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人教2019选择性必修第二册高二物理备课必备讲义第二章电磁感应章末检测题(原卷版+解析)
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第二章 电磁感应 章末检测题一、单选题1．如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。则（ ）A．若线圈向左平动，其中感应电流方向是a→b→c→dB．若线圈竖直向下平动，没有感应电流产生C．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→dD．当线圈以ab边为轴转动时，其中感应电流方向是a→b→c→d【答案】B【解析】A．根据右手螺旋定则可知，通电导线右侧磁场方向垂直纸面向里，若线圈向左平动，一开始线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向是a→d→c→b，故A错误；B．若线圈竖直向下平动，线圈的磁通量不变，没有有感应电流产生，故B正确；C．当线圈向导线靠近时，线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向是a→d→c→b，故C错误；D．当线圈以ab边为轴转动时，线圈的磁通量周期性发生变化，其中感应电流方向也在周期性发生变化，故D错误。故选B。2．在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是（ ）A．圆环最终停在轨道的最低点B B．圆环能滑到轨道右侧与A点等高处CC．圆环运动过程中机械能守恒 D．圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方向【答案】A【解析】A．由于小环运动的范围内，各处的磁场强度不同，所以小环运动的过程中机械能不断转化为电能，故小球的机械能会越来越小，最终停在最低点B，故A正确；B．因为圆环在运动的过程中，有感应电流，对整个过程由能量守恒定律得，重力势能转化为电能，故不能上升到右侧与C点等高处，故B错误；C．整个过程重力势能转化为电能，机械能不守恒，故C错误；D．圆环来回运动，磁通量不断变化，所以感应电流方向不断变化，故D错误。故选A。3．穿过同一闭合回路的磁通量随时间变化的图象分别如图中的①~④所示，下列关于回路中感应电动势的论述正确的是（ ）A．图①回路产生恒定不变的感应电动势B．图②回路产生的感应电动势一直在变大C．图③回路时间内产生的感应电动势大于时间内产生的感应电动势D．图④回路产生的感应电动势先变大再变小【答案】C【解析】根据法拉第电磁感应定律我们知道感应电动势与磁通量的变化率成正比，即，结合数学知识我们知道：穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图象的斜率；A．图①中磁通量不变，无感应电动势，A错误；B．图②中磁通量随时间t均匀增大，图象的斜率k不变，也就是说产生的感应电动势不变，B错误；C．图③中回路在时间内磁通量随时间t变化的图象的斜率为k1，在时间内磁通量随时间t变化的图象的斜率为k2，从图象中发现：k1大于k2的绝对值。所以在时间内产生的感应电动势大于在时间内产生的感应电动势，C正确；D．图④中磁通量随时间t变化的图象的斜率先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，D错误。故选C。4．某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，时，线圈平面平行于磁场。时线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为处，则时间内磁通量的平均变化率是（ ）A． B． C． D．【答案】B【解析】开始时线圈与磁场的方向平行，则穿过线圈的磁通量为零；经过时间t，面积为S的线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，磁通量变化为ΔΦ=BSsinθ则时间内磁通量的平均变化率是故选B。5．如图，矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为B，、分别为ad、bc的中点，下列判断正确的是（ ）A．此时穿过线圈abcd的磁通量为B．线圈绕ab边向纸外旋转角时，穿过线圈的磁通量为，回路中无电流产生C．线圈绕cd边向纸外旋转角时，穿过线圈的磁通量为，回路中无电流产生D．在线圈绕bc边向纸外旋转角的过程中，穿过线圈磁通量的变化量为【答案】B【解析】A．此时只有一半的线圈在磁场中，穿过线圈的磁通量为故A错误；B．线圈绕ab边向纸外旋转角时，根据几何关系可知，线圈整个进入磁场，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为穿过线圈的磁通量为磁通量不变，没有感应产生电流，故B正确；C．线圈绕cd边向纸外旋转角时，根据几何关系可知，线圈刚好出磁场，则穿过线圈的磁通量为故C错误；D．在线圈绕bc边向纸外旋转角的过程中，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为磁通量为磁通量为标量，则穿过线圈磁通量的变化量为故D错误。故选B。6．如图，小林开展实验探究，用直径小于空心铝管和塑料管管径的强磁体同时从竖直放置的等长空心铝管和塑料管的上端口静止释放，发现强磁体通过空心铝管时间较长。关于此现象，下列说法正确的是（ ）A．强磁体吸引铝管，相互摩擦致磁体下落得慢B．强磁体下落时，铝管产生感应电流的磁场对强磁体运动产生阻碍作用C．只要铝管足够长，强磁体可能减速至静止D．强磁体在空心铝管的下落过程中保持机械能守恒【答案】B【解析】AB．强磁体下落时，铝管中产生感应电流，由楞次定律可知，感应电流的磁场对强磁体运动产生阻碍作用导致磁体下落得慢，A错误，B正确；C．强磁体运动时才能在铝管中产生感应电流，因此，强磁体不可能在管中处于静止状态，C错误；D．强磁体下落时，由于铝管中产生感应电流，电能增加，所以机械能减少，D错误。故选B。7．如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（ ）A．a、b两点等高B．小球在最低点处于平衡状态C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力【答案】C【解析】BCD．小球在穿过虚线时内部会产生涡流，穿过小球的磁通量发生变化，小球内部会产生涡流，小球在最低点除需做圆周运动的向心力以外，水平方向还受到向左的电磁阻尼，选项BD均错误，选项C正确；A．由于电磁阻尼，b点一定低于a点，选项A错误。故选C。8．如图所示，L是自感系数很大、直流电阻不计的电感线圈，D1、D2是完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源，S是开关。下列说法正确的是（ ）A．闭合开关S时，D2先亮，D1后亮B．闭合开关S时，D1、D2同时亮，并始终保持一样亮C．电路稳定后再断开开关S时，D1、D2同时熄灭D．电路稳定后再断开开关S时，D2熄灭，D1闪亮再逐渐变暗，直至熄灭【答案】D【解析】AB．闭合开关S时，电路中立即建立了电场，立即就有了电流，故D1、D2同时亮，但通过线圈的电流要增加，会产生自感电动势，电流缓慢增加，当电流稳定后，线圈相当于导线，D1被短路，故闭合开关S时，D1、D2同时亮，但D1逐渐熄灭，D2更亮，故AB错误；CD．电路稳定后再断开开关S时，D2立即熄灭，线圈产生自感电动势和D1构成回路，D1先闪亮一下，后逐渐变暗，直至熄灭，故C错误，D正确。故选D。二、多选题9．如图所示，电阻与水平放置的线圈相连，放在垂直于环面的磁场中。要使流经电阻的电流方向为到，下列关于线圈中磁场的方向及变化说法正确的是（ ）A．垂直环面向上，减弱 B．垂直环面向上，增强C．垂直环面向下，减弱 D．垂直环面向下，增强【答案】BC【解析】由题知，要使流经电阻的电流方向为到，根据右手螺旋定则可知，感应磁场垂直环面向下，故原磁场可能是垂直环面向上，不断增强，或者是垂直环面向下，不断减弱。故选BC。10．如图所示，一根足够长水平滑杆上套有一质量为m的光滑铝环，在滑杆的正下方放置一足够长光滑绝缘轨道PP′，PP′与杆SS′平行。现使质量为M的条形磁铁正对铝环的圆心以水平初速度v0沿绝缘轨道向右运动，圆环平面始终垂直于滑杆，则（ ）A．从左往右看，圆环中感应电流的方向始终为顺时针B．磁铁不会穿过滑环，且最终二者共速C．磁铁与圆环的最终速度为D．整个过程最多能产生热量【答案】CD【解析】A．若金属环能穿过条形磁铁，在条形磁铁的左端时，靠近磁铁，向左的磁通量就越大，会感应出向右的磁场，电流方向从左向右看为顺时针方向，在右端远离磁铁时，向左的磁通量减小，感应出向左的磁场，电流方向从左向右看为逆时针，故A错误；BC．磁铁在靠近金属环的过程中金属环的感应电流方向产生的磁场与原磁场的方向相反，所以磁铁受到阻力的作用，同理，在离开金属环的过程中金属环的感应电流方向产生的磁场与原磁场的方向相同，也是受到阻力的作用，但是由于不知道初速度以及环与磁铁的质量之间的关系，所以不能判断出磁铁是否能够会穿越滑环运动；选取磁铁与圆环组成的系统为研究的系统，系统在水平方向受到的合力为0，满足动量守恒；选取磁铁运动的方向为正方向，则最终可能到达共同速度时解得故B错误，C正确；D．磁铁若能穿过金属环，运动的过程中系统的产生的热量等于系统损失的动能，二者的末速度相等时损失的动能最大，为故选CD。11．如图所示，一“日”字形矩形闭合导线框，其中，、、段电阻均为，、段电阻均为，、段电阻均为零，匀强磁场B的方向与框面垂直朝内，大小为，磁场的边界与平行，如图中虚直线所示。现取图中向右的方向为正、将线框以的速度匀速地拉出磁场区域，下列说法正确的是（ ）A．离开磁场后，离开磁场前，两端的电势差为B．离开磁场后，离开磁场前，流过的电流大小为C．离开磁场后，离开磁场前，流过的电流大小为D．整个矩形导线框在拉出磁场的过程中产生的焦耳热为【答案】BCD【解析】A．当离开磁场后，在离开磁场前，与切割磁感线，产生电动势，两电源部分并联，对整个电路供电，等效电路图如图有故A错误；B．离开磁场后，离开磁场前，与切割磁感线，产生电动势，两电源部分并联，对整个电路供电，外电路部分为fedc,等效电路图如图则电路的总电阻流过的电流大小为故B正确；C．离开磁场后，离开磁场前，切割磁感线，产生电动势，对外电路供电，外电路并联，等效电路图如图则电路的总电阻而总电流为因此流过的电流大小为故C正确；D．当离开磁场后，在离开磁场前当离开磁场后外电路部分为与段并联。。整个矩形导线框在拉出磁场的过程中产生的焦耳热为故D正确。故选BCD。12．如图所示，在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈ABCD，在水平外力作用下以大小为v的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场，第二次以大小为的速度向右匀速进入该匀强磁场，则下列说法正确的是（ ）A．第二次进入与第一次进入时线圈中的电流之比为3:1B．第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为1:9C．第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比为1:3D．第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为1:1【答案】BCD【解析】A．设磁感应强度为B，CD边长度为L，AD边长为Lʹ，线圈电阻为R；线圈进入磁场过程中，产生的感应电动势为感应电流为感应电流I与速度v成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比为故A错误；B．线圈进入磁场时受到的安培力为线圈做匀速直线运动，由平衡条件得，外力为所以外力功率为功率与速度的平方成正比，第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为故B正确；C．线圈进入磁场过程中产生的热量为产生的热量与速度成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中产生热量之比为故C正确；D．通过导线横截面电荷量为电荷量与速度无关，电荷量之比为1：1，故D正确。故选BCD。三、实验题13．（1）小陶同学利用如图甲所示的线圈进行“探究电磁感应的产生条件”实验。为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与哪个电表连接更合理？答：____。A．直流电流表 B．直流电压表 C．交流电流表 D．交流电压表（2）为了测出图甲所示线圈的电阻值，小陶用伏安法进行测量，实验电路如图乙所示，请按要求完成下列问题。①改变滑动变阻器滑片，待电路稳定得到的多组电流、电压值如表所示，请在答题卡相应位置作出I－U图像。____②由图像可得该线圈的电阻值为________Ω。（结果保留两位小数）③有同学认为，实验中该线圈会产生感应电动势，从而影响实验数据的测量。你认为该说法是否合理？并说明理由。答：___________。（填“合理”或“不合理”）理由：________________________。【答案】 A 28.00~30.00之间均算对 不合理 电路电流稳定，线圈磁通量不变，不会产生感应电动势。【解析】（1）[1] “探究电磁感应的产生条件”实验。为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与直流电流表相接，电压表内阻太大，交流电表测量的是有效值，故A正确BCD错误。故选A。（2）①[2] 作出I－U图像如下图②[3]根据图像可知，斜率代表电阻的倒数③[4][5] 不合理，因为电路电流稳定，线圈磁通量不变，不会产生感应电动势。14．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则___________mm；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为___________mm，这种做法是否合理？___________（填“合理”或“不合理”）。（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样实验的设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内___________。（3）得到多组与E数据之后，若以E为纵坐标、以为横坐标作出图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以___________为横坐标。（4）根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内___________。【答案】 4.800 70.15 不合理 磁通量的变化量相同 感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）【解析】（1）[1]螺旋测微器固定刻度读数为，可动刻度读数为所以最终读数[2]游标卡尺的主尺读数为，游标尺读数为所以最终读数为[3]遮光条的宽度越小，经过光电门时的平均速度越接近瞬时速度，遮光条的宽度越大，速度误差越大，不能用宽金属片替代遮光条，所以这种做法不合理。（2）[4]在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量都相同。（3）[5]根据因不变，与成正比，横坐标应该是。（4）[6]感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）。四、解答题15．如图所示的一个螺线管，匝数，横截面积为，电阻，在螺线管外接一个阻值的电阻，电阻的一端跟地相接。磁场方向向左，穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度随时间变化规律如图线所示，求：（1）在时穿过螺线管的磁通量。（2）在时螺线管产生的电动势。（3）在前6s内电阻上产生的热量。【答案】（1）；（2）4V；（3）5.76J【解析】（1）由图线可知，在时，磁感应强度为，则穿过螺线管的磁通量为（2）在4~6s内有即在时电阻螺线管产生的电动势为（3）在0~4s内产生的电动势为产生的焦耳热为在4~6s内，产生的电动势为产生的焦耳热为在前6s内电阻上产生的热量为16．如图，阻值不计的平行光滑金属导轨与水平面夹角为，导轨间距为L，下端接一阻值为R的定值电阻，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量为m的金属杆MN由静止开始沿导轨运动一段距离时，速度恰好达到最大，且通过定值电阻的电荷量为q。已知MN接入电路的电阻为r，MN始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g，则在此过程中，求：（1）导体棒沿导轨下滑的距离x；（2）金属杆运动的最大速度。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由法拉第电磁感应定律其中通过定值电阻的电荷量为由闭合电路欧姆定律得联立可得，导体棒沿导轨下滑的距离为（2）金属杆运动的速度达到最大时，有由闭合电路的欧姆定律此时感应电动势为联立解得，金属杆运动的最大速度为17．如图所示，半径为L的半圆形光滑导体框架MN垂直放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，长为L的导体杆OP绕圆心O以角速度匀速转动，N、O间接阻值为R的电阻，杆OP的电阻为r，框架电阻不计，求杆沿框架转动过程中：（1）电阻R两端电压；（2）电阻R消耗的电功率。【答案】（1）；（2）【解析】（1）设杆末端的速度为，则杆绕O点匀速转动产生的感应电动势为则R两端电压（2）回路中电流消耗的电功率18．如图甲所示，匝数为n、总电阻为r、横截面积为S的竖直螺线管与两足够长的固定平行光滑导轨相连，导轨间距为L，倾角为。导轨间有磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。长为L、电阻为6r的导体棒放在导轨上，始终与导轨垂直且接触良好。螺线管内有竖直方向分布均匀的变化磁场（图中未画出），磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。滑动变阻器R的最大电阻为6r，重力加速度大小为g，不计导轨的电阻，忽略螺线管磁场对导体棒的影响。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片移至最下端，导体棒处于静止状态。（1）求导体棒的质量m；（2）用外力固定导体棒，缓慢向上移动滑动变阻器的滑片，求螺线管的最大输出功率以及此时滑动变阻器接入电路的电阻；（3）断开开关S，撤去外力，请通过计算判断导体棒沿导轨上滑还是下滑，并求导体棒在导轨上滑动的最大速度。【答案】（1） ；（2） ，；（3）上滑，【解析】（1）根据题图乙可知根据法拉第电磁感应定律可知，螺线管产生的感应电动势回路的总电阻根据闭合电路的欧姆定律可得，通过螺线管的电流通过导体棒的电流对导体棒，根据物体的平衡条件有解得（2）设滑动变阻器接入电路的电阻与导体棒并联的总电阻为，螺线管的输出功率由于为定值，因此当，即时P有最大值由（1）可得解得又解得（3）解法一：刚撤去外力时，通过螺线管的电流此时导体棒所受安培力的大小易得故撤去外力后，导体棒沿导轨上滑当导体棒的速度最大时，导体棒切割磁感线产生的感应电动势此时回路中的总感应电动势此时通过螺线管的电流对导体棒，根据物体的平衡条件有解得解法二：假设撤去外力后，导体棒沿导轨下滑，当导体棒的速度最大时，导体棒切割磁感线产生的感应电动势此时回路中的总感应电动势此时通过螺线管的电流对导体棒，根据物体的平衡条件有解得为负值，说明撤去外力后，导体棒沿导轨上滑最大速度解法三：假设撤去外力后，导体棒沿导轨上滑，当导体棒的速度最大时，导体棒切割磁感线产生的感应电动势此时回路中的总感应电动势此时通过螺线管的电流对导体棒，根据物体的平衡条件有解得为正值，说明假设成立，撤去外力后，导体棒沿导轨上滑。最大速度 电压U（V）0.000.300.500.801.101.401.602.00电流I（mA）0.011.817.427.836.657.055.870.2第二章 电磁感应 章末检测题一、单选题1．如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。则（ ）A．若线圈向左平动，其中感应电流方向是a→b→c→dB．若线圈竖直向下平动，没有感应电流产生C．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→dD．当线圈以ab边为轴转动时，其中感应电流方向是a→b→c→d2．在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是（ ）A．圆环最终停在轨道的最低点B B．圆环能滑到轨道右侧与A点等高处CC．圆环运动过程中机械能守恒 D．圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方向3．穿过同一闭合回路的磁通量随时间变化的图象分别如图中的①~④所示，下列关于回路中感应电动势的论述正确的是（ ）A．图①回路产生恒定不变的感应电动势B．图②回路产生的感应电动势一直在变大C．图③回路时间内产生的感应电动势大于时间内产生的感应电动势D．图④回路产生的感应电动势先变大再变小4．某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，时，线圈平面平行于磁场。时线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为处，则时间内磁通量的平均变化率是（ ）A． B． C． D．5．如图，矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为B，、分别为ad、bc的中点，下列判断正确的是（ ）A．此时穿过线圈abcd的磁通量为B．线圈绕ab边向纸外旋转角时，穿过线圈的磁通量为，回路中无电流产生C．线圈绕cd边向纸外旋转角时，穿过线圈的磁通量为，回路中无电流产生D．在线圈绕bc边向纸外旋转角的过程中，穿过线圈磁通量的变化量为6．如图，小林开展实验探究，用直径小于空心铝管和塑料管管径的强磁体同时从竖直放置的等长空心铝管和塑料管的上端口静止释放，发现强磁体通过空心铝管时间较长。关于此现象，下列说法正确的是（ ）A．强磁体吸引铝管，相互摩擦致磁体下落得慢B．强磁体下落时，铝管产生感应电流的磁场对强磁体运动产生阻碍作用C．只要铝管足够长，强磁体可能减速至静止D．强磁体在空心铝管的下落过程中保持机械能守恒7．如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（ ）A．a、b两点等高B．小球在最低点处于平衡状态C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力8．如图所示，L是自感系数很大、直流电阻不计的电感线圈，D1、D2是完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源，S是开关。下列说法正确的是（ ）A．闭合开关S时，D2先亮，D1后亮B．闭合开关S时，D1、D2同时亮，并始终保持一样亮C．电路稳定后再断开开关S时，D1、D2同时熄灭D．电路稳定后再断开开关S时，D2熄灭，D1闪亮再逐渐变暗，直至熄灭二、多选题9．如图所示，电阻与水平放置的线圈相连，放在垂直于环面的磁场中。要使流经电阻的电流方向为到，下列关于线圈中磁场的方向及变化说法正确的是（ ）A．垂直环面向上，减弱 B．垂直环面向上，增强C．垂直环面向下，减弱 D．垂直环面向下，增强10．如图所示，一根足够长水平滑杆上套有一质量为m的光滑铝环，在滑杆的正下方放置一足够长光滑绝缘轨道PP′，PP′与杆SS′平行。现使质量为M的条形磁铁正对铝环的圆心以水平初速度v0沿绝缘轨道向右运动，圆环平面始终垂直于滑杆，则（ ）A．从左往右看，圆环中感应电流的方向始终为顺时针B．磁铁不会穿过滑环，且最终二者共速C．磁铁与圆环的最终速度为D．整个过程最多能产生热量11．如图所示，一“日”字形矩形闭合导线框，其中，、、段电阻均为，、段电阻均为，、段电阻均为零，匀强磁场B的方向与框面垂直朝内，大小为，磁场的边界与平行，如图中虚直线所示。现取图中向右的方向为正、将线框以的速度匀速地拉出磁场区域，下列说法正确的是（ ）A．离开磁场后，离开磁场前，两端的电势差为B．离开磁场后，离开磁场前，流过的电流大小为C．离开磁场后，离开磁场前，流过的电流大小为D．整个矩形导线框在拉出磁场的过程中产生的焦耳热为12．如图所示，在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈ABCD，在水平外力作用下以大小为v的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场，第二次以大小为的速度向右匀速进入该匀强磁场，则下列说法正确的是（ ）A．第二次进入与第一次进入时线圈中的电流之比为3:1B．第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为1:9C．第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比为1:3D．第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为1:1三、实验题13．（1）小陶同学利用如图甲所示的线圈进行“探究电磁感应的产生条件”实验。为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与哪个电表连接更合理？答：____。A．直流电流表 B．直流电压表 C．交流电流表 D．交流电压表（2）为了测出图甲所示线圈的电阻值，小陶用伏安法进行测量，实验电路如图乙所示，请按要求完成下列问题。①改变滑动变阻器滑片，待电路稳定得到的多组电流、电压值如表所示，请在答题卡相应位置作出I－U图像。____②由图像可得该线圈的电阻值为________Ω。（结果保留两位小数）③有同学认为，实验中该线圈会产生感应电动势，从而影响实验数据的测量。你认为该说法是否合理？并说明理由。答：___________。（填“合理”或“不合理”）理由：________________________。14．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则___________mm；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为___________mm，这种做法是否合理？___________（填“合理”或“不合理”）。（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样实验的设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内___________。（3）得到多组与E数据之后，若以E为纵坐标、以为横坐标作出图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以___________为横坐标。（4）根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内___________。四、解答题15．如图所示的一个螺线管，匝数，横截面积为，电阻，在螺线管外接一个阻值的电阻，电阻的一端跟地相接。磁场方向向左，穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度随时间变化规律如图线所示，求：（1）在时穿过螺线管的磁通量。（2）在时螺线管产生的电动势。（3）在前6s内电阻上产生的热量。16．如图，阻值不计的平行光滑金属导轨与水平面夹角为，导轨间距为L，下端接一阻值为R的定值电阻，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量为m的金属杆MN由静止开始沿导轨运动一段距离时，速度恰好达到最大，且通过定值电阻的电荷量为q。已知MN接入电路的电阻为r，MN始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g，则在此过程中，求：（1）导体棒沿导轨下滑的距离x；（2）金属杆运动的最大速度。17．如图所示，半径为L的半圆形光滑导体框架MN垂直放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，长为L的导体杆OP绕圆心O以角速度匀速转动，N、O间接阻值为R的电阻，杆OP的电阻为r，框架电阻不计，求杆沿框架转动过程中：（1）电阻R两端电压；（2）电阻R消耗的电功率。18．如图甲所示，匝数为n、总电阻为r、横截面积为S的竖直螺线管与两足够长的固定平行光滑导轨相连，导轨间距为L，倾角为。导轨间有磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。长为L、电阻为6r的导体棒放在导轨上，始终与导轨垂直且接触良好。螺线管内有竖直方向分布均匀的变化磁场（图中未画出），磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。滑动变阻器R的最大电阻为6r，重力加速度大小为g，不计导轨的电阻，忽略螺线管磁场对导体棒的影响。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片移至最下端，导体棒处于静止状态。（1）求导体棒的质量m；（2）用外力固定导体棒，缓慢向上移动滑动变阻器的滑片，求螺线管的最大输出功率以及此时滑动变阻器接入电路的电阻；（3）断开开关S，撤去外力，请通过计算判断导体棒沿导轨上滑还是下滑，并求导体棒在导轨上滑动的最大速度。 电压U（V）0.000.300.500.801.101.401.602.00电流I（mA）0.011.817.427.836.657.055.870.2
第二章 电磁感应 章末检测题一、单选题1．如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。则（ ）A．若线圈向左平动，其中感应电流方向是a→b→c→dB．若线圈竖直向下平动，没有感应电流产生C．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→dD．当线圈以ab边为轴转动时，其中感应电流方向是a→b→c→d【答案】B【解析】A．根据右手螺旋定则可知，通电导线右侧磁场方向垂直纸面向里，若线圈向左平动，一开始线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向是a→d→c→b，故A错误；B．若线圈竖直向下平动，线圈的磁通量不变，没有有感应电流产生，故B正确；C．当线圈向导线靠近时，线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向是a→d→c→b，故C错误；D．当线圈以ab边为轴转动时，线圈的磁通量周期性发生变化，其中感应电流方向也在周期性发生变化，故D错误。故选B。2．在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是（ ）A．圆环最终停在轨道的最低点B B．圆环能滑到轨道右侧与A点等高处CC．圆环运动过程中机械能守恒 D．圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方向【答案】A【解析】A．由于小环运动的范围内，各处的磁场强度不同，所以小环运动的过程中机械能不断转化为电能，故小球的机械能会越来越小，最终停在最低点B，故A正确；B．因为圆环在运动的过程中，有感应电流，对整个过程由能量守恒定律得，重力势能转化为电能，故不能上升到右侧与C点等高处，故B错误；C．整个过程重力势能转化为电能，机械能不守恒，故C错误；D．圆环来回运动，磁通量不断变化，所以感应电流方向不断变化，故D错误。故选A。3．穿过同一闭合回路的磁通量随时间变化的图象分别如图中的①~④所示，下列关于回路中感应电动势的论述正确的是（ ）A．图①回路产生恒定不变的感应电动势B．图②回路产生的感应电动势一直在变大C．图③回路时间内产生的感应电动势大于时间内产生的感应电动势D．图④回路产生的感应电动势先变大再变小【答案】C【解析】根据法拉第电磁感应定律我们知道感应电动势与磁通量的变化率成正比，即，结合数学知识我们知道：穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图象的斜率；A．图①中磁通量不变，无感应电动势，A错误；B．图②中磁通量随时间t均匀增大，图象的斜率k不变，也就是说产生的感应电动势不变，B错误；C．图③中回路在时间内磁通量随时间t变化的图象的斜率为k1，在时间内磁通量随时间t变化的图象的斜率为k2，从图象中发现：k1大于k2的绝对值。所以在时间内产生的感应电动势大于在时间内产生的感应电动势，C正确；D．图④中磁通量随时间t变化的图象的斜率先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，D错误。故选C。4．某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，时，线圈平面平行于磁场。时线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为处，则时间内磁通量的平均变化率是（ ）A． B． C． D．【答案】B【解析】开始时线圈与磁场的方向平行，则穿过线圈的磁通量为零；经过时间t，面积为S的线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，磁通量变化为ΔΦ=BSsinθ则时间内磁通量的平均变化率是故选B。5．如图，矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为B，、分别为ad、bc的中点，下列判断正确的是（ ）A．此时穿过线圈abcd的磁通量为B．线圈绕ab边向纸外旋转角时，穿过线圈的磁通量为，回路中无电流产生C．线圈绕cd边向纸外旋转角时，穿过线圈的磁通量为，回路中无电流产生D．在线圈绕bc边向纸外旋转角的过程中，穿过线圈磁通量的变化量为【答案】B【解析】A．此时只有一半的线圈在磁场中，穿过线圈的磁通量为故A错误；B．线圈绕ab边向纸外旋转角时，根据几何关系可知，线圈整个进入磁场，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为穿过线圈的磁通量为磁通量不变，没有感应产生电流，故B正确；C．线圈绕cd边向纸外旋转角时，根据几何关系可知，线圈刚好出磁场，则穿过线圈的磁通量为故C错误；D．在线圈绕bc边向纸外旋转角的过程中，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为磁通量为磁通量为标量，则穿过线圈磁通量的变化量为故D错误。故选B。6．如图，小林开展实验探究，用直径小于空心铝管和塑料管管径的强磁体同时从竖直放置的等长空心铝管和塑料管的上端口静止释放，发现强磁体通过空心铝管时间较长。关于此现象，下列说法正确的是（ ）A．强磁体吸引铝管，相互摩擦致磁体下落得慢B．强磁体下落时，铝管产生感应电流的磁场对强磁体运动产生阻碍作用C．只要铝管足够长，强磁体可能减速至静止D．强磁体在空心铝管的下落过程中保持机械能守恒【答案】B【解析】AB．强磁体下落时，铝管中产生感应电流，由楞次定律可知，感应电流的磁场对强磁体运动产生阻碍作用导致磁体下落得慢，A错误，B正确；C．强磁体运动时才能在铝管中产生感应电流，因此，强磁体不可能在管中处于静止状态，C错误；D．强磁体下落时，由于铝管中产生感应电流，电能增加，所以机械能减少，D错误。故选B。7．如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（ ）A．a、b两点等高B．小球在最低点处于平衡状态C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力【答案】C【解析】BCD．小球在穿过虚线时内部会产生涡流，穿过小球的磁通量发生变化，小球内部会产生涡流，小球在最低点除需做圆周运动的向心力以外，水平方向还受到向左的电磁阻尼，选项BD均错误，选项C正确；A．由于电磁阻尼，b点一定低于a点，选项A错误。故选C。8．如图所示，L是自感系数很大、直流电阻不计的电感线圈，D1、D2是完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源，S是开关。下列说法正确的是（ ）A．闭合开关S时，D2先亮，D1后亮B．闭合开关S时，D1、D2同时亮，并始终保持一样亮C．电路稳定后再断开开关S时，D1、D2同时熄灭D．电路稳定后再断开开关S时，D2熄灭，D1闪亮再逐渐变暗，直至熄灭【答案】D【解析】AB．闭合开关S时，电路中立即建立了电场，立即就有了电流，故D1、D2同时亮，但通过线圈的电流要增加，会产生自感电动势，电流缓慢增加，当电流稳定后，线圈相当于导线，D1被短路，故闭合开关S时，D1、D2同时亮，但D1逐渐熄灭，D2更亮，故AB错误；CD．电路稳定后再断开开关S时，D2立即熄灭，线圈产生自感电动势和D1构成回路，D1先闪亮一下，后逐渐变暗，直至熄灭，故C错误，D正确。故选D。二、多选题9．如图所示，电阻与水平放置的线圈相连，放在垂直于环面的磁场中。要使流经电阻的电流方向为到，下列关于线圈中磁场的方向及变化说法正确的是（ ）A．垂直环面向上，减弱 B．垂直环面向上，增强C．垂直环面向下，减弱 D．垂直环面向下，增强【答案】BC【解析】由题知，要使流经电阻的电流方向为到，根据右手螺旋定则可知，感应磁场垂直环面向下，故原磁场可能是垂直环面向上，不断增强，或者是垂直环面向下，不断减弱。故选BC。10．如图所示，一根足够长水平滑杆上套有一质量为m的光滑铝环，在滑杆的正下方放置一足够长光滑绝缘轨道PP′，PP′与杆SS′平行。现使质量为M的条形磁铁正对铝环的圆心以水平初速度v0沿绝缘轨道向右运动，圆环平面始终垂直于滑杆，则（ ）A．从左往右看，圆环中感应电流的方向始终为顺时针B．磁铁不会穿过滑环，且最终二者共速C．磁铁与圆环的最终速度为D．整个过程最多能产生热量【答案】CD【解析】A．若金属环能穿过条形磁铁，在条形磁铁的左端时，靠近磁铁，向左的磁通量就越大，会感应出向右的磁场，电流方向从左向右看为顺时针方向，在右端远离磁铁时，向左的磁通量减小，感应出向左的磁场，电流方向从左向右看为逆时针，故A错误；BC．磁铁在靠近金属环的过程中金属环的感应电流方向产生的磁场与原磁场的方向相反，所以磁铁受到阻力的作用，同理，在离开金属环的过程中金属环的感应电流方向产生的磁场与原磁场的方向相同，也是受到阻力的作用，但是由于不知道初速度以及环与磁铁的质量之间的关系，所以不能判断出磁铁是否能够会穿越滑环运动；选取磁铁与圆环组成的系统为研究的系统，系统在水平方向受到的合力为0，满足动量守恒；选取磁铁运动的方向为正方向，则最终可能到达共同速度时解得故B错误，C正确；D．磁铁若能穿过金属环，运动的过程中系统的产生的热量等于系统损失的动能，二者的末速度相等时损失的动能最大，为故选CD。11．如图所示，一“日”字形矩形闭合导线框，其中，、、段电阻均为，、段电阻均为，、段电阻均为零，匀强磁场B的方向与框面垂直朝内，大小为，磁场的边界与平行，如图中虚直线所示。现取图中向右的方向为正、将线框以的速度匀速地拉出磁场区域，下列说法正确的是（ ）A．离开磁场后，离开磁场前，两端的电势差为B．离开磁场后，离开磁场前，流过的电流大小为C．离开磁场后，离开磁场前，流过的电流大小为D．整个矩形导线框在拉出磁场的过程中产生的焦耳热为【答案】BCD【解析】A．当离开磁场后，在离开磁场前，与切割磁感线，产生电动势，两电源部分并联，对整个电路供电，等效电路图如图有故A错误；B．离开磁场后，离开磁场前，与切割磁感线，产生电动势，两电源部分并联，对整个电路供电，外电路部分为fedc,等效电路图如图则电路的总电阻流过的电流大小为故B正确；C．离开磁场后，离开磁场前，切割磁感线，产生电动势，对外电路供电，外电路并联，等效电路图如图则电路的总电阻而总电流为因此流过的电流大小为故C正确；D．当离开磁场后，在离开磁场前当离开磁场后外电路部分为与段并联。。整个矩形导线框在拉出磁场的过程中产生的焦耳热为故D正确。故选BCD。12．如图所示，在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈ABCD，在水平外力作用下以大小为v的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场，第二次以大小为的速度向右匀速进入该匀强磁场，则下列说法正确的是（ ）A．第二次进入与第一次进入时线圈中的电流之比为3:1B．第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为1:9C．第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比为1:3D．第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为1:1【答案】BCD【解析】A．设磁感应强度为B，CD边长度为L，AD边长为Lʹ，线圈电阻为R；线圈进入磁场过程中，产生的感应电动势为感应电流为感应电流I与速度v成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比为故A错误；B．线圈进入磁场时受到的安培力为线圈做匀速直线运动，由平衡条件得，外力为所以外力功率为功率与速度的平方成正比，第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为故B正确；C．线圈进入磁场过程中产生的热量为产生的热量与速度成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中产生热量之比为故C正确；D．通过导线横截面电荷量为电荷量与速度无关，电荷量之比为1：1，故D正确。故选BCD。三、实验题13．（1）小陶同学利用如图甲所示的线圈进行“探究电磁感应的产生条件”实验。为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与哪个电表连接更合理？答：____。A．直流电流表 B．直流电压表 C．交流电流表 D．交流电压表（2）为了测出图甲所示线圈的电阻值，小陶用伏安法进行测量，实验电路如图乙所示，请按要求完成下列问题。①改变滑动变阻器滑片，待电路稳定得到的多组电流、电压值如表所示，请在答题卡相应位置作出I－U图像。____②由图像可得该线圈的电阻值为________Ω。（结果保留两位小数）③有同学认为，实验中该线圈会产生感应电动势，从而影响实验数据的测量。你认为该说法是否合理？并说明理由。答：___________。（填“合理”或“不合理”）理由：________________________。【答案】 A 28.00~30.00之间均算对 不合理 电路电流稳定，线圈磁通量不变，不会产生感应电动势。【解析】（1）[1] “探究电磁感应的产生条件”实验。为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与直流电流表相接，电压表内阻太大，交流电表测量的是有效值，故A正确BCD错误。故选A。（2）①[2] 作出I－U图像如下图②[3]根据图像可知，斜率代表电阻的倒数③[4][5] 不合理，因为电路电流稳定，线圈磁通量不变，不会产生感应电动势。14．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则___________mm；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为___________mm，这种做法是否合理？___________（填“合理”或“不合理”）。（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样实验的设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内___________。（3）得到多组与E数据之后，若以E为纵坐标、以为横坐标作出图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以___________为横坐标。（4）根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内___________。【答案】 4.800 70.15 不合理 磁通量的变化量相同 感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）【解析】（1）[1]螺旋测微器固定刻度读数为，可动刻度读数为所以最终读数[2]游标卡尺的主尺读数为，游标尺读数为所以最终读数为[3]遮光条的宽度越小，经过光电门时的平均速度越接近瞬时速度，遮光条的宽度越大，速度误差越大，不能用宽金属片替代遮光条，所以这种做法不合理。（2）[4]在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量都相同。（3）[5]根据因不变，与成正比，横坐标应该是。（4）[6]感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）。四、解答题15．如图所示的一个螺线管，匝数，横截面积为，电阻，在螺线管外接一个阻值的电阻，电阻的一端跟地相接。磁场方向向左，穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度随时间变化规律如图线所示，求：（1）在时穿过螺线管的磁通量。（2）在时螺线管产生的电动势。（3）在前6s内电阻上产生的热量。【答案】（1）；（2）4V；（3）5.76J【解析】（1）由图线可知，在时，磁感应强度为，则穿过螺线管的磁通量为（2）在4~6s内有即在时电阻螺线管产生的电动势为（3）在0~4s内产生的电动势为产生的焦耳热为在4~6s内，产生的电动势为产生的焦耳热为在前6s内电阻上产生的热量为16．如图，阻值不计的平行光滑金属导轨与水平面夹角为，导轨间距为L，下端接一阻值为R的定值电阻，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量为m的金属杆MN由静止开始沿导轨运动一段距离时，速度恰好达到最大，且通过定值电阻的电荷量为q。已知MN接入电路的电阻为r，MN始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g，则在此过程中，求：（1）导体棒沿导轨下滑的距离x；（2）金属杆运动的最大速度。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由法拉第电磁感应定律其中通过定值电阻的电荷量为由闭合电路欧姆定律得联立可得，导体棒沿导轨下滑的距离为（2）金属杆运动的速度达到最大时，有由闭合电路的欧姆定律此时感应电动势为联立解得，金属杆运动的最大速度为17．如图所示，半径为L的半圆形光滑导体框架MN垂直放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，长为L的导体杆OP绕圆心O以角速度匀速转动，N、O间接阻值为R的电阻，杆OP的电阻为r，框架电阻不计，求杆沿框架转动过程中：（1）电阻R两端电压；（2）电阻R消耗的电功率。【答案】（1）；（2）【解析】（1）设杆末端的速度为，则杆绕O点匀速转动产生的感应电动势为则R两端电压（2）回路中电流消耗的电功率18．如图甲所示，匝数为n、总电阻为r、横截面积为S的竖直螺线管与两足够长的固定平行光滑导轨相连，导轨间距为L，倾角为。导轨间有磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。长为L、电阻为6r的导体棒放在导轨上，始终与导轨垂直且接触良好。螺线管内有竖直方向分布均匀的变化磁场（图中未画出），磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。滑动变阻器R的最大电阻为6r，重力加速度大小为g，不计导轨的电阻，忽略螺线管磁场对导体棒的影响。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片移至最下端，导体棒处于静止状态。（1）求导体棒的质量m；（2）用外力固定导体棒，缓慢向上移动滑动变阻器的滑片，求螺线管的最大输出功率以及此时滑动变阻器接入电路的电阻；（3）断开开关S，撤去外力，请通过计算判断导体棒沿导轨上滑还是下滑，并求导体棒在导轨上滑动的最大速度。【答案】（1） ；（2） ，；（3）上滑，【解析】（1）根据题图乙可知根据法拉第电磁感应定律可知，螺线管产生的感应电动势回路的总电阻根据闭合电路的欧姆定律可得，通过螺线管的电流通过导体棒的电流对导体棒，根据物体的平衡条件有解得（2）设滑动变阻器接入电路的电阻与导体棒并联的总电阻为，螺线管的输出功率由于为定值，因此当，即时P有最大值由（1）可得解得又解得（3）解法一：刚撤去外力时，通过螺线管的电流此时导体棒所受安培力的大小易得故撤去外力后，导体棒沿导轨上滑当导体棒的速度最大时，导体棒切割磁感线产生的感应电动势此时回路中的总感应电动势此时通过螺线管的电流对导体棒，根据物体的平衡条件有解得解法二：假设撤去外力后，导体棒沿导轨下滑，当导体棒的速度最大时，导体棒切割磁感线产生的感应电动势此时回路中的总感应电动势此时通过螺线管的电流对导体棒，根据物体的平衡条件有解得为负值，说明撤去外力后，导体棒沿导轨上滑最大速度解法三：假设撤去外力后，导体棒沿导轨上滑，当导体棒的速度最大时，导体棒切割磁感线产生的感应电动势此时回路中的总感应电动势此时通过螺线管的电流对导体棒，根据物体的平衡条件有解得为正值，说明假设成立，撤去外力后，导体棒沿导轨上滑。最大速度 电压U（V）0.000.300.500.801.101.401.602.00电流I（mA）0.011.817.427.836.657.055.870.2第二章 电磁感应 章末检测题一、单选题1．如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。则（ ）A．若线圈向左平动，其中感应电流方向是a→b→c→dB．若线圈竖直向下平动，没有感应电流产生C．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→dD．当线圈以ab边为轴转动时，其中感应电流方向是a→b→c→d2．在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是（ ）A．圆环最终停在轨道的最低点B B．圆环能滑到轨道右侧与A点等高处CC．圆环运动过程中机械能守恒 D．圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方向3．穿过同一闭合回路的磁通量随时间变化的图象分别如图中的①~④所示，下列关于回路中感应电动势的论述正确的是（ ）A．图①回路产生恒定不变的感应电动势B．图②回路产生的感应电动势一直在变大C．图③回路时间内产生的感应电动势大于时间内产生的感应电动势D．图④回路产生的感应电动势先变大再变小4．某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，时，线圈平面平行于磁场。时线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为处，则时间内磁通量的平均变化率是（ ）A． B． C． D．5．如图，矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为B，、分别为ad、bc的中点，下列判断正确的是（ ）A．此时穿过线圈abcd的磁通量为B．线圈绕ab边向纸外旋转角时，穿过线圈的磁通量为，回路中无电流产生C．线圈绕cd边向纸外旋转角时，穿过线圈的磁通量为，回路中无电流产生D．在线圈绕bc边向纸外旋转角的过程中，穿过线圈磁通量的变化量为6．如图，小林开展实验探究，用直径小于空心铝管和塑料管管径的强磁体同时从竖直放置的等长空心铝管和塑料管的上端口静止释放，发现强磁体通过空心铝管时间较长。关于此现象，下列说法正确的是（ ）A．强磁体吸引铝管，相互摩擦致磁体下落得慢B．强磁体下落时，铝管产生感应电流的磁场对强磁体运动产生阻碍作用C．只要铝管足够长，强磁体可能减速至静止D．强磁体在空心铝管的下落过程中保持机械能守恒7．如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点a无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确的是（ ）A．a、b两点等高B．小球在最低点处于平衡状态C．小球在穿过虚线时内部会产生涡流D．小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力8．如图所示，L是自感系数很大、直流电阻不计的电感线圈，D1、D2是完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源，S是开关。下列说法正确的是（ ）A．闭合开关S时，D2先亮，D1后亮B．闭合开关S时，D1、D2同时亮，并始终保持一样亮C．电路稳定后再断开开关S时，D1、D2同时熄灭D．电路稳定后再断开开关S时，D2熄灭，D1闪亮再逐渐变暗，直至熄灭二、多选题9．如图所示，电阻与水平放置的线圈相连，放在垂直于环面的磁场中。要使流经电阻的电流方向为到，下列关于线圈中磁场的方向及变化说法正确的是（ ）A．垂直环面向上，减弱 B．垂直环面向上，增强C．垂直环面向下，减弱 D．垂直环面向下，增强10．如图所示，一根足够长水平滑杆上套有一质量为m的光滑铝环，在滑杆的正下方放置一足够长光滑绝缘轨道PP′，PP′与杆SS′平行。现使质量为M的条形磁铁正对铝环的圆心以水平初速度v0沿绝缘轨道向右运动，圆环平面始终垂直于滑杆，则（ ）A．从左往右看，圆环中感应电流的方向始终为顺时针B．磁铁不会穿过滑环，且最终二者共速C．磁铁与圆环的最终速度为D．整个过程最多能产生热量11．如图所示，一“日”字形矩形闭合导线框，其中，、、段电阻均为，、段电阻均为，、段电阻均为零，匀强磁场B的方向与框面垂直朝内，大小为，磁场的边界与平行，如图中虚直线所示。现取图中向右的方向为正、将线框以的速度匀速地拉出磁场区域，下列说法正确的是（ ）A．离开磁场后，离开磁场前，两端的电势差为B．离开磁场后，离开磁场前，流过的电流大小为C．离开磁场后，离开磁场前，流过的电流大小为D．整个矩形导线框在拉出磁场的过程中产生的焦耳热为12．如图所示，在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈ABCD，在水平外力作用下以大小为v的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场，第二次以大小为的速度向右匀速进入该匀强磁场，则下列说法正确的是（ ）A．第二次进入与第一次进入时线圈中的电流之比为3:1B．第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为1:9C．第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比为1:3D．第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为1:1三、实验题13．（1）小陶同学利用如图甲所示的线圈进行“探究电磁感应的产生条件”实验。为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与哪个电表连接更合理？答：____。A．直流电流表 B．直流电压表 C．交流电流表 D．交流电压表（2）为了测出图甲所示线圈的电阻值，小陶用伏安法进行测量，实验电路如图乙所示，请按要求完成下列问题。①改变滑动变阻器滑片，待电路稳定得到的多组电流、电压值如表所示，请在答题卡相应位置作出I－U图像。____②由图像可得该线圈的电阻值为________Ω。（结果保留两位小数）③有同学认为，实验中该线圈会产生感应电动势，从而影响实验数据的测量。你认为该说法是否合理？并说明理由。答：___________。（填“合理”或“不合理”）理由：________________________。14．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则___________mm；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为___________mm，这种做法是否合理？___________（填“合理”或“不合理”）。（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样实验的设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内___________。（3）得到多组与E数据之后，若以E为纵坐标、以为横坐标作出图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以___________为横坐标。（4）根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内___________。四、解答题15．如图所示的一个螺线管，匝数，横截面积为，电阻，在螺线管外接一个阻值的电阻，电阻的一端跟地相接。磁场方向向左，穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度随时间变化规律如图线所示，求：（1）在时穿过螺线管的磁通量。（2）在时螺线管产生的电动势。（3）在前6s内电阻上产生的热量。16．如图，阻值不计的平行光滑金属导轨与水平面夹角为，导轨间距为L，下端接一阻值为R的定值电阻，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量为m的金属杆MN由静止开始沿导轨运动一段距离时，速度恰好达到最大，且通过定值电阻的电荷量为q。已知MN接入电路的电阻为r，MN始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g，则在此过程中，求：（1）导体棒沿导轨下滑的距离x；（2）金属杆运动的最大速度。17．如图所示，半径为L的半圆形光滑导体框架MN垂直放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，长为L的导体杆OP绕圆心O以角速度匀速转动，N、O间接阻值为R的电阻，杆OP的电阻为r，框架电阻不计，求杆沿框架转动过程中：（1）电阻R两端电压；（2）电阻R消耗的电功率。18．如图甲所示，匝数为n、总电阻为r、横截面积为S的竖直螺线管与两足够长的固定平行光滑导轨相连，导轨间距为L，倾角为。导轨间有磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。长为L、电阻为6r的导体棒放在导轨上，始终与导轨垂直且接触良好。螺线管内有竖直方向分布均匀的变化磁场（图中未画出），磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。滑动变阻器R的最大电阻为6r，重力加速度大小为g，不计导轨的电阻，忽略螺线管磁场对导体棒的影响。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片移至最下端，导体棒处于静止状态。（1）求导体棒的质量m；（2）用外力固定导体棒，缓慢向上移动滑动变阻器的滑片，求螺线管的最大输出功率以及此时滑动变阻器接入电路的电阻；（3）断开开关S，撤去外力，请通过计算判断导体棒沿导轨上滑还是下滑，并求导体棒在导轨上滑动的最大速度。 电压U（V）0.000.300.500.801.101.401.602.00电流I（mA）0.011.817.427.836.657.055.870.2
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