第二章 电磁感应 本章达标检测（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第二章 电磁感应 本章达标检测（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 712.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-11 14:51:57 | ||
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文档简介
人教版选择性必修第二册 第二章 本章达标检测
一、单选题
1．如图甲所示，闭合线圈固定在小车上，总质量为1 kg．它们在光滑水平面上，以10 m/s的速度进入与线圈平面垂直、磁感应强度为B的水平有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．已知小车运动的速度v随车的位移x变化的v－x图象如图乙所示．则 （ ）
A．线圈的长度L＝15 cm
B．磁场的宽度d＝25 cm
C．线圈进入磁场过程中做匀加速运动，加速度为0.4 m/s2
D．线圈通过磁场过程中产生的热量为40 J
2．如图所示，无限长、电阻不计、间距为L的光滑平行导轨水平放置，匀强磁场垂直导轨平面向外，磁感应强度大小为B。质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒a垂直静止放置在水平导轨上，质量为、电阻为、长度为L的金属棒b垂直锁定在水平导轨上。现给金属棒a一水平向右的初速度v，最终金属棒a运动的位移为x，则（ ）
A．金属棒a做匀减速直线运动
B．金属棒a产生的焦耳热为
C．通过金属棒a的电荷量为
D．若解除金属棒b的锁定，仍给金属棒a相同的初速度，最终金属棒a产生的焦耳热为
3．如图甲所示，在竖直平面内有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1与L2、L3与L4之间均存在着匀强磁场，磁感应强度的大小为1 T，方向垂直于竖直平面向里．现有一矩形线圈abcd，宽度cd＝L＝0.5 m，质量为0.1 kg，电阻为2 Ω，将其从图示位置(cd边与L1重合)由静止释放，速度随时间变化的图象如图乙所示，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，t2－t3之间的图线为与t轴平行的直线，t1－t2之间和t3之后的图线均为倾斜直线，已知t1－t2的时间间隔为0.6 s，整个运动过程中线圈始终位于竖直平面内．(重力加速度g取10 m/s2)则( )
A．在0－t1时间内，通过线圈的电荷量为2.5 C
B．线圈匀速运动的速度为8 m/s
C．线圈的长度ad＝1 m
D．0－t3时间内，线圈产生的热量为4.2 J
4．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是
A．只要有磁通量穿过电路，电路中就有感应电流
B．只要闭合电路在做运动，电路中就有感应电流
C．只要穿过闭合电路的磁通量足够大，电路中就有感应电流
D．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流
5．如图所示，半径不同的两金属圆环ab和AB都不封口，用导线分别连接Aa和Bb组成闭合回路．当图中磁场逐渐增强时，回路中感应电流的方向是（ ）
A．A→B→b→a→A B．a→b→B→A→a
C．内环b→a，外环B→A D．无感应电流
6．L型的细铜棒在磁感应强度为B的匀强磁场中运动，已知L型棒两边相互垂直，长度均为l，运动速度大小均为v，则铜棒两端电势差的最大值为（ ）
A． B． C． D．
7．下列没有利用涡流的是（ ）
A．金属探测器
B．变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯
C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉
D．磁电式仪表的线圈用铝框做骨架
二、多选题
8．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、A2、A3是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法错误的是（ ）
A．图甲中，A1与L1的电阻值相同
B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
9．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，感应电流的方向是（ ）
A．经过I时，无感应电流 B．经过I时，
C．经过II时，无感应电流 D．经过III时，
10．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数匝，横截面积螺线管导线电阻，，，在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化则下列说法中正确的是
A．螺线管中产生的感应电动势为
B．闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电
C．电路中的电流稳定后，电阻的电流为
D．S断开后，流经的电量为
三、填空题
11．正方形导线框abcd，匝数为10匝，边长为20 cm，在磁感强度为0.2 T的匀强磁场中围绕与B方向垂直的转轴匀速转动，转速为120 r/min.当线框从平行于磁场位置开始转过90°时，线圈中磁通量的变化量是______Wb，线圈中磁通量平均变化率为________Wb/s，平均感应电动势为________V.
四、实验题
12．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，
（1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整正确，则N连接到________（选填“a”“b”“c”或“M”），M连接到________（选填“a”“b”“c”或“N”）。
（2）正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时，灵敏电流计指针向右偏转，由此可以判断_______。
A．线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向左加速滑动，都能引起灵敏电流计指针向左偏转
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电流计指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，灵敏电流计指针都静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向
（3）某同学第一次将滑动变阻器的触头P慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的触头P快速向右移动，发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是线圈中的____（填“磁通量”或“磁通量的变化”或“磁通量变化率”）第二次比第一次的大。
五、解答题
13．某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接。当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动（骨架与磁极不接触），随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。已知线圈的匝数为n，线圈的总电阻为R，重力加速度为g，求：
(1)重物的质量m；
(2)若线圈上的热功率不能超过P，线圈上安培力的最大值F。
14．如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为L=0.2m，其右端接有阻值为R=1Ω的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B=5T的匀强磁场中。一质量为m=2kg（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.5。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F=20N作用下从静止开始沿导轨运动距离为s=1.2m时，速度恰好达到最大值（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r=0.2Ω，导轨电阻不计，重力加速度大小为g=10m/s2。求此过程：
（1）速度达到最大值时，通过R的电流大小；
（2）杆的最大速度vm；
（3）经历的时间t。
15．如图所示，一正方形金属框边长l=0.1 m，每条边的电阻r=0.1 Ω，金属框以v=1.0 m/s的速度匀速穿过矩形匀强磁场区域MNPQ，其平面始终保持与磁场方向垂直，且cd边始终平行于磁场边界MN．已知金属框的边长小于MN的长度，磁场宽度L=0.3 m，磁感应强度 B=0.2 T．
(1)取逆时针方向为正方向，请通过计算分析，在图1中画出金属框穿过磁场区域的过程中，金属框内感应电流I随时间t变化的图线．
(2)请通过计算分析，在图2中画出ab两端电压Uab随时间t变化的图线．
16．如图所示，间距为d、足够长的两平行金属导轨固定放置在同一水平面上，导轨左端接一阻值为R的电阻，垂直导轨平面有磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场区域左、右边界与导轨垂直且间距也为d。一导体棒在外力作用下以某一速度向右进入磁场并做匀速运动。当导体棒离开磁场时，磁感应强度开始随时间均匀减小，其大小由B减小到零所用时间为t。整个过程回路中电动势大小保持不变，导体棒与导轨始终垂直并接触良好，回路中除R外其余电阻不计，求：
(1)导体棒在磁场中做匀速运动的速度大小；
(2)从导体棒进入磁场到磁感应强度减小到零的过程中电阻R产生的焦耳热。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
试题分析：闭合线圈在进入和离开磁场时的位移即为线圈的长度，线圈进入或离开磁场时受安培力作用，将做减速运动，由乙图可知，L=10cm，故A错误；磁场的宽度等于线圈刚进入磁场到刚离开磁场时的位移，由乙图可知，5-15cm是进入的过程，15-30cm是完全在磁场中运动的过程，30-40cm是离开磁场的过程，所以d=30cm-5cm=25cm，故B正确；根据F=BIL及得：，因为v是一个变量，所以F也是一个变量，所以线圈不是匀加速运动，是变减速运动，故C错误；线圈通过磁场过程中运用动能定理得：mv22 mv12=W安，由乙图可知v1=10m/s，v2=2m/s，带入数据得：W安=-48J，所以克服安培力做功为48J，即线圈通过磁场过程中产生的热量为48J，故D错误．故选B．
考点：v-t图像；法拉第电磁感应定律的应用；能量守恒定律．
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．金属棒a向右切割磁感线，产生向上的电流，此时所受向左的安培力，由牛顿第二定律
联立解得
因此金属棒a做加速度减小的加速直线运动，故A错误；
B． 金属棒b垂直锁定在水平导轨上，由系统能量守恒可知
因此金属棒a产生的焦耳热为
故B错误；
C．金属棒a的电荷量
联立解得
故C正确；
D．光滑平行导轨，金属棒a、b系统动量守恒
联立解得
因此
故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
根据平衡有：mg=BIL；而；联立两式解得：，故B正确．t1～t2的时间间隔内线圈一直做匀加速直线运动，知ab边刚进上边的磁场时，cd边也刚进下边的磁场．设磁场的宽度为d，则线圈的长度：L′=2d；线圈下降的位移为：x=L′+d=3d，则有：3d=vt-gt2，将v=8m/s，t=0.6s，代入解得：d=1m，所以线圈的长度为L′=2d=2m．故C错误．在0～t1时间内，cd边从L1运动到L2，通过线圈的电荷量为：．故A错误．0～t3时间内，根据能量守恒得：Q=mg（3d+2d）-mv2=0.1×10×(3+2) ×0.1×82＝1.8J．故D错误．故选B．
点睛：解决本题的关键理清线圈的运动情况，选择合适的规律进行求解，本题的难点就是通过线圈匀加速直线运动挖掘出下落的位移为磁场宽度的3倍．
4．D
【解析】
【详解】
产生感应电流的条件为：穿过闭合回路的磁通量发生变化，或者闭合回路的一部分电路做切割磁感线运动，D正确．
【点睛】注意条件中的：闭合回路、一部分、切割等重要字词．
5．B
【解析】
【详解】
试题分析：根据楞次定律的内容，结合闭合线圈，当磁场增强时，即可判定感应电流方向，从而求解．
解：由题意可知，两圆环构成闭合回路，当磁场增强时，则穿过闭合回路的磁通量增大，
根据楞次定律，则有外环逆时针，内环顺时针，即为a→b→B→A→a，故B正确，ACD错误；
故选B．
【点评】考查楞次定律的应用，掌握感应电流方向如何表达式，注意确定闭合回路是解题的关键．
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
由感应电动势
知，当细铜棒切割磁感线的有效长度最大时，铜棒两端的感应电动势最大。如图所示
即L型棒切割磁感线的有效长度为时，铜棒两端电势差最大，最大值为，故C正确。
故选C。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
金属探测器、真空冶炼炉都是利用涡流现象工作的，磁电式仪表利用涡流能让指针快速稳定，也是利用涡流现象，变压器中的硅钢片是为了防止涡流产生铁损，故只有B没有利用，ACD均利用了。
故选B。
8．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．图甲中，断开S1的瞬间，A1灯突然闪亮，是因为电路稳定时，L1的电流大于A1的电流，可知L1的电阻小于A1的电阻，故A错误；
B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明灯泡中的电流小于线圈中的电流，故B错误；
C．图乙中，因为要观察两只灯泡发光的亮度变化，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确；
D．图乙中，闭合S2瞬间，L2对电流由阻碍作用，所以L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误。
本题选错误的，故选ABD。
9．BC
【解析】
【详解】
AB．线框经过I时，边切割磁感线，根据右手定则可知感应电流方向为，A错误，B正确；
C．线框经过II时，穿过闭合线框的磁通量恒定不变，线框中不产生感应电流，C正确；
D．线框经过III时，边切割磁感线，根据右手定则可知感应电流方向为，D错误。
故选BC。
10．ACD
【解析】
【详解】
由法拉第电磁感应定律可得，螺线管内产生的电动势为：，A正确；据楞次定律，当穿过螺线管的磁通量增加时，螺线管下部可以看成电源的正极，则电容器下极板带正电，B错误；电流稳定后，电流为：，C正确；电键断开后流经电阻R2的电荷量为，D正确．
11． 0.008 0.064 0.64
【解析】
【详解】
磁通量的变化量：，转速，，线圈中磁通量平均变化率为，平均感应电动势.
【点睛】已知磁感应强度与正形导线框的边长，根据磁通量的计算公式可以求出磁通量的变化量；由法拉第电磁感应定律求出感应电动势．
12． a c B 磁通量的变化率
【解析】
【详解】
(1)[1]电表是为了测量线圈B中的感应电流的，所以N连接到a才能构成一个闭合回路；
[2]线圈A与电池组、滑动变阻器构成一个闭合回路，但是想改变电路中的电流，M必须连接到c，所以M连接到c。
(2)[3]将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时,电阻增大，线圈A中的电流讯速减小，则线圈B中的磁通量讯速减小时，灵敏电流计指针向右偏转
A．线圈A向上移动时，线圈B中的磁通量讯速减小时，灵敏电流计指针向右偏转，所以A错误；
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，线圈B中的磁通量都是讯速减小的，所以灵敏电流计指针向右偏转，则B正确；
C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，电流都在改变，所以线圈B中的磁通量都在变，所以灵敏电流计指针都会偏转，则C错误；
D．判断灵敏电流计指针偏转的方向，只需要根据磁通量的增减来判断，所以与线圈的绕线方向无关，则D错误；
故选B。
(3)[4]将滑动变阻器的触头P向右移动，慢慢移动与快速移动体现了磁通量的变化快慢，也就是磁通量的变化率，所以发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是线圈中的磁通量变化率第二次比第一次的大。
13．(1) ；(2)
【解析】
【详解】
(1)根据平衡条件得
解得
(2)最大功率时
解得
14．（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）杆匀速运动时速度最大，由受力平衡可得
有因为杆受到的安培力为
代入数据，解得
（2）导体杆切割磁感线产生的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，可得电动势为
通过欧姆定律可知，导体杆中的电流为
代入数据，解得
（3）对导体杆，运用动量定理有
其中，又因为平均电动势为
那么，平均电流为
代入数据，解得
15．(1)(2)
【解析】
【详解】
【分析】线框进入磁场区域时和线框穿出磁场区时，由楞次定律求出；ab两端电压Uab由电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求出．
解：(1)线框进入磁场区域时
E1=B l v=0.02 V
A
电流方向沿逆时针，如图（1）实线abcd所示，
感应电流持续的时间 s
线框在磁场中运动时，E2=0，I2=0
无电流的持续时间
线框穿出磁场区时，E3= B l v=0.02 V，
此电流的方向为顺时针，如图（1）虚线abcd所示，
规定电流方向逆时针为正，得I-t图线如图（2）所示．
(2)线框进入磁场区域ab两端电压
U1=I1 r=0.05×0.1=0.005V
线框在磁场中运动时，ab两端电压等于感应电动势
U2=B l v=0.02V
线框出磁场时ab两端电压，U3=E-I2 r=0.015V
由此得U-t图线如图（3）所示
16．(1) (2)
【解析】
【详解】
(1)导体棒在磁场中匀速运动时的感应电动势
离开磁场时的感应电动势
由题意可知
E1=E2
解得
(2)从导体棒进入磁场到磁感应强度减小到零的过程共经历的时间为2t，则电阻R产生的焦耳热
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图甲所示，闭合线圈固定在小车上，总质量为1 kg．它们在光滑水平面上，以10 m/s的速度进入与线圈平面垂直、磁感应强度为B的水平有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．已知小车运动的速度v随车的位移x变化的v－x图象如图乙所示．则 （ ）
A．线圈的长度L＝15 cm
B．磁场的宽度d＝25 cm
C．线圈进入磁场过程中做匀加速运动，加速度为0.4 m/s2
D．线圈通过磁场过程中产生的热量为40 J
2．如图所示，无限长、电阻不计、间距为L的光滑平行导轨水平放置，匀强磁场垂直导轨平面向外，磁感应强度大小为B。质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒a垂直静止放置在水平导轨上，质量为、电阻为、长度为L的金属棒b垂直锁定在水平导轨上。现给金属棒a一水平向右的初速度v，最终金属棒a运动的位移为x，则（ ）
A．金属棒a做匀减速直线运动
B．金属棒a产生的焦耳热为
C．通过金属棒a的电荷量为
D．若解除金属棒b的锁定，仍给金属棒a相同的初速度，最终金属棒a产生的焦耳热为
3．如图甲所示，在竖直平面内有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1与L2、L3与L4之间均存在着匀强磁场，磁感应强度的大小为1 T，方向垂直于竖直平面向里．现有一矩形线圈abcd，宽度cd＝L＝0.5 m，质量为0.1 kg，电阻为2 Ω，将其从图示位置(cd边与L1重合)由静止释放，速度随时间变化的图象如图乙所示，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，t2－t3之间的图线为与t轴平行的直线，t1－t2之间和t3之后的图线均为倾斜直线，已知t1－t2的时间间隔为0.6 s，整个运动过程中线圈始终位于竖直平面内．(重力加速度g取10 m/s2)则( )
A．在0－t1时间内，通过线圈的电荷量为2.5 C
B．线圈匀速运动的速度为8 m/s
C．线圈的长度ad＝1 m
D．0－t3时间内，线圈产生的热量为4.2 J
4．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是
A．只要有磁通量穿过电路，电路中就有感应电流
B．只要闭合电路在做运动，电路中就有感应电流
C．只要穿过闭合电路的磁通量足够大，电路中就有感应电流
D．只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流
5．如图所示，半径不同的两金属圆环ab和AB都不封口，用导线分别连接Aa和Bb组成闭合回路．当图中磁场逐渐增强时，回路中感应电流的方向是（ ）
A．A→B→b→a→A B．a→b→B→A→a
C．内环b→a，外环B→A D．无感应电流
6．L型的细铜棒在磁感应强度为B的匀强磁场中运动，已知L型棒两边相互垂直，长度均为l，运动速度大小均为v，则铜棒两端电势差的最大值为（ ）
A． B． C． D．
7．下列没有利用涡流的是（ ）
A．金属探测器
B．变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯
C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉
D．磁电式仪表的线圈用铝框做骨架
二、多选题
8．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、A2、A3是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法错误的是（ ）
A．图甲中，A1与L1的电阻值相同
B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
9．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，感应电流的方向是（ ）
A．经过I时，无感应电流 B．经过I时，
C．经过II时，无感应电流 D．经过III时，
10．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数匝，横截面积螺线管导线电阻，，，在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化则下列说法中正确的是
A．螺线管中产生的感应电动势为
B．闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电
C．电路中的电流稳定后，电阻的电流为
D．S断开后，流经的电量为
三、填空题
11．正方形导线框abcd，匝数为10匝，边长为20 cm，在磁感强度为0.2 T的匀强磁场中围绕与B方向垂直的转轴匀速转动，转速为120 r/min.当线框从平行于磁场位置开始转过90°时，线圈中磁通量的变化量是______Wb，线圈中磁通量平均变化率为________Wb/s，平均感应电动势为________V.
四、实验题
12．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，
（1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整正确，则N连接到________（选填“a”“b”“c”或“M”），M连接到________（选填“a”“b”“c”或“N”）。
（2）正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时，灵敏电流计指针向右偏转，由此可以判断_______。
A．线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向左加速滑动，都能引起灵敏电流计指针向左偏转
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电流计指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，灵敏电流计指针都静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向
（3）某同学第一次将滑动变阻器的触头P慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的触头P快速向右移动，发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是线圈中的____（填“磁通量”或“磁通量的变化”或“磁通量变化率”）第二次比第一次的大。
五、解答题
13．某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接。当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动（骨架与磁极不接触），随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。已知线圈的匝数为n，线圈的总电阻为R，重力加速度为g，求：
(1)重物的质量m；
(2)若线圈上的热功率不能超过P，线圈上安培力的最大值F。
14．如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为L=0.2m，其右端接有阻值为R=1Ω的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B=5T的匀强磁场中。一质量为m=2kg（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.5。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F=20N作用下从静止开始沿导轨运动距离为s=1.2m时，速度恰好达到最大值（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r=0.2Ω，导轨电阻不计，重力加速度大小为g=10m/s2。求此过程：
（1）速度达到最大值时，通过R的电流大小；
（2）杆的最大速度vm；
（3）经历的时间t。
15．如图所示，一正方形金属框边长l=0.1 m，每条边的电阻r=0.1 Ω，金属框以v=1.0 m/s的速度匀速穿过矩形匀强磁场区域MNPQ，其平面始终保持与磁场方向垂直，且cd边始终平行于磁场边界MN．已知金属框的边长小于MN的长度，磁场宽度L=0.3 m，磁感应强度 B=0.2 T．
(1)取逆时针方向为正方向，请通过计算分析，在图1中画出金属框穿过磁场区域的过程中，金属框内感应电流I随时间t变化的图线．
(2)请通过计算分析，在图2中画出ab两端电压Uab随时间t变化的图线．
16．如图所示，间距为d、足够长的两平行金属导轨固定放置在同一水平面上，导轨左端接一阻值为R的电阻，垂直导轨平面有磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场区域左、右边界与导轨垂直且间距也为d。一导体棒在外力作用下以某一速度向右进入磁场并做匀速运动。当导体棒离开磁场时，磁感应强度开始随时间均匀减小，其大小由B减小到零所用时间为t。整个过程回路中电动势大小保持不变，导体棒与导轨始终垂直并接触良好，回路中除R外其余电阻不计，求：
(1)导体棒在磁场中做匀速运动的速度大小；
(2)从导体棒进入磁场到磁感应强度减小到零的过程中电阻R产生的焦耳热。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
试题分析：闭合线圈在进入和离开磁场时的位移即为线圈的长度，线圈进入或离开磁场时受安培力作用，将做减速运动，由乙图可知，L=10cm，故A错误；磁场的宽度等于线圈刚进入磁场到刚离开磁场时的位移，由乙图可知，5-15cm是进入的过程，15-30cm是完全在磁场中运动的过程，30-40cm是离开磁场的过程，所以d=30cm-5cm=25cm，故B正确；根据F=BIL及得：，因为v是一个变量，所以F也是一个变量，所以线圈不是匀加速运动，是变减速运动，故C错误；线圈通过磁场过程中运用动能定理得：mv22 mv12=W安，由乙图可知v1=10m/s，v2=2m/s，带入数据得：W安=-48J，所以克服安培力做功为48J，即线圈通过磁场过程中产生的热量为48J，故D错误．故选B．
考点：v-t图像；法拉第电磁感应定律的应用；能量守恒定律．
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．金属棒a向右切割磁感线，产生向上的电流，此时所受向左的安培力，由牛顿第二定律
联立解得
因此金属棒a做加速度减小的加速直线运动，故A错误；
B． 金属棒b垂直锁定在水平导轨上，由系统能量守恒可知
因此金属棒a产生的焦耳热为
故B错误；
C．金属棒a的电荷量
联立解得
故C正确；
D．光滑平行导轨，金属棒a、b系统动量守恒
联立解得
因此
故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
根据平衡有：mg=BIL；而；联立两式解得：，故B正确．t1～t2的时间间隔内线圈一直做匀加速直线运动，知ab边刚进上边的磁场时，cd边也刚进下边的磁场．设磁场的宽度为d，则线圈的长度：L′=2d；线圈下降的位移为：x=L′+d=3d，则有：3d=vt-gt2，将v=8m/s，t=0.6s，代入解得：d=1m，所以线圈的长度为L′=2d=2m．故C错误．在0～t1时间内，cd边从L1运动到L2，通过线圈的电荷量为：．故A错误．0～t3时间内，根据能量守恒得：Q=mg（3d+2d）-mv2=0.1×10×(3+2) ×0.1×82＝1.8J．故D错误．故选B．
点睛：解决本题的关键理清线圈的运动情况，选择合适的规律进行求解，本题的难点就是通过线圈匀加速直线运动挖掘出下落的位移为磁场宽度的3倍．
4．D
【解析】
【详解】
产生感应电流的条件为：穿过闭合回路的磁通量发生变化，或者闭合回路的一部分电路做切割磁感线运动，D正确．
【点睛】注意条件中的：闭合回路、一部分、切割等重要字词．
5．B
【解析】
【详解】
试题分析：根据楞次定律的内容，结合闭合线圈，当磁场增强时，即可判定感应电流方向，从而求解．
解：由题意可知，两圆环构成闭合回路，当磁场增强时，则穿过闭合回路的磁通量增大，
根据楞次定律，则有外环逆时针，内环顺时针，即为a→b→B→A→a，故B正确，ACD错误；
故选B．
【点评】考查楞次定律的应用，掌握感应电流方向如何表达式，注意确定闭合回路是解题的关键．
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
由感应电动势
知，当细铜棒切割磁感线的有效长度最大时，铜棒两端的感应电动势最大。如图所示
即L型棒切割磁感线的有效长度为时，铜棒两端电势差最大，最大值为，故C正确。
故选C。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
金属探测器、真空冶炼炉都是利用涡流现象工作的，磁电式仪表利用涡流能让指针快速稳定，也是利用涡流现象，变压器中的硅钢片是为了防止涡流产生铁损，故只有B没有利用，ACD均利用了。
故选B。
8．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．图甲中，断开S1的瞬间，A1灯突然闪亮，是因为电路稳定时，L1的电流大于A1的电流，可知L1的电阻小于A1的电阻，故A错误；
B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明灯泡中的电流小于线圈中的电流，故B错误；
C．图乙中，因为要观察两只灯泡发光的亮度变化，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确；
D．图乙中，闭合S2瞬间，L2对电流由阻碍作用，所以L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误。
本题选错误的，故选ABD。
9．BC
【解析】
【详解】
AB．线框经过I时，边切割磁感线，根据右手定则可知感应电流方向为，A错误，B正确；
C．线框经过II时，穿过闭合线框的磁通量恒定不变，线框中不产生感应电流，C正确；
D．线框经过III时，边切割磁感线，根据右手定则可知感应电流方向为，D错误。
故选BC。
10．ACD
【解析】
【详解】
由法拉第电磁感应定律可得，螺线管内产生的电动势为：，A正确；据楞次定律，当穿过螺线管的磁通量增加时，螺线管下部可以看成电源的正极，则电容器下极板带正电，B错误；电流稳定后，电流为：，C正确；电键断开后流经电阻R2的电荷量为，D正确．
11． 0.008 0.064 0.64
【解析】
【详解】
磁通量的变化量：，转速，，线圈中磁通量平均变化率为，平均感应电动势.
【点睛】已知磁感应强度与正形导线框的边长，根据磁通量的计算公式可以求出磁通量的变化量；由法拉第电磁感应定律求出感应电动势．
12． a c B 磁通量的变化率
【解析】
【详解】
(1)[1]电表是为了测量线圈B中的感应电流的，所以N连接到a才能构成一个闭合回路；
[2]线圈A与电池组、滑动变阻器构成一个闭合回路，但是想改变电路中的电流，M必须连接到c，所以M连接到c。
(2)[3]将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时,电阻增大，线圈A中的电流讯速减小，则线圈B中的磁通量讯速减小时，灵敏电流计指针向右偏转
A．线圈A向上移动时，线圈B中的磁通量讯速减小时，灵敏电流计指针向右偏转，所以A错误；
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，线圈B中的磁通量都是讯速减小的，所以灵敏电流计指针向右偏转，则B正确；
C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，电流都在改变，所以线圈B中的磁通量都在变，所以灵敏电流计指针都会偏转，则C错误；
D．判断灵敏电流计指针偏转的方向，只需要根据磁通量的增减来判断，所以与线圈的绕线方向无关，则D错误；
故选B。
(3)[4]将滑动变阻器的触头P向右移动，慢慢移动与快速移动体现了磁通量的变化快慢，也就是磁通量的变化率，所以发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是线圈中的磁通量变化率第二次比第一次的大。
13．(1) ；(2)
【解析】
【详解】
(1)根据平衡条件得
解得
(2)最大功率时
解得
14．（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）杆匀速运动时速度最大，由受力平衡可得
有因为杆受到的安培力为
代入数据，解得
（2）导体杆切割磁感线产生的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，可得电动势为
通过欧姆定律可知，导体杆中的电流为
代入数据，解得
（3）对导体杆，运用动量定理有
其中，又因为平均电动势为
那么，平均电流为
代入数据，解得
15．(1)(2)
【解析】
【详解】
【分析】线框进入磁场区域时和线框穿出磁场区时，由楞次定律求出；ab两端电压Uab由电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求出．
解：(1)线框进入磁场区域时
E1=B l v=0.02 V
A
电流方向沿逆时针，如图（1）实线abcd所示，
感应电流持续的时间 s
线框在磁场中运动时，E2=0，I2=0
无电流的持续时间
线框穿出磁场区时，E3= B l v=0.02 V，
此电流的方向为顺时针，如图（1）虚线abcd所示，
规定电流方向逆时针为正，得I-t图线如图（2）所示．
(2)线框进入磁场区域ab两端电压
U1=I1 r=0.05×0.1=0.005V
线框在磁场中运动时，ab两端电压等于感应电动势
U2=B l v=0.02V
线框出磁场时ab两端电压，U3=E-I2 r=0.015V
由此得U-t图线如图（3）所示
16．(1) (2)
【解析】
【详解】
(1)导体棒在磁场中匀速运动时的感应电动势
离开磁场时的感应电动势
由题意可知
E1=E2
解得
(2)从导体棒进入磁场到磁感应强度减小到零的过程共经历的时间为2t，则电阻R产生的焦耳热
答案第1页，共2页
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