2019人教版选择性必修第二册第二章第2节法拉第电磁感应定律基础训练(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 2019人教版选择性必修第二册第二章第2节法拉第电磁感应定律基础训练(word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-24 00:33:27 | ||
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文档简介
2019人教版选择性必修第二册 第二章 第2节 法拉第电磁感应定律 基础训练
一、多选题
1．如图所示，由某种粗细均匀的金属条制成的矩形线框abcd固定在纸面内，匀强磁场垂直纸面向里．一导体棒PQ放在线框上，在水平拉力F作用下沿平行ab的方向匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中
A．通过PQ的电流先增大后减小
B．PQ两端电压先增大后减小
C．拉力F的功率先减小后增大
D．通过ad的电流先增大后减小
2．在倾角为θ足够长的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场，磁场方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，如图所示，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框abcd，在t=0时刻以速度v0进入磁场，恰好做匀速直线运动，若经过时间t0线框ab边到达gg′与ff′正中间位置时，线框又恰好开始做匀速运动，则下列说法正确的是（ ）
A．当ab边刚越过ff’时，线框加速度的大小为
B．t0时刻线框匀速运动的速度为
C．t0时间内线框中产生的热量为
D．线框离开磁场的过程中一直做匀速直线运动
二、单选题
3．闭合线框abcd，自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图所示的三个位置时，感应电流的方向判断正确的是（ ）
A．经过Ⅰ时，a→d→c→b→a
B．经过Ⅱ时，a→b→c→d→a
C．经过Ⅱ时，a→d→c→b→a
D．经过Ⅲ时，a→d→c→b→a
4．发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代．其中电动机工作依据的物理原理是
A．磁场对电流的作用
B．磁场对运动电荷的作用
C．电磁感应原理
D．库仑定律
5．随着大楼高度的增加，因为各种原因而造成的电梯坠落事故屡见报端，对社会和家庭造成了不可估量的损失，为此有同学设想了一个电梯应急安全装置：在电梯的轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设金属线圈，其原理如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（ ）
A．若电梯突然垫落，将线圈闭合可以使电梯匀减速下落
B．若电梯突然坠落，将线圈闭合可以使电梯悬浮在空中
C．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B中电流方向相同
D．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A，B都在阻碍电梯下落
6．如图所示，在均匀分布的磁场中，放置一个闭合的匝数为n的线圈，线圈面积为S，线圈平面与磁场方向垂直。下列说法正确的是（ ）
A．若磁感应强度大小为B，则穿过线圈的磁通量为nBS
B．磁感应强度越大线圈中产生的感应电动势越大
C．磁感应强度变化越快，线圈中产生的感应电动势越大
D．磁感应强度变化越大，线圈中产生的感应电动势越大
7．如图所示，长直导线与矩形导线框固定在同一平面内，直导线中通有图示方向的电流.当电流逐渐减弱时，下列说法正确的是（）
A．穿过线框的磁通量不变
B．线框中产生顺时针方向的感应电流
C．线框中产生逆时针方向的感应电流
D．穿过线框的磁通量增大
8．在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd.线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合．线圈平面与磁场方向垂直．从t＝0时刻起，线圈以恒定角速度绕cd边沿图所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流I随时间t变化关系图象为( )
A．
B．
C．
D．
9．如图所示，空间存在垂直于纸面向内的匀强磁场B，现有用细软导线围成的三角形导体框，其中两点固定在半径为R的圆的直径两端，C点一直沿着圆弧做角速度为的匀速圆周运动，则导线框上的C点从A点出发，逆时针运动一周（时间为T）过程中产生的感应电动势（取电流B到A的方向为电动势的正方向）随时间的变化图线正确的是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示，等腰直角三角形内存在垂直纸面向里的匀强磁场，它的边在轴上且长为，纸面内一边长为的正方形导线框的一条边也在轴上，线框沿轴正方向以恒定的速度穿过磁场区域，在t＝0时该线框恰好位于图中所示位置．规定顺时针方向为导线框中电流的正方向，则线框穿越磁场区域的过程中，感应电流随时间t变化的图线是（ ）
A． B． C． D．
11．如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁感线方向与导线框所在平面垂直．规定垂直纸面向里方向为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．则( )
A．从0到t1时间内，导线框中电流越来越小
B．从0到t1时间内，导线框ab边受到的安培力不变
C．从0到t2时间内，导线框中电流的方向先为adcba再为abcda
D．从0到t2时间内，导线框中电流的方向始终为adcba
12．如图所示，几位同学在学校的操场上做“摇绳发电”实验：把一条较长电线的两端连在一个灵敏电流计上的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学分别沿东西方向站立，女生站在西侧，男生站在东侧，他们沿竖直方向迅速上下摇动这根电线。假设图中所在位置地磁场方向与地面平行，由南指向北。下列说法正确的是（ ）
A．当电线到最低点时，感应电流最大
B．当电线向上运动时，B点电势高于A点电势
C．当电线向上运动时，通过灵敏电流计的电流是从A经过电流计流向B
D．两个同学沿南北方向站立时，电路中能产生更大的感应电流
13．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按图所示连接，在保持开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下．某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流表指针向右偏转。由此可以推断（ ）
A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，都能引起电流表指针向左偏转
B．线圈A向上移动或断开开关，都能引起电流表指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流表指针静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，所以无法判断电流表指针偏转的方向
14．如图所示，导体杆op可绕轴o沿半径为r的光滑半圆形框架在匀强磁场中以角速度ω顺时针匀速转动，磁感应强度为B，oa间接有电阻R，杆和框架电阻不计，则（ ）
A．通过电阻R中的电流方向由a经R到o
B．导体杆o端的电势高于p端的电势
C．回路中的感应电流大小为
D．电阻R产生的热功率为
三、解答题
15．简述的磁电式扭矩传感器的工作原理．
16．如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为L的正方形．为使MN棒中不产生感应电流．
（1）上述闭合电路不产生感应电流的条件是什么？
（2）从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．
17．如图所示，光滑的金属导轨放在磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中．平行导轨的宽度d＝0.2m，定值电阻R＝0.5Ω．框架上放置一质量为0.1kg、电阻为0.5Ω的金属杆，框架电阻不计，若杆以恒定加速度a＝2m/s2由静止开始做匀变速运动，则：
⑴第5s末，回路中的电流多大？杆哪端电势高？
⑵第5s末时外力F的功率
⑶画出理想电压表示数U随时间t变化关系图线
18．如图甲所示的螺线管，匝数n=2000，横截面积为S=10cm2，电阻r=1Ω，与螺线管串联的外电阻R1=4Ω，R2=3Ω，向右穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。求：
(1)螺线管产生的感应电动势大小；
(2)通过螺线管的电流大小和方向；
(3)螺线管两端的电压大小，并说明M、P两点哪点相当于电源正极。
19．如图所示，竖直放置的两根足够长的金属导轨相距为L，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻R0和开关K相连。整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B。一质量为m，电阻为r的金属棒ab横跨在导轨上。已知电源电动势为E，不计电源电动势内阻，导轨的电阻。
(1)当K接1时，金属棒ab在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R为多大？
(2)当K接2后，金属棒ab从静止开始下落，下落距离s时达到稳定速度，则下落s的过程中重力的冲量是多少？
(3)当K接2后，金属棒ab从静止开始下落，下落距离s时达到稳定速度，则下落s的过程中金属棒中产生的热量是多少？
20．如图所示，电阻r=0.3Ω，质量m=0.1kg的金属棒CD垂直静置在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，金属棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有阻值R=0.5Ω的电阻。量程为0～3.0A的电流表串接在一条导轨上，量程为0～1.0V的电压表接在电阻R的两端。垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力F使金属棒向右移动，观察到两表的示数逐渐变大，最后两表示数稳定，其中一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏，此时导体棒的速度为v=2m/s。两电表均为理想电表。求：
（1）拉动金属棒的外力F多大？
（2）若电表读数稳定后某一时刻，撤去外力F，求此后电阻R上产生的热量是多少？
（3）在（2）的条件下，若测得通过电阻R的电量总共为0.25库仑，求此后导体棒运动的总位移多大？
21．如图所示，间距为L的两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨（导轨电阻不计），质量为M、电阻为R的金属板放置在导轨正上方（与导轨接触良好）。现有一质量为M、电阻为R的金属棒ab，与导轨接触良好，让其无初速度释放，当下降距离为h时，金属板受到的支持力为2Mg，求：
（1）当ab棒下降距离为h时，通过金属板的电流；
（2）当ab棒下降距离为h过程中，金属板产生的焦耳热Q。
22．如图所示，电阻不计的光滑金属导轨由弯轨AB、FG和直窄轨BC、GH以及直宽轨DE、IJ组合而成，AB、FG段为竖直平面内的圆弧，半径相等，分别在B、G两点与窄轨BC、GH相切，窄轨和宽轨均处于同一水平面内，相邻段互相垂直，窄轨间距为L，宽轨间距为2L。窄轨和宽轨之间均有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度分别为B和2B。由同种材料制成的相同金属直棒a、b始终与导轨垂直且接触良好，两棒的长度均为2L，质量分别为m和2m，其中b棒电阻为R。初始时b棒静止于导轨BC段某位置，a棒由距水平面高h处自由释放。已知b棒刚到达C位置时的速度为a棒刚到达B位置时的，重力加速度为g，求：
（1）b棒刚到达C位置要进入宽轨道前a棒的速度v1；
（2）b棒刚到达C位置要进入宽轨道前b棒加速度ab的大小；
（3）b棒在BC段运动过程中，a棒和b棒的相对位移；
（4）若a棒到达宽轨前已做匀速运动，则b棒从刚滑上宽轨到第一次达到匀速的过程中产生的焦耳热Qb。（结果均可用分式表示）
23．据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间.照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见.如图所示，假设“天宫一号”正以速度v=7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M.N的连线垂直，M.N间的距离L=20 m，地磁场的磁感应强度垂直于v.MN所在平面的分量B=1.0×10- 5 T，将太阳帆板视为导体.
（1）求M.N间感应电动势的大小E；
（2）取地球半径R=6.4×103 km，地球表面的重力加速度g=9.8 m/s2，试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h（计算结果保留一位有效数字）.
24．如图所示，宽度L=0.5m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值R=2Ω的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.5T。一根质量m=0.1kg的导体棒MN放在导轨上与导轨始终接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右做初速度为0的匀加速直线运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。当导体棒的速度大小v=2m/s时，求：
(1)通过电阻的电流I；
(2)若作用在导体棒上的拉力大小F=0.1625N，求导体棒的加速度大小a。
四、填空题
25．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n = 1500匝，横截面积S = 20cm2．螺线管导线电阻r = 1.0Ω，R1 = 4.0Ω，R2 = 5.0Ω，C=30μF．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度’0如图乙所示的规律变化，则电容器上极板带____电，电容器的带电量为________C．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．BC
【详解】
A.导体棒由靠近ad边向bc边匀速滑动的过程中，产生的感应电动势E=BLv，保持不变，外电路总电阻先增大后减小（在ab中点时外电阻最大），由欧姆定律分析得知PQ中的电流先减小后增大，A错误；
B.PQ中电流先减小后增大，PQ两端电压为路端电压，由U=E-IR，可知PQ两端的电压先增大后减小，B正确；
C.导体棒匀速运动，PQ上拉力的功率等于回路的电功率，而回路的总电阻R总先增大后减小，由，分析得知，PQ上拉力的功率先减小后增大，C正确；
D.导体棒向右运动到ab中点的过程中，电路的总电流在减小，且ad部分的电阻一直在增大，因此ad部分分得的电流一直在减小，由ab中点向右运动的过程中，ad部分的电压一直在减小，且ad部分的电阻在增加，因此电流继续减小，因此通过ad的电流一直减小，D错误．
2．AC
【详解】
A．线框开始进入磁场时，线框处于平衡状态，此时有
mgsinθ=BIL=
当ab边刚越过ff′时，此时线框速度仍为v0，此时有
2BI2L﹣mgsinθ=ma
I2=
则有
﹣mgsinθ=ma
联立可得
a=3gsinθ
故A正确；
B．设t0时刻的速度为v，此时处于平衡状态，有
I3=
2BI3L=mgsinθ
联立得
v=
故B错误；
C．在时间t0内根据功能有
Q=mgLsinθ+﹣mv2=mgsinθ+mv2
故C正确；
D．离开磁场时由于安培力小于重力沿斜面的分力，因此线框将做加速度逐渐减小的变加速运动，故D错误。
故选AC。
3．D
【详解】
A、经过Ⅰ时，向里的磁通量增加，根据楞次定律则感应电流磁场方向向外，由右手定则判断感应电流方向为a→b→c→d→a，故A错误；
BC、经过Ⅱ时，磁通量不变，则感应电流为0，故BC错误；
D、经过Ⅲ时，向里的磁通量减少，根据楞次定律感应电流的磁场方向向里，由右手定则判断感应电流方向为a→d→c→b→a，故D正确．
4．A
【详解】
试题分析：在磁场中，通电线圈受到安培力的作用，发生扭转．如果给线圈通以方向适合的电流，就可以是线圈转动起来，电动机就是利用通电线圈受到安培力来工作的，A项说法正确；磁场对运动电荷的作用是从微观上看，磁场对运动电荷的洛伦兹力作用，它是显像管的物理工作原理，B项不正确；电磁感应是发电机的工作原理，不能选C；库仑定律是静止点电荷相互作用力的规律，不是电动机的工作原理，D项不正确；故应选A．
考点：本题考查了电动机的工作原理的相关知识．
【名师点睛】电动机是利用通电线圈受到安培力来工作的．
5．D
【详解】
A．若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，但不是匀减速下降。故A错误；
B．感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，即不能使电梯悬浮在空中，故B错误；
C．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反。故C错误；
D．结合A的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落。故D正确。
6．C
【详解】
A．若磁感应强度大小为B，则穿过线圈的磁通量为BS，A错误；
BCD．根据法拉第电磁感应定律
磁感应强度变化越快，线圈中产生的感应电动势越大，BD错误C正确。
故选C。
7．B
【分析】
本题要会判断通电直导线周围的磁场分布，知道它是非匀强电场，同时要根据楞次定律和安培定则判断感应电流的方向，根据法拉第电磁感应定律得到感应电动势的变化规律．
【详解】
当电流逐渐减弱时，穿过线框的磁通量向里减小， A、D错误；由楞次定律可知，线框中产生顺时针方向的感应电流， B正确， C错误；
【点睛】
通电指导线周围的磁场为非匀强磁场，会应用楞次定律和法拉第电磁感应定律结合欧姆定律解题．
8．B
【详解】
线圈以cd边为轴按图示方向匀速转动，从ab边速度正好与磁场平行开始计时，线圈磁通量在变小，则感应电流的磁场会阻碍其变小，所以感应电流方向是adcba，与规定的正方向相反，感应电流大小在渐渐变大，然而磁场只有一半，接着二分之一周期没有感应电流；当从ab边刚好进入磁场开始计时，线圈磁通量在变大，则感应电流的磁场会阻碍其变大，所以感应电流方向是abcda，与规定的正方向相同，感应电流大小在渐渐变小；所以只有B选项符合条件，故选B。
【点睛】
本题虽没有明确什么方向为感应电流的正方向，但不影响答题。同时也可以假设磁场没有界，则感应电流变化规律应是余弦曲线，从而可快速确定当一半磁场时的答案。
9．A
【详解】
如图，C从A点逆时针转动过程中。所以
根据法拉第电磁感应定律，有
可知，该图像是类似余弦函数的图像，且最大值为。
故A正确；BCD错误。
故选A。
10．D
【详解】
导线框前进0~L过程中，单边(右边框)切割磁感线，有
其中l为实际切割长度，随着导线框的移动而减小，故感应电流减小。又根据右手定则判断出导线框中电流方向为逆时针。即该过程中，感应电流在第四象限，且不断减小。同理导线框前进L~2L过程中，也是单边(左边框)切割，其实际切割长度一直再减小，其感应电流减小，根据右手定则，电流方向为顺时针。图线在第一象限，且不断减小，ABC错误，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A、由图可知，内，线圈中磁通量的变化率相同，由法拉第电磁感应定律可知，线圈内产生的感应电动势不变，所以感应电流的大小不变，故A错误；
B、从0到时间内，线圈中磁通量的变化率相同，感应电动势恒定不变，电路中电流大小时恒定不变，因磁感应强度均匀减小，故导线框ab边受到的安培力越来越小，故B错误；
C、由图可知，内，线圈中磁通量减小，由楞次定律可知产生的感应电流的磁场与原磁场方向相同，故电路中电流方向为顺时针，即电流为adcba方向，内，线圈中原磁场方向垂直纸面向外，磁通量增加，由楞次定律可知产生的感应电流的磁场与原磁场方向相反，即电路中电流方向为顺时针，为adcba方向，故C错误D正确．
点睛：本题要能正确理解B-t图的含义，然后利用楞次定律、法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律等进行判定；解题时要特别注意，两个时段，虽然磁场的方向发生了变化，但因其变化为连续的，故产生的电流方向一定是相同的．
12．C
【详解】
A．当“绳”摇到最高点时，绳的速度为零，根据感应电动势E=BLv，感应电动势为零，感应电流为零，故A错误；
B． 当“绳”向上运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从B流向A，所以A点电势高于B点电势，故B错误；
C． 根据以上分析，当电线向上运动时，通过灵敏电流计的电流是从A经过电流计流向B，故C正确；
D．当两个同学沿南北方向站立时，电线上下运动时，不切割磁感线，不产生感应电流，故D错误；
故选C。
13．B
【详解】
AB．滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，回路中的电阻增大，线圈A中的电流减小，线圈A产生的磁场减弱，因此线圈A向上移动或断开开关时，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转，故A错误，B正确；
C．P匀速向左滑动时穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转，P匀速向右滑动时穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向左偏转，故C错误；
D．由以上分析可知，D错误。
故选B。
14．AD
【详解】
A．根据右手定则，杆中的电流方向为从o到p，流经电阻的电流方向为a到o，选项A正确；
B．杆是电源，电流从p点流出，p是高电势，选项B错误；
C．感应电动势为
则电流为
选项C错误；
D．电阻R产生的热功率为
选项D正确。
故选AD。
15．该仪器是利用到了电磁感应现象的原理，详细分析见答案．
【详解】
试题分析：图是磁电式扭矩传感器的工作原理图．在驱动源和负载之间的扭转轴的两侧安装有齿形圆盘．它们旁边装有相应的两个磁电传感器．磁电传感器的结构见图所示．传感器的检测元件部分由永久磁铁、感应线圈和铁芯组成．永久磁铁产生的磁力线与齿形圆盘交接．当齿形圆盘旋转时，圆盘齿凸凹引起磁路气隙的变化，于是磁通量也发生变化，在线圈中感应出交流电压，其频率在数值上等于圆盘上齿数与转数的乘积．
当扭矩作用在扭转轴上时，两个磁电传感器输出的感应电压U1和U2存在相位差．这个相位差与扭转轴的扭转角成正比．这样，传感器就可以把扭矩引起的扭转角转换成相位差的电信号．
考点：本题考查了磁电式扭矩传感器的工作原理
点评：磁电式扭矩传感器的优点：实现了转矩信号的非接触传递，检测信号为数字信号；缺点：体积较大，不易安装，低转速时由于脉冲波的前后沿较缓不易比较，因此低速性能不理想．
16．（1）穿过回路的磁通量应保持不变
（2）
【详解】
（1）要使闭合电路不产生感应电流，则穿过回路的磁通量应保持不变；
（2)回路的磁通量不变，则有：，
解之得：．
17．（1）1A（2）3W（3）见解析
【解析】
（1）由右手定则可知，杆上端电势高
第五秒末杆的速度 v = at =10 m/s
杆上产生的电动势 E = Bdv =0.5×0.2×10V = 1V
回路中电流
（2）第五秒末杆所受安培力F安=BId=0.5×1×0.2 = 0.1N
由牛顿第二定律可知：F- F安= ma
得 F = 0.3N
第五秒末外力的功率P = Fv = 3W
（3）t时刻：v= at =2t m/s
E = Bdv = 0.2t V
则：U = IR =0.1t
图像如图：
点睛：本题考查电磁感应、电路知识和牛顿定律综合应用的能力，记住感应电动势和安培力的求解公式；图像问题关键是列出电压U与时间t的关系式．
18．（1）4V；（2）0.5A，P到M；（3）3.5V，M点
【详解】
（1）根据法拉第电磁感应定律得
代入数据解得E=4V
（2）根据闭合电路的欧姆定律有
代入数据解得I=0.5A
磁感应强度向右增大，根据楞次定律可知，电流的方向从P到M
（3）螺线管两端的电压为路端电压，则有
代入数据解得U=3.5V
因螺线管内部的电流是从P到M，而电源内部的电流是从负极流向正极，故M点相当于电源的正极
19．(1)；(2)；(3)
【详解】
（1）金属棒ab在磁场中恰好保持静止，则有
再由闭合电路欧姆定律可知
联立方程解得
（2）当金属棒下落距离s时，达到稳定状态，即
动量定理得
其中
联立上式解得
（3）金属棒ab从静止下落距离s，由动能定理得
金属棒ab产生热量
解得
20．（1）1.6N（2）0.125J（3）0.25
【解析】（1）设CD杆产生的电动势为E，电流表的示数为I．则对R研究，可知：
棒产生的感应电动势为 E=BLv
由闭合电路欧姆定律有： ，得：
设CD杆受到的拉力为F，则安培力大小 FA=BIL=0.8×2N=1.6N
因为稳定时棒匀速运动，则有F=FA=1.6N
（2）由能量守恒，回路中产生的电热Q等于CD棒动能的减少量mv2＝Q
得：Q=×0.1×22J=0.2J
电阻R上产生的电热
（3）设导体棒运动的总位移为s，则由
联立解得s=0.25m
点睛：本题是电磁感应与电路、力学知识的综合应用．关键掌握法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律与能量守恒定律，掌握E=BLV与F=BIL的公式的应用，同时要区别回路产生热量与电阻R的热量的区别．
21．（1）；（2）
【详解】
（1）当下降距离为h时，金属板受到的支持力为2Mg，则对金属板分析有
解得
ab棒受到的安培力为
联立上式可得
（2）当ab棒下降距离为h过程中，由能量守恒得：
ab棒切割运动，感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
联立上式解得
22．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】
（1）设a棒到B处时速度为，从A到B根据动能定理有
解得
①
设b棒运动到C位置时，a、b棒的速度分别为、，根据动量守恒定律有
②
根据题意有
③
联立①②③得
④
（2）b棒刚到达C位置要进入宽轨道前，电路感应电动势
⑤
由
，
知
当a、b棒都在窄轨道时
⑥
⑦
对b棒，根据牛顿第二定律有
⑧
由③~⑧得
⑨
（3）对b棒，根据动量定理有
⑩
由③⑩ 得
（4）设a、b棒匀速运动的速度分别为v3和v4，则
即
对a棒，根据动量守恒定律有
对b棒，根据动量守恒定律有
由 得
，
根据能量守恒有
由①③④ ~ 得
23．(1) (2)
【详解】
（1）M、N间感应电动势的大小为：
E=BLv=1.0×10-5×20×7.7×103=1.54 V
（2） “天宫一号”绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有
在地球表面，有：
联立解得：
代入数据解得：
h≈4×105m
24．(1)0.25A；(2)1m/s2
【详解】
(1)感应电动势为E=BLv，感应电流，解得：
I=0.25A
(2)导体棒受到的安培力
F安=BIL
由牛顿第二定律有：
F—F安=ma
解得：
a=1m/s2
25．负 1.8×10-5C
【详解】
根据楞次定律可知，螺线管下极带正电，上极带负电，则电流稳定后电容器上极板带负电，S闭合后，电容器两端的电压为：，电容器的电量．
答案第1页，共2页
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一、多选题
1．如图所示，由某种粗细均匀的金属条制成的矩形线框abcd固定在纸面内，匀强磁场垂直纸面向里．一导体棒PQ放在线框上，在水平拉力F作用下沿平行ab的方向匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中
A．通过PQ的电流先增大后减小
B．PQ两端电压先增大后减小
C．拉力F的功率先减小后增大
D．通过ad的电流先增大后减小
2．在倾角为θ足够长的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场，磁场方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，如图所示，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框abcd，在t=0时刻以速度v0进入磁场，恰好做匀速直线运动，若经过时间t0线框ab边到达gg′与ff′正中间位置时，线框又恰好开始做匀速运动，则下列说法正确的是（ ）
A．当ab边刚越过ff’时，线框加速度的大小为
B．t0时刻线框匀速运动的速度为
C．t0时间内线框中产生的热量为
D．线框离开磁场的过程中一直做匀速直线运动
二、单选题
3．闭合线框abcd，自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图所示的三个位置时，感应电流的方向判断正确的是（ ）
A．经过Ⅰ时，a→d→c→b→a
B．经过Ⅱ时，a→b→c→d→a
C．经过Ⅱ时，a→d→c→b→a
D．经过Ⅲ时，a→d→c→b→a
4．发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代．其中电动机工作依据的物理原理是
A．磁场对电流的作用
B．磁场对运动电荷的作用
C．电磁感应原理
D．库仑定律
5．随着大楼高度的增加，因为各种原因而造成的电梯坠落事故屡见报端，对社会和家庭造成了不可估量的损失，为此有同学设想了一个电梯应急安全装置：在电梯的轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设金属线圈，其原理如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（ ）
A．若电梯突然垫落，将线圈闭合可以使电梯匀减速下落
B．若电梯突然坠落，将线圈闭合可以使电梯悬浮在空中
C．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B中电流方向相同
D．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A，B都在阻碍电梯下落
6．如图所示，在均匀分布的磁场中，放置一个闭合的匝数为n的线圈，线圈面积为S，线圈平面与磁场方向垂直。下列说法正确的是（ ）
A．若磁感应强度大小为B，则穿过线圈的磁通量为nBS
B．磁感应强度越大线圈中产生的感应电动势越大
C．磁感应强度变化越快，线圈中产生的感应电动势越大
D．磁感应强度变化越大，线圈中产生的感应电动势越大
7．如图所示，长直导线与矩形导线框固定在同一平面内，直导线中通有图示方向的电流.当电流逐渐减弱时，下列说法正确的是（）
A．穿过线框的磁通量不变
B．线框中产生顺时针方向的感应电流
C．线框中产生逆时针方向的感应电流
D．穿过线框的磁通量增大
8．在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd.线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合．线圈平面与磁场方向垂直．从t＝0时刻起，线圈以恒定角速度绕cd边沿图所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流I随时间t变化关系图象为( )
A．
B．
C．
D．
9．如图所示，空间存在垂直于纸面向内的匀强磁场B，现有用细软导线围成的三角形导体框，其中两点固定在半径为R的圆的直径两端，C点一直沿着圆弧做角速度为的匀速圆周运动，则导线框上的C点从A点出发，逆时针运动一周（时间为T）过程中产生的感应电动势（取电流B到A的方向为电动势的正方向）随时间的变化图线正确的是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示，等腰直角三角形内存在垂直纸面向里的匀强磁场，它的边在轴上且长为，纸面内一边长为的正方形导线框的一条边也在轴上，线框沿轴正方向以恒定的速度穿过磁场区域，在t＝0时该线框恰好位于图中所示位置．规定顺时针方向为导线框中电流的正方向，则线框穿越磁场区域的过程中，感应电流随时间t变化的图线是（ ）
A． B． C． D．
11．如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁感线方向与导线框所在平面垂直．规定垂直纸面向里方向为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．则( )
A．从0到t1时间内，导线框中电流越来越小
B．从0到t1时间内，导线框ab边受到的安培力不变
C．从0到t2时间内，导线框中电流的方向先为adcba再为abcda
D．从0到t2时间内，导线框中电流的方向始终为adcba
12．如图所示，几位同学在学校的操场上做“摇绳发电”实验：把一条较长电线的两端连在一个灵敏电流计上的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学分别沿东西方向站立，女生站在西侧，男生站在东侧，他们沿竖直方向迅速上下摇动这根电线。假设图中所在位置地磁场方向与地面平行，由南指向北。下列说法正确的是（ ）
A．当电线到最低点时，感应电流最大
B．当电线向上运动时，B点电势高于A点电势
C．当电线向上运动时，通过灵敏电流计的电流是从A经过电流计流向B
D．两个同学沿南北方向站立时，电路中能产生更大的感应电流
13．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按图所示连接，在保持开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下．某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流表指针向右偏转。由此可以推断（ ）
A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，都能引起电流表指针向左偏转
B．线圈A向上移动或断开开关，都能引起电流表指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流表指针静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，所以无法判断电流表指针偏转的方向
14．如图所示，导体杆op可绕轴o沿半径为r的光滑半圆形框架在匀强磁场中以角速度ω顺时针匀速转动，磁感应强度为B，oa间接有电阻R，杆和框架电阻不计，则（ ）
A．通过电阻R中的电流方向由a经R到o
B．导体杆o端的电势高于p端的电势
C．回路中的感应电流大小为
D．电阻R产生的热功率为
三、解答题
15．简述的磁电式扭矩传感器的工作原理．
16．如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为L的正方形．为使MN棒中不产生感应电流．
（1）上述闭合电路不产生感应电流的条件是什么？
（2）从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．
17．如图所示，光滑的金属导轨放在磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中．平行导轨的宽度d＝0.2m，定值电阻R＝0.5Ω．框架上放置一质量为0.1kg、电阻为0.5Ω的金属杆，框架电阻不计，若杆以恒定加速度a＝2m/s2由静止开始做匀变速运动，则：
⑴第5s末，回路中的电流多大？杆哪端电势高？
⑵第5s末时外力F的功率
⑶画出理想电压表示数U随时间t变化关系图线
18．如图甲所示的螺线管，匝数n=2000，横截面积为S=10cm2，电阻r=1Ω，与螺线管串联的外电阻R1=4Ω，R2=3Ω，向右穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。求：
(1)螺线管产生的感应电动势大小；
(2)通过螺线管的电流大小和方向；
(3)螺线管两端的电压大小，并说明M、P两点哪点相当于电源正极。
19．如图所示，竖直放置的两根足够长的金属导轨相距为L，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻R0和开关K相连。整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B。一质量为m，电阻为r的金属棒ab横跨在导轨上。已知电源电动势为E，不计电源电动势内阻，导轨的电阻。
(1)当K接1时，金属棒ab在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R为多大？
(2)当K接2后，金属棒ab从静止开始下落，下落距离s时达到稳定速度，则下落s的过程中重力的冲量是多少？
(3)当K接2后，金属棒ab从静止开始下落，下落距离s时达到稳定速度，则下落s的过程中金属棒中产生的热量是多少？
20．如图所示，电阻r=0.3Ω，质量m=0.1kg的金属棒CD垂直静置在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，金属棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有阻值R=0.5Ω的电阻。量程为0～3.0A的电流表串接在一条导轨上，量程为0～1.0V的电压表接在电阻R的两端。垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力F使金属棒向右移动，观察到两表的示数逐渐变大，最后两表示数稳定，其中一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏，此时导体棒的速度为v=2m/s。两电表均为理想电表。求：
（1）拉动金属棒的外力F多大？
（2）若电表读数稳定后某一时刻，撤去外力F，求此后电阻R上产生的热量是多少？
（3）在（2）的条件下，若测得通过电阻R的电量总共为0.25库仑，求此后导体棒运动的总位移多大？
21．如图所示，间距为L的两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨（导轨电阻不计），质量为M、电阻为R的金属板放置在导轨正上方（与导轨接触良好）。现有一质量为M、电阻为R的金属棒ab，与导轨接触良好，让其无初速度释放，当下降距离为h时，金属板受到的支持力为2Mg，求：
（1）当ab棒下降距离为h时，通过金属板的电流；
（2）当ab棒下降距离为h过程中，金属板产生的焦耳热Q。
22．如图所示，电阻不计的光滑金属导轨由弯轨AB、FG和直窄轨BC、GH以及直宽轨DE、IJ组合而成，AB、FG段为竖直平面内的圆弧，半径相等，分别在B、G两点与窄轨BC、GH相切，窄轨和宽轨均处于同一水平面内，相邻段互相垂直，窄轨间距为L，宽轨间距为2L。窄轨和宽轨之间均有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度分别为B和2B。由同种材料制成的相同金属直棒a、b始终与导轨垂直且接触良好，两棒的长度均为2L，质量分别为m和2m，其中b棒电阻为R。初始时b棒静止于导轨BC段某位置，a棒由距水平面高h处自由释放。已知b棒刚到达C位置时的速度为a棒刚到达B位置时的，重力加速度为g，求：
（1）b棒刚到达C位置要进入宽轨道前a棒的速度v1；
（2）b棒刚到达C位置要进入宽轨道前b棒加速度ab的大小；
（3）b棒在BC段运动过程中，a棒和b棒的相对位移；
（4）若a棒到达宽轨前已做匀速运动，则b棒从刚滑上宽轨到第一次达到匀速的过程中产生的焦耳热Qb。（结果均可用分式表示）
23．据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间.照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见.如图所示，假设“天宫一号”正以速度v=7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M.N的连线垂直，M.N间的距离L=20 m，地磁场的磁感应强度垂直于v.MN所在平面的分量B=1.0×10- 5 T，将太阳帆板视为导体.
（1）求M.N间感应电动势的大小E；
（2）取地球半径R=6.4×103 km，地球表面的重力加速度g=9.8 m/s2，试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h（计算结果保留一位有效数字）.
24．如图所示，宽度L=0.5m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值R=2Ω的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.5T。一根质量m=0.1kg的导体棒MN放在导轨上与导轨始终接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右做初速度为0的匀加速直线运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。当导体棒的速度大小v=2m/s时，求：
(1)通过电阻的电流I；
(2)若作用在导体棒上的拉力大小F=0.1625N，求导体棒的加速度大小a。
四、填空题
25．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n = 1500匝，横截面积S = 20cm2．螺线管导线电阻r = 1.0Ω，R1 = 4.0Ω，R2 = 5.0Ω，C=30μF．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度’0如图乙所示的规律变化，则电容器上极板带____电，电容器的带电量为________C．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．BC
【详解】
A.导体棒由靠近ad边向bc边匀速滑动的过程中，产生的感应电动势E=BLv，保持不变，外电路总电阻先增大后减小（在ab中点时外电阻最大），由欧姆定律分析得知PQ中的电流先减小后增大，A错误；
B.PQ中电流先减小后增大，PQ两端电压为路端电压，由U=E-IR，可知PQ两端的电压先增大后减小，B正确；
C.导体棒匀速运动，PQ上拉力的功率等于回路的电功率，而回路的总电阻R总先增大后减小，由，分析得知，PQ上拉力的功率先减小后增大，C正确；
D.导体棒向右运动到ab中点的过程中，电路的总电流在减小，且ad部分的电阻一直在增大，因此ad部分分得的电流一直在减小，由ab中点向右运动的过程中，ad部分的电压一直在减小，且ad部分的电阻在增加，因此电流继续减小，因此通过ad的电流一直减小，D错误．
2．AC
【详解】
A．线框开始进入磁场时，线框处于平衡状态，此时有
mgsinθ=BIL=
当ab边刚越过ff′时，此时线框速度仍为v0，此时有
2BI2L﹣mgsinθ=ma
I2=
则有
﹣mgsinθ=ma
联立可得
a=3gsinθ
故A正确；
B．设t0时刻的速度为v，此时处于平衡状态，有
I3=
2BI3L=mgsinθ
联立得
v=
故B错误；
C．在时间t0内根据功能有
Q=mgLsinθ+﹣mv2=mgsinθ+mv2
故C正确；
D．离开磁场时由于安培力小于重力沿斜面的分力，因此线框将做加速度逐渐减小的变加速运动，故D错误。
故选AC。
3．D
【详解】
A、经过Ⅰ时，向里的磁通量增加，根据楞次定律则感应电流磁场方向向外，由右手定则判断感应电流方向为a→b→c→d→a，故A错误；
BC、经过Ⅱ时，磁通量不变，则感应电流为0，故BC错误；
D、经过Ⅲ时，向里的磁通量减少，根据楞次定律感应电流的磁场方向向里，由右手定则判断感应电流方向为a→d→c→b→a，故D正确．
4．A
【详解】
试题分析：在磁场中，通电线圈受到安培力的作用，发生扭转．如果给线圈通以方向适合的电流，就可以是线圈转动起来，电动机就是利用通电线圈受到安培力来工作的，A项说法正确；磁场对运动电荷的作用是从微观上看，磁场对运动电荷的洛伦兹力作用，它是显像管的物理工作原理，B项不正确；电磁感应是发电机的工作原理，不能选C；库仑定律是静止点电荷相互作用力的规律，不是电动机的工作原理，D项不正确；故应选A．
考点：本题考查了电动机的工作原理的相关知识．
【名师点睛】电动机是利用通电线圈受到安培力来工作的．
5．D
【详解】
A．若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，但不是匀减速下降。故A错误；
B．感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，即不能使电梯悬浮在空中，故B错误；
C．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反。故C错误；
D．结合A的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落。故D正确。
6．C
【详解】
A．若磁感应强度大小为B，则穿过线圈的磁通量为BS，A错误；
BCD．根据法拉第电磁感应定律
磁感应强度变化越快，线圈中产生的感应电动势越大，BD错误C正确。
故选C。
7．B
【分析】
本题要会判断通电直导线周围的磁场分布，知道它是非匀强电场，同时要根据楞次定律和安培定则判断感应电流的方向，根据法拉第电磁感应定律得到感应电动势的变化规律．
【详解】
当电流逐渐减弱时，穿过线框的磁通量向里减小， A、D错误；由楞次定律可知，线框中产生顺时针方向的感应电流， B正确， C错误；
【点睛】
通电指导线周围的磁场为非匀强磁场，会应用楞次定律和法拉第电磁感应定律结合欧姆定律解题．
8．B
【详解】
线圈以cd边为轴按图示方向匀速转动，从ab边速度正好与磁场平行开始计时，线圈磁通量在变小，则感应电流的磁场会阻碍其变小，所以感应电流方向是adcba，与规定的正方向相反，感应电流大小在渐渐变大，然而磁场只有一半，接着二分之一周期没有感应电流；当从ab边刚好进入磁场开始计时，线圈磁通量在变大，则感应电流的磁场会阻碍其变大，所以感应电流方向是abcda，与规定的正方向相同，感应电流大小在渐渐变小；所以只有B选项符合条件，故选B。
【点睛】
本题虽没有明确什么方向为感应电流的正方向，但不影响答题。同时也可以假设磁场没有界，则感应电流变化规律应是余弦曲线，从而可快速确定当一半磁场时的答案。
9．A
【详解】
如图，C从A点逆时针转动过程中。所以
根据法拉第电磁感应定律，有
可知，该图像是类似余弦函数的图像，且最大值为。
故A正确；BCD错误。
故选A。
10．D
【详解】
导线框前进0~L过程中，单边(右边框)切割磁感线，有
其中l为实际切割长度，随着导线框的移动而减小，故感应电流减小。又根据右手定则判断出导线框中电流方向为逆时针。即该过程中，感应电流在第四象限，且不断减小。同理导线框前进L~2L过程中，也是单边(左边框)切割，其实际切割长度一直再减小，其感应电流减小，根据右手定则，电流方向为顺时针。图线在第一象限，且不断减小，ABC错误，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A、由图可知，内，线圈中磁通量的变化率相同，由法拉第电磁感应定律可知，线圈内产生的感应电动势不变，所以感应电流的大小不变，故A错误；
B、从0到时间内，线圈中磁通量的变化率相同，感应电动势恒定不变，电路中电流大小时恒定不变，因磁感应强度均匀减小，故导线框ab边受到的安培力越来越小，故B错误；
C、由图可知，内，线圈中磁通量减小，由楞次定律可知产生的感应电流的磁场与原磁场方向相同，故电路中电流方向为顺时针，即电流为adcba方向，内，线圈中原磁场方向垂直纸面向外，磁通量增加，由楞次定律可知产生的感应电流的磁场与原磁场方向相反，即电路中电流方向为顺时针，为adcba方向，故C错误D正确．
点睛：本题要能正确理解B-t图的含义，然后利用楞次定律、法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律等进行判定；解题时要特别注意，两个时段，虽然磁场的方向发生了变化，但因其变化为连续的，故产生的电流方向一定是相同的．
12．C
【详解】
A．当“绳”摇到最高点时，绳的速度为零，根据感应电动势E=BLv，感应电动势为零，感应电流为零，故A错误；
B． 当“绳”向上运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从B流向A，所以A点电势高于B点电势，故B错误；
C． 根据以上分析，当电线向上运动时，通过灵敏电流计的电流是从A经过电流计流向B，故C正确；
D．当两个同学沿南北方向站立时，电线上下运动时，不切割磁感线，不产生感应电流，故D错误；
故选C。
13．B
【详解】
AB．滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，回路中的电阻增大，线圈A中的电流减小，线圈A产生的磁场减弱，因此线圈A向上移动或断开开关时，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转，故A错误，B正确；
C．P匀速向左滑动时穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转，P匀速向右滑动时穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向左偏转，故C错误；
D．由以上分析可知，D错误。
故选B。
14．AD
【详解】
A．根据右手定则，杆中的电流方向为从o到p，流经电阻的电流方向为a到o，选项A正确；
B．杆是电源，电流从p点流出，p是高电势，选项B错误；
C．感应电动势为
则电流为
选项C错误；
D．电阻R产生的热功率为
选项D正确。
故选AD。
15．该仪器是利用到了电磁感应现象的原理，详细分析见答案．
【详解】
试题分析：图是磁电式扭矩传感器的工作原理图．在驱动源和负载之间的扭转轴的两侧安装有齿形圆盘．它们旁边装有相应的两个磁电传感器．磁电传感器的结构见图所示．传感器的检测元件部分由永久磁铁、感应线圈和铁芯组成．永久磁铁产生的磁力线与齿形圆盘交接．当齿形圆盘旋转时，圆盘齿凸凹引起磁路气隙的变化，于是磁通量也发生变化，在线圈中感应出交流电压，其频率在数值上等于圆盘上齿数与转数的乘积．
当扭矩作用在扭转轴上时，两个磁电传感器输出的感应电压U1和U2存在相位差．这个相位差与扭转轴的扭转角成正比．这样，传感器就可以把扭矩引起的扭转角转换成相位差的电信号．
考点：本题考查了磁电式扭矩传感器的工作原理
点评：磁电式扭矩传感器的优点：实现了转矩信号的非接触传递，检测信号为数字信号；缺点：体积较大，不易安装，低转速时由于脉冲波的前后沿较缓不易比较，因此低速性能不理想．
16．（1）穿过回路的磁通量应保持不变
（2）
【详解】
（1）要使闭合电路不产生感应电流，则穿过回路的磁通量应保持不变；
（2)回路的磁通量不变，则有：，
解之得：．
17．（1）1A（2）3W（3）见解析
【解析】
（1）由右手定则可知，杆上端电势高
第五秒末杆的速度 v = at =10 m/s
杆上产生的电动势 E = Bdv =0.5×0.2×10V = 1V
回路中电流
（2）第五秒末杆所受安培力F安=BId=0.5×1×0.2 = 0.1N
由牛顿第二定律可知：F- F安= ma
得 F = 0.3N
第五秒末外力的功率P = Fv = 3W
（3）t时刻：v= at =2t m/s
E = Bdv = 0.2t V
则：U = IR =0.1t
图像如图：
点睛：本题考查电磁感应、电路知识和牛顿定律综合应用的能力，记住感应电动势和安培力的求解公式；图像问题关键是列出电压U与时间t的关系式．
18．（1）4V；（2）0.5A，P到M；（3）3.5V，M点
【详解】
（1）根据法拉第电磁感应定律得
代入数据解得E=4V
（2）根据闭合电路的欧姆定律有
代入数据解得I=0.5A
磁感应强度向右增大，根据楞次定律可知，电流的方向从P到M
（3）螺线管两端的电压为路端电压，则有
代入数据解得U=3.5V
因螺线管内部的电流是从P到M，而电源内部的电流是从负极流向正极，故M点相当于电源的正极
19．(1)；(2)；(3)
【详解】
（1）金属棒ab在磁场中恰好保持静止，则有
再由闭合电路欧姆定律可知
联立方程解得
（2）当金属棒下落距离s时，达到稳定状态，即
动量定理得
其中
联立上式解得
（3）金属棒ab从静止下落距离s，由动能定理得
金属棒ab产生热量
解得
20．（1）1.6N（2）0.125J（3）0.25
【解析】（1）设CD杆产生的电动势为E，电流表的示数为I．则对R研究，可知：
棒产生的感应电动势为 E=BLv
由闭合电路欧姆定律有： ，得：
设CD杆受到的拉力为F，则安培力大小 FA=BIL=0.8×2N=1.6N
因为稳定时棒匀速运动，则有F=FA=1.6N
（2）由能量守恒，回路中产生的电热Q等于CD棒动能的减少量mv2＝Q
得：Q=×0.1×22J=0.2J
电阻R上产生的电热
（3）设导体棒运动的总位移为s，则由
联立解得s=0.25m
点睛：本题是电磁感应与电路、力学知识的综合应用．关键掌握法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律与能量守恒定律，掌握E=BLV与F=BIL的公式的应用，同时要区别回路产生热量与电阻R的热量的区别．
21．（1）；（2）
【详解】
（1）当下降距离为h时，金属板受到的支持力为2Mg，则对金属板分析有
解得
ab棒受到的安培力为
联立上式可得
（2）当ab棒下降距离为h过程中，由能量守恒得：
ab棒切割运动，感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
联立上式解得
22．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】
（1）设a棒到B处时速度为，从A到B根据动能定理有
解得
①
设b棒运动到C位置时，a、b棒的速度分别为、，根据动量守恒定律有
②
根据题意有
③
联立①②③得
④
（2）b棒刚到达C位置要进入宽轨道前，电路感应电动势
⑤
由
，
知
当a、b棒都在窄轨道时
⑥
⑦
对b棒，根据牛顿第二定律有
⑧
由③~⑧得
⑨
（3）对b棒，根据动量定理有
⑩
由③⑩ 得
（4）设a、b棒匀速运动的速度分别为v3和v4，则
即
对a棒，根据动量守恒定律有
对b棒，根据动量守恒定律有
由 得
，
根据能量守恒有
由①③④ ~ 得
23．(1) (2)
【详解】
（1）M、N间感应电动势的大小为：
E=BLv=1.0×10-5×20×7.7×103=1.54 V
（2） “天宫一号”绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有
在地球表面，有：
联立解得：
代入数据解得：
h≈4×105m
24．(1)0.25A；(2)1m/s2
【详解】
(1)感应电动势为E=BLv，感应电流，解得：
I=0.25A
(2)导体棒受到的安培力
F安=BIL
由牛顿第二定律有：
F—F安=ma
解得：
a=1m/s2
25．负 1.8×10-5C
【详解】
根据楞次定律可知，螺线管下极带正电，上极带负电，则电流稳定后电容器上极板带负电，S闭合后，电容器两端的电压为：，电容器的电量．
答案第1页，共2页
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