人教版选择性必修二 第二章 电磁感应章测试（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修二 第二章 电磁感应章测试（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-07 13:59:09 | ||
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文档简介
人教版选择性必修二第二章电磁感应章测试（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图所示，两光滑的平行导轨固定在绝缘水平面上，整个空间存在竖直向上的匀强磁场，两导体棒、垂直地放在导轨上与导轨始终保持良好的接触，现该导体棒，水平方向的速度分别为、，取水平向右的方向为正方向．则下列说法正确的是( )
A. 如果、，则感应电流方向沿
B. 如果、，则回路中没有感应电流
C. 如果，则感应电流方向沿
D. 如果，则感应电流方向沿
2. 如图所示，矩形线圈位于一变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面纸面向里，磁感应强度随时间的变化规律如图所示。用表示线圈中的感应电流，取顺时针方向的电流为正。则下图中的图象正确的是( )
A. B. C. D.
3. 两个大小不同的绝缘金属圆环如图叠放在一起，小圆环有一半面积在大圆环内，当大圆环通上顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是( )
A. 顺时针 B. 逆时针
C. 左半圆顺时针，右半圆逆时针 D. 无感应电流
4. 法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片、分別与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。圆盘旋转时，关于流过电阻的电流，下列说法正确的是( )
A. 若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B. 若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿到的方向流动
C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D. 若圆盘转动的角速度变为原来的倍，则电流在上的热功率也变为原来的倍
5. 如图甲所示，正方形硬质金属框放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直．磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在的时间内与的时间内( )
A. 通过金属框的电荷量之比为
B. 金属框中电流的电功率之比为
C. 金属框中产生的焦耳热之比为
D. 金属框边受到安培力方向相反，大小之比为
6. 如图纸面内的单匝正方形导线框处于一个垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为，线框边长为，每条边电阻相等，则( )
A. 若线框以垂直于方向的速度向左移动，则两端的电压
B. 若线框以垂直于方向的速度向左移动，则两端的电压
C. 若线框以为轴做角速度为的匀速圆周转动，图示瞬间时刻速度垂直纸面向里，在时间内，边的电流方向为从到
D. 若线框以为轴做角速度为的匀速圆周转动，图示瞬间时刻速度垂直纸面向里，当时两端的电压
7. 关于下列器材的原理和用途，正确的是( )
A. 变压器可以改变交变电压和频率
B. 电子感应加速器是利用磁场直接对电子进行加速
C. 真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
8. 如图所示的电路中，、和是三只完全相同的灯泡，两只电阻的阻值都为，线圈的自感系数很大，它的直流电阻也等于，则下列说法中正确的是 ( )
A. 闭合后，灯先亮，灯和后亮，最后三灯泡一样亮
B. 闭合后，通过灯的电流方向向右，通过灯的电流方向向左，灯中无电流
C. 断开后，灯和灯立即熄灭，灯逐渐变亮后熄灭
D. 断开前、后，通过的电流始终向右
9. 如图所示是研究自感实验的实物电路，、是两个规格相同的小灯泡，为自感线圈，闭合开关，调节滑动变阻器，使两个灯泡的亮度相同，然后断开开关，则
A. 闭合开关，立刻变亮，逐渐变亮
B. 闭合开关，、都逐渐变亮
C. 闭合开关稳定后，仍有自感电动势
D. 闭合开关稳定后，断开，会“闪”一下再熄灭
10. 在如图所示的电路中，两个完全相同的小灯泡和分别串联一个带铁芯的电感线圈和一个滑动变阻器。闭合开关待电路稳定后，调整的滑片使和亮度一样，此时通过两个灯泡的电流均为。在之后的时刻断开，则在如图所示的图像中，能正确反映前后的一小段时间内通过的电流和通过的电流随时间变化关系的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题（本大题共1小题，共14.0分）
11. 小王同学用如图甲所示电路研究电磁感应现象，小李同学用如图乙所示电路研究自感现象。
小王同学实验时发现，闭合开关时，电流表指针向左偏转。电路稳定后，若向右移动滑片，此过程中电流表指针将向________选填“左”或“右”偏转，实验结束后，未断开开关，也为把、两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________选填“”或“”线圈所在电路时发生的。
小李同学用图乙中两个电路研究通电自感和断电自感现象，图中是一带铁芯的线圈，直流电阻忽略不计，、是额定电压为的灯泡，直流电源为一节新的干电池。两电路电键闭合后，会看到：小灯泡将________选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮，然后慢慢熄灭”，小灯泡将________选填“慢慢变亮”、“立即变亮”或“立即变亮，然后慢慢熄灭”；断开后，小灯泡将________选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下，然后熄灭”，断开后，小灯泡将________选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下，然后熄灭”。
三、计算题（本大题共2小题，共26.0分）
12. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨、固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量的金属棒置于导轨上，在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计，金属棒由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好，不计空气阻力影响，已知金属棒与导轨间动摩擦因数，，，取．
求金属棒沿导轨向下运动的最大速度．
求金属棒沿导轨向下运动过程中，电阻上的最大电功率．
若从金属棒开始运动至达到最大速度的过程中，电阻上产生的焦耳热总共为，求这个过程的经历的时间．
13. 如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨、竖直放置，其宽度，一磁感应强度的匀强磁场，垂直穿过导轨平面，导轨的上端与之间连接一阻值为的电阻，一根电阻为的金属棒紧贴在导轨上。现使金属棒由静止开始下滑，下滑过程中始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离与时间的关系如图乙所示，图像中的段为曲线，段为直线，导轨电阻不计，取忽略棒运动过程中对原磁场的影响，结果均保留一位有效数字求：
第末回路中的感应电动势；
金属棒从静止开始运动的内，通过电阻的电量；
金属棒从静止开始运动的内电阻上产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了导体棒平动切割磁感线；在处理该类问题时，要注意楞次定律、右手定则的综合应用。
根据右手定则、楞次定律分析即可确定正确选项。
【解答】
A.如果，，由右手定则可判断出应产生顺时针方向的电流，故A错误；
B.如果、，、所围的线圈面积增大，磁通量增大，由楞次定律得知，中有顺时针方向的电流，故B错误；
C.如果，、所围的线圈面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故C错误；
D.如果，则所围面积增大，磁通量也增大，故由楞次定律可判断出产生的电流，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】
由图可知磁感应强度的变化，则可知线圈中磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势变化情况，由楞次定律可得感应电流的方向，二者结合可得出正确的图象。
本题主要考查法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则、闭合电路欧姆定律。
【解答】
由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得：，所以线圈中的感应电流决定于磁感应强度随的变化率。
由图可知，时间内，增大，增大，感应磁场与原磁场方向相反感应磁场的磁感应强度的方向向外，由右手定则感应电流是逆时针的，因而是负值。所以可判断为负的恒值；为零；为正的恒值，故C正确，ABD错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】根据右手安培定则，当圆环中电流为顺时针方向时，圆环所在平面内的磁场方向为垂直于纸面向里，而环外的磁场方向垂直于纸面向外，虽然圆环在圆环里外的面积一样，但环里磁场比环外磁场要强，净磁通量还是垂直于纸面向里，由安培定则和楞次定律知，感应电流的磁场阻碍“”方向的磁通量的增强，所以圆环中的感应电流方向为逆时针，B正确．
4.【答案】
【解析】
【分析】
圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，有效切割长度为铜盘的半径，根据感应电动势公式分析电动势情况，由欧姆定律分析电流情况。根据右手定则分析感应电流方向，根据电功率计算公式分析电流在上的热功率变化情况。
本题是转动切割磁感线类型，运用等效法处理。根据右手定则判断感应电流的方向，需要熟练掌握。
【解答】
解：、铜盘转动产生的感应电动势为：，知圆盘转动的角速度恒定，恒定，产生的电流大小恒定；故A正确；
B、由右手定则可知，回路中电流方向不变，若从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，电流沿到的方向流过，故B错误；
C、若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向不变，大小变化，故C错误；
D、若圆盘转动的角速度变为原来的倍，根据，可知回路中电流变为原来倍，根据可知电流在上的热功率也变为原来的倍，故D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据图象找到的变化，再根据法拉第电磁感应定律求得感应电动势，再依据闭合电路欧姆定律求解电荷量、电功率、焦耳热比值，根据安培力公式求解安培力。
本题考查拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力等内容，比较简单，注意从图象中正确获取信息。
【解答】
A.通过金属框的电荷量，因在的时间内与的时间内，磁感应强度随时间的变化量相同，故通过金属框的电荷量之比为：，故A错误；
B.金属框中电流的电功率，则，故B正确；
C.金属框中产生的焦耳热，得，解得，故C错误；
D.在的时间内与的时间内，通过线框的电流方向相反，所以金属框边受到安培力方向相反，安培力大小，，由于对应时间相同，故D错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查法拉第电磁感应定律的应用，由注意平动切割与转动的区别，注意分析清楚电路关系，考查学生的推理能力。
【解答】
若线框以垂直于方向的速度向左移动，线框的边与边均向左做切割磁感线运动，均相当电源，穿过线框的磁通量不变，回路中不产生感应电流，根据右手定则可知端与端为电源的正极，左右两边产生的感应电动势的大小为，则可得两端的电压，故AB错误；
若线框以为轴做角速度为的匀速圆周转动速度垂直纸面向里，由右手定则或者楞次定律可以判断在，以及就是内边的电流方向均为从到；当时线框平面恰与磁场平行，为电源，是外电阻的一部分，由于电流方向从到，所以，两端的电压，故C错误，D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】
【分析】
电磁感应定律在生产生活中有着很多的应用，要注意正确理解，同时注意明确电磁感应产生涡流而带来的能量损耗以及由于自感现象而带来的危害。掌握涡流的原理及应用与防止：真空冶炼炉，硅钢片铁芯，金属探测器，电磁炉等。
【解答】
A.变压器原、副线圈的磁通量的变化率相等，所以它只能改变交变电压，不能改变频率，故A错误。
B.感应加速器是利用感生电场对电子加速的设备，不是利用磁场，故B错误。
C.真空冶炼炉的工作原理是炉内的金属导体内产生涡流使其熔化，故C错误。
D.铝框做支架能在线圈转动过程中产生涡流，涡流的安培力对线圈的转动起阻尼作用，故D正确。
故选：。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题涉及自感现象，是特殊的电磁感应现象，应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行理解，注意两灯的电流大小不同，是解题的关键。
当闭合时，通过线圈的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用，分析哪个灯先亮；断开瞬间也可以按照同样的思路分析。
【解答】
闭合后，灯支路立即导通有向右的电流，则灯先亮，灯支路因二极管加反向电压则不能导通，即不亮，支路由于有线圈产生的感应电动势阻碍电流的增加，则逐渐亮起来，电流方向向右，最后因的直流电阻与电阻相同，则亮度与灯泡一样亮，故AB错误
断开后，原来通过的电流立即消失，则立即熄灭而通过线圈的电流由于自感电动势阻碍电流的减小，则在二极管中形成新的回路，使得逐渐熄灭，亮一下后逐渐熄灭，断开前、后，通过的电流始终向右，故 C错误， D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】
【分析】
流过自感线圈的电流发生变化时，线圈会产生感应电流，阻碍原电流的变化，根据电路图分析答题。
对自感线圈来讲，重点掌握开关闭合瞬间，断路稳定后和开关断开的瞬间，线圈对电流突变的阻碍作用。
【解答】
A.闭合电键，自感线圈产生自感电动势，阻碍通过的电流增大，灯逐渐变亮，闭合开关，通过的电流立即稳定，立刻变亮，故A正确，B错误；
C.闭合电键稳定后，流过线圈的电流不变，线圈没有自感电动势，故C错误；
D.闭合电键稳定后，打开，穿过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，相当于电源，所以、慢慢熄灭，故D错误。
故选A。
10.【答案】
【解析】
【分析】
当电流变化时，电感线圈对电流有阻碍作用，电流增大，线圈阻碍其增大，电流减小，阻碍其减小。
明确断开后的电路为，，电感线圈构成回路，电流变化因电感线圈的阻碍而变慢。
【解答】
、与线圈串联，断开，流过线圈的电流减小，电感线圈产生同向的感应电动势，并慢慢变小，则电流同向变小，变小的越来越慢，故A错误，B正确；
、与线圈并联，电感线圈产生的电流与构成回路，断开后的较短的时间内电流反向，并逐渐减小，故CD错误；
故选：。
11.【答案】左；；
慢慢变亮；立即变亮，然后慢慢熄灭；立即熄灭；闪亮一下，然后熄灭。
【解析】
【分析】
闭合开关时，由穿过线圈的磁通量的变化判断与电流的方向的关系；若向右移动滑片，由电流的变化判断穿过线圈的磁通量的变化，由此判断电流的方向；由自感现象产生的原因判断发生电击的时间；
由自感现象判断两灯泡的亮度变化；断开后，由电路的结构变化及自感现象判断灯泡的明暗变化。
本题主要考查自感现象，熟悉自感现象的原因及楞次定律是解题的关键，难度一般。
【解答】
由于闭合开关时，回路的电流瞬间增大，由楞次定律可知，穿过线圈的磁通量瞬间增大，电流表指针向左偏转；电路稳定后，若向右移动滑片，则由电路结构可知，电路的电流增大，故穿过线圈的磁通量增大，故此过程中电流表指针将向左偏转；实验结束后，未断开开关，在拆除电路时突然被电击了一下，由自感现象产生的原因可知，此时应是在拆除线圈所在电路时发生的；
两电路电键闭合后，由于乙图左侧电路中线圈中会产生自感电动势阻碍电流的增大，故灯泡会慢慢变亮；而右侧电路中，由于灯泡与电源直接相连，故灯泡立即变亮，然后慢慢熄灭；
断开后，小灯泡立即与电源断开，故灯泡立即熄灭；而灯泡电路中，由于线圈中自感电动势作为新的电源给灯泡反向通电，且由于线圈直流电阻不计，故闪亮一下，然后熄灭。
12.【答案】解：金属棒由静止释放后，沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时有最大速度，
由牛顿第二定律
解得
金属棒以最大速度匀速运动时，电阻上的电功率最大，此时
联立解得
设金属棒从开始运动到达到最大速度过程中，沿导轨下滑距离为，由能量守恒定律
根据焦耳定律
联立解得
解得
由动量定理：
解得。
【解析】【解析】
本题考查电磁感应的综合应用，涉及到电磁感应中的电路问题、动生电动势、动量定理和能量转化和守恒等许多知识，难度较大。
解决本题的关键是要能根据题目情境理清整个问题的过程，即导体棒下滑，切割磁感线产生电动势，电路中有电流，导体棒受到安培力的作用，导体棒在安培力和摩擦力作用下加速度减小直至最大速度。
金属棒沿导轨向下运动达到最大速度时，受力平衡，根据受力分析建立平衡方程求解最大速度；
电阻上的电功率最大时，电路的电流最大，即金属棒达到最大速度时，由求解；
从金属棒开始运动至达到最大速度的过程中，根据能量守恒定律求解金属棒运动的位移，由位移求解整个过程中流过电路的电荷量，由电荷量分析安培力的冲量，再根据动量定理求解时间。
13.【答案】解：由题图乙可知，在第末时金属棒做匀速运动，图线斜率表示速度大小，
则速度大小为，
金属棒产生的感应电动势为；
由电磁感应定律可得，由电荷量公式，可得金属棒从静止开始运动的内，
通过电阻的电量为，
由图乙可知，
代入数据解得；
根据闭合电路欧姆定律可得：
得
匀速运动时金属棒受力平衡，根据平衡条件可得：
代入数据解得金属棒的质量为：
在内，金属棒的重力势能转化为金属棒的动能和电路的内能，
设电路中产生的总热量为，根据能量守恒定律得：
代入数据解得：
根据焦耳定律可得：。
【解析】本题主要是考查电磁感应中力学问题与能量问题的综合，涉及力学问题常根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；涉及能量问题，要知道电磁感应现象中的能量转化情况，根据功能关系等列方程求解。
由题图乙可知，在第末时金属棒做匀速运动，由图线的斜率求出速度，即可求出金属棒产生的感应电动势；
根据公式即可求解。
根据能量守恒定律和焦耳定律求解金属棒在开始运动的内，电路中产生的总热量，再求出电阻上产生的热量。
第1页，共1页
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图所示，两光滑的平行导轨固定在绝缘水平面上，整个空间存在竖直向上的匀强磁场，两导体棒、垂直地放在导轨上与导轨始终保持良好的接触，现该导体棒，水平方向的速度分别为、，取水平向右的方向为正方向．则下列说法正确的是( )
A. 如果、，则感应电流方向沿
B. 如果、，则回路中没有感应电流
C. 如果，则感应电流方向沿
D. 如果，则感应电流方向沿
2. 如图所示，矩形线圈位于一变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面纸面向里，磁感应强度随时间的变化规律如图所示。用表示线圈中的感应电流，取顺时针方向的电流为正。则下图中的图象正确的是( )
A. B. C. D.
3. 两个大小不同的绝缘金属圆环如图叠放在一起，小圆环有一半面积在大圆环内，当大圆环通上顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是( )
A. 顺时针 B. 逆时针
C. 左半圆顺时针，右半圆逆时针 D. 无感应电流
4. 法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片、分別与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。圆盘旋转时，关于流过电阻的电流，下列说法正确的是( )
A. 若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B. 若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿到的方向流动
C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D. 若圆盘转动的角速度变为原来的倍，则电流在上的热功率也变为原来的倍
5. 如图甲所示，正方形硬质金属框放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直．磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在的时间内与的时间内( )
A. 通过金属框的电荷量之比为
B. 金属框中电流的电功率之比为
C. 金属框中产生的焦耳热之比为
D. 金属框边受到安培力方向相反，大小之比为
6. 如图纸面内的单匝正方形导线框处于一个垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为，线框边长为，每条边电阻相等，则( )
A. 若线框以垂直于方向的速度向左移动，则两端的电压
B. 若线框以垂直于方向的速度向左移动，则两端的电压
C. 若线框以为轴做角速度为的匀速圆周转动，图示瞬间时刻速度垂直纸面向里，在时间内，边的电流方向为从到
D. 若线框以为轴做角速度为的匀速圆周转动，图示瞬间时刻速度垂直纸面向里，当时两端的电压
7. 关于下列器材的原理和用途，正确的是( )
A. 变压器可以改变交变电压和频率
B. 电子感应加速器是利用磁场直接对电子进行加速
C. 真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
8. 如图所示的电路中，、和是三只完全相同的灯泡，两只电阻的阻值都为，线圈的自感系数很大，它的直流电阻也等于，则下列说法中正确的是 ( )
A. 闭合后，灯先亮，灯和后亮，最后三灯泡一样亮
B. 闭合后，通过灯的电流方向向右，通过灯的电流方向向左，灯中无电流
C. 断开后，灯和灯立即熄灭，灯逐渐变亮后熄灭
D. 断开前、后，通过的电流始终向右
9. 如图所示是研究自感实验的实物电路，、是两个规格相同的小灯泡，为自感线圈，闭合开关，调节滑动变阻器，使两个灯泡的亮度相同，然后断开开关，则
A. 闭合开关，立刻变亮，逐渐变亮
B. 闭合开关，、都逐渐变亮
C. 闭合开关稳定后，仍有自感电动势
D. 闭合开关稳定后，断开，会“闪”一下再熄灭
10. 在如图所示的电路中，两个完全相同的小灯泡和分别串联一个带铁芯的电感线圈和一个滑动变阻器。闭合开关待电路稳定后，调整的滑片使和亮度一样，此时通过两个灯泡的电流均为。在之后的时刻断开，则在如图所示的图像中，能正确反映前后的一小段时间内通过的电流和通过的电流随时间变化关系的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题（本大题共1小题，共14.0分）
11. 小王同学用如图甲所示电路研究电磁感应现象，小李同学用如图乙所示电路研究自感现象。
小王同学实验时发现，闭合开关时，电流表指针向左偏转。电路稳定后，若向右移动滑片，此过程中电流表指针将向________选填“左”或“右”偏转，实验结束后，未断开开关，也为把、两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________选填“”或“”线圈所在电路时发生的。
小李同学用图乙中两个电路研究通电自感和断电自感现象，图中是一带铁芯的线圈，直流电阻忽略不计，、是额定电压为的灯泡，直流电源为一节新的干电池。两电路电键闭合后，会看到：小灯泡将________选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮，然后慢慢熄灭”，小灯泡将________选填“慢慢变亮”、“立即变亮”或“立即变亮，然后慢慢熄灭”；断开后，小灯泡将________选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下，然后熄灭”，断开后，小灯泡将________选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下，然后熄灭”。
三、计算题（本大题共2小题，共26.0分）
12. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨、固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量的金属棒置于导轨上，在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计，金属棒由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好，不计空气阻力影响，已知金属棒与导轨间动摩擦因数，，，取．
求金属棒沿导轨向下运动的最大速度．
求金属棒沿导轨向下运动过程中，电阻上的最大电功率．
若从金属棒开始运动至达到最大速度的过程中，电阻上产生的焦耳热总共为，求这个过程的经历的时间．
13. 如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨、竖直放置，其宽度，一磁感应强度的匀强磁场，垂直穿过导轨平面，导轨的上端与之间连接一阻值为的电阻，一根电阻为的金属棒紧贴在导轨上。现使金属棒由静止开始下滑，下滑过程中始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离与时间的关系如图乙所示，图像中的段为曲线，段为直线，导轨电阻不计，取忽略棒运动过程中对原磁场的影响，结果均保留一位有效数字求：
第末回路中的感应电动势；
金属棒从静止开始运动的内，通过电阻的电量；
金属棒从静止开始运动的内电阻上产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了导体棒平动切割磁感线；在处理该类问题时，要注意楞次定律、右手定则的综合应用。
根据右手定则、楞次定律分析即可确定正确选项。
【解答】
A.如果，，由右手定则可判断出应产生顺时针方向的电流，故A错误；
B.如果、，、所围的线圈面积增大，磁通量增大，由楞次定律得知，中有顺时针方向的电流，故B错误；
C.如果，、所围的线圈面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故C错误；
D.如果，则所围面积增大，磁通量也增大，故由楞次定律可判断出产生的电流，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】
由图可知磁感应强度的变化，则可知线圈中磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势变化情况，由楞次定律可得感应电流的方向，二者结合可得出正确的图象。
本题主要考查法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则、闭合电路欧姆定律。
【解答】
由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得：，所以线圈中的感应电流决定于磁感应强度随的变化率。
由图可知，时间内，增大，增大，感应磁场与原磁场方向相反感应磁场的磁感应强度的方向向外，由右手定则感应电流是逆时针的，因而是负值。所以可判断为负的恒值；为零；为正的恒值，故C正确，ABD错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】根据右手安培定则，当圆环中电流为顺时针方向时，圆环所在平面内的磁场方向为垂直于纸面向里，而环外的磁场方向垂直于纸面向外，虽然圆环在圆环里外的面积一样，但环里磁场比环外磁场要强，净磁通量还是垂直于纸面向里，由安培定则和楞次定律知，感应电流的磁场阻碍“”方向的磁通量的增强，所以圆环中的感应电流方向为逆时针，B正确．
4.【答案】
【解析】
【分析】
圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，有效切割长度为铜盘的半径，根据感应电动势公式分析电动势情况，由欧姆定律分析电流情况。根据右手定则分析感应电流方向，根据电功率计算公式分析电流在上的热功率变化情况。
本题是转动切割磁感线类型，运用等效法处理。根据右手定则判断感应电流的方向，需要熟练掌握。
【解答】
解：、铜盘转动产生的感应电动势为：，知圆盘转动的角速度恒定，恒定，产生的电流大小恒定；故A正确；
B、由右手定则可知，回路中电流方向不变，若从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，电流沿到的方向流过，故B错误；
C、若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向不变，大小变化，故C错误；
D、若圆盘转动的角速度变为原来的倍，根据，可知回路中电流变为原来倍，根据可知电流在上的热功率也变为原来的倍，故D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据图象找到的变化，再根据法拉第电磁感应定律求得感应电动势，再依据闭合电路欧姆定律求解电荷量、电功率、焦耳热比值，根据安培力公式求解安培力。
本题考查拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力等内容，比较简单，注意从图象中正确获取信息。
【解答】
A.通过金属框的电荷量，因在的时间内与的时间内，磁感应强度随时间的变化量相同，故通过金属框的电荷量之比为：，故A错误；
B.金属框中电流的电功率，则，故B正确；
C.金属框中产生的焦耳热，得，解得，故C错误；
D.在的时间内与的时间内，通过线框的电流方向相反，所以金属框边受到安培力方向相反，安培力大小，，由于对应时间相同，故D错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查法拉第电磁感应定律的应用，由注意平动切割与转动的区别，注意分析清楚电路关系，考查学生的推理能力。
【解答】
若线框以垂直于方向的速度向左移动，线框的边与边均向左做切割磁感线运动，均相当电源，穿过线框的磁通量不变，回路中不产生感应电流，根据右手定则可知端与端为电源的正极，左右两边产生的感应电动势的大小为，则可得两端的电压，故AB错误；
若线框以为轴做角速度为的匀速圆周转动速度垂直纸面向里，由右手定则或者楞次定律可以判断在，以及就是内边的电流方向均为从到；当时线框平面恰与磁场平行，为电源，是外电阻的一部分，由于电流方向从到，所以，两端的电压，故C错误，D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】
【分析】
电磁感应定律在生产生活中有着很多的应用，要注意正确理解，同时注意明确电磁感应产生涡流而带来的能量损耗以及由于自感现象而带来的危害。掌握涡流的原理及应用与防止：真空冶炼炉，硅钢片铁芯，金属探测器，电磁炉等。
【解答】
A.变压器原、副线圈的磁通量的变化率相等，所以它只能改变交变电压，不能改变频率，故A错误。
B.感应加速器是利用感生电场对电子加速的设备，不是利用磁场，故B错误。
C.真空冶炼炉的工作原理是炉内的金属导体内产生涡流使其熔化，故C错误。
D.铝框做支架能在线圈转动过程中产生涡流，涡流的安培力对线圈的转动起阻尼作用，故D正确。
故选：。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题涉及自感现象，是特殊的电磁感应现象，应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行理解，注意两灯的电流大小不同，是解题的关键。
当闭合时，通过线圈的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用，分析哪个灯先亮；断开瞬间也可以按照同样的思路分析。
【解答】
闭合后，灯支路立即导通有向右的电流，则灯先亮，灯支路因二极管加反向电压则不能导通，即不亮，支路由于有线圈产生的感应电动势阻碍电流的增加，则逐渐亮起来，电流方向向右，最后因的直流电阻与电阻相同，则亮度与灯泡一样亮，故AB错误
断开后，原来通过的电流立即消失，则立即熄灭而通过线圈的电流由于自感电动势阻碍电流的减小，则在二极管中形成新的回路，使得逐渐熄灭，亮一下后逐渐熄灭，断开前、后，通过的电流始终向右，故 C错误， D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】
【分析】
流过自感线圈的电流发生变化时，线圈会产生感应电流，阻碍原电流的变化，根据电路图分析答题。
对自感线圈来讲，重点掌握开关闭合瞬间，断路稳定后和开关断开的瞬间，线圈对电流突变的阻碍作用。
【解答】
A.闭合电键，自感线圈产生自感电动势，阻碍通过的电流增大，灯逐渐变亮，闭合开关，通过的电流立即稳定，立刻变亮，故A正确，B错误；
C.闭合电键稳定后，流过线圈的电流不变，线圈没有自感电动势，故C错误；
D.闭合电键稳定后，打开，穿过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，相当于电源，所以、慢慢熄灭，故D错误。
故选A。
10.【答案】
【解析】
【分析】
当电流变化时，电感线圈对电流有阻碍作用，电流增大，线圈阻碍其增大，电流减小，阻碍其减小。
明确断开后的电路为，，电感线圈构成回路，电流变化因电感线圈的阻碍而变慢。
【解答】
、与线圈串联，断开，流过线圈的电流减小，电感线圈产生同向的感应电动势，并慢慢变小，则电流同向变小，变小的越来越慢，故A错误，B正确；
、与线圈并联，电感线圈产生的电流与构成回路，断开后的较短的时间内电流反向，并逐渐减小，故CD错误；
故选：。
11.【答案】左；；
慢慢变亮；立即变亮，然后慢慢熄灭；立即熄灭；闪亮一下，然后熄灭。
【解析】
【分析】
闭合开关时，由穿过线圈的磁通量的变化判断与电流的方向的关系；若向右移动滑片，由电流的变化判断穿过线圈的磁通量的变化，由此判断电流的方向；由自感现象产生的原因判断发生电击的时间；
由自感现象判断两灯泡的亮度变化；断开后，由电路的结构变化及自感现象判断灯泡的明暗变化。
本题主要考查自感现象，熟悉自感现象的原因及楞次定律是解题的关键，难度一般。
【解答】
由于闭合开关时，回路的电流瞬间增大，由楞次定律可知，穿过线圈的磁通量瞬间增大，电流表指针向左偏转；电路稳定后，若向右移动滑片，则由电路结构可知，电路的电流增大，故穿过线圈的磁通量增大，故此过程中电流表指针将向左偏转；实验结束后，未断开开关，在拆除电路时突然被电击了一下，由自感现象产生的原因可知，此时应是在拆除线圈所在电路时发生的；
两电路电键闭合后，由于乙图左侧电路中线圈中会产生自感电动势阻碍电流的增大，故灯泡会慢慢变亮；而右侧电路中，由于灯泡与电源直接相连，故灯泡立即变亮，然后慢慢熄灭；
断开后，小灯泡立即与电源断开，故灯泡立即熄灭；而灯泡电路中，由于线圈中自感电动势作为新的电源给灯泡反向通电，且由于线圈直流电阻不计，故闪亮一下，然后熄灭。
12.【答案】解：金属棒由静止释放后，沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时有最大速度，
由牛顿第二定律
解得
金属棒以最大速度匀速运动时，电阻上的电功率最大，此时
联立解得
设金属棒从开始运动到达到最大速度过程中，沿导轨下滑距离为，由能量守恒定律
根据焦耳定律
联立解得
解得
由动量定理：
解得。
【解析】【解析】
本题考查电磁感应的综合应用，涉及到电磁感应中的电路问题、动生电动势、动量定理和能量转化和守恒等许多知识，难度较大。
解决本题的关键是要能根据题目情境理清整个问题的过程，即导体棒下滑，切割磁感线产生电动势，电路中有电流，导体棒受到安培力的作用，导体棒在安培力和摩擦力作用下加速度减小直至最大速度。
金属棒沿导轨向下运动达到最大速度时，受力平衡，根据受力分析建立平衡方程求解最大速度；
电阻上的电功率最大时，电路的电流最大，即金属棒达到最大速度时，由求解；
从金属棒开始运动至达到最大速度的过程中，根据能量守恒定律求解金属棒运动的位移，由位移求解整个过程中流过电路的电荷量，由电荷量分析安培力的冲量，再根据动量定理求解时间。
13.【答案】解：由题图乙可知，在第末时金属棒做匀速运动，图线斜率表示速度大小，
则速度大小为，
金属棒产生的感应电动势为；
由电磁感应定律可得，由电荷量公式，可得金属棒从静止开始运动的内，
通过电阻的电量为，
由图乙可知，
代入数据解得；
根据闭合电路欧姆定律可得：
得
匀速运动时金属棒受力平衡，根据平衡条件可得：
代入数据解得金属棒的质量为：
在内，金属棒的重力势能转化为金属棒的动能和电路的内能，
设电路中产生的总热量为，根据能量守恒定律得：
代入数据解得：
根据焦耳定律可得：。
【解析】本题主要是考查电磁感应中力学问题与能量问题的综合，涉及力学问题常根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；涉及能量问题，要知道电磁感应现象中的能量转化情况，根据功能关系等列方程求解。
由题图乙可知，在第末时金属棒做匀速运动，由图线的斜率求出速度，即可求出金属棒产生的感应电动势；
根据公式即可求解。
根据能量守恒定律和焦耳定律求解金属棒在开始运动的内，电路中产生的总热量，再求出电阻上产生的热量。
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