（     ） A．ef边和cd边通过磁场的动能之比为4∶1 B．ef边和cd边通过磁场的动能之比为2∶1 C．整个线框穿过磁场过程中，回路中产生的焦耳热 D．整个线框穿过磁场过程中，回路中产生的焦耳热 【答案】AC 【解析】AB．设cd边进入磁场时的速度为v1，此时总电阻 根据平衡可得 设ef边进入磁场时的速度为v2，则 则有 解得v2：v1=2：1，根据，可知ef边和cd边通过磁场的动能之比为4∶1，故A正确，B错误； CD．整个线框穿过磁场过程中，回路产生的焦耳热为 根据机械能守恒，有 解得 代入关系式，可得 进而解得焦耳热，故C正确，D错误。 故选AC。 10．（多选）电车和地铁列车常用超级电容器作为动力来源。如图所示为测试某超级电容器性能的基本装置，两根平行光滑长直导轨固定在水平面上，两导轨间距离为1.0m，处于与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小B=0.5T；长度也为1.0m，质量为0.2kg，电阻r=0.5Ω的导体棒MN静止在导轨上，与导轨始终接触良好。超级电容器电容C=0.8F，定值电阻阻值R=0.5Ω，电源电动势为20V。先断开开关S1，接通S2给电容器C充电，充电完成后断开S2；再将开关S1与a接通，电容器放电使导体棒加速，当导体棒加速完成后，将开关S1与b接通，直到导体棒停止运动。已知电容器储存的电场能表达式为（其中C为电容器的电容，Q为电容器带的电荷量），整个运动过程中电磁辐射忽略不计，导轨足够长且电阻忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．电容器C剩余的电荷量为8C B．开关S1与b接通后导体棒运动的位移为16m C．开关S1与b接通瞬间，导体棒的加速度大小为25m/s2 D．导体棒在加速过程中产生的焦耳热为100J 【答案】ABC 【解析】A．电容器充电完成后，带的电荷量 开关S1接a时，电容器放电，导体棒加速，最终电容器电压与导体棒感应电动势E总=BLv相同，此时电容器剩余的电荷量Q=C·BLv 由动量定理得 联立解得 剩余的电荷量，故A正确； C．开关S1与b接通瞬间，导体棒速度v=20m/s，感应电动势 回路总电阻R总=R+r =1Ω 电流 安培力F=BIL=5N 加速度 方向与运动方向相反，故C正确； B．开关 S1与b接通后导体棒减速至停止，由动量定理得-BLq=-mv 其中（x为位移） 联立得，故B正确； D．导体棒加速过程电容器释放的电能转化为导体棒动能和焦耳热Q1，由能量守恒得 代入数据得Q1=80J，故D错误。 故选ABC。 第Ⅱ卷 二、实验题：本题共1小题，每空2分，共10分。 11．（10分）几位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素 （1）如图1，请补齐连线_____。 （2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，则合上开关后可能出现的情况有： ①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将_______； ②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片向右滑动，灵敏电流计指针________（选填“向左偏”，“右偏”或“不偏转”。 （3）连接好电路，闭合开关，把B线圈从同样高度插到副线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下A线圈中产生的感应电动势的大小关系是_____（选填“>”“<”或“=”）。 （4）另外一组同学使用图（2）（3）所示器材来研究，G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（2）中所示，图（3）中的条形磁铁的运动方向是向_____（填“上”、“下”）。 【答案】（1）见解析 （2）右偏 左偏 （3）> （4）下 【解析】（1）电路连线如图 （2）由题知，甲同学在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明当穿过线圈A的磁通量增大时指针右偏，则减少时向左偏； ①[1]将原线圈迅速插入副线圈时，穿过线圈A的磁通量增大，则灵敏电流计指针将右偏； ②[2]原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片向右滑动，滑动变阻器的有效阻值增大，原线圈中的电流减小，穿过线圈A的磁通量减小，灵敏电流计指针向左偏； （3）补齐连线并闭合开关后，把B线圈从同样高度插到副线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，因快插时磁通量的变化率较大，则感应电动势较大，则两情况下A线圈中产生的感应电动势的大小关系是。 （4）图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向沿顺时针（俯视），感应电流的磁场方向向下，条形磁体的磁场方向向上，由感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，磁通量增大，条形磁体向下插入。 三、计算题：本题共4小题，共44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。 12．（8分）如图所示，间距为L的“”形光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，垂直于导轨的虚线MN和PQ间有垂直于水平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，PQ、MN两虚线间的距离也为L，质量为m、电阻为R、长为L的金属棒a静止在导轨上，a到PQ的距离为。现给金属棒a一个水平向右的恒力F（大小未知），金属棒a刚要进入磁场时撤去F，当a刚要离开磁场时速度恰好为零，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻，求： （1）金属棒a通过磁场的过程中，通过金属棒a截面的电量； （2）金属棒a进入磁场时的速度的大小； （3）恒力F大小； 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）对金属棒进行研究，通过磁场过程中产生的平均感应电动势为 平均感应电流为 又 联立可得通过金属棒截面的电荷量 （2）根据动量定理有 又 联立解得金属棒刚进入磁场时的速度大小 （3）对金属棒在磁场外运动的过程进行研究，根据动能定理有 解得 13．（10分）在水平面内固定两平行的金属裸轨道间距，左端连接电阻为的定值电阻，金属杆垂直跨接在轨道间，质量为40g，接入电路的电阻也为，杆的正中间用细线绕过定滑轮连接质量也为40g的钩码，细线与轨道平面平行。在轨道平面内建立坐标系，其中x轴与轨道平行，在的区域存在随x坐标变化的非匀强磁场（注意：磁场不随时间而变），磁感应强度垂直于轨道平面。将金属杆从处由静止释放，到达y轴右侧进入磁场，进入磁场后加速度变为一半继续匀加速运动到处脱离轨道，运动中金属杆和轨道保持良好接触且不计一切摩擦和滑轮阻力，重力加速度，求： （1）金属杆进入磁场后的加速度大小和细线上的拉力大小； （2）整个运动过程中回路中产生的焦耳热； （3）磁感应强度随坐标x变化的函数。 【答案】（1）， （2） （3），（） 【解析】（1）金属杆没有进入磁场前对金属杆和钩码受力分析，由牛顿第二定律可得， 解得， 由题可知，金属杆进入磁场后加速度变为原来一半，即 此时对钩码受力分析可得 解得 （2）设金属杆进入磁场时速度为，由运动学公式有 解得 设金属杆离开磁场时速度为，由运动学公式有 解得 对系统从金属杆进入磁场到离开磁场过程，由能量守恒定律有 其中 解得 （3）对进入磁场后的金属杆受力分析可得 即 化简可得 结合 可得 代入数据得，（） 14．（12分）如图所示，倾角为θ=37°的平行金属导轨上端连接一定值电阻R1=1Ω，将一质量m=1kg、宽度为L的金属棒P由静止轻放在倾斜导轨上某处，P与倾斜金属导轨间的动摩擦因数μ=0.25，倾斜导轨底端通过绝缘材料与水平光滑平行金属导轨平滑连接，两导轨所在空间中分别存在方向垂直各自平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B1=1T、B2=2T，两导轨宽度均为L=1m，且水平导轨足够长。已知金属棒P下滑到达导轨底端之前已经匀速，经过EF时无速度损失，P棒与金属导轨始终垂直且接触良好，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计P棒和导轨的电阻。 （1）求金属棒P滑至底端EF处时的速度大小v0； （2）另有一质量M=3kg、电阻R2=2Ω的金属棒Q静止在水平导轨上，到EF的距离x1=1m： ①若Q棒固定，P与Q碰撞（碰撞时间极短）之后反弹，反弹后的速度大小为碰撞前的一半，求P棒最终停止位置与Q的距离x； ②若Q棒不固定，P与Q之间的碰撞为弹性正碰，碰撞时间极短，求碰后瞬间P、Q的速度大小以及整个运动过程中Q棒上产生的焦耳热Q焦。 【答案】（1）4m/s （2）①0.5m；②0，，6J 【解析】（1）对P棒受力分析，根据平衡条件可得 根据闭合电路欧姆定律可得 联立解得 （2）①若Q棒固定，P棒向右运动的过程中，根据动量定理可得 通过金属棒的电荷量为 联立解得P棒与Q棒碰撞前的速度大小为 所以反弹后的速度大小为 根据动量定理可得， 联立解得 ②若Q棒不固定，对P和Q，分别根据动量定理可得，， 解得， P、Q发生弹性碰撞，设二者碰撞后速度大小分别为v5、v6，则， 联立解得， P、Q碰撞后，P以初速度为零向右做加速运动，Q以初速度为v6向右做减速运动，二者组成的系统动量守恒，最终二者达到共速，一起向右做匀速直线运动，则 解得 对P、Q组成的系统，根据能量守恒定律可得 所以 15．（14分）如图所示，间距为的平行固定金属导轨、与水平面间夹角，、两金属杆居分界线两侧紧靠放置，上侧导轨光滑，下侧导轨与金属杆之间动摩擦因数。已知两金属杆质量，，电阻值，，整个区域有垂直于导轨平面向下的匀强磁场。初始时杆处于锁定状态，给杆沿导轨向上的初速度，杆向上运动的最大距离为，当杆再次回到初始位置前已做匀速运动。金属杆始终垂直于导轨且接触良好，忽略两金属杆之间的相互作用，导轨电阻不计，重力加速度取，设滑动摩擦力等于最大静摩擦力，求： （1）杆向上运动过程中通过杆的电荷量； （2）杆从开始运动到回到初始位置的时间； （3）若杆回到初始位置时，立即解除杆的锁定，同时给杆沿导轨向上的速度，、两杆在处发生弹性碰撞后，杆沿导轨向上运动的最大距离为，求两杆碰后到杆第一次速度为0的过程中杆产生的焦耳热。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）对于杆向上运动过程中回路产生的平均电动势，根据法拉第电磁感应定律有   对于该过程变化的磁通量，根据磁通量定义式有   对于该过程的平均电流，根据欧姆定律有   对于该过程通过杆的电荷量，根据电流定义式有   联立解得   （2）杆回到初始位置前，匀速向下运动，设回到时杆速度大小为，杆受力平衡有   解得   对杆从出发到回到全程，取沿斜面向上为正方向，根据动量定理有   对杆从出发到回到全程，根据冲量定义式有   又，  ， 联立解得 （3）取沿斜面向上为正，碰撞前、两杆速度分别为，，设、两杆的碰后速度为，，该碰撞为弹性碰撞，由题意有      联立解得，   碰撞后对两杆组成的系统受力分析有   合外力为，则系统动量守恒，有   当杆沿导轨向上运动的最大距离为时，由可知，两杆速度均为，设此时杆位移为，有   由上式可知，该过程中两杆构成的系统重力势能不变，在该过程中，设两杆系统产生的焦耳热为，由能量转化与守恒有   对杆产生的焦耳热有   联立解得   1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章　电磁感应（综合训练） （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 考试范围：选择性必修二 第2章 第Ⅰ卷 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．鲨鱼的口鼻部、头部及身体两侧皮肤下有电感受器——“洛伦兹壶腹”，可视为一个闭合线圈。当猎物在鲨鱼下方靠近鲨鱼时，猎物体内生物电流产生的磁场会在鲨鱼的电感受器中引起感应电流。猎物体内的等效电流如图所示。当猎物从鲨鱼下方游过时，鲨鱼的电感受器中的感应电流（　　） A．始终与猎物电流方向相同 B．始终与猎物电流方向相反 C．先与猎物电流方向相同再相反 D．先与猎物电流方向相反再相同 2．如图，固定在水平面上的平行金属导轨左端用导线连接，导轨上静置一垂直于导轨的铜棒，构成回路。当一条形磁铁的N极向下靠近回路时，铜棒仍静止（　　） A．铜棒有向右运动的趋势 B．回路中有顺时针方向电流（俯视） C．铜棒对导轨的压力大于铜棒所受重力 D．磁铁受到的感应电流产生的磁场的作用力方向向下 3．如图所示，正方形导体框abcd边长为l，e、f分别为ad、bc中点。导体框所在空间有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场。当导体框绕过ef的轴以角速度ω匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A．导体框中产生正弦交变电流 B．c、d两点间电势差为 C．a、b两点间电势差为0 D．a、d两点间电势差为 4．如图甲所示，光滑金属导轨abc和deO电阻不计，abed为边长为d的正方形，bc段为圆弧，O为圆弧的圆心，bOe=45°，ad间连接电阻为R的灯泡。0时刻开始电阻为R的导体棒绕O点沿圆弧转动，转动的角速度为，经2t0由b转到c。扇形区域内磁场恒定，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B0，正方形区域内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．若要使t0-2t0灯泡不发光，乙图中B的变化率为 B．0-t0灯泡发光且电流方向由a→d C．0-t0灯泡两端电压为 D．0-t0通过导体棒的电荷量为 5．某无动力运输装置原理如图所示，其左侧分布有等间距垂直于导轨平面的匀强磁场，有磁场和无磁场区域的宽度均为。阻尼装置的线圈A的宽度也为，通过轻质缆绳、定滑轮与载物平台B相连。平台轻放货物后由静止开始下降，忽略空气、摩擦阻力、则载物平台运输货物过程中，关于线圈的速度、电流、电动势、安培力随时间变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 6．如图所示电路中，灯泡 A、B 的规格相同，电感线圈 L 的自感系数足够大且电阻可忽略。下列说法正确的是（     ） A．开关 S 由断开变为闭合时，A、B 同时变亮，之后亮度都保持不变 B．开关 S 由闭合变为断开时，A 先亮一下逐渐熄灭，B 与 A 一样亮 C．开关 S 由闭合变为断开时，B 闪亮一下后逐渐熄灭 D．开关 S 由闭合变为断开时，A 闪亮一下后熄灭，B 立即熄灭 7．如图所示，间距为L的足够长的光滑平行长直导轨水平放置，两导轨间有磁感应强度大小为B的匀强磁场。电阻相等的导体棒和静止在导轨上，与导轨垂直且接触良好，且可以沿导轨自由滑动。电动势为E、内阻不计的电源及电容为C的电容器、导轨构成如图所示的电路。已知的质量大于的质量，不计导轨电阻，忽略电流产生的磁场，下列说法正确的是（　　） A．S拨到2的瞬间，的加速度大于的加速度 B．S拨到2，待稳定后，、均做匀速直线运动，速度大小为 C．将固定后，再将S拨到2，先加速再匀速 D．将固定后，再将S拨到2，待稳定后，产生的焦耳热等于产生的焦耳热 8．（多选）如图所示，某实验装置由金属圆盘、条形永磁体组成，圆盘可绕中心竖直轴无摩擦自由转动，永磁体固定在圆盘竖直轴正下方，不计空气阻力。给圆盘一个初速度，圆盘会很快停下来，则下列说法正确的是（     ） A．圆盘转动时，圆盘内部会产生涡流 B．圆盘转动逐渐变慢最终停下，是电磁驱动作用的结果 C．若将圆盘换成绝缘塑料圆盘，圆盘仍会很快停下 D．电磁阻尼的本质是涡流在磁场中受安培力，阻碍相对运动 9．（多选）如图所示，相距为的水平虚线、间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。“日”字形闭合导体线框竖直放置，线框宽为到的距离为，将金属框由静止释放，边和边都恰好匀速通过磁场。已知、、边的电阻分别为、、，其他部分电阻不计，运动中线框平面始终与磁场垂直，边始终水平，不计空气阻力，重力加速度为，下列说法正确的是（     ） A．ef边和cd边通过磁场的动能之比为4∶1 B．ef边和cd边通过磁场的动能之比为2∶1 C．整个线框穿过磁场过程中，回路中产生的焦耳热 D．整个线框穿过磁场过程中，回路中产生的焦耳热 10．（多选）电车和地铁列车常用超级电容器作为动力来源。如图所示为测试某超级电容器性能的基本装置，两根平行光滑长直导轨固定在水平面上，两导轨间距离为1.0m，处于与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小B=0.5T；长度也为1.0m，质量为0.2kg，电阻r=0.5Ω的导体棒MN静止在导轨上，与导轨始终接触良好。超级电容器电容C=0.8F，定值电阻阻值R=0.5Ω，电源电动势为20V。先断开开关S1，接通S2给电容器C充电，充电完成后断开S2；再将开关S1与a接通，电容器放电使导体棒加速，当导体棒加速完成后，将开关S1与b接通，直到导体棒停止运动。已知电容器储存的电场能表达式为（其中C为电容器的电容，Q为电容器带的电荷量），整个运动过程中电磁辐射忽略不计，导轨足够长且电阻忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．电容器C剩余的电荷量为8C B．开关S1与b接通后导体棒运动的位移为16m C．开关S1与b接通瞬间，导体棒的加速度大小为25m/s2 D．导体棒在加速过程中产生的焦耳热为100J 第Ⅱ卷 二、实验题：本题共1小题，每空2分，共10分。 11．（10分）几位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素 （1）如图1，请补齐连线_____。 （2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，则合上开关后可能出现的情况有： ①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将_______； ②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片向右滑动，灵敏电流计指针________（选填“向左偏”，“右偏”或“不偏转”。 （3）连接好电路，闭合开关，把B线圈从同样高度插到副线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下A线圈中产生的感应电动势的大小关系是_____（选填“>”“<”或“=”）。 （4）另外一组同学使用图（2）（3）所示器材来研究，G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（2）中所示，图（3）中的条形磁铁的运动方向是向_____（填“上”、“下”）。 三、计算题：本题共4小题，共44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。 12．（8分）如图所示，间距为L的“”形光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，垂直于导轨的虚线MN和PQ间有垂直于水平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，PQ、MN两虚线间的距离也为L，质量为m、电阻为R、长为L的金属棒a静止在导轨上，a到PQ的距离为。现给金属棒a一个水平向右的恒力F（大小未知），金属棒a刚要进入磁场时撤去F，当a刚要离开磁场时速度恰好为零，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻，求： （1）金属棒a通过磁场的过程中，通过金属棒a截面的电量； （2）金属棒a进入磁场时的速度的大小； （3）恒力F大小； 13．（10分）在水平面内固定两平行的金属裸轨道间距，左端连接电阻为的定值电阻，金属杆垂直跨接在轨道间，质量为40g，接入电路的电阻也为，杆的正中间用细线绕过定滑轮连接质量也为40g的钩码，细线与轨道平面平行。在轨道平面内建立坐标系，其中x轴与轨道平行，在的区域存在随x坐标变化的非匀强磁场（注意：磁场不随时间而变），磁感应强度垂直于轨道平面。将金属杆从处由静止释放，到达y轴右侧进入磁场，进入磁场后加速度变为一半继续匀加速运动到处脱离轨道，运动中金属杆和轨道保持良好接触且不计一切摩擦和滑轮阻力，重力加速度，求： （1）金属杆进入磁场后的加速度大小和细线上的拉力大小； （2）整个运动过程中回路中产生的焦耳热； （3）磁感应强度随坐标x变化的函数。 14．（12分）如图所示，倾角为θ=37°的平行金属导轨上端连接一定值电阻R1=1Ω，将一质量m=1kg、宽度为L的金属棒P由静止轻放在倾斜导轨上某处，P与倾斜金属导轨间的动摩擦因数μ=0.25，倾斜导轨底端通过绝缘材料与水平光滑平行金属导轨平滑连接，两导轨所在空间中分别存在方向垂直各自平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B1=1T、B2=2T，两导轨宽度均为L=1m，且水平导轨足够长。已知金属棒P下滑到达导轨底端之前已经匀速，经过EF时无速度损失，P棒与金属导轨始终垂直且接触良好，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计P棒和导轨的电阻。 （1）求金属棒P滑至底端EF处时的速度大小v0； （2）另有一质量M=3kg、电阻R2=2Ω的金属棒Q静止在水平导轨上，到EF的距离x1=1m： ①若Q棒固定，P与Q碰撞（碰撞时间极短）之后反弹，反弹后的速度大小为碰撞前的一半，求P棒最终停止位置与Q的距离x； ②若Q棒不固定，P与Q之间的碰撞为弹性正碰，碰撞时间极短，求碰后瞬间P、Q的速度大小以及整个运动过程中Q棒上产生的焦耳热Q焦。 15．（14分）如图所示，间距为的平行固定金属导轨、与水平面间夹角，、两金属杆居分界线两侧紧靠放置，上侧导轨光滑，下侧导轨与金属杆之间动摩擦因数。已知两金属杆质量，，电阻值，，整个区域有垂直于导轨平面向下的匀强磁场。初始时杆处于锁定状态，给杆沿导轨向上的初速度，杆向上运动的最大距离为，当杆再次回到初始位置前已做匀速运动。金属杆始终垂直于导轨且接触良好，忽略两金属杆之间的相互作用，导轨电阻不计，重力加速度取，设滑动摩擦力等于最大静摩擦力，求： （1）杆向上运动过程中通过杆的电荷量； （2）杆从开始运动到回到初始位置的时间； （3）若杆回到初始位置时，立即解除杆的锁定，同时给杆沿导轨向上的速度，、两杆在处发生弹性碰撞后，杆沿导轨向上运动的最大距离为，求两杆碰后到杆第一次速度为0的过程中杆产生的焦耳热。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章　电磁感应（综合训练） 参考答案 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D C C A B D B AD AC ABC 二、实验题：本题共1小题，每空2分，共10分。 11．（1） （2）右偏 左偏 （3）> （4）下 三、计算题：本题共4小题，共44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。 12．（8分）（1）对金属棒进行研究，通过磁场过程中产生的平均感应电动势为 平均感应电流为 又 联立可得通过金属棒截面的电荷量 （2）根据动量定理有 又 联立解得金属棒刚进入磁场时的速度大小 （3）对金属棒在磁场外运动的过程进行研究，根据动能定理有 解得 13．（10分）（1）金属杆没有进入磁场前对金属杆和钩码受力分析，由牛顿第二定律可得， 解得， 由题可知，金属杆进入磁场后加速度变为原来一半，即 此时对钩码受力分析可得 解得 （2）设金属杆进入磁场时速度为，由运动学公式有 解得 设金属杆离开磁场时速度为，由运动学公式有 解得 对系统从金属杆进入磁场到离开磁场过程，由能量守恒定律有 其中 解得 （3）对进入磁场后的金属杆受力分析可得 即 化简可得 结合 可得 代入数据得，（） 14．（12分）（1）对P棒受力分析，根据平衡条件可得 根据闭合电路欧姆定律可得 联立解得 （2）①若Q棒固定，P棒向右运动的过程中，根据动量定理可得 通过金属棒的电荷量为 联立解得P棒与Q棒碰撞前的速度大小为 所以反弹后的速度大小为 根据动量定理可得， 联立解得 ②若Q棒不固定，对P和Q，分别根据动量定理可得，， 解得， P、Q发生弹性碰撞，设二者碰撞后速度大小分别为v5、v6，则， 联立解得， P、Q碰撞后，P以初速度为零向右做加速运动，Q以初速度为v6向右做减速运动，二者组成的系统动量守恒，最终二者达到共速，一起向右做匀速直线运动，则 解得 对P、Q组成的系统，根据能量守恒定律可得 所以 15．（14分）（1）对于杆向上运动过程中回路产生的平均电动势，根据法拉第电磁感应定律有   对于该过程变化的磁通量，根据磁通量定义式有   对于该过程的平均电流，根据欧姆定律有   对于该过程通过杆的电荷量，根据电流定义式有   联立解得   （2）杆回到初始位置前，匀速向下运动，设回到时杆速度大小为，杆受力平衡有   解得   对杆从出发到回到全程，取沿斜面向上为正方向，根据动量定理有   对杆从出发到回到全程，根据冲量定义式有   又，  ， 联立解得 （3）取沿斜面向上为正，碰撞前、两杆速度分别为，，设、两杆的碰后速度为，，该碰撞为弹性碰撞，由题意有      联立解得，   碰撞后对两杆组成的系统受力分析有   合外力为，则系统动量守恒，有   当杆沿导轨向上运动的最大距离为时，由可知，两杆速度均为，设此时杆位移为，有   由上式可知，该过程中两杆构成的系统重力势能不变，在该过程中，设两杆系统产生的焦耳热为，由能量转化与守恒有   对杆产生的焦耳热有   联立解得   答案第2页，共2页 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $