2019人教版选择性必修第二册第二章素养拓展区（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素养拓展区（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 494.7KB | ||
| 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 00:59:53 | ||
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文档简介
2019人教版选择性必修第二册 第二章 素养拓展区
一、多选题
1．如图所示，竖直平面内有两条水平的平行虚线ab、cd，间距为d，其间(虚线边界上无磁场)有磁感应强度为B的匀强磁场，一个正方形线框边长为L，质量为m，电阻为R.线框位于位置1时，其下边缘到ab的距离为h.现将线框从位置1由静止释放，依次经过2、3、4三个位置，其下边框刚进入磁场和刚要穿出磁场时的速度相等，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A．线框在经过2、3、4三个位置时，位置3时线框速度一定最小
B．线框进入磁场过程中产生的电热Q＝mg(d－L)
C．线框从位置2下落到位置4的过程中加速度一直减小
D．线框在即将到达位置3的瞬间克服安培力做功的瞬时功率为
2．如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，具有一定电阻的正方形金属线框的右边与磁场的边界重合．在外力作用下，金属线框从0时刻由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1刻线框全部进入磁场．若规定时针方向为感应电流i的正方向，则感应电流i、外力大小F、线框中电功率的瞬时值P以及通过导体横截面的电荷量q随时间t变化的关系可能正确的是
A． B．
C． D．
3．如图甲所示，在光滑水平面上用恒力F拉质量m的单匝均匀正方形铜线框，边长为a，总电阻为R，在1位置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场，并开始计时t=0，若磁场的宽度为b(b>3a)，在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0，并开始离开匀强磁场．此过程中v-t图象如图乙所示，则（ ）
A．t =0时，线框右侧边MN的两端电压为Bav0
B．线框进入磁场过程中，流过某一截面的电量为
C．线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定等于t0时刻线框的速度大小
D．线框从1位置进入磁场到完全离开磁场位置3过程中，线框中产生的电热一定为2Fb
4．空间存在一方向垂直于纸面向里、磁感应强度随时间周期性变化的匀强磁场（如图2所示），其边界如图1中虚线所示，现将半径为的导电圆环固定在纸面内，圆环的电阻为，圆心在上，下列说法中正确的是（ ）
A．圆环中的感应电流始终沿逆时针方向
B．圆环中电流的有效值为
C．时线圈所受的安培力大小为
D．内线圈所产生的焦耳热为
二、单选题
5．A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rA：rB=2：1，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环所在的平面，如图所示。在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．A环内所产生的感应电动势大于B环内所产生的感应电动势
B．两导线环内所产生的感应电动势大小相等
C．流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1：4
D．流过A、B两导线环的感应电流均为顺时针方向
6．如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接右端接一个阻值为R的定值电阻平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好则金属棒穿过磁场区域的过程中（ ）
A．流过金属棒的最大电流为
B．通过金属棒的电荷量小于
C．克服安培力所做的功为mgh
D．金属棒产生的焦耳热为
7．一条长l=0.20 m的直导线在磁感应强度为B的匀强磁场中，以v=3.0 m/s的速度做切割磁感线运动。若l、v、B三者互相垂直，导线中产生了感应电动势，其大小为0.30 V，则B的大小为（ ）
A．0.50 T B．0.20 T C．0.30 T D．0.18 T
8．如图所示，将一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，铝框可以绕竖直轴线自由转动．转动磁铁，会发现静止的铝框也会发生转动．下列说法正确的是
A．铝框与磁极转动方向相反
B．铝框始终与磁极转动的一样快
C．铝框是因为磁铁吸引铝质材料而转动的
D．铝框是因为受到安培力而转动的
9．如图所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d=5cm，若将一个边长L=1cm的正方形导线框以速度v=1cm/s匀速通过磁场区域，则导线框中无感应电流的时间为( )
A．1s
B．2s
C．4s
D．无法计算
10．如图所示，ef、gh为两水平放置相互平行的金属导轨，ab、cd为搁在导轨上的两金属棒，与导轨接触良好且无摩擦．当一条形磁铁向下靠近导轨时，关于两金属棒的运动情况的描述正确的是（ ）
A．如果下端是N极，两棒向外运动，如果下端是S极，两棒相向靠近
B．如果下端是S极，两棒向外运动，如果下端是N极，两棒相向靠近
C．不管下端是何极性，两棒均向外相互远离
D．不管下端是何极性，两棒均相互靠近
11．如图所示，匀强磁场宽度为，有一边长为的正方形线框，线框与磁场边界重合，现让线框向右开始做往复运动，运动速度，其振幅小于，设回路中电流顺时针方向为正方向，线框受的安培力向右为正方向，以下图像中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
12．如图所示，电路中A，B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器．当S刚闭合与闭合之后，A，B灯泡的发光情况是
A．S刚闭合后，B亮一下又逐渐变暗
B．S刚闭合后，A亮一下又逐渐熄灭
C．S闭合足够长时间后，A和B一样亮
D．S闭合足够长时间后，A，B都熄灭
三、实验题
13．在《探究感应电流方向的规律》实验中
（1）用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系。如图(1)所示实验表明，如果电流从负接线柱流入指针将向______偏转（填左或右）。
（2）观察如图（2）所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为______（填顺时针或逆时针）。
（3）用如图（3）所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，则线圈中感应电流产生的磁场的方向_______（填向上或向下）。用电流表观察感应电流的方向，然后判断感应电流的磁场方向，得到如下实验记录。
磁铁的磁场方向 向下 向下 向上 向上
磁铁的磁通量的变化 增大 减小 增大 减小
感应电流的磁场方向 向上 向下 向下 向上
由些得出下列判断中正确的是_________
A．感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
B．感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相同
C．磁通量增大时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
D．磁通量减小时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
四、解答题
14．如图所示，由相同材料制成的足够长光滑金属导轨OP、OQ固定在水平桌面上，导轨间的夹角为．导轨所在空间有垂直于桌面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T．t=0时刻，一长为L=1．8m的金属杆MN在外力F作用下以恒定速度v=0．4m/s从O点开始向右滑动．在滑动过程中金属杆MN与导轨接触良好，且始终与OQ垂直，导轨厚度不计．导轨与金属杆单位长度的电阻均为r0=0．05，求：
（1）t=4s时刻，金属杆中的电流强度；
（2） t=4s时刻，外力F的功率；
（3）金属杆脱离导轨OP前金属杆上产生的焦耳热．
15．如图甲所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈(图中只画了1匝)与一个正方形金属框abcd连接成闭合回路．圆形金属线圈的半径为r1，在线圈里面半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小B1与时间t关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0．正方形金属框abcd的质量为m，每条边的长度和阻值分别为L和R，放置于竖直平面内，金属框两顶点a、b通过导线与圆形金属线圈的两端点相连，金属框abcd所在的空间存在有垂直金属框水平向外的匀强磁场，金属框恰好处于静止状态．导线电阻不计，导线对a、b点的作用力不计，重力加速度为g．求t1时刻
(1)通过金属框ab边的电流方向；
(2)通过金属框ab边的电流大小；
(3)金属框所在处匀强磁场的磁感应强度B2大小．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AD
【详解】
线框进入磁场的过程做加速度减小的减速运动，完全进入磁场后做加速度为g的匀加速运动，则知3位置时线框速度最小，故A正确；由功能关系可知，线框进入磁场中减小的重力势能等于电热，即，故B错误；由于线框在完全进入磁场后做加速度为g的匀加速运动，故C错误；因为进入磁场时要减速，即此时的安培力大于重力，速度减小，安培力也减小，当安培力减小到等于重力时，线圈做匀速运动，全部进入磁场将做匀加速运动，设线圈的最小速度为v，由动能定理，从线框下边刚进入磁场到线框完全进入时，则有：，又有：，则克服安培力的功率，故D正确.选AD.
2．ACD
【详解】
线框做匀加速运动，其速度v=at，感应电动势E=BLv，感应电流，i与t成正比，故A正确；线框进入磁场过程中受到的安培力，由牛顿第二定律得：，得，F-t图象是不过原点的倾斜直线，故B错误；线框的电功率，故P-t图象应是开口向上，过原点的抛物线，故C正确；线框的位移，则电荷量，故q-t图象应是开口向上，过原点的抛物线，故D正确．
3．BD
【详解】
A．t＝0时，线框右侧边MN的两端电压为外电压，为，A项错误；
B．从t0时刻至3t0时刻线框做匀加速运动，加速度为，故在t0时刻的速度为，B项错误；
C．因为t＝0时刻和t＝3t0时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同，故在位置3时的速度与t0时刻的速度相等，C项错误；
D．线框在位置1和位置2时的速度相等，根据动能定理，外力做的功等于克服安培力做的功，即有Fb＝Q，所以线框穿过磁场的整个过程中，产生的电热为2Fb，D项正确．
故选BD。
点评：本题考查了通过感应电动势求出物体的位移的变化，结合楞次定律即可以把盘关于直线运功的相关求解判断．
4．BCD
【详解】
A．由图2可知，在一个周期内，磁感应强度先增大后减少，则穿过圆环的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知感应电流方向先沿逆时针方向后沿顺时针方向，故A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律可得在0 1s内的感应电动势的大小为
在1s 1.2s的时间内感应电动势的大小为
根据闭合电路欧姆定律可得在0 1s内电流大小为
在1s 1.2s的时间内电流大小为
设圆环中电流的有效值为I，根据电流的热效应有
代入数据可得
故B正确；
C．由图2可知，在t=0.5s时磁感应强度为1T，根据前面的分析可知，在0.5s时圆环中的电流大小为1A，求安培力时，圆环在磁场中的等效长度为2m，则可得此圆环所受安培力的大小为
故C正确；
D．根据
可得1min线圈产生的电热为
故D正确。
故选BCD。
5．B
【详解】
AB．某一时刻穿过A、B两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为S，则
Φ=BS
由
(S为磁场区域面积)，对A、B两导线环，有
A错误，B正确；
C．由
I=
R=ρ(S1为导线的横截面积)
l=2πr
所以
C错误；
D．根据楞次定律可知，流过A、B两导线环的感应电流均为逆时针方向，D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．金属棒从高度为h的光滑轨道上静止下滑，只有重力做功，由动能定理有
可得棒进入磁场的速度为
金属棒进入磁场后切割磁感线产生感应电流，受摩擦力和安培阻力而做变减速直线运动，则刚进入磁场时的速度最大，产生的感应电流最大，有
故A错误；
B．金属棒穿过磁场的过程，产生的平均电流为
电路产生的平均电动势为
而电路产生的电量为
联立可得电路产生的电量为
故B错误；
C．对金属棒穿过磁场的过程由能量守恒定律
联立可得克服安培力做功为
故C错误；
D．克服安培力做功等于让电路产生焦耳热有
电路共有金属棒和定值电阻串联，其阻值均为R，则金属棒上的热量为
故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
根据
代入数据解得
所以A正确；BCD错误；
故选A。
8．D
【详解】
AB、根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致铝框与磁铁转动方向相同，但快慢不一，故 AB错误；
CD、转动磁铁时，导致铝框的磁通量增加，从而产生感应电流，出现安培力，导致铝框转动，所以铝框是因为受到安培力而转动的，故C错误，D正确；
故选D．
9．C
【详解】
导线框完全在磁场中时，导线框不产生感应电流，此过程的路程s=d-L，则无感应电流的时间
A. 1s与分析不相符，故A项与题意不相符；
B. 2s与分析不相符，故B项与题意不相符；
C. 4s与分析相符，故C项与题意相符；
D. 无法计算与分析不相符，故D项与题意不相符．
10．D
【详解】
当条形磁铁靠近导轨时，穿过导轨的磁通量增大，根据楞次定律判断出导轨中产生感应电流，产生磁场将会阻碍磁通量增大，故两棒向内靠近，减小穿过的面积，从而起到阻碍磁通量增大的作用．因此不论条形磁铁是S极还是N极，由于磁铁的靠近，则两棒靠近．故D正确，ABC错误．
11．C
【详解】
AB．根据法拉第电磁感应定律可得
由欧姆定律得
线框向右运动，减速到零再向左运动到中心位置，由右手定则可知，电流方向先顺时针再逆时针，由于磁场宽度与线框等宽，当线框回到中心位置时，电流方向发生突变，故交流电的周期，选项AB错误；
CD．根据安培力
当线框向右运动时，线框受的安培力向左，当线框向左运动时安培力向右，且周期，根据安培力向右为正方向，可知C正确，D错误。
故选C。
【快解】
线框做简谐运动的周期为，由于是有界磁场，始终有一条边在磁场中，线框每回到平衡位置时电流方向突然反向，产生交流电的周期为，从而确定图像；再根据安培力的大小和方向确定图像。
12．B
【详解】
开关刚闭合时，由于线圈自感系数很大，对电流阻碍作用很强，相当于断路，两灯泡瞬间都亮，但由于线圈电阻可忽略，S闭合足够长时间后，相当于导线，灯泡A被短路熄灭，所以A灯亮一下又逐渐熄灭，对B灯无影响，B灯一直亮，ACD错误B正确．
13．左 逆时针 向上 C
【详解】
（1）[1]．根据电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转；如果电流从负接线柱流入指针将向左偏转；
（2）[2]．如题目图（2）所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为逆时针；
（3）[3]．用如题目图（3）所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，那么从上向下看电流的方向逆时针，根据安培定则，则线圈中感应电流产生的磁场的方向向上。
[4]．由表中实验信息可知：当磁铁向上运动时，穿过闭合回路的磁通量减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同；当磁铁向下运动时，穿过闭合回路的磁通量增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故ABD错误，C正确。
14．（1）（2）（3）
【详解】
试题分析：（1）在t=4s时刻，连入回路的金属杆的长度
回路的总电阻
回路的感应电动势E=BLv
回路的电流强度
解得
（2）t=4s时刻，外力的大小为F=BIL
外力的功率为，解得P=0．96W
（3）金属杆脱离导轨OP时，金属杆运动的位移
安培力的大小为，
回路产生的热量
金属杆上产生的焦耳热，解得
考点：考查了导体切割磁感线运动
15．（1）b流向a.（2）（3）
【解析】
(1)金属框恰好处于静止状态，所受安培力与重力平衡，根据左手定则判定，通过金属框ab边上的电流方向为b流向a.
(2)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为
由闭合电路的欧姆定律得，通过金属框的总电流大小为
通过金属框ab边的电流大小
(3)通过金属框cd边的电流大小
金属框受重力和安培力，处于静止状态，有：
联立解得：
点睛：本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律、以及力的平衡问题的综合应用，应用法拉第定律时要注意S是有效面积，并不等于线圈的面积．
答案第1页，共2页
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一、多选题
1．如图所示，竖直平面内有两条水平的平行虚线ab、cd，间距为d，其间(虚线边界上无磁场)有磁感应强度为B的匀强磁场，一个正方形线框边长为L，质量为m，电阻为R.线框位于位置1时，其下边缘到ab的距离为h.现将线框从位置1由静止释放，依次经过2、3、4三个位置，其下边框刚进入磁场和刚要穿出磁场时的速度相等，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A．线框在经过2、3、4三个位置时，位置3时线框速度一定最小
B．线框进入磁场过程中产生的电热Q＝mg(d－L)
C．线框从位置2下落到位置4的过程中加速度一直减小
D．线框在即将到达位置3的瞬间克服安培力做功的瞬时功率为
2．如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，具有一定电阻的正方形金属线框的右边与磁场的边界重合．在外力作用下，金属线框从0时刻由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1刻线框全部进入磁场．若规定时针方向为感应电流i的正方向，则感应电流i、外力大小F、线框中电功率的瞬时值P以及通过导体横截面的电荷量q随时间t变化的关系可能正确的是
A． B．
C． D．
3．如图甲所示，在光滑水平面上用恒力F拉质量m的单匝均匀正方形铜线框，边长为a，总电阻为R，在1位置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场，并开始计时t=0，若磁场的宽度为b(b>3a)，在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0，并开始离开匀强磁场．此过程中v-t图象如图乙所示，则（ ）
A．t =0时，线框右侧边MN的两端电压为Bav0
B．线框进入磁场过程中，流过某一截面的电量为
C．线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定等于t0时刻线框的速度大小
D．线框从1位置进入磁场到完全离开磁场位置3过程中，线框中产生的电热一定为2Fb
4．空间存在一方向垂直于纸面向里、磁感应强度随时间周期性变化的匀强磁场（如图2所示），其边界如图1中虚线所示，现将半径为的导电圆环固定在纸面内，圆环的电阻为，圆心在上，下列说法中正确的是（ ）
A．圆环中的感应电流始终沿逆时针方向
B．圆环中电流的有效值为
C．时线圈所受的安培力大小为
D．内线圈所产生的焦耳热为
二、单选题
5．A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rA：rB=2：1，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环所在的平面，如图所示。在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．A环内所产生的感应电动势大于B环内所产生的感应电动势
B．两导线环内所产生的感应电动势大小相等
C．流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1：4
D．流过A、B两导线环的感应电流均为顺时针方向
6．如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接右端接一个阻值为R的定值电阻平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好则金属棒穿过磁场区域的过程中（ ）
A．流过金属棒的最大电流为
B．通过金属棒的电荷量小于
C．克服安培力所做的功为mgh
D．金属棒产生的焦耳热为
7．一条长l=0.20 m的直导线在磁感应强度为B的匀强磁场中，以v=3.0 m/s的速度做切割磁感线运动。若l、v、B三者互相垂直，导线中产生了感应电动势，其大小为0.30 V，则B的大小为（ ）
A．0.50 T B．0.20 T C．0.30 T D．0.18 T
8．如图所示，将一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，铝框可以绕竖直轴线自由转动．转动磁铁，会发现静止的铝框也会发生转动．下列说法正确的是
A．铝框与磁极转动方向相反
B．铝框始终与磁极转动的一样快
C．铝框是因为磁铁吸引铝质材料而转动的
D．铝框是因为受到安培力而转动的
9．如图所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d=5cm，若将一个边长L=1cm的正方形导线框以速度v=1cm/s匀速通过磁场区域，则导线框中无感应电流的时间为( )
A．1s
B．2s
C．4s
D．无法计算
10．如图所示，ef、gh为两水平放置相互平行的金属导轨，ab、cd为搁在导轨上的两金属棒，与导轨接触良好且无摩擦．当一条形磁铁向下靠近导轨时，关于两金属棒的运动情况的描述正确的是（ ）
A．如果下端是N极，两棒向外运动，如果下端是S极，两棒相向靠近
B．如果下端是S极，两棒向外运动，如果下端是N极，两棒相向靠近
C．不管下端是何极性，两棒均向外相互远离
D．不管下端是何极性，两棒均相互靠近
11．如图所示，匀强磁场宽度为，有一边长为的正方形线框，线框与磁场边界重合，现让线框向右开始做往复运动，运动速度，其振幅小于，设回路中电流顺时针方向为正方向，线框受的安培力向右为正方向，以下图像中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
12．如图所示，电路中A，B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器．当S刚闭合与闭合之后，A，B灯泡的发光情况是
A．S刚闭合后，B亮一下又逐渐变暗
B．S刚闭合后，A亮一下又逐渐熄灭
C．S闭合足够长时间后，A和B一样亮
D．S闭合足够长时间后，A，B都熄灭
三、实验题
13．在《探究感应电流方向的规律》实验中
（1）用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系。如图(1)所示实验表明，如果电流从负接线柱流入指针将向______偏转（填左或右）。
（2）观察如图（2）所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为______（填顺时针或逆时针）。
（3）用如图（3）所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，则线圈中感应电流产生的磁场的方向_______（填向上或向下）。用电流表观察感应电流的方向，然后判断感应电流的磁场方向，得到如下实验记录。
磁铁的磁场方向 向下 向下 向上 向上
磁铁的磁通量的变化 增大 减小 增大 减小
感应电流的磁场方向 向上 向下 向下 向上
由些得出下列判断中正确的是_________
A．感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
B．感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相同
C．磁通量增大时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
D．磁通量减小时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反
四、解答题
14．如图所示，由相同材料制成的足够长光滑金属导轨OP、OQ固定在水平桌面上，导轨间的夹角为．导轨所在空间有垂直于桌面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T．t=0时刻，一长为L=1．8m的金属杆MN在外力F作用下以恒定速度v=0．4m/s从O点开始向右滑动．在滑动过程中金属杆MN与导轨接触良好，且始终与OQ垂直，导轨厚度不计．导轨与金属杆单位长度的电阻均为r0=0．05，求：
（1）t=4s时刻，金属杆中的电流强度；
（2） t=4s时刻，外力F的功率；
（3）金属杆脱离导轨OP前金属杆上产生的焦耳热．
15．如图甲所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈(图中只画了1匝)与一个正方形金属框abcd连接成闭合回路．圆形金属线圈的半径为r1，在线圈里面半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小B1与时间t关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0．正方形金属框abcd的质量为m，每条边的长度和阻值分别为L和R，放置于竖直平面内，金属框两顶点a、b通过导线与圆形金属线圈的两端点相连，金属框abcd所在的空间存在有垂直金属框水平向外的匀强磁场，金属框恰好处于静止状态．导线电阻不计，导线对a、b点的作用力不计，重力加速度为g．求t1时刻
(1)通过金属框ab边的电流方向；
(2)通过金属框ab边的电流大小；
(3)金属框所在处匀强磁场的磁感应强度B2大小．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AD
【详解】
线框进入磁场的过程做加速度减小的减速运动，完全进入磁场后做加速度为g的匀加速运动，则知3位置时线框速度最小，故A正确；由功能关系可知，线框进入磁场中减小的重力势能等于电热，即，故B错误；由于线框在完全进入磁场后做加速度为g的匀加速运动，故C错误；因为进入磁场时要减速，即此时的安培力大于重力，速度减小，安培力也减小，当安培力减小到等于重力时，线圈做匀速运动，全部进入磁场将做匀加速运动，设线圈的最小速度为v，由动能定理，从线框下边刚进入磁场到线框完全进入时，则有：，又有：，则克服安培力的功率，故D正确.选AD.
2．ACD
【详解】
线框做匀加速运动，其速度v=at，感应电动势E=BLv，感应电流，i与t成正比，故A正确；线框进入磁场过程中受到的安培力，由牛顿第二定律得：，得，F-t图象是不过原点的倾斜直线，故B错误；线框的电功率，故P-t图象应是开口向上，过原点的抛物线，故C正确；线框的位移，则电荷量，故q-t图象应是开口向上，过原点的抛物线，故D正确．
3．BD
【详解】
A．t＝0时，线框右侧边MN的两端电压为外电压，为，A项错误；
B．从t0时刻至3t0时刻线框做匀加速运动，加速度为，故在t0时刻的速度为，B项错误；
C．因为t＝0时刻和t＝3t0时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同，故在位置3时的速度与t0时刻的速度相等，C项错误；
D．线框在位置1和位置2时的速度相等，根据动能定理，外力做的功等于克服安培力做的功，即有Fb＝Q，所以线框穿过磁场的整个过程中，产生的电热为2Fb，D项正确．
故选BD。
点评：本题考查了通过感应电动势求出物体的位移的变化，结合楞次定律即可以把盘关于直线运功的相关求解判断．
4．BCD
【详解】
A．由图2可知，在一个周期内，磁感应强度先增大后减少，则穿过圆环的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知感应电流方向先沿逆时针方向后沿顺时针方向，故A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律可得在0 1s内的感应电动势的大小为
在1s 1.2s的时间内感应电动势的大小为
根据闭合电路欧姆定律可得在0 1s内电流大小为
在1s 1.2s的时间内电流大小为
设圆环中电流的有效值为I，根据电流的热效应有
代入数据可得
故B正确；
C．由图2可知，在t=0.5s时磁感应强度为1T，根据前面的分析可知，在0.5s时圆环中的电流大小为1A，求安培力时，圆环在磁场中的等效长度为2m，则可得此圆环所受安培力的大小为
故C正确；
D．根据
可得1min线圈产生的电热为
故D正确。
故选BCD。
5．B
【详解】
AB．某一时刻穿过A、B两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为S，则
Φ=BS
由
(S为磁场区域面积)，对A、B两导线环，有
A错误，B正确；
C．由
I=
R=ρ(S1为导线的横截面积)
l=2πr
所以
C错误；
D．根据楞次定律可知，流过A、B两导线环的感应电流均为逆时针方向，D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．金属棒从高度为h的光滑轨道上静止下滑，只有重力做功，由动能定理有
可得棒进入磁场的速度为
金属棒进入磁场后切割磁感线产生感应电流，受摩擦力和安培阻力而做变减速直线运动，则刚进入磁场时的速度最大，产生的感应电流最大，有
故A错误；
B．金属棒穿过磁场的过程，产生的平均电流为
电路产生的平均电动势为
而电路产生的电量为
联立可得电路产生的电量为
故B错误；
C．对金属棒穿过磁场的过程由能量守恒定律
联立可得克服安培力做功为
故C错误；
D．克服安培力做功等于让电路产生焦耳热有
电路共有金属棒和定值电阻串联，其阻值均为R，则金属棒上的热量为
故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
根据
代入数据解得
所以A正确；BCD错误；
故选A。
8．D
【详解】
AB、根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致铝框与磁铁转动方向相同，但快慢不一，故 AB错误；
CD、转动磁铁时，导致铝框的磁通量增加，从而产生感应电流，出现安培力，导致铝框转动，所以铝框是因为受到安培力而转动的，故C错误，D正确；
故选D．
9．C
【详解】
导线框完全在磁场中时，导线框不产生感应电流，此过程的路程s=d-L，则无感应电流的时间
A. 1s与分析不相符，故A项与题意不相符；
B. 2s与分析不相符，故B项与题意不相符；
C. 4s与分析相符，故C项与题意相符；
D. 无法计算与分析不相符，故D项与题意不相符．
10．D
【详解】
当条形磁铁靠近导轨时，穿过导轨的磁通量增大，根据楞次定律判断出导轨中产生感应电流，产生磁场将会阻碍磁通量增大，故两棒向内靠近，减小穿过的面积，从而起到阻碍磁通量增大的作用．因此不论条形磁铁是S极还是N极，由于磁铁的靠近，则两棒靠近．故D正确，ABC错误．
11．C
【详解】
AB．根据法拉第电磁感应定律可得
由欧姆定律得
线框向右运动，减速到零再向左运动到中心位置，由右手定则可知，电流方向先顺时针再逆时针，由于磁场宽度与线框等宽，当线框回到中心位置时，电流方向发生突变，故交流电的周期，选项AB错误；
CD．根据安培力
当线框向右运动时，线框受的安培力向左，当线框向左运动时安培力向右，且周期，根据安培力向右为正方向，可知C正确，D错误。
故选C。
【快解】
线框做简谐运动的周期为，由于是有界磁场，始终有一条边在磁场中，线框每回到平衡位置时电流方向突然反向，产生交流电的周期为，从而确定图像；再根据安培力的大小和方向确定图像。
12．B
【详解】
开关刚闭合时，由于线圈自感系数很大，对电流阻碍作用很强，相当于断路，两灯泡瞬间都亮，但由于线圈电阻可忽略，S闭合足够长时间后，相当于导线，灯泡A被短路熄灭，所以A灯亮一下又逐渐熄灭，对B灯无影响，B灯一直亮，ACD错误B正确．
13．左 逆时针 向上 C
【详解】
（1）[1]．根据电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转；如果电流从负接线柱流入指针将向左偏转；
（2）[2]．如题目图（2）所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为逆时针；
（3）[3]．用如题目图（3）所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，那么从上向下看电流的方向逆时针，根据安培定则，则线圈中感应电流产生的磁场的方向向上。
[4]．由表中实验信息可知：当磁铁向上运动时，穿过闭合回路的磁通量减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同；当磁铁向下运动时，穿过闭合回路的磁通量增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故ABD错误，C正确。
14．（1）（2）（3）
【详解】
试题分析：（1）在t=4s时刻，连入回路的金属杆的长度
回路的总电阻
回路的感应电动势E=BLv
回路的电流强度
解得
（2）t=4s时刻，外力的大小为F=BIL
外力的功率为，解得P=0．96W
（3）金属杆脱离导轨OP时，金属杆运动的位移
安培力的大小为，
回路产生的热量
金属杆上产生的焦耳热，解得
考点：考查了导体切割磁感线运动
15．（1）b流向a.（2）（3）
【解析】
(1)金属框恰好处于静止状态，所受安培力与重力平衡，根据左手定则判定，通过金属框ab边上的电流方向为b流向a.
(2)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为
由闭合电路的欧姆定律得，通过金属框的总电流大小为
通过金属框ab边的电流大小
(3)通过金属框cd边的电流大小
金属框受重力和安培力，处于静止状态，有：
联立解得：
点睛：本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律、以及力的平衡问题的综合应用，应用法拉第定律时要注意S是有效面积，并不等于线圈的面积．
答案第1页，共2页
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