第十二章　电磁感应（综合训练）（安徽专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第十二章 电磁感应 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：物理必修第三册第十三章第3节、选择性必修第二册第二章 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、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。 1．如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，一矩形线框abcd与通电导线共面放置，且ad边与通电导线平行。下列情况中能产生感应电流的是（　　） A．导线中电流均匀增大 B．线框向下做匀速运动 C．线框向上做加速运动 D．线框以直导线为轴转动 【答案】A 【详解】A．根据产生感应电流的条件可知，导线中电流均匀增大，矩形线框abcd中磁通量变化，能产生感应电流，故A正确； BCD．线框向下做匀速运动或者向上加速运动，或者线框以直导线为轴转动，则穿过线圈的磁通量都不变化，则都没有感应电流产生，故B错误，C错误，D错误。 故选A。 2．著名的法拉第圆盘发电示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘以恒定角速度旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　） A．圆盘中的电流呈周期性变化特点 B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿b到a的方向流动 C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流大小发生变化 D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍 【答案】C 【详解】A．可将铜圆盘等效为若干根由圆心到圆盘边缘的导体棒，每根导体棒都在切割磁感线，产生恒定的感应电动势，相当于电源，则整个铜圆盘就相当于若干个相同的电源并联，圆盘中的电流恒定，不是呈周期性变化，故A错误； B．根据右手定则可知，若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动，故B错误； C．根据，若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则感应电动势发生变化，则电流大小发生变化，故C正确； D．根据；若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，通过R的电流变为原来的2倍，根据电功率的计算公式，所以电流在R上的热功率也变为原来的4倍，故D错误。 故选C。 3．如图所示，光滑绝缘水平桌面上放置金属圆环a、b，圆心均为，若a圆环通有逐渐增大的顺时针电流，则（　　） A．b圆环有收缩的趋势 B．b圆环中有顺时针方向的感应电流 C．b圆环产生感应电流的磁场会阻止其磁通量变化 D．a圆环中电流增大得越快，b圆环产生的感应电流越大 【答案】D 【详解】A．a圆环中电流增大时，根据楞次定律的推论，b圆环需要通过面积增加来阻碍磁通量变大，则b圆环有扩张趋势，故A错误； B．b圆环有扩张趋势，说明受到了a圆环施加的排斥力作用，根据同向电流互相吸引、反向电流互相排斥的结论，b圆环中有与a圆环反向的逆时针方向的感应电流，故B错误； C．楞次定律表明感应电流磁场阻碍磁通量变化，而不是阻止磁通量变化，故C错误； D．a圆环中电流增大得越快，其产生的磁场变化得越快，则b圆环的磁通量变化得越快，根据法拉第电磁感应定律，b圆环产生的感应电动势越大，从而感应电流越大，故D正确。 故选D。 4．在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图甲所示，0~1 s内磁场方向垂直线框平面向下，圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场B2中，如图乙所示，导体棒始终保持静止，则其所受的摩擦力f随时间变化的图像是下图中的（设向左的方向为摩擦力的正方向） （　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】图甲为-图像，斜线段的斜率表示的变化率。设回路在磁场中围成的面积为，导体棒静止使区域的磁通量不变，由法拉第电磁感应定律得回路感应电动势的大小为 电路结构和电阻不变，棒中电流大小与成正比。记棒中电流为，设棒在中的有效长度为，安培力大小为；棒始终静止，静摩擦力与安培力大小相等、方向相反。因此图甲各斜线段对应等大的恒定非零摩擦力，各平段对应零摩擦力。图甲在内向下增大。由楞次定律，沿整个回路俯视的感应电流为逆时针方向，导体棒中电流向上；由左手定则，安培力向左，静摩擦力向右，即。图乙上的箭头表示这一时段的电流与水平受力。 在内减小，棒中电流及两水平力都反向，摩擦力向左，故。和分别重复上述增大段、减小段；和磁通量不变，故。因此摩擦力图像依次为负、零、正、负、零、正的等幅阶梯状。 故选C。 5． 如图所示为电子感应加速器的两个磁极，当线圈中通过电流时，两磁极之间产生的磁场可看作匀强磁场，且磁感应强度大小B与线圈中的电流I满足（k为未知常量），两磁极之间垂直轴线放置一面积为S的单匝线圈，并与电流表构成闭合回路，该回路的总电阻为R。当线圈中通交变电流时，电流表示数为，则k的值为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】线圈中电流为正弦式交变电流，磁感应强度的最大值为 测量线圈的磁通量最大值为 由正弦式交变磁通量产生感应电动势的关系得 测量回路为纯电阻回路，感应电流最大值为 电流表读数为感应电流的有效值，因此 解得 故选A。 6．如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为7匝，边长，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则（　　） A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B．a、b线圈中感应电动势之比为 C．a、b线圈中感应电流之比为 D．a、b线圈中电功率之比为 【答案】B 【详解】A．磁场垂直纸面向里且在增大，根据楞次定律，感应电流的磁场应垂直纸面向外，以阻碍磁通量增加。由右手螺旋定则判断，应为逆时针方向，故A错误； B．设b线圈边长为，则a线圈边长为；磁感应强度均匀增大，感应电动势 线圈面积， 所以，故B正确； C．用同样的导线制成，横截面积相同，由可知，电阻与导线长度成正比。每个线圈的导线长度； 所以 感应电流，因此，故C错误； D．电功率，所以，故D错误。 故选B。 7．某同学用如图所示的电路，借助电流传感器研究不同元件通电时的电流变化情况，实验室提供的元件有小灯泡、定值电阻、电感线圈和电容器。时刻闭合开关S，测得通过不同元件的电流随时间变化的图像如图所示，则通过电感线圈的图像为（　　） A．图甲 B．图乙 C．图丙 D．图丁 【答案】C 【详解】闭合开关后，通过定值电阻的电流不变，应该对应图甲。由于小灯泡的电阻率会随温度的升高而增大，所以通过小灯泡的电流会逐渐减少，但不会为0，应该对应图乙。电感线圈由于自感，所以闭合开关瞬间电流为0，然后慢慢增大，对应图丙。电容器在闭合开关瞬间处于充电状态，然后慢慢减少，充电结束，电流为0，对应图丁。 故选C。 8． 如图所示，是由两个正方形导线方格、、构成的网络电路，方格每边长度，在的半空间分布有随时间均匀增加的匀强磁场，磁场方向垂直于平面并指向纸内。今令网络电路以恒定的速度沿轴正方向运动并进入磁场区域，在运动过程中方格的边始终与轴平行。若取与轴重合的时刻为，在以后任一时刻磁场的磁感应强度为，式中的单位为，、为已知恒量。当时刻，方格中的感应电动势是，方格中的感应电动势是、、的表达式正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AB．由题意，可知经过，线框向右运动了，此时右边的线框只有感生电动势，根据法拉第电磁感应定律得 故A错误，B正确； CD．经过时，左边的线框只有右边在磁场中，且离磁场边界，线框中既有动生电动势又有感生电动势，故电动势的大小 故CD错误。 故选B。 二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．如图甲所示，电阻为R的圆形金属线圈放置于匀强磁场中，以垂直纸面向里为磁场的正方向，0～3t0时间内磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，若0～t0时间内线圈中产生的热量为Q，下列说法正确的是（　　） A．0～t0时间内线圈中的感应电流沿逆时针方向 B．0～t0时间内线圈中的感应电流不断变大 C．0～3t0时间内线圈中感应电流的有效值为 D．0～3t0时间内线圈中感应电流的有效值为 【答案】AC 【详解】A．由图乙可知，时间内垂直纸面向里的磁通量不断增大，由楞次定律可知，时间内线圈中的感应电流沿逆时针方向，故A正确； B．根据法拉第电磁感应定律 阶段图像为倾斜直线，是恒定值，因此感应电动势E恒定，由 可知感应电流大小保持不变，故B错误； CD．设时间内线圈中的电流大小为，则 据图像可知，时间内电流为 则 时间内设线圈中感应电流有效值为I，则 解得，故C正确，D错误。 故选AC。 10．如图所示，间距为L的光滑平行导轨水平固定放置，导轨的左端连接有电容为C、间距为的平行板电容器，导轨的中间段连接电源，一导体棒垂直导轨放置（距导轨的右端足够远），电源的右侧存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场（范围足够大）。先闭合开关，稳定后电容器的带电量为q。断开开关、闭合开关，导体棒从静止到匀速运动流过导棒棒某一横截面的电荷量也为q，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．电源的电动势为qC B．稳定时，电容器两极板间的电场强度大小为 C．导体棒匀速运动的速度大小为 D．导体棒的质量为 【答案】BD 【详解】A．对平行板电容器有 则电源的电动势为，故A错误； B．稳定时，电容器两极板间的电场强度大小为，故B正确； C．断开开关，则电容器无法放电，电源与导体棒构成闭合回路，当导体棒以速度匀速运动时，回路中的电流为0，则 解得，故C错误； D．对导体棒由动量定理可得 结合，解得，故D正确。 故选BD。 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11．（6分）如图为“探究感应电流产生的条件及影响感应电流方向的因素”的实验装置，有铁芯的线圈A放在线圈B中。 （1）图甲是小明同学进行“探究感应电流产生条件”的实验装置； （2）为了保护电器，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应位于__________（填“最左端”“正中央”或“最右端”）； （3）在闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转，保持开关闭合，仅将滑动变阻器的滑片P向另一端滑动的过程中，灵敏电流计的指针______偏转（填“向左”或“向右”）； （4）把二极管、线圈按如图乙所示电路用导线连接成实验电路； ①把条形磁铁插入线圈时，二极管B发光；拔出时，二极管A发光； ②根据楞次定律判断出线圈的缠绕方向如图丙中的__________（填“A”或“B”）。 【答案】 最右端 向右 B 【详解】[1]为保护用电器，闭合开关前，应将滑动变阻器滑片置于最大电阻处，即滑片处于最右端。 [2]由题意可得，闭合开关，线圈A通以电流，产生磁场，即穿过线圈B的磁通量增大，指针右偏，将滑动变阻器的滑片向另一端滑动，滑动变阻器接入阻值变小，线圈A通过的电流增大，磁场变强，穿过线圈B的磁通量变大，所以指针向右偏。 [3]由题意可知，把条形磁铁插入线圈时，二极管B发光；拔出时，二极管A发光。插入时电流由上向下，拔出时电流由下向上流过二极管，条形磁铁插入线圈时，磁场方向N极向下，磁通量增加；由楞次定律，感应电流的磁场向上，二极管B发光，电流从B的正极流入。对比图丙：线圈B的绕向符合“感应电流磁场向上”的要求，则可以由右手螺旋定则判断线圈缠绕方向为B图。 12．（10分） 如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r的圆环，PQ为圆环的直径，其左右两侧存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反，圆环的电阻为2R，一根长度为2r、电阻为R的金属棒MN绕着圆环的圆心O点紧贴着圆环以角速度沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属棒MN与圆环始终接触良好，则金属棒中电流方向为_________（选填“由N到M”或“由M到N”）；圆环消耗的电功率是________（选填“变化的”或“不变的”）；MN中电流的大小为_______；MN两端的电压大小为________金属棒MN旋转一周的过程中，电路中产生的热量为______。 【答案】 由M到N 不变 【详解】[1]由右手定则可知，电流方向为由M到N。 [2]导体棒MN转动切割产生的感应电动势恒定，感应电流恒定，所以圆环消耗的电功率不变。 [3][4] 导体棒MN转动切割产生的感应电动势恒定 外电路的并联高电阻，内阻R，由闭合电路欧姆定律可得，MN中的电流 MN两端的电压 [5]转动一周的时间，则电路中产生的热量 13．（10分）如图甲所示，竖直向上的匀强磁场中水平放置一半径为的单匝圆形线圈。磁场的磁感应强度随时间变化关系如图乙所示。线圈的电阻为，忽略线圈的形状变化。求0~时间内： (1)线圈中产生的感应电动势； (2)线圈中通过的电荷量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据磁场的磁感应强度随时间变化关系可知 根据法拉第电磁感应定律有 其中 解得 （2）线圈中的电流 根据 解得 14．（14分）如图所示，、为光滑水平平行金属轨道，间距，左端接有输出电流可控的电源，轨道区域有竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场Ⅰ。倾斜光滑金属轨道、下端接有阻值的定值电阻，倾斜轨道与水平面的夹角，轨道间距也为，倾斜轨道处于竖直向上的匀强磁场Ⅱ中。质量、电阻、长度也为的导体棒垂直于水平轨道放置。现闭合开关且调节电源使得输出电流恒为，导体棒由静止开始运动，导体棒从水平轨道末端水平飞出后在空中运动了，恰好无碰撞地落在倾斜轨道顶端，导体棒落在倾斜轨道上立即做匀速直线运动。导体棒在轨道上运动时与轨道接触良好，不计各轨道的电阻和空气阻力，取重力加速度大小，，。求： (1)水平轨道末端到倾斜轨道顶端的水平距离； (2)导体棒在水平轨道上运动的时间； (3)匀强磁场Ⅱ的磁感应强度大小。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设导体棒从水平轨道末端飞出时的速度大小为，导体棒在空中做平抛运动，竖直方向上有 水平方向上有   导体棒恰好无碰撞地落在倾斜轨道顶端，则有   解得， （2）导体棒在水平轨道上运动时有   又有   解得 （3）导体棒落在倾斜轨道上时的速度大小   导体棒切割磁场Ⅱ的磁感线产生的感应电流   对导体棒受力分析有   解得 15．（18分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为，电阻不计，水平段导轨所处空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，导体棒a、b的质量分别为、，电阻值分别为，，棒b静止放置在水平导轨上足够远处，棒a在弧形导轨上距水平面高度处由静止释放，运动过程中a、b棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为，求： (1)棒a刚进入磁场时两端的电压； (2)棒b稳定运动时的速度大小； (3)棒a运动过程中产生的焦耳热。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设棒刚进入磁场时的速度大小为，以水平导轨所在平面为零重力势能面。棒下滑过程中导轨光滑，且尚未进入磁场，机械能守恒，有 解得 此时棒静止，棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势为，由闭合电路欧姆定律，回路电流为 棒相当于电源，其两端电压等于棒两端的电压，故 （2）取沿水平导轨向右为正方向。棒进入磁场后减速，棒加速。设运动过程中两棒的速度分别为，，回路电流为。两棒所受安培力大小均为、方向相反，且导轨光滑，故两棒系统沿导轨方向的合外力为零，由动量守恒定律得 两棒沿同一方向运动，产生的动生电动势在回路中相互反向。稳定运动时，两棒所受安培力均为零，回路电流为零，由闭合电路欧姆定律得 所以两棒最终速度相等，结合动量守恒方程及第（1）问的入场速度，得 （3）设两棒在全过程中产生的焦耳热分别为，，总焦耳热为。从释放到稳定运动，减少的机械能全部转化为电路的焦耳热，由能量守恒定律得 代入两棒的稳定速度，得 两棒串联，各时刻电流相同。由焦耳定律，两棒的热功率分别为， 热功率之比始终等于电阻之比，因此全过程产生的焦耳热也有 所以棒在运动过程中产生的焦耳热为 试卷第2页，共14页 试卷第1页，共1页 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 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：物理必修第三册第十三章第3节、选择性必修第二册第二章 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、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。 1．如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，一矩形线框abcd与通电导线共面放置，且ad边与通电导线平行。下列情况中能产生感应电流的是（　　） A．导线中电流均匀增大 B．线框向下做匀速运动 C．线框向上做加速运动 D．线框以直导线为轴转动 2．著名的法拉第圆盘发电示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘以恒定角速度旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　） A．圆盘中的电流呈周期性变化特点 B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿b到a的方向流动 C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流大小发生变化 D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍 3．如图所示，光滑绝缘水平桌面上放置金属圆环a、b，圆心均为，若a圆环通有逐渐增大的顺时针电流，则（　　） A．b圆环有收缩的趋势 B．b圆环中有顺时针方向的感应电流 C．b圆环产生感应电流的磁场会阻止其磁通量变化 D．a圆环中电流增大得越快，b圆环产生的感应电流越大 4．在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图甲所示，0~1 s内磁场方向垂直线框平面向下，圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场B2中，如图乙所示，导体棒始终保持静止，则其所受的摩擦力f随时间变化的图像是下图中的（设向左的方向为摩擦力的正方向） （　　） A． B． C． D． 5． 如图所示为电子感应加速器的两个磁极，当线圈中通过电流时，两磁极之间产生的磁场可看作匀强磁场，且磁感应强度大小B与线圈中的电流I满足（k为未知常量），两磁极之间垂直轴线放置一面积为S的单匝线圈，并与电流表构成闭合回路，该回路的总电阻为R。当线圈中通交变电流时，电流表示数为，则k的值为（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为7匝，边长，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则（　　） A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B．a、b线圈中感应电动势之比为 C．a、b线圈中感应电流之比为 D．a、b线圈中电功率之比为 7．某同学用如图所示的电路，借助电流传感器研究不同元件通电时的电流变化情况，实验室提供的元件有小灯泡、定值电阻、电感线圈和电容器。时刻闭合开关S，测得通过不同元件的电流随时间变化的图像如图所示，则通过电感线圈的图像为（　　） A．图甲 B．图乙 C．图丙 D．图丁 8． 如图所示，是由两个正方形导线方格、、构成的网络电路，方格每边长度，在的半空间分布有随时间均匀增加的匀强磁场，磁场方向垂直于平面并指向纸内。今令网络电路以恒定的速度沿轴正方向运动并进入磁场区域，在运动过程中方格的边始终与轴平行。若取与轴重合的时刻为，在以后任一时刻磁场的磁感应强度为，式中的单位为，、为已知恒量。当时刻，方格中的感应电动势是，方格中的感应电动势是、、的表达式正确的是（　　） A． B． C． D． 二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．如图甲所示，电阻为R的圆形金属线圈放置于匀强磁场中，以垂直纸面向里为磁场的正方向，0～3t0时间内磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，若0～t0时间内线圈中产生的热量为Q，下列说法正确的是（　　） A．0～t0时间内线圈中的感应电流沿逆时针方向 B．0～t0时间内线圈中的感应电流不断变大 C．0～3t0时间内线圈中感应电流的有效值为 D．0～3t0时间内线圈中感应电流的有效值为 10．如图所示，间距为L的光滑平行导轨水平固定放置，导轨的左端连接有电容为C、间距为的平行板电容器，导轨的中间段连接电源，一导体棒垂直导轨放置（距导轨的右端足够远），电源的右侧存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场（范围足够大）。先闭合开关，稳定后电容器的带电量为q。断开开关、闭合开关，导体棒从静止到匀速运动流过导棒棒某一横截面的电荷量也为q，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．电源的电动势为qC B．稳定时，电容器两极板间的电场强度大小为 C．导体棒匀速运动的速度大小为 D．导体棒的质量为 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11．（6分）如图为“探究感应电流产生的条件及影响感应电流方向的因素”的实验装置，有铁芯的线圈A放在线圈B中。 （1）图甲是小明同学进行“探究感应电流产生条件”的实验装置； （2）为了保护电器，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应位于__________（填“最左端”“正中央”或“最右端”）； （3）在闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转，保持开关闭合，仅将滑动变阻器的滑片P向另一端滑动的过程中，灵敏电流计的指针______偏转（填“向左”或“向右”）； （4）把二极管、线圈按如图乙所示电路用导线连接成实验电路； ①把条形磁铁插入线圈时，二极管B发光；拔出时，二极管A发光； ②根据楞次定律判断出线圈的缠绕方向如图丙中的__________（填“A”或“B”）。 12．（10分） 如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r的圆环，PQ为圆环的直径，其左右两侧存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反，圆环的电阻为2R，一根长度为2r、电阻为R的金属棒MN绕着圆环的圆心O点紧贴着圆环以角速度沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属棒MN与圆环始终接触良好，则金属棒中电流方向为_________（选填“由N到M”或“由M到N”）；圆环消耗的电功率是________（选填“变化的”或“不变的”）；MN中电流的大小为_______；MN两端的电压大小为________金属棒MN旋转一周的过程中，电路中产生的热量为______。 13．（10分）如图甲所示，竖直向上的匀强磁场中水平放置一半径为的单匝圆形线圈。磁场的磁感应强度随时间变化关系如图乙所示。线圈的电阻为，忽略线圈的形状变化。求0~时间内： (1)线圈中产生的感应电动势； (2)线圈中通过的电荷量。 14．（14分）如图所示，、为光滑水平平行金属轨道，间距，左端接有输出电流可控的电源，轨道区域有竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场Ⅰ。倾斜光滑金属轨道、下端接有阻值的定值电阻，倾斜轨道与水平面的夹角，轨道间距也为，倾斜轨道处于竖直向上的匀强磁场Ⅱ中。质量、电阻、长度也为的导体棒垂直于水平轨道放置。现闭合开关且调节电源使得输出电流恒为，导体棒由静止开始运动，导体棒从水平轨道末端水平飞出后在空中运动了，恰好无碰撞地落在倾斜轨道顶端，导体棒落在倾斜轨道上立即做匀速直线运动。导体棒在轨道上运动时与轨道接触良好，不计各轨道的电阻和空气阻力，取重力加速度大小，，。求： (1)水平轨道末端到倾斜轨道顶端的水平距离； (2)导体棒在水平轨道上运动的时间； (3)匀强磁场Ⅱ的磁感应强度大小。 15．（18分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为，电阻不计，水平段导轨所处空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，导体棒a、b的质量分别为、，电阻值分别为，，棒b静止放置在水平导轨上足够远处，棒a在弧形导轨上距水平面高度处由静止释放，运动过程中a、b棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为，求： (1)棒a刚进入磁场时两端的电压； (2)棒b稳定运动时的速度大小； (3)棒a运动过程中产生的焦耳热。 试卷第2页，共14页 试卷第1页，共1页 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 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、单选题：每小题4分，共32分。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 A C D C A B C B 二、多选题：每小题5分，共10分。 题号 9 10 答案 AC BD 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11．（6分） 【答案】 最右端 向右 B 【详解】[1]为保护用电器，闭合开关前，应将滑动变阻器滑片置于最大电阻处，即滑片处于最右端。 [2]由题意可得，闭合开关，线圈A通以电流，产生磁场，即穿过线圈B的磁通量增大，指针右偏，将滑动变阻器的滑片向另一端滑动，滑动变阻器接入阻值变小，线圈A通过的电流增大，磁场变强，穿过线圈B的磁通量变大，所以指针向右偏。 [3]由题意可知，把条形磁铁插入线圈时，二极管B发光；拔出时，二极管A发光。插入时电流由上向下，拔出时电流由下向上流过二极管，条形磁铁插入线圈时，磁场方向N极向下，磁通量增加；由楞次定律，感应电流的磁场向上，二极管B发光，电流从B的正极流入。对比图丙：线圈B的绕向符合“感应电流磁场向上”的要求，则可以由右手螺旋定则判断线圈缠绕方向为B图。 12．（10分） 【答案】 由M到N 不变 【详解】[1]由右手定则可知，电流方向为由M到N。 [2]导体棒MN转动切割产生的感应电动势恒定，感应电流恒定，所以圆环消耗的电功率不变。 [3][4] 导体棒MN转动切割产生的感应电动势恒定 外电路的并联高电阻，内阻R，由闭合电路欧姆定律可得，MN中的电流 MN两端的电压 [5]转动一周的时间，则电路中产生的热量 13．（10分） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据磁场的磁感应强度随时间变化关系可知 根据法拉第电磁感应定律有 其中 解得 （2）线圈中的电流 根据 解得 14．（14分） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设导体棒从水平轨道末端飞出时的速度大小为，导体棒在空中做平抛运动，竖直方向上有 水平方向上有   导体棒恰好无碰撞地落在倾斜轨道顶端，则有   解得， （2）导体棒在水平轨道上运动时有   又有   解得 （3）导体棒落在倾斜轨道上时的速度大小   导体棒切割磁场Ⅱ的磁感线产生的感应电流   对导体棒受力分析有   解得 15．（18分） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设棒刚进入磁场时的速度大小为，以水平导轨所在平面为零重力势能面。棒下滑过程中导轨光滑，且尚未进入磁场，机械能守恒，有 解得 此时棒静止，棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势为，由闭合电路欧姆定律，回路电流为 棒相当于电源，其两端电压等于棒两端的电压，故 （2）取沿水平导轨向右为正方向。棒进入磁场后减速，棒加速。设运动过程中两棒的速度分别为，，回路电流为。两棒所受安培力大小均为、方向相反，且导轨光滑，故两棒系统沿导轨方向的合外力为零，由动量守恒定律得 两棒沿同一方向运动，产生的动生电动势在回路中相互反向。稳定运动时，两棒所受安培力均为零，回路电流为零，由闭合电路欧姆定律得 所以两棒最终速度相等，结合动量守恒方程及第（1）问的入场速度，得 （3）设两棒在全过程中产生的焦耳热分别为，，总焦耳热为。从释放到稳定运动，减少的机械能全部转化为电路的焦耳热，由能量守恒定律得 代入两棒的稳定速度，得 两棒串联，各时刻电流相同。由焦耳定律，两棒的热功率分别为， 热功率之比始终等于电阻之比，因此全过程产生的焦耳热也有 所以棒在运动过程中产生的焦耳热为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $