第二章电磁感应单元检测（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第二章电磁感应单元检测（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 407.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-18 09:15:16 | ||
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文档简介
人教版物理选择性必修二第二章电磁感应单元检测
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
如图，一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上，置于蹄形磁铁之间，两块铜片，分别与金属圆盘的边缘和转动轴接触．若使金属圆盘按图示方向俯视顺时针方向转动起来，下列说法正确的是
A. 电阻中有方向的感应电流
B. 电阻中有方向的感应电流
C. 穿过圆盘的磁通量始终没有变化，电阻中无感应电流
D. 调换磁铁的、极同时改变金属圆盘的转动方向，电阻中感应电流的方向也会发生改变
如图所示，有界匀强磁场垂直纸面向里，一闭合导线框从高处自由下落，运动一段时间后进入磁场，下落过程线框始终保持竖直，对线框进入磁场过程的分析正确的是
A. 感应电流沿顺时针方向
B. 端电势高于端
C. 可能匀加速进入
D. 感应电流的功率可能大于重力的功率
把轻质导线圈用细线挂在磁铁极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内，如图所示。当线圈通以图示方向的电流时，线圈将
A. 发生转动，同时靠近磁铁 B. 发生转动，同时远离磁铁
C. 不发生转动，只靠近磁铁 D. 不发生转动，只远离磁铁
如图，和为空间一匀强磁场的边界，其中，，且；为的角平分线，间的距离为；磁场方向垂直于纸面向里。一边长为的正方形导线框沿方向匀速通过磁场，时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流与时间的关系图线可能正确的是
A. B.
C. D.
如图甲、乙、丙中，除导体棒可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器原来不带电。设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面即纸面向里的匀强磁场中，导轨足够长。现给导体棒一个向右的初速度，在图甲、乙、丙三种情形下关于导体棒的运动状态，下列说法正确的是
A. 图甲中，棒先做匀减速运动，最终做匀速运动
B. 图乙中，棒先做加速度越来越大的减速运动，最终静止
C. 图丙中，棒先做初速度为的变减速运动，然后反向做变加速运动，最终做匀速运动
D. 三种情形下导体棒最终都匀速运动
如图所示，两电阻不计的足够长光滑导轨倾斜放置，上端连接一电阻，空间有一垂直导轨平面向上的匀强磁场，一质量为的导体棒与导轨接触良好，从某处自由释放，下列四幅图像分别表示导体棒运动过程中速度与时间关系、加速度与时间关系、机械能与位移关系、以及通过导体棒电量与位移关系，其中可能正确的是
A. B.
C. D.
如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨和，两导轨间距为，电阻均可忽略不计．在和之间接有阻值为的电阻器，导体杆质量为、有效电阻为，并与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直向上磁感应强度为的匀强磁场中．现给杆一个初速度，使杆向右运动杆最后停在导轨上下列说法正确的是
A. 杆将做匀减速运动直到静止整个过程回路产生的热量为
B. 杆速度减为时，杆加速度大小
C. 杆速度减为时，通过电阻器的电量
D. 杆速度减为时，杆走过的位移
下列现象中利用的原理主要不是电磁感应的是
A. 如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内的金属能迅速熔化
B. 如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警
C. 如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来
D. 如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来
涡流、电磁驱动和电磁阻尼都是电磁感应现象，三者常常有紧密联系。下列说法正确的是
A. 图甲中，如果在上下振动的磁铁下固定一个铝板，磁铁会很快静止下来，这属于电磁阻尼现象
B. 图甲中，如果在上下振动的磁铁下固定一个铝板，磁铁振动时，铝板中会产生涡流，涡流对磁铁总有排斥作用
C. 图乙中，竖直放置的蹄形磁铁转动后，同轴的闭合线圈会同向转动，这属于电磁阻尼现象
D. 图乙中，蹄形磁铁匀速转动时间足够长，闭合线圈的转速可以大于蹄形磁铁的转速
如图所示的电路中，电感的自感系数很大，电阻可忽略，为理想二极管，则下列说法中正确的有
A. 当闭合时，立即变亮，逐渐变亮
B. 当闭合时，一直不亮，立即变亮
C. 当断开时，立即熄灭
D. 当断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈的电流。电路中电灯的电阻，定值电阻，、间电势差，开关原来闭合，电路处于稳定状态，在时刻断开开关，该时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示。
线圈的直流电阻___________；结果保留两位有效数字
闭合开关一段时间后，开关断开时，看到的现象是___________；
断开开关后，通过电灯的电流方向___________填：或。
断开开关瞬间，线圈产生的自感电动势为___________。
A.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈，相同的小灯泡、，电阻，开关和电池组，用导线将它们连接成如图所示的电路，检查电路后，闭合开关，小灯泡发光，电感线圈自感系数较大，当开关断开的瞬间，则有______填序号比先熄灭；比先熄灭；一起熄灭此时，灯的电流方向为______填序号左到右；右到左，某同学虽经多次重复断开开关，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是________。
B.我们可以通过以下实验，来探究产生感应电流的条件．
给岀的实物图中，请用笔画线代替导线补全实验电路；
接好电路，合上开关瞬间，电流表指针______填“偏转”或“不偏转”；电路稳定后，电流表指针______填“偏转”或“不偏转”；迅速移动滑动变阻器的滑片，电流表指针______填“偏转”或“不偏转”；
根据以上实验可得：产生感应电流的条件。
三、计算题（本大题共4小题，共42.0分）
如图所示，固定在水平面内的型金属框架宽度为，左端接有阻值的电阻，垂直轨道放置的金属杆阻值、质量。整个轨道处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为金属杆以初速度开始向图右方运动。不计轨道摩擦和轨道电阻。求：
金属杆速度变为时，杆的加速度是多大；
金属杆从开始运动到静止，通过电阻上的电荷量及金属杆通过的位移；
金属杆从开始运动到静止，电阻上产生的焦耳热是多少？
如图甲所示，在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框，边长为，线框质量、电阻，空间存在一有界匀强磁场，磁场的左边界如虚线所示，虚线右侧足够大区域存在磁场，磁场方向竖直向下。线框在水平向右的外力作用下，以初速度匀加速进入磁场，外力的大小随时间变化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时，求：
匀强磁场的磁感应强度
线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量
若线框进入磁场过程中做功为，求在此过程中线框产生的焦耳热。
如图甲所示，绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨、，相距为，右侧导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，磁感应强度的大小如图乙变化。开始时棒和棒锁定在导轨如图甲位置，棒与棒平行，棒离水平面高度为，棒与之间的距离也为，棒的质量为，有效电阻，棒的质量为，有效电阻为设、棒在运动过程始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计。在末解除对棒和棒的锁定。问：
时间段通过棒的电流大小与方向；
稳定后棒和棒将以相同的速度作匀速直线运动，试求这一速度；
从解除锁定到两棒以相同的速度作匀速运动，棒产生的热量为多少？
棒和棒速度相同时，它们之间的距离为多大？用分数表达计算结果
如图甲所示，光滑斜面倾角，在斜面上放置一矩形单匝线框，边的边长，边的边长，线框的质量，电阻。斜面上线的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示，线和线的距离。时线框在平行于斜面向上的恒力的作用下从静止开始运动，在时刻进入磁场，一直运动到线处。求：
线框进入磁场前的加速度大小和刚进入磁场时的速度大小；
线框进入磁场时的感应电流大小和方向答或；
线框边运动到线处所对应的时刻；
在至过程中线框产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解答】
圆盘上、间的半径切割磁感线产生感应电动势，该半径与构成闭合回路，电路中产生感应电流，由右手定则可知，通过电阻的感应电流方向为：，故AC错误，B正确；
D.调换磁铁的、极同时改变金属盘的转动方向，半径的转动方向与磁场方向同时变为相反方向，由右手定则可知，中感应电流的方向不变，故D错误；故选B。
2.【答案】
【解答】A.线框进入磁场过程，导线框的磁通量改变，产生感应电流，利用楞次定律判断感应电流的方向为逆时针，故A错误；
B.由右手定则可知，电流方向从到，相当于内部电源；故端电势低于端，故B错误；
C.线框进入磁场过程，安培力方向向上，大小为，随着速度增大，安培力增大，由可知加速度逐渐减小，故C错误；
D.开始进入磁场时，可能安培力大于重力，；即，故，即感应电流的功率可能大于重力的功率，故D正确。故选D。
3.【答案】
【解答】由右手螺旋定则可知，线圈向外一面为极，因为异名磁极相互吸引，因此从上往下看，线圈做顺时针方向转动，同时靠近磁铁，故BCD错误，A正确。故选A。
4.【答案】
【解答】在整个正方形导线框通过磁场的过程中，切割磁感线的边框为两竖直边框，两水平边框不切割磁感线．由于正方形导线框沿方向匀速通过磁场，则有：从开始到左边框到达之前，导线框进入磁场切割磁感线的有效长度随时间均匀增加，根据得出感应电动势随时间也均匀增加，由于电阻不变，所以感应电流也随时间均匀增加．根据右手定则判断出感应电流的方向，结合导线框中感应电流沿逆时针方向时为正方向，得出开始时为正方向；当左边框到达之后，由于进入磁场切割磁感线的有效长度不变，所以感应电流不变．电流方向为正方向；当左边框到达中点，右边框即将进入磁场切割磁感线时，接下来由于左边框的切割磁感线的有效长度在减小，而右边框切割磁感线的有效长度在增大，而左右边框切割磁感线产生的感应电动势方向相反，所以整个感应电动势随时间也均匀减小．电流也均匀减小，方向为逆时针方向．当左边框到达距点时，左右边框切割磁感线的有效长度相等，此时感应电动势为，电流为再往后跟前面过程相反．故B正确，ACD错误。
5.【答案】
【解答】A.题图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，由于充电电流不断减小，安培力减小，则导体棒做变减速运动，当电容器极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，棒不受安培力，向右做匀速运动，故A错误；
B.题图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，导体棒受向左的安培力而做减速运动，随速度的减小，电流减小，安培力减小，加速度减小，最终棒静止，故B错误；
C.题图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做变减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做变加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，棒向左做匀速运动，故C正确；D.由以上分析可知，故D错误。
6.【答案】
【解答】A.由左手定则判断导体棒所受的安培力沿斜面向上，导体棒开始阶段速度增大，感应电动势增大，感应电流增大，安培力增大，由于导轨足够长，当时棒做匀速直线运动，故A错误；
B.设导体棒长为，根据牛顿第二定律可得，其中，得，因为随时间增加的越来越慢，则随时间减小的越来越慢，故B错误；
C.机械能减少量等于克服安培力做的功，而安培力越来越大，则相同位移内安培力做功越来越多，所以机械能减少的越来越快，故C正确；
D.由法拉第电磁感应定律可得，平均感应电流为，通过导体棒电量为，则与成正比，即与的图像应是过原点的直线，故D错误。故选C。
7.【答案】
【解答】A.杆一个初速度，使杆向右运动，杆切割磁感线产生感应电流，受到向左的安培力，随着速度的减小，安培力减小，杆的加速度减小，所以杆做加速度减小的变减速运动，直到静止，杆的动能逐渐转化为电能，由能量守恒定律知，整个过程回路产生的热量为，故A错误；
B.杆速度减为时，杆受到的安培力为：，根据牛顿第二定律得：，得：，故B错误；
C.根据动量定理得：，又，联立得通过电阻器的电量为：，故C错误；
D.由动量定理得，又，联立得：，方程两边求和得：，而，解得杆走过的位移为：，故D正确。故选D。
8.【答案】
【解答】A.真空冶炼炉中的线圈通有高频电流，由于电磁感应，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使其达到很高的温度
B.金属物体过安检门时，金属物在安全门的磁场中发生电磁感应现象内部出现感应电流，感应电流产生的磁场反作用于安检门发生报警；
C.导电液体之所以会旋转，是因为安培力的作用，不是电磁感应现象；
D.磁场中旋转铜盘由于切割磁感线发生电磁感应内部产生环形电流，电流在磁场力作用下使圆盘很快停下来，此为电磁阻尼现象；本题选择不是电磁感应的，故选C。
9.【答案】
【解答】图甲中，磁铁振动时铝板中磁通量会发生变化，会产生感应电流即涡流，根据楞次定律，涡流对磁铁运动有阻碍作用，即靠近时排斥，远离时吸引，这是电磁阻尼的具体实例，故A正确，B错误；
图乙中，蹄形磁铁逆时针转动时，穿过闭合线圈的磁通量会变化，会产生感应电流，感应电流阻碍它们之间的相对运动，所以同轴的闭合线圈也逆时针转动，这是电磁驱动；闭合线圈的转速一定小于蹄形磁铁的转速，不然就不会有感应电流，也就不会有动力，故CD错误。故选A。
10.【答案】
【解答】、闭合开关的瞬间，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过，由于线圈中自感电动势的阻碍，灯逐渐亮，故AB错误；
、闭合开关，待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，两灯串联，所以突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭．故C错误，D正确。故选D。
11.【答案】 闪亮一下再逐渐熄灭
【解析】解：由图可知，零时刻通过电感线圈的电流为：，
由欧姆定律：
解得：。
电路中电灯的电阻，则通过灯泡的电流：，开关接通一段时间后，相当于一直流电阻，由以上的分析可知，中的电流大于灯泡中的电流，断开瞬间，相当于电源，给灯泡供电，灯泡将闪亮一下再逐渐熄灭；
断开开关后，中的电流方向不变，所以通过电灯的电流方向为方向；
断开开关后，通过线圈的最大电流为，则线圈的自感电动势。
故答案为：；闪亮一下再逐渐熄灭；；
根据欧姆定律求出开关断开前线圈的直流电阻；
当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析。
线圈的自感电动势。
解决本题的关键知道电感器对电流的变化有阻碍作用，电流增大，阻碍其增大，电流减小，阻碍其减小。
12.【答案】A.，，线圈电阻偏大
B.
偏转；不偏转；偏转；闭合回路磁通量发生变化。
【解析】
A.【解答】当开关断开的瞬间，中产生自感电动势，相当于电源，、两灯串联，同时逐渐变暗到熄灭，故选择；
在没有断开前，流过灯电流方向从左向右，当断开后，在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，流过灯的电流方向从右向左，故选择。
小灯泡能否闪亮的原因是之前与之后的电流有差值，当之后电流大于之前，则会闪亮，若小于或等于则不会闪亮，因此造成未闪亮的原因是线圈电流偏小，线圈电阻偏大。
故答案为：，，线圈电阻偏大。
B.
【解答】
把电流计与线圈组成串联电路，电源、开关、滑动变阻器、线圈组成串联电路，电路图如图所示。
接好电路，合上开关瞬间，穿过线圈的磁通量增加，电流表指针偏转；
电路稳定后，穿过线圈的磁通量不变，电流表指针不偏转；
迅速移动滑动变阻器的滑片，穿过线圈的磁通量变化，电流表指针偏转；
由实验现象可知，产生感应电流的条件闭合回路磁通量发生变化。
故答案为：；偏转；不偏转；偏转；闭合回路磁通量发生变化。
13.【答案】解：金属杆速度变为时，电动势
电路中的电流
金属杆受到的安培力
根据牛顿第二定律可得杆的加速度；
金属杆从开始运动到静止，根据动量定理可得：
，
其中
解得：；
根据
解得金属杆通过的位移；
全过程中，动能转化为焦耳热，则有：
根据焦耳定律可得：。
答：金属杆速度变为时，杆的加速度是；
金属杆从开始运动到静止，通过电阻上的电荷量为，金属杆通过的位移为；
金属杆从开始运动到静止，电阻上产生的焦耳热是。
14.【答案】解：由图象可知，当线框全部进入磁场后，
时，线框的加速度：，
时刻线框所受的安培力：，
由图示图象可知：，
由牛顿第二定律得：，
代入数据解得：；
线框进入磁场过程通过截面电量：，
由法拉第电磁感应定律得，
由闭合电路欧姆定律得：，
解得，电荷量：，
由匀变速直线运动得：，
代入数据解得：，；
线框进入磁场过程，由能量守恒定律：
，代入数据解得：。
答：匀强磁场的磁感应强度为；
线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量为；
在此过程中线框产生的焦耳热为。
15.【答案】解：时间段，根据法拉第电磁感应定律得：
通过棒的电流大小为：
方向自指向。
棒下滑过程，由机械能守恒定律得：
得：；
棒进入磁场后产生感应电流，受到向左的安培力，做减速运动，棒在安培力作用下向右加速运动，稳定后棒和棒将以相同的速度作匀速直线运动，两棒组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得：
解得两棒稳定时共同速度为：
根据能量守恒定律得：。
棒产生的热量为：
联立解得：
设整个的过程中通过回路的电荷量为，
对棒，由动量定理得：
又，解得：
设稳定后两棒之间的距离是，则有：
联立以上两式得：
16.【答案】解：线框进入磁场前时，做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：
线框进入磁场前的加速度：
线框刚进入磁场时的速度大小：
线框进入磁场时产生的感应电动势
感应电流
根据右手定则，电流的方向为
线框进入磁场前时，做匀加速直线运动；进入磁场的过程中，由于，，线框做匀速直线运动；线框完全进入磁场后至运动到线，仍做匀加速直线运动。
进入磁场前线框的运动时间为
进入磁场过程中匀速运动时间为
线框完全进入磁场后线框受力情况与进入磁场前相同，所以该阶段的加速度大小仍为 ，该过程有
代入得：
解得：
因此边由静止开始运动到线处所用的时间为
线框进入磁场的过程中做匀速运动，根据功能关系有
时间，线框中的感应电流：
时间内产生的焦耳热：
在至过程中线框产生的焦耳热：
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一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
如图，一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上，置于蹄形磁铁之间，两块铜片，分别与金属圆盘的边缘和转动轴接触．若使金属圆盘按图示方向俯视顺时针方向转动起来，下列说法正确的是
A. 电阻中有方向的感应电流
B. 电阻中有方向的感应电流
C. 穿过圆盘的磁通量始终没有变化，电阻中无感应电流
D. 调换磁铁的、极同时改变金属圆盘的转动方向，电阻中感应电流的方向也会发生改变
如图所示，有界匀强磁场垂直纸面向里，一闭合导线框从高处自由下落，运动一段时间后进入磁场，下落过程线框始终保持竖直，对线框进入磁场过程的分析正确的是
A. 感应电流沿顺时针方向
B. 端电势高于端
C. 可能匀加速进入
D. 感应电流的功率可能大于重力的功率
把轻质导线圈用细线挂在磁铁极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且在线圈平面内，如图所示。当线圈通以图示方向的电流时，线圈将
A. 发生转动，同时靠近磁铁 B. 发生转动，同时远离磁铁
C. 不发生转动，只靠近磁铁 D. 不发生转动，只远离磁铁
如图，和为空间一匀强磁场的边界，其中，，且；为的角平分线，间的距离为；磁场方向垂直于纸面向里。一边长为的正方形导线框沿方向匀速通过磁场，时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流与时间的关系图线可能正确的是
A. B.
C. D.
如图甲、乙、丙中，除导体棒可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器原来不带电。设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面即纸面向里的匀强磁场中，导轨足够长。现给导体棒一个向右的初速度，在图甲、乙、丙三种情形下关于导体棒的运动状态，下列说法正确的是
A. 图甲中，棒先做匀减速运动，最终做匀速运动
B. 图乙中，棒先做加速度越来越大的减速运动，最终静止
C. 图丙中，棒先做初速度为的变减速运动，然后反向做变加速运动，最终做匀速运动
D. 三种情形下导体棒最终都匀速运动
如图所示，两电阻不计的足够长光滑导轨倾斜放置，上端连接一电阻，空间有一垂直导轨平面向上的匀强磁场，一质量为的导体棒与导轨接触良好，从某处自由释放，下列四幅图像分别表示导体棒运动过程中速度与时间关系、加速度与时间关系、机械能与位移关系、以及通过导体棒电量与位移关系，其中可能正确的是
A. B.
C. D.
如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨和，两导轨间距为，电阻均可忽略不计．在和之间接有阻值为的电阻器，导体杆质量为、有效电阻为，并与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直向上磁感应强度为的匀强磁场中．现给杆一个初速度，使杆向右运动杆最后停在导轨上下列说法正确的是
A. 杆将做匀减速运动直到静止整个过程回路产生的热量为
B. 杆速度减为时，杆加速度大小
C. 杆速度减为时，通过电阻器的电量
D. 杆速度减为时，杆走过的位移
下列现象中利用的原理主要不是电磁感应的是
A. 如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内的金属能迅速熔化
B. 如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警
C. 如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来
D. 如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来
涡流、电磁驱动和电磁阻尼都是电磁感应现象，三者常常有紧密联系。下列说法正确的是
A. 图甲中，如果在上下振动的磁铁下固定一个铝板，磁铁会很快静止下来，这属于电磁阻尼现象
B. 图甲中，如果在上下振动的磁铁下固定一个铝板，磁铁振动时，铝板中会产生涡流，涡流对磁铁总有排斥作用
C. 图乙中，竖直放置的蹄形磁铁转动后，同轴的闭合线圈会同向转动，这属于电磁阻尼现象
D. 图乙中，蹄形磁铁匀速转动时间足够长，闭合线圈的转速可以大于蹄形磁铁的转速
如图所示的电路中，电感的自感系数很大，电阻可忽略，为理想二极管，则下列说法中正确的有
A. 当闭合时，立即变亮，逐渐变亮
B. 当闭合时，一直不亮，立即变亮
C. 当断开时，立即熄灭
D. 当断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈的电流。电路中电灯的电阻，定值电阻，、间电势差，开关原来闭合，电路处于稳定状态，在时刻断开开关，该时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示。
线圈的直流电阻___________；结果保留两位有效数字
闭合开关一段时间后，开关断开时，看到的现象是___________；
断开开关后，通过电灯的电流方向___________填：或。
断开开关瞬间，线圈产生的自感电动势为___________。
A.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈，相同的小灯泡、，电阻，开关和电池组，用导线将它们连接成如图所示的电路，检查电路后，闭合开关，小灯泡发光，电感线圈自感系数较大，当开关断开的瞬间，则有______填序号比先熄灭；比先熄灭；一起熄灭此时，灯的电流方向为______填序号左到右；右到左，某同学虽经多次重复断开开关，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是________。
B.我们可以通过以下实验，来探究产生感应电流的条件．
给岀的实物图中，请用笔画线代替导线补全实验电路；
接好电路，合上开关瞬间，电流表指针______填“偏转”或“不偏转”；电路稳定后，电流表指针______填“偏转”或“不偏转”；迅速移动滑动变阻器的滑片，电流表指针______填“偏转”或“不偏转”；
根据以上实验可得：产生感应电流的条件。
三、计算题（本大题共4小题，共42.0分）
如图所示，固定在水平面内的型金属框架宽度为，左端接有阻值的电阻，垂直轨道放置的金属杆阻值、质量。整个轨道处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为金属杆以初速度开始向图右方运动。不计轨道摩擦和轨道电阻。求：
金属杆速度变为时，杆的加速度是多大；
金属杆从开始运动到静止，通过电阻上的电荷量及金属杆通过的位移；
金属杆从开始运动到静止，电阻上产生的焦耳热是多少？
如图甲所示，在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框，边长为，线框质量、电阻，空间存在一有界匀强磁场，磁场的左边界如虚线所示，虚线右侧足够大区域存在磁场，磁场方向竖直向下。线框在水平向右的外力作用下，以初速度匀加速进入磁场，外力的大小随时间变化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时，求：
匀强磁场的磁感应强度
线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量
若线框进入磁场过程中做功为，求在此过程中线框产生的焦耳热。
如图甲所示，绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨、，相距为，右侧导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，磁感应强度的大小如图乙变化。开始时棒和棒锁定在导轨如图甲位置，棒与棒平行，棒离水平面高度为，棒与之间的距离也为，棒的质量为，有效电阻，棒的质量为，有效电阻为设、棒在运动过程始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计。在末解除对棒和棒的锁定。问：
时间段通过棒的电流大小与方向；
稳定后棒和棒将以相同的速度作匀速直线运动，试求这一速度；
从解除锁定到两棒以相同的速度作匀速运动，棒产生的热量为多少？
棒和棒速度相同时，它们之间的距离为多大？用分数表达计算结果
如图甲所示，光滑斜面倾角，在斜面上放置一矩形单匝线框，边的边长，边的边长，线框的质量，电阻。斜面上线的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示，线和线的距离。时线框在平行于斜面向上的恒力的作用下从静止开始运动，在时刻进入磁场，一直运动到线处。求：
线框进入磁场前的加速度大小和刚进入磁场时的速度大小；
线框进入磁场时的感应电流大小和方向答或；
线框边运动到线处所对应的时刻；
在至过程中线框产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解答】
圆盘上、间的半径切割磁感线产生感应电动势，该半径与构成闭合回路，电路中产生感应电流，由右手定则可知，通过电阻的感应电流方向为：，故AC错误，B正确；
D.调换磁铁的、极同时改变金属盘的转动方向，半径的转动方向与磁场方向同时变为相反方向，由右手定则可知，中感应电流的方向不变，故D错误；故选B。
2.【答案】
【解答】A.线框进入磁场过程，导线框的磁通量改变，产生感应电流，利用楞次定律判断感应电流的方向为逆时针，故A错误；
B.由右手定则可知，电流方向从到，相当于内部电源；故端电势低于端，故B错误；
C.线框进入磁场过程，安培力方向向上，大小为，随着速度增大，安培力增大，由可知加速度逐渐减小，故C错误；
D.开始进入磁场时，可能安培力大于重力，；即，故，即感应电流的功率可能大于重力的功率，故D正确。故选D。
3.【答案】
【解答】由右手螺旋定则可知，线圈向外一面为极，因为异名磁极相互吸引，因此从上往下看，线圈做顺时针方向转动，同时靠近磁铁，故BCD错误，A正确。故选A。
4.【答案】
【解答】在整个正方形导线框通过磁场的过程中，切割磁感线的边框为两竖直边框，两水平边框不切割磁感线．由于正方形导线框沿方向匀速通过磁场，则有：从开始到左边框到达之前，导线框进入磁场切割磁感线的有效长度随时间均匀增加，根据得出感应电动势随时间也均匀增加，由于电阻不变，所以感应电流也随时间均匀增加．根据右手定则判断出感应电流的方向，结合导线框中感应电流沿逆时针方向时为正方向，得出开始时为正方向；当左边框到达之后，由于进入磁场切割磁感线的有效长度不变，所以感应电流不变．电流方向为正方向；当左边框到达中点，右边框即将进入磁场切割磁感线时，接下来由于左边框的切割磁感线的有效长度在减小，而右边框切割磁感线的有效长度在增大，而左右边框切割磁感线产生的感应电动势方向相反，所以整个感应电动势随时间也均匀减小．电流也均匀减小，方向为逆时针方向．当左边框到达距点时，左右边框切割磁感线的有效长度相等，此时感应电动势为，电流为再往后跟前面过程相反．故B正确，ACD错误。
5.【答案】
【解答】A.题图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，由于充电电流不断减小，安培力减小，则导体棒做变减速运动，当电容器极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，棒不受安培力，向右做匀速运动，故A错误；
B.题图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，导体棒受向左的安培力而做减速运动，随速度的减小，电流减小，安培力减小，加速度减小，最终棒静止，故B错误；
C.题图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做变减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做变加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，棒向左做匀速运动，故C正确；D.由以上分析可知，故D错误。
6.【答案】
【解答】A.由左手定则判断导体棒所受的安培力沿斜面向上，导体棒开始阶段速度增大，感应电动势增大，感应电流增大，安培力增大，由于导轨足够长，当时棒做匀速直线运动，故A错误；
B.设导体棒长为，根据牛顿第二定律可得，其中，得，因为随时间增加的越来越慢，则随时间减小的越来越慢，故B错误；
C.机械能减少量等于克服安培力做的功，而安培力越来越大，则相同位移内安培力做功越来越多，所以机械能减少的越来越快，故C正确；
D.由法拉第电磁感应定律可得，平均感应电流为，通过导体棒电量为，则与成正比，即与的图像应是过原点的直线，故D错误。故选C。
7.【答案】
【解答】A.杆一个初速度，使杆向右运动，杆切割磁感线产生感应电流，受到向左的安培力，随着速度的减小，安培力减小，杆的加速度减小，所以杆做加速度减小的变减速运动，直到静止，杆的动能逐渐转化为电能，由能量守恒定律知，整个过程回路产生的热量为，故A错误；
B.杆速度减为时，杆受到的安培力为：，根据牛顿第二定律得：，得：，故B错误；
C.根据动量定理得：，又，联立得通过电阻器的电量为：，故C错误；
D.由动量定理得，又，联立得：，方程两边求和得：，而，解得杆走过的位移为：，故D正确。故选D。
8.【答案】
【解答】A.真空冶炼炉中的线圈通有高频电流，由于电磁感应，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使其达到很高的温度
B.金属物体过安检门时，金属物在安全门的磁场中发生电磁感应现象内部出现感应电流，感应电流产生的磁场反作用于安检门发生报警；
C.导电液体之所以会旋转，是因为安培力的作用，不是电磁感应现象；
D.磁场中旋转铜盘由于切割磁感线发生电磁感应内部产生环形电流，电流在磁场力作用下使圆盘很快停下来，此为电磁阻尼现象；本题选择不是电磁感应的，故选C。
9.【答案】
【解答】图甲中，磁铁振动时铝板中磁通量会发生变化，会产生感应电流即涡流，根据楞次定律，涡流对磁铁运动有阻碍作用，即靠近时排斥，远离时吸引，这是电磁阻尼的具体实例，故A正确，B错误；
图乙中，蹄形磁铁逆时针转动时，穿过闭合线圈的磁通量会变化，会产生感应电流，感应电流阻碍它们之间的相对运动，所以同轴的闭合线圈也逆时针转动，这是电磁驱动；闭合线圈的转速一定小于蹄形磁铁的转速，不然就不会有感应电流，也就不会有动力，故CD错误。故选A。
10.【答案】
【解答】、闭合开关的瞬间，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过，由于线圈中自感电动势的阻碍，灯逐渐亮，故AB错误；
、闭合开关，待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，两灯串联，所以突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭．故C错误，D正确。故选D。
11.【答案】 闪亮一下再逐渐熄灭
【解析】解：由图可知，零时刻通过电感线圈的电流为：，
由欧姆定律：
解得：。
电路中电灯的电阻，则通过灯泡的电流：，开关接通一段时间后，相当于一直流电阻，由以上的分析可知，中的电流大于灯泡中的电流，断开瞬间，相当于电源，给灯泡供电，灯泡将闪亮一下再逐渐熄灭；
断开开关后，中的电流方向不变，所以通过电灯的电流方向为方向；
断开开关后，通过线圈的最大电流为，则线圈的自感电动势。
故答案为：；闪亮一下再逐渐熄灭；；
根据欧姆定律求出开关断开前线圈的直流电阻；
当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析。
线圈的自感电动势。
解决本题的关键知道电感器对电流的变化有阻碍作用，电流增大，阻碍其增大，电流减小，阻碍其减小。
12.【答案】A.，，线圈电阻偏大
B.
偏转；不偏转；偏转；闭合回路磁通量发生变化。
【解析】
A.【解答】当开关断开的瞬间，中产生自感电动势，相当于电源，、两灯串联，同时逐渐变暗到熄灭，故选择；
在没有断开前，流过灯电流方向从左向右，当断开后，在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，流过灯的电流方向从右向左，故选择。
小灯泡能否闪亮的原因是之前与之后的电流有差值，当之后电流大于之前，则会闪亮，若小于或等于则不会闪亮，因此造成未闪亮的原因是线圈电流偏小，线圈电阻偏大。
故答案为：，，线圈电阻偏大。
B.
【解答】
把电流计与线圈组成串联电路，电源、开关、滑动变阻器、线圈组成串联电路，电路图如图所示。
接好电路，合上开关瞬间，穿过线圈的磁通量增加，电流表指针偏转；
电路稳定后，穿过线圈的磁通量不变，电流表指针不偏转；
迅速移动滑动变阻器的滑片，穿过线圈的磁通量变化，电流表指针偏转；
由实验现象可知，产生感应电流的条件闭合回路磁通量发生变化。
故答案为：；偏转；不偏转；偏转；闭合回路磁通量发生变化。
13.【答案】解：金属杆速度变为时，电动势
电路中的电流
金属杆受到的安培力
根据牛顿第二定律可得杆的加速度；
金属杆从开始运动到静止，根据动量定理可得：
，
其中
解得：；
根据
解得金属杆通过的位移；
全过程中，动能转化为焦耳热，则有：
根据焦耳定律可得：。
答：金属杆速度变为时，杆的加速度是；
金属杆从开始运动到静止，通过电阻上的电荷量为，金属杆通过的位移为；
金属杆从开始运动到静止，电阻上产生的焦耳热是。
14.【答案】解：由图象可知，当线框全部进入磁场后，
时，线框的加速度：，
时刻线框所受的安培力：，
由图示图象可知：，
由牛顿第二定律得：，
代入数据解得：；
线框进入磁场过程通过截面电量：，
由法拉第电磁感应定律得，
由闭合电路欧姆定律得：，
解得，电荷量：，
由匀变速直线运动得：，
代入数据解得：，；
线框进入磁场过程，由能量守恒定律：
，代入数据解得：。
答：匀强磁场的磁感应强度为；
线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量为；
在此过程中线框产生的焦耳热为。
15.【答案】解：时间段，根据法拉第电磁感应定律得：
通过棒的电流大小为：
方向自指向。
棒下滑过程，由机械能守恒定律得：
得：；
棒进入磁场后产生感应电流，受到向左的安培力，做减速运动，棒在安培力作用下向右加速运动，稳定后棒和棒将以相同的速度作匀速直线运动，两棒组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得：
解得两棒稳定时共同速度为：
根据能量守恒定律得：。
棒产生的热量为：
联立解得：
设整个的过程中通过回路的电荷量为，
对棒，由动量定理得：
又，解得：
设稳定后两棒之间的距离是，则有：
联立以上两式得：
16.【答案】解：线框进入磁场前时，做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：
线框进入磁场前的加速度：
线框刚进入磁场时的速度大小：
线框进入磁场时产生的感应电动势
感应电流
根据右手定则，电流的方向为
线框进入磁场前时，做匀加速直线运动；进入磁场的过程中，由于，，线框做匀速直线运动；线框完全进入磁场后至运动到线，仍做匀加速直线运动。
进入磁场前线框的运动时间为
进入磁场过程中匀速运动时间为
线框完全进入磁场后线框受力情况与进入磁场前相同，所以该阶段的加速度大小仍为 ，该过程有
代入得：
解得：
因此边由静止开始运动到线处所用的时间为
线框进入磁场的过程中做匀速运动，根据功能关系有
时间，线框中的感应电流：
时间内产生的焦耳热：
在至过程中线框产生的焦耳热：
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