选择性必修第二册《2.2 法拉第电磁感应定律》2022年同步练习卷（1）（含答案）
文档属性
| 名称 | 选择性必修第二册《2.2 法拉第电磁感应定律》2022年同步练习卷（1）（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 291.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-14 14:37:42 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修第二册《2.2 法拉第电磁感应定律》2022年同步练习卷（1）
一 、单选题（本大题共10小题，共60分）
1.（6分）如图所示，固定在水平面上的光滑金属架处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒在拉力的作用下沿框架以的速度向右做匀速运动。已知导轨间距，导轨的一端连接的电阻阻值，磁感应强度大小，金属棒电阻。关于电路，下列说法正确的是
A. 电路中电动势为 B. 流过导体棒的电流方向为
C. 点电势高于点电势 D. 两端电压为
2.（6分）电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。从图可以看到，磁场方向由下向上，如果从上向下看图乙中电子沿逆时针方向运动俯视图。为使电子加速，下列说法正确的是
A. 产生的感生电场应沿逆时针方向 B. 电磁体线圈中的电流应该保持不变
C. 电磁体线圈中的电流应该由小变大 D. 电磁体线圈中的电流应该由大变小
3.（6分）变压器的铁芯是用薄硅钢片叠压而成，而不是采用一整块硅钢，这是因为( )
A. 增大涡流，提高变压器效率 B. 减小铁芯中的电阻，以减小发热量
C. 减小涡流，提高变压器效率 D. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
4.（6分）有一静电场，其电势随坐标的改变而改变，变化的图线如图所示。若将一带负电粒子重力不计从坐标原点由静止释放，电场中、两点的坐标分别为、。则下列说法正确的是
A. 粒子在点与点加速度大小相等、方向相反
B. 粒子经过点与点时，动能相等
C. 粒子将沿轴正方向一直向前运动
D. 粒子经过点与点时，电场力做功的功率相等
5.（6分）如图所示，磁感应强度为的匀强磁场中，一长度为的均匀直导体棒绕其中点，以角速度在垂直磁场的平面内匀速转动，导体棒、两端点间的电势差为
A. B.
C. D.
6.（6分）如图所示，虚线两侧有垂直线框平面磁感应强度均为的匀强磁场，直角扇形导线框半径为、总电阻为，绕垂直于线框平面轴以角速度匀速转动．线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是
A. B.
C. D.
7.（6分）如图甲所示，螺线管内有平行于轴线的磁场，规定图甲中箭头所示方向为磁感应强度的正方向，螺线管与形导线框相连。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，则
A. 在时刻，导线框内感应电流为零
B. 在时间内，导线框内感应电流的方向
C. 在时间内，导线框内感应电流变大
D. 在时间内和时间内，导线框内感应电流的方向相反
8.（6分）在如图甲所示的电路中，穿过螺线管的磁场的磁感应强度竖直向下，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按如图乙所示的规律变化。则下列说法中正确的是
A. 闭合，电路中的电流稳定后电容器下极板带负电
B. 螺线管中产生的感应电动势为
C. 闭合，电路中的电流稳定后，电阻的电功率为
D. 闭合，电路中的电流稳定后，螺线管两端的电压为
9.（6分）如图甲所示，正方形导线圈放在与线圈平面垂直的磁场中，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。已知线圈共匝，边长为，总电阻为下列说法正确的是
A. 在 时，导线圈产生的感应电动势为
B. 在内，通过导线横截面的电荷量
C. 在内，导线圈有收缩的趋势
D. 在内，导线圈中产生的焦耳热为
10.（6分）一线圈匝数为匝，线圈电阻不计，在线圈外接一个阻值的电阻，如图甲所示。线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈内磁通量随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是
A. 线圈中产生的感应电动势为
B. 两端电压为
C. 点电势高于点电势
D. 通过的电流大小为
二 、计算题（本大题共3小题，共36分）
11.（12分）如图甲所示，为粗细均匀的单匝矩形刚性线框，用一根细线拴住线框边的中点并悬挂在竖直平面内，虚线过、边中点。已知线框的质量为、电阻为，边长，整个装置处于静止状态。从时刻起，在上方加一方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示。在时刻，磁感应强度大小为，此时细线恰好被拉断，线框接着开始下落，边穿出磁场时线框的速度为。不计空气阻力，重力加速度为。求：
时刻前线框中电流的大小和方向；
细线被拉断时拉力的大小；
线框从时刻起至穿出磁场的全过程中产生的热量。
12.（12分）图甲为利用电磁阻尼原理设计的电磁阻尼减震器，该减震器由滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同线圈组成，滑动杆及线圈的总质量为。每个矩形线圈匝数为匝，电阻值为，边长为，边长为，图乙为其简化的原理图。该减震器在光滑水平面上以速度向右进入磁感应强度为、方向竖直向下的匀强磁场中。求：
刚进入磁场时滑动杆加速度的大小；
第二个线圈恰好完全进入磁场时，滑动杆的速度大小。
13.（12分）如图甲所示，两根足够长的平行金属导轨、相距为，导轨平面与水平面夹角为，金属棒垂直于、放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为，金属导轨的上端与开关、定值电阻和电阻箱相连不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为，现闭合开关，将金属棒由静止释放.
判断金属棒中电流的方向；
若电阻箱接入电路的阻值为，当金属棒下降高度为时，速度为，求此过程中定值电阻上产生的焦耳热；
当、、时，金属棒能达到的最大速度随电阻箱阻值的变化关系如图乙所示取，，求定值电阻的阻值和金属棒的质量
三 、多选题（本大题共4小题，共24分）
14.（6分）在农村，背负式喷雾器是防治病虫害不可缺少的重要农具，其主要由压缩空气装置、橡胶连接管、喷管和喷嘴等组成。给作物喷洒农药的情景如图甲所示，摆动喷管，可将药液均匀喷洒在作物上。一款喷雾器的喷管和喷嘴均由金属制成，喷管摆动过程可简化为图乙所示，设为喷管，端有喷嘴，总长为某次摆动时，喷管恰好绕延长线上的点以角速度在纸面内沿逆时针方向匀速摆动，且始终处于垂直纸面向里的磁感强度为的匀强磁场中，若距离为，则喷管在本次摆动过程中
A. 端电势高 B. 端电势高
C. 两端的电势差为 D. 两端的电势差为
15.（6分）如图甲所示线圈的匝数匝，横截面积，线圈总电阻，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间作如图乙所示变化，则在开始的内
A. 线圈中磁通量的变化量为
B. 线圈中磁通量的变化率为
C. 、间电压为
D. 在、间接一个理想电流表时，电流表的示数为
16.（6分）如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环、，磁场方向与圆环所在平面垂直，磁感应强度随时间均匀增大，两圆环半径之比为：，圆环中产生的感应电动势分别为和，不考虑两圆环间的相互影响，下列说法正确的是
A. ：：，感应电流均沿逆时针方向
B. ：：，感应电流均沿顺时针方向
C. ：：，感应电流均沿顺时针方向
D. ：：，感应电流均沿顺时针方向
17.（6分）如图所示，导线所围区域有一方向垂直纸面向里的变化的匀强磁场，已知导体圆环受到向上的磁场作用力，则磁感应强度随时间变化的规律可能是
A. B.
C. D.
答案和解析
1.【答案】C;
【解析】
根据求解感应电动势，根据右手定则判断流过导体棒的电流方向和电势高低，根据闭合电路的欧姆定律求解电流强度，根据欧姆定律求解两端电压。
解：、金属棒切割磁感线产生的感应电动势为：，故错误；
、根据右手定则可知流过导体棒的电流方向为，为电源，在电源内部电流是从低电势到高电势，则点电势高于点电势，故错误、正确；
、根据闭合电路的欧姆定律可得电流强度：，则两端电压为，故错误。
故选：。
【点评】对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分相当于电源，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律进行分析。
2.【答案】C;
【解析】解：电子沿逆时针方向运动，根据负电荷的电场力方向与场强方向相反，则产生的感生电场应沿顺时针方向，故错误；
B.电磁体线圈中的电流应该保持不变，其产生的磁场不变，磁通量不变，则不会产生感应电场，故错误；
由于电子沿逆时针方向运动，则感应电流方向也是顺时针方向，感应电流产生的磁场方向与电磁体线圈中的电流产生的磁场方向相反，由楞次定律，增反减同，可知电磁体线圈中的电流应该由小变大，故正确；错误；
故选：。
电子沿逆时针方向运动，负电荷的电场力方向与场强方向相反；感应电流方向也是顺时针方向，感应电流产生的磁场方向与电磁体线圈中的电流产生的磁场方向相反。
此题主要考查法拉第电磁感应定律在生活中的应用，这类考题较为基础，解题关键是结合教材基础知识分析设备工作原理。
3.【答案】C;
【解析】为了增加磁感应强度，在变压器中采用了铁芯，变压器的线圈中通过交变电流时，铁芯中将产生很大的涡电流，不仅损失了大量的能量甚至还可能烧毁这些设备。
为了减小涡电流及其损失通常采用叠合起来的硅钢片代替整块铁芯，并使硅钢片平面与磁感应线平行。一方面由于硅钢片本身的电阻率较大，另一方面各片之间涂有绝缘漆或附有天然的绝缘氧化层，把涡流限制在各薄片内，使涡流大为减小，从而减少了电能损耗。
4.【答案】B;
【解析】解：、图象的斜率大小等于场强则知点的场强大于点的场强，则粒子在点的加速度大于在点的加速度，加速度方向相反。故A错误。
B、粒子经过点与点时，电势相等，则其电势能相等，由能量守恒知动能相等。故B正确。
C、根据顺着电场线方向电势降低可知，内，电场线沿轴负方向，粒子所受的电场力方向沿轴正方向做加速运动；在内电场线沿轴正方向，粒子所受的电场力方向沿负方向做减速运动，处粒子的速度为零；然后粒子向左先做加速运动后做减速运动。即在间做往复运动，故C错误。
D、粒子经过点与点时，动能相等，速度大小相等，由图象知道，电场强度之比为：，所以电场力大小之比为：，根据，电场力做功的功率大小是点的两倍。故D错误。
故选：。
根据顺着电场线方向电势降低可判断出电场线的方向，确定出粒子所受的电场力方向，分析其运动情况。图象的斜率大小等于场强加速度根据电势关系，分析电势能关系，由能量守恒定律判断动能的关系。功率。
本题关键是抓住图象的斜率大小等于场强，根据电势的变化确定电场线方向，从而判断粒子的运动情况，根据能量守恒研究动能的关系，这些都是基本的思路。
5.【答案】B;
【解析】解：均匀直导体棒绕其中点，以角速度在垂直磁场的平面内匀速转动过程中，根据右手定则可知和点为高电势，点为低电势，根据导体棒转动切割磁感应线产生的感应电动势的计算公式可得：，则，故正确、错误。
故选：。
根据右手定则判断电势高低，根据导体棒转动切割磁感应线产生的感应电动势的计算公式可知和的电势相等。
对于导体切割磁感应线产生的感应电动势情况有两种：一是导体平动切割产生的感应电动势，可以根据来计算；二是导体棒转动切割磁感应线产生的感应电动势，可以根据来计算。
6.【答案】B;
【解析】
电流的有效值要根据有效值的定义来计算，根据电流的热效应列出方程，可以求得电流有效值的大小。此题主要考查电流有效值的计算，本题的关键是对有效值定义的理解，掌握好有效值的定义就可以计算即可。
直角扇形在磁场中运动时每条边产生的感应电动势为：，线框转动周期为，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，此时感应电流的大小为： ，由有效值的定义可知：
所以感应电流的有效值为：，故正确，错误。
故选。
7.【答案】A;
【解析】解：、根据法拉第电磁感应定律，，，解得；在时刻，斜率等于零，则导线框内的感应电流等于零，故正确；
、在时间内，磁感应强度向上，向上穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，导线框内感应电流的方向为，故错误；
、在时间内，斜率减小，导线框内感应电流减小，故错误；
、在时间内磁场向下增大，则向下穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，导线框内感应电流的方向为，所以在时间内和时间内，导线框内感应电流的方向相同，故错误。
故选：。
根据图象判断通过螺线管的磁通量变化再根据楞次定律判断感应电流方向，结合法拉第电磁感应定律判断感应电流的大小变化。
考查楞次定律的理解和应用，解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向，用安培定则判断电流周围磁场方向。
8.【答案】D;
【解析】解：、根据楞次定律可知，螺线管的感应电流盘旋而下，则螺线管下端是电源的正极，那么电容器下极带正电，故错误；
、横截面积，根据法拉第电磁感应定律，故错误；
、根据闭合电路欧姆定律，有，根据解得，故错误；
螺线管两端的电压为路端电压，用电流乘以两个电阻的阻值之和，即，故正确。
故选：。
根据法拉第电磁感应定律求出螺线管中产生的感应电动势；根据楞次定律，来判定感应电流方向，从而确定电容器的正负极；电容器与并联，两端电压等于两端的电压，根据求出电阻的电功率。
本题是电磁感应与电路的综合，知道产生感应电动势的那部分电路相当于电源，运用闭合电路欧姆定律进行求解。
9.【答案】D;
【解析】解：、在时间内，感应电动势为：，
再根据欧姆定律，则有：，
根据，解得：，故AB错误；
C、在内穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律“增缩减扩”可知，那么导线圈有扩张的趋势，故C错误；
D、根据法拉第电磁感应定律，在到内的感应电动势为，
再由焦耳定律，则在内，导线圈中产生的焦耳热为，故D正确；
故选：。
根据楞次定律“增缩减扩”，即可判定；
根据法拉第电磁感应定律与欧姆定律，结合电量的表达式，即可求解在内，通过导线横截面的电荷量；
根据法拉第电磁感应定律，求出时间内线框中感应电动势的大小，再由焦耳定律，即可求解。
该题考查了法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和楞次定律，及电量与焦耳定律表达式，难度不大，属于基础题，需加强训练，注意不同时间段的感应电动势的求解不同。
10.【答案】D;
【解析】
线圈平面垂直处于匀强磁场中，当磁感应强度随着时间均匀变化时，线圈中的磁通量发生变化，从而导致出现感应电动势，产生感应电流。由法拉第电磁感应定律可求出感应电动势大小，再由闭合电路的欧姆定律可求出电流大小，从而得出电阻两端的电压，再由楞次定律判定感应电流方向。
由法拉第电磁感应定律求出感应电流的大小，而感应电流的方向则由楞次定律判定，同时穿过磁通量发生变化的线圈相当于电源，所以电源内部线圈电流方向是负极到正极。
A.穿过线圈的磁通量变化率为：，感应电动势为：，故错误；
由闭合电路殴姆定律可得：，那么两端的电压为，故错误，正确；
C.再由楞次定律可得：感应电流的方向为逆时针，而线圈相当于电源，所以电源内部线圈电流方向是负极到正极，所以点电势高于点电势，故错误。
故选。
11.【答案】解：（1）在0-时间内，根据法拉第电磁感应定律可得线框产生的电动势：E==
线框中的电流：I=
联立解得：I=
根据楞次定律可知，电流的方向为a→d→c→b→a
（2）当安培力最大时，细线承受的拉力最大，为：Fm=mg+B0IL
代入I可得：Fm=
（3）从t=0到时间内的过程中线框产生的热量为：=
从时刻到线框出磁场的过程中，根据能量守恒可得：
线框产生的总热量为：Q=Q1+Q2=
答：（1）时刻前线框中电流的大小为，方向为a→d→c→b→a；
（2）细线被拉断时拉力的大小为；
（3）线框从t=0时刻起至穿出磁场的全过程中产生的热量为。;
【解析】
根据法拉第电磁感应定律求出电动势，由闭合电路的欧姆定律求出电路中的电流，由楞次定律判断感应电流的方向；
由安培力的公式即可求解安培力，然后结合牛顿第三定律即可求解；
根据功能关系，结合焦耳定律，即可求解。
考查法拉第电磁感应定律，与闭合电路欧姆定律，及安培力表达式的内容，注意会推导电量综合表达式，理解动能定理的运用。
12.【答案】解：（1）刚进入磁场时，滑动杆产生的感应电动势为E=nBLv
感应电流为I=
滑动杆受到的安培力为F=nBIL
联立可得F=
滑动杆刚进入磁场时滑动杆的加速度为a==
（2）设第二个线圈恰好完全进入磁场时，滑动杆的速度大小为v′，取向右为正方向，对滑动杆进行分析，由动量定理可得
mv′-mv=-t=-=-
解得v′=v-
答：（1）刚进入磁场时滑动杆加速度的大小为；
（2）第二个线圈恰好完全进入磁场时，滑动杆的速度大小为v-。;
【解析】
刚进入磁场时，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式求出滑动杆受到的安培力大小，再根据牛顿第二定律求解滑动杆刚进入磁场时滑动杆的加速度大小；
第二个线圈恰好完全进入磁场时，设向右为正方向，对滑动杆由动量定理进行解答。
解决本题的关键要学会运用动量定理求解导体杆在磁场中运动的速度，由于导体杆在磁场中做的是非匀变速运动，不能用动力学方法求速度，动量定理是求这种速度常用的方法。
13.【答案】解：（1）由右手定则，金属棒ab中的电流方向为b到a．
（2）由能量守恒定律得：mgh=m+Q，
解得：Q=mgh-m，
两电阻串联，通过它们的电流相等，且R2=2R1，则==，
Q1+Q2=Q，
则Q1=Q=mgh-m；
（3）设最大速度为v，切割磁感线产生的感应电动势：E=BLv
由闭合电路的欧姆定律：I=，
从b端向a端看，金属棒受力如图：
金属棒达到最大速度时满足：
mgsinα-BIL=0
由以上三式得：v=（R1+R2），
由图象可知：斜率为：k==15m/s Ω，纵截距为=30m/s，
得到：=R1，k=，
解得：R1=2.0Ω，m=0.1kg．
答：（1）金属棒ab中的电流方向为b到a．
（2）定值电阻R1上产生的焦耳热Q1=mgh-m；
（3）定值电阻的阻值R1=2.0Ω，金属棒的质量m=0.1kg;
【解析】
金属棒由静止释放沿导轨向下运动切割磁感线，根据右手定制判断感应电流的方向；
以金属棒为研究对象，根据动能定律可正确解答；
当金属棒的速度达到最大时，有成立，由此写出最大速度和电阻的函数关系，根据斜率、截距的物理意义即可正确解答．
电磁感应问题经常与电路、受力分析、功能关系等知识相结合，是高中知识的重点，该题中难点是第三问，关键是根据物理规律写出两坐标物理量之的函数关系．
14.【答案】AD;
【解析】解：、喷管绕延长线上的点以角速度在纸面内沿逆时针方向匀速摆动，根据右手定则可知端的电势高，故A正确、B错误；
、根据法拉第电磁感应定律可得，，所以两端的电势差为，故C错误、D正确。
故选：。
根据右手定则可知端的电势高；根据法拉第电磁感应定律求解两端的电势差。
本题主要是考查了法拉第电磁感应定律和右手定则；对于导体切割磁感应线产生的感应电动势情况有两种：一是导体平动切割产生的感应电动势，可以根据来计算；二是导体棒转动切割磁感应线产生的感应电动势，可以根据来计算。
15.【答案】BD;
【解析】
本题是感生电动势类型，关键要掌握法拉第电磁感应定律的表达式，再结合闭合电路欧姆定律进行求解，注意楞次定律来确定感应电动势的方向。
A.在开始的内，磁通量的变化量为：，故错误；
B.由图知：感应强度均匀变化，其变化率不变，为：，故正确；
由法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势为：，间电压不为；由闭合电路欧姆定律可得感应电流大小为：，故错误，正确.
故选。
16.【答案】BD;
【解析】
根据法拉第电磁感应定律，计算感应电动势的大小，再依据闭合电路欧姆定律与电阻定律，即可确定感应电流的大小，最后根据楞次定律判断感应电流的方向。
本题整合了法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律的内容，掌握楞次定律，及电阻定律的应用，要善于运用比例法求解比值。
根据法拉第电磁感应定律可得，根据，故：：，
依据闭合电路欧姆定律与电阻定律，则有：，
因两个导体圆环、的横截面积相同，那么，即：：，
因磁感应强度随时间均匀增大，根据楞次定律可得，感应电流均沿顺时针方向，故正确，错误。
故选。
17.【答案】AB;
【解析】解：导体圆环将受到向上的磁场作用力，根据楞次定律的另一种表述，可见原磁场磁通量是减小，即螺线管和构成的回路中产生的感应电流在减小，根据法拉第电磁感应定律
则感应电流
可知减小时，即图象的斜率逐渐减小，感应电流才减小，故正确，错误。
故选：。
回路中磁场变化，会产生感应电流，感应电流提供线圈，在线圈中会产生磁场，产生的磁场通过导体圆环，根据楞次定律的另一种表述，感应电流的效果总是要反抗或阻碍产生感应电流的原因．判断出原磁场是增加还是减小，从而判断出电流是增加还是减小．
解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律的另一种表述．
一 、单选题（本大题共10小题，共60分）
1.（6分）如图所示，固定在水平面上的光滑金属架处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒在拉力的作用下沿框架以的速度向右做匀速运动。已知导轨间距，导轨的一端连接的电阻阻值，磁感应强度大小，金属棒电阻。关于电路，下列说法正确的是
A. 电路中电动势为 B. 流过导体棒的电流方向为
C. 点电势高于点电势 D. 两端电压为
2.（6分）电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。从图可以看到，磁场方向由下向上，如果从上向下看图乙中电子沿逆时针方向运动俯视图。为使电子加速，下列说法正确的是
A. 产生的感生电场应沿逆时针方向 B. 电磁体线圈中的电流应该保持不变
C. 电磁体线圈中的电流应该由小变大 D. 电磁体线圈中的电流应该由大变小
3.（6分）变压器的铁芯是用薄硅钢片叠压而成，而不是采用一整块硅钢，这是因为( )
A. 增大涡流，提高变压器效率 B. 减小铁芯中的电阻，以减小发热量
C. 减小涡流，提高变压器效率 D. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
4.（6分）有一静电场，其电势随坐标的改变而改变，变化的图线如图所示。若将一带负电粒子重力不计从坐标原点由静止释放，电场中、两点的坐标分别为、。则下列说法正确的是
A. 粒子在点与点加速度大小相等、方向相反
B. 粒子经过点与点时，动能相等
C. 粒子将沿轴正方向一直向前运动
D. 粒子经过点与点时，电场力做功的功率相等
5.（6分）如图所示，磁感应强度为的匀强磁场中，一长度为的均匀直导体棒绕其中点，以角速度在垂直磁场的平面内匀速转动，导体棒、两端点间的电势差为
A. B.
C. D.
6.（6分）如图所示，虚线两侧有垂直线框平面磁感应强度均为的匀强磁场，直角扇形导线框半径为、总电阻为，绕垂直于线框平面轴以角速度匀速转动．线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流的有效值是
A. B.
C. D.
7.（6分）如图甲所示，螺线管内有平行于轴线的磁场，规定图甲中箭头所示方向为磁感应强度的正方向，螺线管与形导线框相连。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，则
A. 在时刻，导线框内感应电流为零
B. 在时间内，导线框内感应电流的方向
C. 在时间内，导线框内感应电流变大
D. 在时间内和时间内，导线框内感应电流的方向相反
8.（6分）在如图甲所示的电路中，穿过螺线管的磁场的磁感应强度竖直向下，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按如图乙所示的规律变化。则下列说法中正确的是
A. 闭合，电路中的电流稳定后电容器下极板带负电
B. 螺线管中产生的感应电动势为
C. 闭合，电路中的电流稳定后，电阻的电功率为
D. 闭合，电路中的电流稳定后，螺线管两端的电压为
9.（6分）如图甲所示，正方形导线圈放在与线圈平面垂直的磁场中，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。已知线圈共匝，边长为，总电阻为下列说法正确的是
A. 在 时，导线圈产生的感应电动势为
B. 在内，通过导线横截面的电荷量
C. 在内，导线圈有收缩的趋势
D. 在内，导线圈中产生的焦耳热为
10.（6分）一线圈匝数为匝，线圈电阻不计，在线圈外接一个阻值的电阻，如图甲所示。线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈内磁通量随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是
A. 线圈中产生的感应电动势为
B. 两端电压为
C. 点电势高于点电势
D. 通过的电流大小为
二 、计算题（本大题共3小题，共36分）
11.（12分）如图甲所示，为粗细均匀的单匝矩形刚性线框，用一根细线拴住线框边的中点并悬挂在竖直平面内，虚线过、边中点。已知线框的质量为、电阻为，边长，整个装置处于静止状态。从时刻起，在上方加一方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示。在时刻，磁感应强度大小为，此时细线恰好被拉断，线框接着开始下落，边穿出磁场时线框的速度为。不计空气阻力，重力加速度为。求：
时刻前线框中电流的大小和方向；
细线被拉断时拉力的大小；
线框从时刻起至穿出磁场的全过程中产生的热量。
12.（12分）图甲为利用电磁阻尼原理设计的电磁阻尼减震器，该减震器由滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同线圈组成，滑动杆及线圈的总质量为。每个矩形线圈匝数为匝，电阻值为，边长为，边长为，图乙为其简化的原理图。该减震器在光滑水平面上以速度向右进入磁感应强度为、方向竖直向下的匀强磁场中。求：
刚进入磁场时滑动杆加速度的大小；
第二个线圈恰好完全进入磁场时，滑动杆的速度大小。
13.（12分）如图甲所示，两根足够长的平行金属导轨、相距为，导轨平面与水平面夹角为，金属棒垂直于、放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为，金属导轨的上端与开关、定值电阻和电阻箱相连不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为，现闭合开关，将金属棒由静止释放.
判断金属棒中电流的方向；
若电阻箱接入电路的阻值为，当金属棒下降高度为时，速度为，求此过程中定值电阻上产生的焦耳热；
当、、时，金属棒能达到的最大速度随电阻箱阻值的变化关系如图乙所示取，，求定值电阻的阻值和金属棒的质量
三 、多选题（本大题共4小题，共24分）
14.（6分）在农村，背负式喷雾器是防治病虫害不可缺少的重要农具，其主要由压缩空气装置、橡胶连接管、喷管和喷嘴等组成。给作物喷洒农药的情景如图甲所示，摆动喷管，可将药液均匀喷洒在作物上。一款喷雾器的喷管和喷嘴均由金属制成，喷管摆动过程可简化为图乙所示，设为喷管，端有喷嘴，总长为某次摆动时，喷管恰好绕延长线上的点以角速度在纸面内沿逆时针方向匀速摆动，且始终处于垂直纸面向里的磁感强度为的匀强磁场中，若距离为，则喷管在本次摆动过程中
A. 端电势高 B. 端电势高
C. 两端的电势差为 D. 两端的电势差为
15.（6分）如图甲所示线圈的匝数匝，横截面积，线圈总电阻，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间作如图乙所示变化，则在开始的内
A. 线圈中磁通量的变化量为
B. 线圈中磁通量的变化率为
C. 、间电压为
D. 在、间接一个理想电流表时，电流表的示数为
16.（6分）如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环、，磁场方向与圆环所在平面垂直，磁感应强度随时间均匀增大，两圆环半径之比为：，圆环中产生的感应电动势分别为和，不考虑两圆环间的相互影响，下列说法正确的是
A. ：：，感应电流均沿逆时针方向
B. ：：，感应电流均沿顺时针方向
C. ：：，感应电流均沿顺时针方向
D. ：：，感应电流均沿顺时针方向
17.（6分）如图所示，导线所围区域有一方向垂直纸面向里的变化的匀强磁场，已知导体圆环受到向上的磁场作用力，则磁感应强度随时间变化的规律可能是
A. B.
C. D.
答案和解析
1.【答案】C;
【解析】
根据求解感应电动势，根据右手定则判断流过导体棒的电流方向和电势高低，根据闭合电路的欧姆定律求解电流强度，根据欧姆定律求解两端电压。
解：、金属棒切割磁感线产生的感应电动势为：，故错误；
、根据右手定则可知流过导体棒的电流方向为，为电源，在电源内部电流是从低电势到高电势，则点电势高于点电势，故错误、正确；
、根据闭合电路的欧姆定律可得电流强度：，则两端电压为，故错误。
故选：。
【点评】对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分相当于电源，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律进行分析。
2.【答案】C;
【解析】解：电子沿逆时针方向运动，根据负电荷的电场力方向与场强方向相反，则产生的感生电场应沿顺时针方向，故错误；
B.电磁体线圈中的电流应该保持不变，其产生的磁场不变，磁通量不变，则不会产生感应电场，故错误；
由于电子沿逆时针方向运动，则感应电流方向也是顺时针方向，感应电流产生的磁场方向与电磁体线圈中的电流产生的磁场方向相反，由楞次定律，增反减同，可知电磁体线圈中的电流应该由小变大，故正确；错误；
故选：。
电子沿逆时针方向运动，负电荷的电场力方向与场强方向相反；感应电流方向也是顺时针方向，感应电流产生的磁场方向与电磁体线圈中的电流产生的磁场方向相反。
此题主要考查法拉第电磁感应定律在生活中的应用，这类考题较为基础，解题关键是结合教材基础知识分析设备工作原理。
3.【答案】C;
【解析】为了增加磁感应强度，在变压器中采用了铁芯，变压器的线圈中通过交变电流时，铁芯中将产生很大的涡电流，不仅损失了大量的能量甚至还可能烧毁这些设备。
为了减小涡电流及其损失通常采用叠合起来的硅钢片代替整块铁芯，并使硅钢片平面与磁感应线平行。一方面由于硅钢片本身的电阻率较大，另一方面各片之间涂有绝缘漆或附有天然的绝缘氧化层，把涡流限制在各薄片内，使涡流大为减小，从而减少了电能损耗。
4.【答案】B;
【解析】解：、图象的斜率大小等于场强则知点的场强大于点的场强，则粒子在点的加速度大于在点的加速度，加速度方向相反。故A错误。
B、粒子经过点与点时，电势相等，则其电势能相等，由能量守恒知动能相等。故B正确。
C、根据顺着电场线方向电势降低可知，内，电场线沿轴负方向，粒子所受的电场力方向沿轴正方向做加速运动；在内电场线沿轴正方向，粒子所受的电场力方向沿负方向做减速运动，处粒子的速度为零；然后粒子向左先做加速运动后做减速运动。即在间做往复运动，故C错误。
D、粒子经过点与点时，动能相等，速度大小相等，由图象知道，电场强度之比为：，所以电场力大小之比为：，根据，电场力做功的功率大小是点的两倍。故D错误。
故选：。
根据顺着电场线方向电势降低可判断出电场线的方向，确定出粒子所受的电场力方向，分析其运动情况。图象的斜率大小等于场强加速度根据电势关系，分析电势能关系，由能量守恒定律判断动能的关系。功率。
本题关键是抓住图象的斜率大小等于场强，根据电势的变化确定电场线方向，从而判断粒子的运动情况，根据能量守恒研究动能的关系，这些都是基本的思路。
5.【答案】B;
【解析】解：均匀直导体棒绕其中点，以角速度在垂直磁场的平面内匀速转动过程中，根据右手定则可知和点为高电势，点为低电势，根据导体棒转动切割磁感应线产生的感应电动势的计算公式可得：，则，故正确、错误。
故选：。
根据右手定则判断电势高低，根据导体棒转动切割磁感应线产生的感应电动势的计算公式可知和的电势相等。
对于导体切割磁感应线产生的感应电动势情况有两种：一是导体平动切割产生的感应电动势，可以根据来计算；二是导体棒转动切割磁感应线产生的感应电动势，可以根据来计算。
6.【答案】B;
【解析】
电流的有效值要根据有效值的定义来计算，根据电流的热效应列出方程，可以求得电流有效值的大小。此题主要考查电流有效值的计算，本题的关键是对有效值定义的理解，掌握好有效值的定义就可以计算即可。
直角扇形在磁场中运动时每条边产生的感应电动势为：，线框转动周期为，而线框转动一周只有的时间内有感应电流，此时感应电流的大小为： ，由有效值的定义可知：
所以感应电流的有效值为：，故正确，错误。
故选。
7.【答案】A;
【解析】解：、根据法拉第电磁感应定律，，，解得；在时刻，斜率等于零，则导线框内的感应电流等于零，故正确；
、在时间内，磁感应强度向上，向上穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，导线框内感应电流的方向为，故错误；
、在时间内，斜率减小，导线框内感应电流减小，故错误；
、在时间内磁场向下增大，则向下穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，导线框内感应电流的方向为，所以在时间内和时间内，导线框内感应电流的方向相同，故错误。
故选：。
根据图象判断通过螺线管的磁通量变化再根据楞次定律判断感应电流方向，结合法拉第电磁感应定律判断感应电流的大小变化。
考查楞次定律的理解和应用，解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向，用安培定则判断电流周围磁场方向。
8.【答案】D;
【解析】解：、根据楞次定律可知，螺线管的感应电流盘旋而下，则螺线管下端是电源的正极，那么电容器下极带正电，故错误；
、横截面积，根据法拉第电磁感应定律，故错误；
、根据闭合电路欧姆定律，有，根据解得，故错误；
螺线管两端的电压为路端电压，用电流乘以两个电阻的阻值之和，即，故正确。
故选：。
根据法拉第电磁感应定律求出螺线管中产生的感应电动势；根据楞次定律，来判定感应电流方向，从而确定电容器的正负极；电容器与并联，两端电压等于两端的电压，根据求出电阻的电功率。
本题是电磁感应与电路的综合，知道产生感应电动势的那部分电路相当于电源，运用闭合电路欧姆定律进行求解。
9.【答案】D;
【解析】解：、在时间内，感应电动势为：，
再根据欧姆定律，则有：，
根据，解得：，故AB错误；
C、在内穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律“增缩减扩”可知，那么导线圈有扩张的趋势，故C错误；
D、根据法拉第电磁感应定律，在到内的感应电动势为，
再由焦耳定律，则在内，导线圈中产生的焦耳热为，故D正确；
故选：。
根据楞次定律“增缩减扩”，即可判定；
根据法拉第电磁感应定律与欧姆定律，结合电量的表达式，即可求解在内，通过导线横截面的电荷量；
根据法拉第电磁感应定律，求出时间内线框中感应电动势的大小，再由焦耳定律，即可求解。
该题考查了法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和楞次定律，及电量与焦耳定律表达式，难度不大，属于基础题，需加强训练，注意不同时间段的感应电动势的求解不同。
10.【答案】D;
【解析】
线圈平面垂直处于匀强磁场中，当磁感应强度随着时间均匀变化时，线圈中的磁通量发生变化，从而导致出现感应电动势，产生感应电流。由法拉第电磁感应定律可求出感应电动势大小，再由闭合电路的欧姆定律可求出电流大小，从而得出电阻两端的电压，再由楞次定律判定感应电流方向。
由法拉第电磁感应定律求出感应电流的大小，而感应电流的方向则由楞次定律判定，同时穿过磁通量发生变化的线圈相当于电源，所以电源内部线圈电流方向是负极到正极。
A.穿过线圈的磁通量变化率为：，感应电动势为：，故错误；
由闭合电路殴姆定律可得：，那么两端的电压为，故错误，正确；
C.再由楞次定律可得：感应电流的方向为逆时针，而线圈相当于电源，所以电源内部线圈电流方向是负极到正极，所以点电势高于点电势，故错误。
故选。
11.【答案】解：（1）在0-时间内，根据法拉第电磁感应定律可得线框产生的电动势：E==
线框中的电流：I=
联立解得：I=
根据楞次定律可知，电流的方向为a→d→c→b→a
（2）当安培力最大时，细线承受的拉力最大，为：Fm=mg+B0IL
代入I可得：Fm=
（3）从t=0到时间内的过程中线框产生的热量为：=
从时刻到线框出磁场的过程中，根据能量守恒可得：
线框产生的总热量为：Q=Q1+Q2=
答：（1）时刻前线框中电流的大小为，方向为a→d→c→b→a；
（2）细线被拉断时拉力的大小为；
（3）线框从t=0时刻起至穿出磁场的全过程中产生的热量为。;
【解析】
根据法拉第电磁感应定律求出电动势，由闭合电路的欧姆定律求出电路中的电流，由楞次定律判断感应电流的方向；
由安培力的公式即可求解安培力，然后结合牛顿第三定律即可求解；
根据功能关系，结合焦耳定律，即可求解。
考查法拉第电磁感应定律，与闭合电路欧姆定律，及安培力表达式的内容，注意会推导电量综合表达式，理解动能定理的运用。
12.【答案】解：（1）刚进入磁场时，滑动杆产生的感应电动势为E=nBLv
感应电流为I=
滑动杆受到的安培力为F=nBIL
联立可得F=
滑动杆刚进入磁场时滑动杆的加速度为a==
（2）设第二个线圈恰好完全进入磁场时，滑动杆的速度大小为v′，取向右为正方向，对滑动杆进行分析，由动量定理可得
mv′-mv=-t=-=-
解得v′=v-
答：（1）刚进入磁场时滑动杆加速度的大小为；
（2）第二个线圈恰好完全进入磁场时，滑动杆的速度大小为v-。;
【解析】
刚进入磁场时，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式求出滑动杆受到的安培力大小，再根据牛顿第二定律求解滑动杆刚进入磁场时滑动杆的加速度大小；
第二个线圈恰好完全进入磁场时，设向右为正方向，对滑动杆由动量定理进行解答。
解决本题的关键要学会运用动量定理求解导体杆在磁场中运动的速度，由于导体杆在磁场中做的是非匀变速运动，不能用动力学方法求速度，动量定理是求这种速度常用的方法。
13.【答案】解：（1）由右手定则，金属棒ab中的电流方向为b到a．
（2）由能量守恒定律得：mgh=m+Q，
解得：Q=mgh-m，
两电阻串联，通过它们的电流相等，且R2=2R1，则==，
Q1+Q2=Q，
则Q1=Q=mgh-m；
（3）设最大速度为v，切割磁感线产生的感应电动势：E=BLv
由闭合电路的欧姆定律：I=，
从b端向a端看，金属棒受力如图：
金属棒达到最大速度时满足：
mgsinα-BIL=0
由以上三式得：v=（R1+R2），
由图象可知：斜率为：k==15m/s Ω，纵截距为=30m/s，
得到：=R1，k=，
解得：R1=2.0Ω，m=0.1kg．
答：（1）金属棒ab中的电流方向为b到a．
（2）定值电阻R1上产生的焦耳热Q1=mgh-m；
（3）定值电阻的阻值R1=2.0Ω，金属棒的质量m=0.1kg;
【解析】
金属棒由静止释放沿导轨向下运动切割磁感线，根据右手定制判断感应电流的方向；
以金属棒为研究对象，根据动能定律可正确解答；
当金属棒的速度达到最大时，有成立，由此写出最大速度和电阻的函数关系，根据斜率、截距的物理意义即可正确解答．
电磁感应问题经常与电路、受力分析、功能关系等知识相结合，是高中知识的重点，该题中难点是第三问，关键是根据物理规律写出两坐标物理量之的函数关系．
14.【答案】AD;
【解析】解：、喷管绕延长线上的点以角速度在纸面内沿逆时针方向匀速摆动，根据右手定则可知端的电势高，故A正确、B错误；
、根据法拉第电磁感应定律可得，，所以两端的电势差为，故C错误、D正确。
故选：。
根据右手定则可知端的电势高；根据法拉第电磁感应定律求解两端的电势差。
本题主要是考查了法拉第电磁感应定律和右手定则；对于导体切割磁感应线产生的感应电动势情况有两种：一是导体平动切割产生的感应电动势，可以根据来计算；二是导体棒转动切割磁感应线产生的感应电动势，可以根据来计算。
15.【答案】BD;
【解析】
本题是感生电动势类型，关键要掌握法拉第电磁感应定律的表达式，再结合闭合电路欧姆定律进行求解，注意楞次定律来确定感应电动势的方向。
A.在开始的内，磁通量的变化量为：，故错误；
B.由图知：感应强度均匀变化，其变化率不变，为：，故正确；
由法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势为：，间电压不为；由闭合电路欧姆定律可得感应电流大小为：，故错误，正确.
故选。
16.【答案】BD;
【解析】
根据法拉第电磁感应定律，计算感应电动势的大小，再依据闭合电路欧姆定律与电阻定律，即可确定感应电流的大小，最后根据楞次定律判断感应电流的方向。
本题整合了法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律的内容，掌握楞次定律，及电阻定律的应用，要善于运用比例法求解比值。
根据法拉第电磁感应定律可得，根据，故：：，
依据闭合电路欧姆定律与电阻定律，则有：，
因两个导体圆环、的横截面积相同，那么，即：：，
因磁感应强度随时间均匀增大，根据楞次定律可得，感应电流均沿顺时针方向，故正确，错误。
故选。
17.【答案】AB;
【解析】解：导体圆环将受到向上的磁场作用力，根据楞次定律的另一种表述，可见原磁场磁通量是减小，即螺线管和构成的回路中产生的感应电流在减小，根据法拉第电磁感应定律
则感应电流
可知减小时，即图象的斜率逐渐减小，感应电流才减小，故正确，错误。
故选：。
回路中磁场变化，会产生感应电流，感应电流提供线圈，在线圈中会产生磁场，产生的磁场通过导体圆环，根据楞次定律的另一种表述，感应电流的效果总是要反抗或阻碍产生感应电流的原因．判断出原磁场是增加还是减小，从而判断出电流是增加还是减小．
解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律的另一种表述．