第二章电磁感应 单元综合练（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 第二章电磁感应 单元综合练（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-11 23:17:53 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修二 第二章 电磁感应 单元综合练
一、单选题
1．在如图甲所示的电路中，两个电阻的阻值均为2R，电容器的电容为C，单匝圆形金属线圈的半径为r1，线圈的电阻为R，其内部半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为（t0，0）和（0，B0），其余导线的电阻不计，在0~t0时间内，下列说法正确的是（ ）
A．电容器上极板带正电
B．通过线圈的电流为
C．电容器两端电压为
D．电容器所带的电荷量为
2．如图所示，将电阻R=4Ω的导体棒弯成半径r=0.2m的闭合圆环，圆心为O，COD是一条直径，在O、D间接有负载电阻。整个圆环所处空间均有垂直于圆环平面的匀强磁场，磁感应强度大小B=1T。电阻的导体棒OA的O端与圆环圆心O连接并绕O点以角速度ω=200rad/s匀速转动，A端与圆环良好接触，则（ ）
A．当OA到达OC处时，圆环消耗的电功率为0.32W
B．当OA到达OC处时，圆环消耗的电功率为W
C．全电路最大电流为1A
D．全电路最大电流为0.8A
3．如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成。轨道间放置一个导体滑块作为弹头。当电流从一条轨道流入，经弹头从另一条轨道流回时，在两轨道间产生磁场，弹头就在安培力推动下以很大的速度射出去。不计空气阻力，将该过程中安培力近似处理为恒力，为了使弹头获得更大的速度，可适当( )
A．减小平行轨道间距 B．增大轨道中的电流
C．缩短轨道的长度 D．增大弹头的质量
4．下列说法正确的是（ ）
A．楞次通过实验研究，总结出了电磁感应定律
B．法拉第通过实验研究，发现了电流周围存在磁场
C．亚里士多德最先验证了轻重不同的物体在真空中下落快慢相同
D．伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因
5．如图所示，水平面上足够长的光滑平行金属导轨，左侧接定值电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。金属杆MN以某一初速度沿导轨向右滑行，且与导轨接触良好，导轨电阻不计。则金属杆在运动过程中，速度大小v、流过的电量q与时间t或位移x的关系图像错误的是（ ）
A． B．
C． D．
6．如图所示为家用单相电能表的结构示意图，其中电流线圈串联在电路中，电压线圈并联在电路中，通过电流线圈和电压线圈的交变电流产生的交变磁场使铝盘中产生涡旋电流，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，转动方向如图中箭头所示。旁边还固定一块形永久磁铁，铝盘转动时要从磁铁两极之间通过。关于家用单相电能表，下列说法正确的是（ ）
A．用户功率越大，电压线圈在铝盘中产生的涡流越大
B．用户功率减小，电流线圈在铝盘中产生的涡流变大
C．永久磁铁对铝盘起着电磁阻尼的作用
D．当停止用电时，永久磁铁可以保持铝盘继续转动
7．如图所示，理想边界匀强磁场宽度为L，一边长为L的正方向线框自磁场边界上方L处自由下落，下列对于线框自开始下落到离开磁场区域的运动情况描述，不可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．如图，光滑水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈．一竖直放置的条形磁铁固定在线圈中线AB正上方，给线圈提供一个初速度，让线圈从磁铁下方滑过，则关于线圈在靠近、通过、离开磁铁不太远的过程中，受到的支持力FN及在水平方向运动的描述正确的是（ ）
A．FN先小于mg后大于mg，一直向左做加速运动
B．FN先大于mg后小于mg，向左先做减速运动后做加速运动
C．FN先小于mg后大于mg，向左先做加速运动后做减速运动
D．FN先大于mg后小于mg，一直向左做减速运动
9．如图所示为通过某单匝线圈平面的磁通量随时间变化关系的图像，则在下图中能正确反映该线圈感应电动势随时间变化关系的是（ ）
A． B． C． D．
10．如图甲所示，20匝的线圈两端M、N与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化，不计线圈电阻下列说法正确的是（ ）
A．电压表的负接线柱接线圈的M端 B．线圈中产生的感生电场沿逆时针方向
C．线圈中磁通量的变化率为1.5Wb/s D．电压表的读数为0.5V
11．安检门是一种检测人员有无携带金属物品的探测装置，又称金属探测门。安检门主要应用在机场、车站等人流较大的公共场所用来检查人身体上隐藏的金属物品，如枪支、管制刀具等。如图为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流，则（ ）
A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大
C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化
12．在北半球，地磁场的竖直分量向下。歼-20战斗机在我国上空巡航，机翼水平，由于地磁场的作用，机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为1，右方机翼末端处的电势为2，若歼-20（ ）
A．从南往北飞，1比2低 B．从东往西飞，1比2低
C．从北往南飞，1比2低 D．从西往东飞，1比2高
13．如图所示电路中，A、B是两个相同的灯泡，L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计。调节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时（ ）
A．两灯同时点亮、同时熄灭
B．合上S时，B比A后达到正常发光状态
C．断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭
D．断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A灯的电流方向与原电流方向相同，而B灯的电流反向
14．如图甲所示，单匝闭合线圈固定在匀强磁场中，t=0时刻磁感线垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化如图乙所示，线圈面积S=0.1m2，电阻R=1Ω.在0-2s时间内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中的感应电流在1s时方向转换
B．线圈中的感应电动势大小为0.5V
C．线圈中产生的感应电流先减小后增大
D．通过线圈横截面的电荷量为0.1C
15．如图所示，一面积为S的正三角形金属框abc固定，M、N分别为ab和ac边的中点，直线MN上方有垂直于线框的匀强磁场，在时间t内，磁感应强度的大小由B均匀增加到3B，方向不变，在此过程中（ ）
A．穿过金属框的磁通量变化量为BS
B．N点电势比M点的高
C．金属框中的感应电动势为
D．金属框中的感应电动势为
二、填空题
16．如图所示，光滑绝缘水平面上，一正方形线圈以初速度进入一匀强磁场，磁场宽度大于线圈的宽度。当线圈完全离开磁场区域时，其速度大小变为，在进入磁场跟离开磁场的过程中，通过线圈横截面的电荷量之比为______，线圈产生的热量之比为______。
17．学习楞次定律的时候，老师往往会做如下图所示的实验。图中，a、b都是很轻的铝环，环a是闭合的，环b是不闭合的。a、b环都固定在一根可以绕O点自由转动的水平细杆上，开始时整个装置静止。当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，a环将___________；当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环将___________。填“靠近磁铁”、“远离磁铁”或“静止不动”
18．穿过一个电阻为R=1的单匝闭合线圈的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb，则：线圈中的感应电动势是___________，线圈中的电流是___________。
19．当导体在______中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是______导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
三、解答题
20．如图所示，倾斜平行金属导轨AB与CD间的距离为2L，导轨平面与水平面间的夹角，足够长的水平平行导轨EF与GH间的距离为L，两组导轨间由导线相连并固定，图中虚线以下的倾斜导轨和水平导轨均处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中（图中未画出），两磁场磁感应强度大小为B，导体棒b垂直放置在水平导轨上，现将导体棒a从虚线上方距虚线L处垂直于导轨由静止释放，两根匀质导体棒质量均为m，接入电路中的电阻均为R，不计其他各处电阻，导体棒a未到两组导轨连接处时已达到稳定状态。已知倾斜导轨虚线以上部分和水平导轨均光滑，导体棒a与倾斜导轨虚线以下部分间的动摩擦因数，导体棒与导轨接触良好，，，重力加速度为g。求：
（1）导体棒b在磁场中运动的最大加速度；
（2）导体棒a在倾斜导轨上达到稳定状态时导体棒b的速度大小；
（3）导体棒a经过两组导轨连接处（无能量损失）之后通过导体棒a的电荷量及导体棒a上产生的热量。
21．如图甲所示，一边长为L = 2.5m、质量为m = 0.5kg，电阻为4Ω的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度为B = 0.8T的有界匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。在水平向左的力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所示，在金属线框被拉出的过程中：
（1）求通过线框导线截面的电量；
（2）写出水平力F随时间变化的表达式；
（3）已知在这5s内力F做功为1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？
22．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n=100，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=9Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。求：
（1）线圈中的感应电流的大小和方向；
（2）电阻R两端电压；
（3）前4s内通过R的电荷量。
23．如图所示，间距足够长的平行金属导轨水平固定放置，端连有一电阻，其余电阻均不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。一质量的导体棒静置于导轨上并与导轨接触良好，棒以初速度沿导轨运动，经一段时间后停止。棒和导轨间的动摩擦因数为，此过程中通过电阻R的电量取。求：
（1）当棒的速度为时加速度的大小；
（2）电阻R上产生的热量。
（3）棒在此过程中运动的时间；
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．由题意可知，当向里的磁感应强度均匀减小时，根据楞次定律知感应电流的磁场向里，再由安培定则可知，圆环中的电流从下端流出，下端相当于电源正极，故电容器的下极板带正电，故A错误；
B．由图象分析可知，0至时间内磁感应强度的变化率为
由法拉第电磁感应定律有
而
闭合电路欧姆定律有
联立可得
故B错误；
C．电容器C与电阻2R并联，所以它们两端电压相等
故C错误；
D．电容器所带的电荷量为
故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
AB．感应电动势为
当OA到达OC处时，圆环被分成两段并联在电路中，并联电阻阻值
电路电流
圆环消耗的电功率为
P=I2R并=0.82×1W=0.64W
故A正确，B错误；
CD．当OA到达OD处时电路的电阻最小，电流最大
故C正确，D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．根据题意，安培力做的功等于弹头获得的动能，轨道间距减小，安培力减小，安培力做功减小，弹头获得动能减小，速度减小，故A错误；
B．增大轨道中电流，安培力增大，安培力做功增大，弹头获得动能增大，速度增大，故B正确；
C．缩短轨道长度，安培力做功减小，弹头获得动能减小，速度减小，故C错误；
D．只增大弹头质量，安培力做功不变，弹头获得动能不变，所以速度减小，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．英国物理学家法拉第通过实验研究发现了电磁感应现象，纽曼和韦伯总结出了电磁感应定律。故A错误；
B．丹麦物理学家奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场。故B错误；
C．伽利略最先验证了轻重不同的物体在真空中下落快慢相同。故C错误；
D．伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
设导轨宽度为L、金属杆的质量为m、电阻为r
A．对金属杆根据牛顿第二定律可得
其中
则有
所以加速度随着速度的减小而减小，根据
可知v-t图象的斜率减小，A正确；
B．取初速度方向为正方向，根据动量定理可得
解得
由于加速度逐渐减小，则q-t图象的斜率减小，B错误；
C．取初速度方向为正方向，在很短的一段时间 内，根据动量定理可得
即
解得
所以v-x图象为一条倾斜的直线，C正确；
D．根据电荷量的计算公式可得
所以q-x图象是一条倾斜的直线，D正确。
故选B。
6．C
【详解】
AB．电流线圈串联在电路中，用户功率越大则电流越大，产生的磁场越强，则涡流越大，而电压线圈并联在电路中其电流与用户功率无关，电流大小不变，因此其的涡流不变，故AB错误；
CD．当停止用电时，铝盘失去继续转动的动力，线圈转动切割永久磁铁产生电磁阻尼效果，避免由于惯性继续转动而带来计量误差，故C正确，D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．根据公式，可得当线圈自由下落L时的速度为
若此速度满足
即
解得
则线圈将匀速进入磁场，然后匀速离开磁场，则此时v-t图线为A；A正确；
C．若线圈进入磁场的速度满足
则线圈进入磁场时，安培力大于重力，则线圈将做加速度减小的减速运动，然后离开磁场，此时的v-t图线为C，C正确；
BD．若线圈进入磁场的速度满足
则线圈进入磁场时，安培力小于重力，则线圈将做加速度减小的加速运动，完全进入磁场后可能速度达到
然后离开磁场时做匀速运动，此时的v-t图线为D，B错误，D正确。
本题选不可能正确的，故选B。
8．D
【详解】
线圈左端A经过条形磁铁到线圈中心位于磁铁正下方过程，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律的第二种表述：来拒去留，可知线圈受到向右和向下的磁场力，即线圈对水平桌面的压力大于重力，线圈做减速运动，从线圈中心位于磁铁正下方到线圈右端B经过磁铁过程，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律的第二种表述：来拒去留，可知线圈受到向右和向上的磁场力，即线圈对水平桌面的压力小于重力，线圈继续做减速运动，根据牛顿第三定律可知，线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，线圈一直向左做减速运动，D正确，ABC错误；
故选D。
9．C
【详解】
根据电磁感应定律，可得
可知，Φ－t图像的斜率代表感应电动势，t＝0时刻，Φ最大，e＝0， ABD错误，C正确。
故选C。
10．B
【详解】
A．由楞次定律可得感应电流的方向为逆时针，则端比端的电势高，所以电压表的正接线柱接M端，故A错误；
B．线圈中磁通量均匀增加，线圈中产生感应电流，感应电流的磁场方向垂直纸面向外，由楞次定律可得，线圈中产生的感生电场沿逆时针方向。故B正确；
C．线圈中磁通量的变化率
故C错误；
D．根据法拉第电磁感应定律
所以电压表的读数为，故D错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．当左侧线圈中通有不断减小的顺时针方向的电流时，可知穿过右侧线圈的磁通量向右，且不断减小，根据楞次定律可知，右侧线圈中产生顺时针方向的感应电流，故A错误；
B．无金属片通过时，通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流，则通电线圈中的磁通量均匀减小，所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀减小，则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B错误；
CD．有金属片通过时，则穿过金属片中的磁通量发生变化时，金属片中也会产生感应电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化。但是电流的方向不会发生变化，C错误，故选D。
故选D。
12．D
【详解】
在我国上空地磁场有竖直向下的分量，歼-20战斗机在我国上空巡航时，水平机翼切割磁感线，根据右手定则，无论飞机向什么方向运动，对飞行员而言，左方机翼的末端电势总是高于右方机翼的末端，即1总比2高。
故选D。
13．D
【详解】
A．两灯同时熄灭，但不同时点亮，A错误；
B．开关闭合时，通过线圈的电流增大，导致线圈出现自感电动势，阻碍电流的增大，即阻碍通过灯泡A的电流增大，则B比A先达到正常发光状态，B错误；
CD．断开S时，线圈出现的自感电动势会阻碍电流的减小，此时线圈与两个小灯泡构成回路，因两个灯泡电阻相同，原来通过的电流相等，所以两灯泡会慢慢熄灭但不会闪亮，通过A灯的电流方向不变，通过B灯的电流方向与原来的方向相反，C错误，D正确。
故选D。
14．D
【详解】
AB．由楞次定律知线圈中的感应电流始终沿顺时针方向，根据法拉第电磁感应定律
故AB错误；
C．磁通量变化率始终不变，线圈中产生的感应电动势始终不变，感应电流始终不变，故C错误；
D．通过线圈横截面的电荷量
代入数据得
q=0.1C
故D正确。
故选D。
15．C
【详解】
A．由几何关系知三角形aMN的面积为
开始时穿过金属框的磁通量为
末磁通量为
所以此过程中磁通量的变化量为
故A错误；
B．根据楞次定律可以判断三角形框架中的感应电流方向为逆时针方向，其中MaN部分为电源部分，在电源内部电流从低电势流向高电势，故N点电势比M点的低，故B错误；
CD．根据法拉第电磁感应定律得线框中的感应电动势大小为
故C正确，D错误。
故选C。
16． 1∶1 5∶3
【详解】
[1]由法拉第电磁感应定律可得
设回路电阻为R，感应电流
通过线圈横截面的电荷量
联立可得
进、出磁场过程中，磁通量的变化量相同，故通过线圈横截面的电荷量之比为1∶1。
[2]线圈进入磁场时产生的瞬时感应电动势E=BLv，电流为
取极端时间，速度变为v1，以运动方向为正方向，由动量定理可得
联立可得
又，代入可得
同理，线圈离开磁场时满足
进、出磁场时的位移相同，故
可解得进入磁场时的速度为，进出磁场过程中由能量守恒可得产生的热量分别为
对比可得。
17． 远离磁铁 静止不动
【详解】
当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，穿过a环的磁通量增加，a环闭合产生感应电流，磁铁对a环产生安培力，阻碍两者相对运动，a环将远离磁铁。
当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环中不产生感应电流，磁铁对b环没有安培力作用，b环将静止不动。
18． 2V 2A
【详解】
[1]感应电动势为
[2]由闭合电路的欧姆定律有
19． 磁场 阻碍
【详解】
略
20．（1）；（2）；（3），。
【详解】
（1）导体棒a由静止释放到刚要进入磁场前过程，根据动能定理
导体棒a进入磁场后，由于
可知导体棒a进入磁场后在安培力作用下做减速运动，即导体棒a刚进入磁场时的速度最大，此时回路的电动势最大，回路电流最大，导体棒b所受安培力最大，则有
导体棒b在磁场中运动的最大加速度为
联立以上式子解得
（2）导体棒a在倾斜导轨上达到稳定状态时，回路中的电流为0，设导体棒a、b的速度分别为和，则有
设导体棒a进入磁场到达到稳定状态过程，回路的平均电流为，分别对导体棒a、b列动量定理，
对导体棒a
对导体棒b
联立以上式子解得
，
（3）导体棒a进入水平导轨后做加速运动，接入电路的电阻变成原来的一半，即为，导体棒b做减速运动，系统稳定时，两棒速度相等，从导体棒a进入水平导轨到系统再次达到稳定，两棒组成的系统满足动量守恒，则有
解得
此过程对导体棒a，根据动量定理
解得通过导体棒a的电荷量
根据能量守恒，可得此过程回路产生的焦耳热
此过程导体棒a上产生的热量为
联立解得
21．（1）1.25C；（2）；（3）1.67J
【详解】
（1）由I—t图像知图线与时间轴所围面积表示电量，可得
C = 1.25C
（2）因为
则有
由图像的斜率可得
，a = 0.2m/s2
又因为
F - FA = ma
则有
代入数据有
（3）根据
m/s = 1m/s
根据能量守恒定律
WF–Q = mv2
代入数据有
Q = 1.67J
22．（1）0.01A，线圈中的感应电流的方向为逆时针；（2）0.09V；（3）0.04C
【详解】
（1） 由图像可知
根据
由闭合电路欧姆定律得
根据楞次定律可得线圈中的感应电流的方向为逆时针；
（2）根据欧姆定律
（3）前4s内通过R的电荷量
23．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）当棒的速度为时，根据牛顿第二定律得
而感应电动势
电流
安培力
联立解得
（2）（3）棒切割磁感线产生感应电流，设向右运动的距离为，则平均感应电动势为
平均感应电流为
通过电阻的电量
联立解得棒运动的距离
对棒根据动量定理得
而
联立解得
根据能量守恒定律有
带入数据解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．在如图甲所示的电路中，两个电阻的阻值均为2R，电容器的电容为C，单匝圆形金属线圈的半径为r1，线圈的电阻为R，其内部半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为（t0，0）和（0，B0），其余导线的电阻不计，在0~t0时间内，下列说法正确的是（ ）
A．电容器上极板带正电
B．通过线圈的电流为
C．电容器两端电压为
D．电容器所带的电荷量为
2．如图所示，将电阻R=4Ω的导体棒弯成半径r=0.2m的闭合圆环，圆心为O，COD是一条直径，在O、D间接有负载电阻。整个圆环所处空间均有垂直于圆环平面的匀强磁场，磁感应强度大小B=1T。电阻的导体棒OA的O端与圆环圆心O连接并绕O点以角速度ω=200rad/s匀速转动，A端与圆环良好接触，则（ ）
A．当OA到达OC处时，圆环消耗的电功率为0.32W
B．当OA到达OC处时，圆环消耗的电功率为W
C．全电路最大电流为1A
D．全电路最大电流为0.8A
3．如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成。轨道间放置一个导体滑块作为弹头。当电流从一条轨道流入，经弹头从另一条轨道流回时，在两轨道间产生磁场，弹头就在安培力推动下以很大的速度射出去。不计空气阻力，将该过程中安培力近似处理为恒力，为了使弹头获得更大的速度，可适当( )
A．减小平行轨道间距 B．增大轨道中的电流
C．缩短轨道的长度 D．增大弹头的质量
4．下列说法正确的是（ ）
A．楞次通过实验研究，总结出了电磁感应定律
B．法拉第通过实验研究，发现了电流周围存在磁场
C．亚里士多德最先验证了轻重不同的物体在真空中下落快慢相同
D．伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因
5．如图所示，水平面上足够长的光滑平行金属导轨，左侧接定值电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。金属杆MN以某一初速度沿导轨向右滑行，且与导轨接触良好，导轨电阻不计。则金属杆在运动过程中，速度大小v、流过的电量q与时间t或位移x的关系图像错误的是（ ）
A． B．
C． D．
6．如图所示为家用单相电能表的结构示意图，其中电流线圈串联在电路中，电压线圈并联在电路中，通过电流线圈和电压线圈的交变电流产生的交变磁场使铝盘中产生涡旋电流，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，转动方向如图中箭头所示。旁边还固定一块形永久磁铁，铝盘转动时要从磁铁两极之间通过。关于家用单相电能表，下列说法正确的是（ ）
A．用户功率越大，电压线圈在铝盘中产生的涡流越大
B．用户功率减小，电流线圈在铝盘中产生的涡流变大
C．永久磁铁对铝盘起着电磁阻尼的作用
D．当停止用电时，永久磁铁可以保持铝盘继续转动
7．如图所示，理想边界匀强磁场宽度为L，一边长为L的正方向线框自磁场边界上方L处自由下落，下列对于线框自开始下落到离开磁场区域的运动情况描述，不可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．如图，光滑水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈．一竖直放置的条形磁铁固定在线圈中线AB正上方，给线圈提供一个初速度，让线圈从磁铁下方滑过，则关于线圈在靠近、通过、离开磁铁不太远的过程中，受到的支持力FN及在水平方向运动的描述正确的是（ ）
A．FN先小于mg后大于mg，一直向左做加速运动
B．FN先大于mg后小于mg，向左先做减速运动后做加速运动
C．FN先小于mg后大于mg，向左先做加速运动后做减速运动
D．FN先大于mg后小于mg，一直向左做减速运动
9．如图所示为通过某单匝线圈平面的磁通量随时间变化关系的图像，则在下图中能正确反映该线圈感应电动势随时间变化关系的是（ ）
A． B． C． D．
10．如图甲所示，20匝的线圈两端M、N与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化，不计线圈电阻下列说法正确的是（ ）
A．电压表的负接线柱接线圈的M端 B．线圈中产生的感生电场沿逆时针方向
C．线圈中磁通量的变化率为1.5Wb/s D．电压表的读数为0.5V
11．安检门是一种检测人员有无携带金属物品的探测装置，又称金属探测门。安检门主要应用在机场、车站等人流较大的公共场所用来检查人身体上隐藏的金属物品，如枪支、管制刀具等。如图为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流，则（ ）
A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大
C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化
12．在北半球，地磁场的竖直分量向下。歼-20战斗机在我国上空巡航，机翼水平，由于地磁场的作用，机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为1，右方机翼末端处的电势为2，若歼-20（ ）
A．从南往北飞，1比2低 B．从东往西飞，1比2低
C．从北往南飞，1比2低 D．从西往东飞，1比2高
13．如图所示电路中，A、B是两个相同的灯泡，L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计。调节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时（ ）
A．两灯同时点亮、同时熄灭
B．合上S时，B比A后达到正常发光状态
C．断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭
D．断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A灯的电流方向与原电流方向相同，而B灯的电流反向
14．如图甲所示，单匝闭合线圈固定在匀强磁场中，t=0时刻磁感线垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化如图乙所示，线圈面积S=0.1m2，电阻R=1Ω.在0-2s时间内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中的感应电流在1s时方向转换
B．线圈中的感应电动势大小为0.5V
C．线圈中产生的感应电流先减小后增大
D．通过线圈横截面的电荷量为0.1C
15．如图所示，一面积为S的正三角形金属框abc固定，M、N分别为ab和ac边的中点，直线MN上方有垂直于线框的匀强磁场，在时间t内，磁感应强度的大小由B均匀增加到3B，方向不变，在此过程中（ ）
A．穿过金属框的磁通量变化量为BS
B．N点电势比M点的高
C．金属框中的感应电动势为
D．金属框中的感应电动势为
二、填空题
16．如图所示，光滑绝缘水平面上，一正方形线圈以初速度进入一匀强磁场，磁场宽度大于线圈的宽度。当线圈完全离开磁场区域时，其速度大小变为，在进入磁场跟离开磁场的过程中，通过线圈横截面的电荷量之比为______，线圈产生的热量之比为______。
17．学习楞次定律的时候，老师往往会做如下图所示的实验。图中，a、b都是很轻的铝环，环a是闭合的，环b是不闭合的。a、b环都固定在一根可以绕O点自由转动的水平细杆上，开始时整个装置静止。当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，a环将___________；当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环将___________。填“靠近磁铁”、“远离磁铁”或“静止不动”
18．穿过一个电阻为R=1的单匝闭合线圈的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb，则：线圈中的感应电动势是___________，线圈中的电流是___________。
19．当导体在______中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是______导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
三、解答题
20．如图所示，倾斜平行金属导轨AB与CD间的距离为2L，导轨平面与水平面间的夹角，足够长的水平平行导轨EF与GH间的距离为L，两组导轨间由导线相连并固定，图中虚线以下的倾斜导轨和水平导轨均处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中（图中未画出），两磁场磁感应强度大小为B，导体棒b垂直放置在水平导轨上，现将导体棒a从虚线上方距虚线L处垂直于导轨由静止释放，两根匀质导体棒质量均为m，接入电路中的电阻均为R，不计其他各处电阻，导体棒a未到两组导轨连接处时已达到稳定状态。已知倾斜导轨虚线以上部分和水平导轨均光滑，导体棒a与倾斜导轨虚线以下部分间的动摩擦因数，导体棒与导轨接触良好，，，重力加速度为g。求：
（1）导体棒b在磁场中运动的最大加速度；
（2）导体棒a在倾斜导轨上达到稳定状态时导体棒b的速度大小；
（3）导体棒a经过两组导轨连接处（无能量损失）之后通过导体棒a的电荷量及导体棒a上产生的热量。
21．如图甲所示，一边长为L = 2.5m、质量为m = 0.5kg，电阻为4Ω的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度为B = 0.8T的有界匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。在水平向左的力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所示，在金属线框被拉出的过程中：
（1）求通过线框导线截面的电量；
（2）写出水平力F随时间变化的表达式；
（3）已知在这5s内力F做功为1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？
22．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n=100，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=9Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。求：
（1）线圈中的感应电流的大小和方向；
（2）电阻R两端电压；
（3）前4s内通过R的电荷量。
23．如图所示，间距足够长的平行金属导轨水平固定放置，端连有一电阻，其余电阻均不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。一质量的导体棒静置于导轨上并与导轨接触良好，棒以初速度沿导轨运动，经一段时间后停止。棒和导轨间的动摩擦因数为，此过程中通过电阻R的电量取。求：
（1）当棒的速度为时加速度的大小；
（2）电阻R上产生的热量。
（3）棒在此过程中运动的时间；
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．由题意可知，当向里的磁感应强度均匀减小时，根据楞次定律知感应电流的磁场向里，再由安培定则可知，圆环中的电流从下端流出，下端相当于电源正极，故电容器的下极板带正电，故A错误；
B．由图象分析可知，0至时间内磁感应强度的变化率为
由法拉第电磁感应定律有
而
闭合电路欧姆定律有
联立可得
故B错误；
C．电容器C与电阻2R并联，所以它们两端电压相等
故C错误；
D．电容器所带的电荷量为
故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
AB．感应电动势为
当OA到达OC处时，圆环被分成两段并联在电路中，并联电阻阻值
电路电流
圆环消耗的电功率为
P=I2R并=0.82×1W=0.64W
故A正确，B错误；
CD．当OA到达OD处时电路的电阻最小，电流最大
故C正确，D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．根据题意，安培力做的功等于弹头获得的动能，轨道间距减小，安培力减小，安培力做功减小，弹头获得动能减小，速度减小，故A错误；
B．增大轨道中电流，安培力增大，安培力做功增大，弹头获得动能增大，速度增大，故B正确；
C．缩短轨道长度，安培力做功减小，弹头获得动能减小，速度减小，故C错误；
D．只增大弹头质量，安培力做功不变，弹头获得动能不变，所以速度减小，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．英国物理学家法拉第通过实验研究发现了电磁感应现象，纽曼和韦伯总结出了电磁感应定律。故A错误；
B．丹麦物理学家奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场。故B错误；
C．伽利略最先验证了轻重不同的物体在真空中下落快慢相同。故C错误；
D．伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
设导轨宽度为L、金属杆的质量为m、电阻为r
A．对金属杆根据牛顿第二定律可得
其中
则有
所以加速度随着速度的减小而减小，根据
可知v-t图象的斜率减小，A正确；
B．取初速度方向为正方向，根据动量定理可得
解得
由于加速度逐渐减小，则q-t图象的斜率减小，B错误；
C．取初速度方向为正方向，在很短的一段时间 内，根据动量定理可得
即
解得
所以v-x图象为一条倾斜的直线，C正确；
D．根据电荷量的计算公式可得
所以q-x图象是一条倾斜的直线，D正确。
故选B。
6．C
【详解】
AB．电流线圈串联在电路中，用户功率越大则电流越大，产生的磁场越强，则涡流越大，而电压线圈并联在电路中其电流与用户功率无关，电流大小不变，因此其的涡流不变，故AB错误；
CD．当停止用电时，铝盘失去继续转动的动力，线圈转动切割永久磁铁产生电磁阻尼效果，避免由于惯性继续转动而带来计量误差，故C正确，D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．根据公式，可得当线圈自由下落L时的速度为
若此速度满足
即
解得
则线圈将匀速进入磁场，然后匀速离开磁场，则此时v-t图线为A；A正确；
C．若线圈进入磁场的速度满足
则线圈进入磁场时，安培力大于重力，则线圈将做加速度减小的减速运动，然后离开磁场，此时的v-t图线为C，C正确；
BD．若线圈进入磁场的速度满足
则线圈进入磁场时，安培力小于重力，则线圈将做加速度减小的加速运动，完全进入磁场后可能速度达到
然后离开磁场时做匀速运动，此时的v-t图线为D，B错误，D正确。
本题选不可能正确的，故选B。
8．D
【详解】
线圈左端A经过条形磁铁到线圈中心位于磁铁正下方过程，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律的第二种表述：来拒去留，可知线圈受到向右和向下的磁场力，即线圈对水平桌面的压力大于重力，线圈做减速运动，从线圈中心位于磁铁正下方到线圈右端B经过磁铁过程，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律的第二种表述：来拒去留，可知线圈受到向右和向上的磁场力，即线圈对水平桌面的压力小于重力，线圈继续做减速运动，根据牛顿第三定律可知，线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，线圈一直向左做减速运动，D正确，ABC错误；
故选D。
9．C
【详解】
根据电磁感应定律，可得
可知，Φ－t图像的斜率代表感应电动势，t＝0时刻，Φ最大，e＝0， ABD错误，C正确。
故选C。
10．B
【详解】
A．由楞次定律可得感应电流的方向为逆时针，则端比端的电势高，所以电压表的正接线柱接M端，故A错误；
B．线圈中磁通量均匀增加，线圈中产生感应电流，感应电流的磁场方向垂直纸面向外，由楞次定律可得，线圈中产生的感生电场沿逆时针方向。故B正确；
C．线圈中磁通量的变化率
故C错误；
D．根据法拉第电磁感应定律
所以电压表的读数为，故D错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．当左侧线圈中通有不断减小的顺时针方向的电流时，可知穿过右侧线圈的磁通量向右，且不断减小，根据楞次定律可知，右侧线圈中产生顺时针方向的感应电流，故A错误；
B．无金属片通过时，通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流，则通电线圈中的磁通量均匀减小，所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀减小，则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B错误；
CD．有金属片通过时，则穿过金属片中的磁通量发生变化时，金属片中也会产生感应电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化。但是电流的方向不会发生变化，C错误，故选D。
故选D。
12．D
【详解】
在我国上空地磁场有竖直向下的分量，歼-20战斗机在我国上空巡航时，水平机翼切割磁感线，根据右手定则，无论飞机向什么方向运动，对飞行员而言，左方机翼的末端电势总是高于右方机翼的末端，即1总比2高。
故选D。
13．D
【详解】
A．两灯同时熄灭，但不同时点亮，A错误；
B．开关闭合时，通过线圈的电流增大，导致线圈出现自感电动势，阻碍电流的增大，即阻碍通过灯泡A的电流增大，则B比A先达到正常发光状态，B错误；
CD．断开S时，线圈出现的自感电动势会阻碍电流的减小，此时线圈与两个小灯泡构成回路，因两个灯泡电阻相同，原来通过的电流相等，所以两灯泡会慢慢熄灭但不会闪亮，通过A灯的电流方向不变，通过B灯的电流方向与原来的方向相反，C错误，D正确。
故选D。
14．D
【详解】
AB．由楞次定律知线圈中的感应电流始终沿顺时针方向，根据法拉第电磁感应定律
故AB错误；
C．磁通量变化率始终不变，线圈中产生的感应电动势始终不变，感应电流始终不变，故C错误；
D．通过线圈横截面的电荷量
代入数据得
q=0.1C
故D正确。
故选D。
15．C
【详解】
A．由几何关系知三角形aMN的面积为
开始时穿过金属框的磁通量为
末磁通量为
所以此过程中磁通量的变化量为
故A错误；
B．根据楞次定律可以判断三角形框架中的感应电流方向为逆时针方向，其中MaN部分为电源部分，在电源内部电流从低电势流向高电势，故N点电势比M点的低，故B错误；
CD．根据法拉第电磁感应定律得线框中的感应电动势大小为
故C正确，D错误。
故选C。
16． 1∶1 5∶3
【详解】
[1]由法拉第电磁感应定律可得
设回路电阻为R，感应电流
通过线圈横截面的电荷量
联立可得
进、出磁场过程中，磁通量的变化量相同，故通过线圈横截面的电荷量之比为1∶1。
[2]线圈进入磁场时产生的瞬时感应电动势E=BLv，电流为
取极端时间，速度变为v1，以运动方向为正方向，由动量定理可得
联立可得
又，代入可得
同理，线圈离开磁场时满足
进、出磁场时的位移相同，故
可解得进入磁场时的速度为，进出磁场过程中由能量守恒可得产生的热量分别为
对比可得。
17． 远离磁铁 静止不动
【详解】
当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，穿过a环的磁通量增加，a环闭合产生感应电流，磁铁对a环产生安培力，阻碍两者相对运动，a环将远离磁铁。
当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环中不产生感应电流，磁铁对b环没有安培力作用，b环将静止不动。
18． 2V 2A
【详解】
[1]感应电动势为
[2]由闭合电路的欧姆定律有
19． 磁场 阻碍
【详解】
略
20．（1）；（2）；（3），。
【详解】
（1）导体棒a由静止释放到刚要进入磁场前过程，根据动能定理
导体棒a进入磁场后，由于
可知导体棒a进入磁场后在安培力作用下做减速运动，即导体棒a刚进入磁场时的速度最大，此时回路的电动势最大，回路电流最大，导体棒b所受安培力最大，则有
导体棒b在磁场中运动的最大加速度为
联立以上式子解得
（2）导体棒a在倾斜导轨上达到稳定状态时，回路中的电流为0，设导体棒a、b的速度分别为和，则有
设导体棒a进入磁场到达到稳定状态过程，回路的平均电流为，分别对导体棒a、b列动量定理，
对导体棒a
对导体棒b
联立以上式子解得
，
（3）导体棒a进入水平导轨后做加速运动，接入电路的电阻变成原来的一半，即为，导体棒b做减速运动，系统稳定时，两棒速度相等，从导体棒a进入水平导轨到系统再次达到稳定，两棒组成的系统满足动量守恒，则有
解得
此过程对导体棒a，根据动量定理
解得通过导体棒a的电荷量
根据能量守恒，可得此过程回路产生的焦耳热
此过程导体棒a上产生的热量为
联立解得
21．（1）1.25C；（2）；（3）1.67J
【详解】
（1）由I—t图像知图线与时间轴所围面积表示电量，可得
C = 1.25C
（2）因为
则有
由图像的斜率可得
，a = 0.2m/s2
又因为
F - FA = ma
则有
代入数据有
（3）根据
m/s = 1m/s
根据能量守恒定律
WF–Q = mv2
代入数据有
Q = 1.67J
22．（1）0.01A，线圈中的感应电流的方向为逆时针；（2）0.09V；（3）0.04C
【详解】
（1） 由图像可知
根据
由闭合电路欧姆定律得
根据楞次定律可得线圈中的感应电流的方向为逆时针；
（2）根据欧姆定律
（3）前4s内通过R的电荷量
23．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）当棒的速度为时，根据牛顿第二定律得
而感应电动势
电流
安培力
联立解得
（2）（3）棒切割磁感线产生感应电流，设向右运动的距离为，则平均感应电动势为
平均感应电流为
通过电阻的电量
联立解得棒运动的距离
对棒根据动量定理得
而
联立解得
根据能量守恒定律有
带入数据解得
答案第1页，共2页
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