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第二章《电磁感应》单元测试
一．选择题（共12小题）
1．外环线圈中通有正弦交流电，它产生的磁场会与所遇的金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的电流，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声。若外环线圈某时刻产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是（ ）
A．此时金属物产生的感应磁场的方向竖直向下
B．此时金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向
C．金属物发出的磁场穿过内环线圈时，内环线圈会产生微弱的电流
D．金属物发出磁场是一种电磁感应现象
2．某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落应急安全装置如图所示，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设闭合线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对电梯内乘客的伤害。当电梯中的永久磁铁坠落至图示位置时（ ）
A．该安全装置使电梯停在空中
B．线圈A、B中的感应电流方向相反
C．只有线圈A在阻碍电梯下落
D．只有线圈B在阻碍电梯下落
3．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是（ ）
A．麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫做感生电场
B．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系，并在对理论和实验资料进行严格分析以后总结得出了法拉第电磁感应定律
C．俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化
D．电磁炉工作时，电磁炉内部通过高频电流产生涡流加热面板，再通过热传导加热食物
4．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ab、cd垂直地放在导轨上与导轨始终保持良好的接触，现给导体棒ab、cd水平方向的速度分别为v1、v2，取水平向右的方向为正方向。则下列说法正确的是（ ）
A．如果v1＝0、v2＞0，则感应电流方向沿a→b→d→c→a
B．如果v1＜0、v2＞0，则回路中没有感应电流
C．如果v1＝v2＞0，则感应电流方向沿a→c→d→b→a
D．如果v2＞v1＞0，则感应电流方向沿a→c→d→b→a
5．在匀强磁场中放置一个金属圆环，磁场方向与圆环平面垂直。规定图1所示磁场方向为正。当磁感应强度B随时间t按图2所示的正弦规律变化时，下列说法正确的是（ ）
A．t2时刻，圆环中无感应电流
B．t3时刻，圆环上各点受到的安培力最大
C．t1～t3时间内，圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向
D．t2～t4时间内，圆环先出现扩张趋势后出现收缩趋势
6．如图所示，线圈P、Q同轴放置，P与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路，Q与电流计G相连，要使线圈Q产生图示方向的电流，可采用的方法有（ ）
A．闭合开关S后，把R的滑片右移
B．闭合开关S后，把R的滑片左移
C．闭合开关S后，使Q远离P
D．无须闭合开关S，只要使Q靠近P即可
7．如图为演示电磁阻尼的实验示意图。弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，水平绝缘地面上放一个闭合铝线圈，磁铁在线圈圆心的正上方，让磁铁上下振动，磁铁会很快停下来。在此过程中，线圈静止不动，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中产生的感应电流是直流电
B．线圈对地面的压力始终不等于线圈的重力
C．线圈对地面的摩擦力的方向不断发生变化
D．如果仅将线圈的材料由铝换成铜，保持线圈的半径和横截面积不变，阻尼效果将更好
8．如题图所示，静置于水平面的矩形闭合线圈abcd，匝数为n，总电阻为R，长度ab＝L1，bc＝L2，该线圈的中轴线PQ两侧分别有磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于线圈平面。两磁场同时以大小为v的速度水平向右运动瞬时，线圈所受磁场作用力大小F为（ ）
A． B．
C． D．
9．如图所示，在光滑水平面内固定一个无限长直导线，导线中通有恒定电流，在其右侧有一个质量为m的正方形导体框，以初速度v在水平面内运动，v的方向与电流方向成60°，则（ ）
A．导体框最终停止在水平面上
B．导体框运动过程中受到的安培力与速度方向相反
C．整个运动过程中导体框产生的焦耳热为mv2
D．整个运动过程中导体框产生的焦耳热为mv2
10．如图所示，把线圈（内阻不计）、电容器、电源、电阻和单刀双掷开关连成图示电路。把电压传感器（图中未画出）的两端连在电容器的两个极板M、N上。先把开关置于a侧，一段时间后再把开关置于b侧，从此刻开始计时，电压uMN随时间t变化的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
11． 2020年4月20日，国内首条中低速磁浮旅游专线——广东清远磁浮首列车开始整车动态调试。如图所示为超导磁浮的示意图，在水平桌面上放置着一个圆柱形磁铁甲，将用高温超导材料制成的超导圆环乙从圆柱形磁铁甲的正上方缓慢下移，由于超导圆环乙跟圆柱形磁铁甲之间有排斥力，结果超导圆环乙悬浮在圆柱形磁铁甲的正上方。若圆柱形磁铁甲的N极朝上，在超导圆环乙放入磁场向下运动的过程中，从上往下看（ ）
A．超导圆环乙中感应电流的方向为顺时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流仍存在
B．超导圆环乙中感应电流的方向为逆时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流消失
C．超导圆环乙中感应电流的方向为顺时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流消失
D．超导圆环乙中感应电流的方向为逆时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流仍存在
12．如图所示是法拉第圆盘发电机，圆盘半径为r，圆盘处于磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁场中。圆盘左边有两条光滑平行足够长倾斜导轨MN，导轨间距为L，其所在平面与水平面夹角为θ，导轨处于垂直斜面向上磁感应强度也为B的匀强磁场中，用导线把两导轨分别与圆盘发电机中心和边缘的电刷连接，圆盘边缘和圆心之间的电阻为R。在倾斜导轨上放置一根质量为长度也为m，长度也为L，电阻为2R的ab导体棒，其余电阻不计，当圆盘以某角速度ω匀速转动时，ab棒刚好能静止在斜面上，则（ ）
A．a端电势高于b端电势
B．圆盘转动的方向（从上往下看）为顺时针方向
C．ab间电势差大小为
D．若圆盘停止转动，ab棒将沿导轨匀加速下滑
二．多选题（共3小题）
（多选）13．如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，电阻R2的阻值约等于R1的两倍，则（ ）
A．闭合开关后，LB立马亮、LA逐渐亮起来，且稳定后LA更亮一些
B．闭合开关S后，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些
C．电路稳定后，断开开关S，LA、LB均逐渐熄灭
D．电路稳定后，断开开关S，LA逐渐熄灭，LB闪亮一下再熄灭
（多选）14．如图，相距的水平虚线间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。磁场上方有一质量为m、电阻为R、边长为L的正方形线框abcd，线框距磁场上边界L处由静止释放，cd边刚进入磁场时的速度与cd边刚出磁场时的速度相等。线框向下运动的过程中，线框平面始终与磁场垂直且cd边保持水平，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．线框ab边刚要进入磁场时，线框的速度大小为
B．线框ab边刚要出磁场时，线框的加速度大小为
C．线框进入磁场的过程中，安培力的冲量大小为
D．线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热为3mgL
（多选）15．矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示。t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，在0～4s时间内，流过导线框的电流（规定顺时针方向为正方向）与导线框ad边所受安培力随时间变化的图像（规定以向左为安培力正方向）可能是图中的（ ）
A． B．
C． D．
三．实验题（共2小题）
16．为探究“影响感应电流方向的因素”，某同学实验如下：
（1）首先按图甲所示连接电路，闭合开关后，发现灵敏电流计指针向左偏转；再按图乙所示连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验的目的是检验 。
A．各仪器及导线是否完好
B．干电池是否为新电池
C．电流计测量的电流是否准确
D．电流计指针偏转方向与电流方向的关系
（2）接下来用如图丙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿 （选填“顺时针”或“逆时针”）方向，由此可推断磁铁下端的磁极为 极。
（3）用通电螺线管代替条形磁铁，实验器材如图丁所示，请完善实物连接图。
（4）连好电路，并将B线圈插入A线圈中。在闭合电键瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，滑动变阻器的滑片应向 滑动。
17．某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，从实验室器材柜中发现除导线之外还有以下8种器材可选用。请回答以下问题：
（1）确定灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系时，需要选用的实验仪器是 ；
（2）进行实验探究时，需要选用的实验仪器是 ；
（3）实验中，除了需要确定灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系之外，还需要确定 ；
（4）正确连接好实验电路，当N极插入线圈时，电流表的指针向右偏转，则条形磁铁的S极插入线圈的过程中，电流表的指针向 偏转（选填“左”或“右”）；
（5）如果希望实验现象更加明显，在不改变实验器材的前提下，可以如何操作？ 。
四．计算题（共3小题）
18．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：
（1）感应电动势的大小E；
（2）拉力做功的功率P；
（3）ab边产生的焦耳热Q。
19．如图所示，宽度为L的U形导体框，水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，左端连接一阻值为R的电阻。一质量为m、电阻为r的导体棒MN置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框之间的摩擦，导体棒与框始终接触良好。在水平向右的拉力作用下，导体棒以速度v0向右匀速运动。
（1）求通过导体棒MN的电流大小I；
（2）求拉力做功的功率P；
（3）某时刻撤去拉力，再经过一段时间，导体棒MN停在导体框上。求在此过程中电阻R上产生的热量Q。
20．如图甲所示，两根完全相同的光滑金属导轨平行放置，宽L＝3m，倾斜部分abcd与水平方向夹角为θ＝30°，匀强磁场垂直斜面向下，磁感应强度B＝0.5T，轨道顶端ac接有电阻R＝1.5Ω。导轨水平部分只有边界zk、ke、ep、pn、nf、fz之间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小也为B＝0.5T，其中磁场左边界zk长为d＝1m，边界ke、zf与水平导轨间夹角均为α＝45°且长度相等，磁场右边界pn与两个导轨垂直。一金属棒与导轨接触良好，在斜面上由静止释放，到达底端bd时已经匀速，速度大小为v0＝8m/s。当金属棒进入导轨的水平部分时，给金属棒施加外力，在轨道水平部分zkef之间运动时速度的倒数与位移x图像如图乙所示，棒运动到ef处时撤去外力，此时棒速度大小为。最终金属棒恰能运动到磁场的右边界pn处。已知运动中金属棒始终与导轨垂直，金属棒连入电路中的电阻为r＝0.5Ω。g＝10m/s2。求：
（1）金属棒的质量m的大小：
（2）水平磁场边界ep的距离大小；
（3）金属棒在水平导轨上运动时，电阻R产生的焦耳热。
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第二章《电磁感应》单元测试
一．选择题（共12小题）
1．外环线圈中通有正弦交流电，它产生的磁场会与所遇的金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的电流，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声。若外环线圈某时刻产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是（ ）
A．此时金属物产生的感应磁场的方向竖直向下
B．此时金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向
C．金属物发出的磁场穿过内环线圈时，内环线圈会产生微弱的电流
D．金属物发出磁场是一种电磁感应现象
【解答】解：AB．由题知探测器发射线圈发出的磁场竖直向下且增强，根据楞次定律可确定金属物中感应电流产生的磁场方向应竖直向上，根据安培定则，金属物中的感应电流的方向从上往下看是逆时针方向，故AB错误；
C．由于外环线圈中通有正弦交流电，则金属物产生的涡流也是周期性变化的，所以金属物发出周期性变化的磁场，该磁场穿过接收线圈时，会引起接收线圈产生微弱的电流，使探测器报警，故C正确；
D．金属物发出磁场是因为金属物内有电流产生，电流周围存在磁场，是电流的磁效应现象，故D错误。
故选：C。
2．某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落应急安全装置如图所示，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设闭合线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对电梯内乘客的伤害。当电梯中的永久磁铁坠落至图示位置时（ ）
A．该安全装置使电梯停在空中
B．线圈A、B中的感应电流方向相反
C．只有线圈A在阻碍电梯下落
D．只有线圈B在阻碍电梯下落
【解答】解：A．若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，故A错误；
B．当电梯运动时，穿过两线圈的磁通量方向相同，一个增加一个减少，根据楞次定律可知，两线圈产生的感应磁场方向相反，根据安培定则可知，两线圈产生的感应电流方向相反，故B正确；
CD．由上知，两线圈均产生感应电流，感应电流产生的磁场，均阻碍电梯的运动，故CD错误。
故选：B。
3．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是（ ）
A．麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫做感生电场
B．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系，并在对理论和实验资料进行严格分析以后总结得出了法拉第电磁感应定律
C．俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化
D．电磁炉工作时，电磁炉内部通过高频电流产生涡流加热面板，再通过热传导加热食物
【解答】解：A．麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫做感生电场，故A正确；
B．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系，纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，故B错误；
C．俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故C错误；
D．电磁炉工作时，通过高频电流产生变化的磁场，并在锅体中产生涡流加热食物，故D错误。
故选：A。
4．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ab、cd垂直地放在导轨上与导轨始终保持良好的接触，现给导体棒ab、cd水平方向的速度分别为v1、v2，取水平向右的方向为正方向。则下列说法正确的是（ ）
A．如果v1＝0、v2＞0，则感应电流方向沿a→b→d→c→a
B．如果v1＜0、v2＞0，则回路中没有感应电流
C．如果v1＝v2＞0，则感应电流方向沿a→c→d→b→a
D．如果v2＞v1＞0，则感应电流方向沿a→c→d→b→a
【解答】解：A．如果v1＝0、v2＞0，由右手定则，产生俯视顺时针方向电流，即a→c→d→b→a，故A错误；
B．如果v1＜0、v2＞0，ab、cd所围的线圈面积增大，磁通量增大，由楞次定律，abdc中有俯视顺时针方向的电流，故B错误；
C．如果v1＝v2＞0，ab、cd所围的线圈面积不变，磁通量不变，根据楞次定律，不产生感应电流，故C错误；
D．如果v2＞v1＞0，则abdc所围面积增大，磁通量也增大，故由楞次定律，产生俯视a→c→d→b→a的电流，故D正确。
故选：D。
5．在匀强磁场中放置一个金属圆环，磁场方向与圆环平面垂直。规定图1所示磁场方向为正。当磁感应强度B随时间t按图2所示的正弦规律变化时，下列说法正确的是（ ）
A．t2时刻，圆环中无感应电流
B．t3时刻，圆环上各点受到的安培力最大
C．t1～t3时间内，圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向
D．t2～t4时间内，圆环先出现扩张趋势后出现收缩趋势
【解答】解：A、由图2可知，t2时刻，圆环中的磁通量变化最快，此时圆环中感应电流是最大的，故A错误；
B、t3时刻，圆环中的磁通量的变化率为零，故此时感应电流为零，圆环上各点不受安培力，故B错误；
C、t1～t3时间内，圆环中的磁通量是先里减小，再向外增大，根据楞次定律可知，圆环中感应电流方向始终沿顺时针方向，故C正确；
D、t2～t4时间内，圆环中的磁通量先向外增大，再减小，由楞次定律可知，圆环先是收缩再扩张，故D错误。
故选：C。
6．如图所示，线圈P、Q同轴放置，P与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路，Q与电流计G相连，要使线圈Q产生图示方向的电流，可采用的方法有（ ）
A．闭合开关S后，把R的滑片右移
B．闭合开关S后，把R的滑片左移
C．闭合开关S后，使Q远离P
D．无须闭合开关S，只要使Q靠近P即可
【解答】解：AB、闭合开关S后，线圈P形成的磁场向右穿过线圈Q，若把R的滑片右移，Q中的磁通量减小，据楞次定律可知，线圈Q中电流方向与图中所标电流方向相反，同理可知，若把R的滑片左移，线圈Q中电流方向与图中所标电流方向相同，故A错误，B正确；
C、闭合开关S后，使Q远离P，Q中的磁场向右、磁通量减小，据楞次定律可知，线圈Q中的电流方向与图中所标电流方向相反，故C错误；
D、若S不闭合，则穿过线圈Q的磁通量始终为零，故Q中不会有电流产生，故D错误。
故选：B。
7．如图为演示电磁阻尼的实验示意图。弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，水平绝缘地面上放一个闭合铝线圈，磁铁在线圈圆心的正上方，让磁铁上下振动，磁铁会很快停下来。在此过程中，线圈静止不动，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中产生的感应电流是直流电
B．线圈对地面的压力始终不等于线圈的重力
C．线圈对地面的摩擦力的方向不断发生变化
D．如果仅将线圈的材料由铝换成铜，保持线圈的半径和横截面积不变，阻尼效果将更好
【解答】解：A．当磁铁靠近闭合铝线圈时，穿过线圈的磁通量增大，当磁铁远离闭合铝线圈时，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知两种情况下，线圈中的感应电流方向相反；而且磁铁向上和向下的速度大小也是不断变化的，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈内感应电流的大小也是不断变化的，故A错误；
B．由于线圈中的感应电流方向发生变化，当线圈中的感应电流为零时，磁铁对线圈没有作用力，线圈对地面的压力等于线圈的重力大小，故B错误；
C．由于磁铁在线圈的正上方，所以线圈所受磁铁的作用力水平方向的合力为零，地面对线圈没有摩擦力作用，故C错误；
D．由于铜的电阻率比铝的小，所以相同的磁通量变化率时，铜线圈中感应电流更大，对磁铁运动的阻碍作用更明显，故D正确。
故选：D。
8．如题图所示，静置于水平面的矩形闭合线圈abcd，匝数为n，总电阻为R，长度ab＝L1，bc＝L2，该线圈的中轴线PQ两侧分别有磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于线圈平面。两磁场同时以大小为v的速度水平向右运动瞬时，线圈所受磁场作用力大小F为（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：当磁场向右运动，线圈ad边切割磁感线产生a→b方向的电流，bc边产生c→b方向的电流，根据切割电动势公式E＝2nBL2v
根据欧姆定律，电路中的感应电流为
线圈中ad和bc边受到安培力的作用，所受安培力为F＝2nBIL2
解得，故A正确，BCD错误。
故选：A。
9．如图所示，在光滑水平面内固定一个无限长直导线，导线中通有恒定电流，在其右侧有一个质量为m的正方形导体框，以初速度v在水平面内运动，v的方向与电流方向成60°，则（ ）
A．导体框最终停止在水平面上
B．导体框运动过程中受到的安培力与速度方向相反
C．整个运动过程中导体框产生的焦耳热为mv2
D．整个运动过程中导体框产生的焦耳热为mv2
【解答】解：A．导体框在沿导线方向运动时，没有磁通量变化，不产生感应电流，远离导线运动过程中穿过导体框的磁通量减小且直导线在其右侧产生的磁场方向竖直向下，由楞次定律，产生顺时针方向的感应电流，当垂直导线方向的速度减为零，最终导体框的运动状态为匀速沿导线运动，磁通量不变，无感应电流产生，故A错误；
B．导体框在沿导线方向运动时，没有磁通量变化，不产生感应电流，远离导线运动过程中产生感应电流，所以导体框受到的安培力的方向水平向左，与速度方向不在同一直线上，故B错误；
CD．沿导线方向分速度为
根据动能定理解得
解得
故C正确，D错误。
故选：C。
10如图所示，把线圈（内阻不计）、电容器、电源、电阻和单刀双掷开关连成图示电路。把电压传感器（图中未画出）的两端连在电容器的两个极板M、N上。先把开关置于a侧，一段时间后再把开关置于b侧，从此刻开始计时，电压uMN随时间t变化的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：电路有能量损耗，一部分能量转化为内能，一部分能量以电磁波的形式辐射，故电压振幅会减小，但电容器放电时间由电容器自身决定，故周期不变。先把开关置于a侧，一段时间后再把开关置于b侧，电压从最大值开始，故C正确，ABD错误。
故选：C。
11．2020年4月20日，国内首条中低速磁浮旅游专线——广东清远磁浮首列车开始整车动态调试。如图所示为超导磁浮的示意图，在水平桌面上放置着一个圆柱形磁铁甲，将用高温超导材料制成的超导圆环乙从圆柱形磁铁甲的正上方缓慢下移，由于超导圆环乙跟圆柱形磁铁甲之间有排斥力，结果超导圆环乙悬浮在圆柱形磁铁甲的正上方。若圆柱形磁铁甲的N极朝上，在超导圆环乙放入磁场向下运动的过程中，从上往下看（ ）
A．超导圆环乙中感应电流的方向为顺时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流仍存在
B．超导圆环乙中感应电流的方向为逆时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流消失
C．超导圆环乙中感应电流的方向为顺时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流消失
D．超导圆环乙中感应电流的方向为逆时针方向；当超导圆环乙稳定后，感应电流仍存在
【解答】解：若圆柱形磁铁甲的N极朝上，在超导圆环乙放入磁场向下运动的过程中，磁通量增加。根据楞次定律可知，超导圆环乙中感应电流方向为顺时针方向；在超导圆环乙放入磁场的过程中，穿过超导圆环乙的磁通量增加，超导圆环乙中将产生感应电流，因此超导圆环乙是超导体，没有电阻，所以稳定后感应电流仍存在，故A正确，BCD错误；
故选：A。
12．如图所示是法拉第圆盘发电机，圆盘半径为r，圆盘处于磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁场中。圆盘左边有两条光滑平行足够长倾斜导轨MN，导轨间距为L，其所在平面与水平面夹角为θ，导轨处于垂直斜面向上磁感应强度也为B的匀强磁场中，用导线把两导轨分别与圆盘发电机中心和边缘的电刷连接，圆盘边缘和圆心之间的电阻为R。在倾斜导轨上放置一根质量为长度也为m，长度也为L，电阻为2R的ab导体棒，其余电阻不计，当圆盘以某角速度ω匀速转动时，ab棒刚好能静止在斜面上，则（ ）
A．a端电势高于b端电势
B．圆盘转动的方向（从上往下看）为顺时针方向
C．ab间电势差大小为
D．若圆盘停止转动，ab棒将沿导轨匀加速下滑
【解答】解：A、ab棒刚好能静止在斜面上，根据左手定则可知，电流方向由b向a，故a端电势低于b端电势，故A错误；
B、由右手定则可知，圆盘转动的方向（从上往下看）为逆时针方向，故B错误；
C、根据法拉第电磁感应定律可知圆盘产生的感应电动势为：
由闭合电路欧姆定律可知，ab间电势差大小为：
，故C正确；
D、若圆盘停止转动，ab棒沿导轨向下做切割磁感线运动，由ab棒受力可知，棒先做加速运动后做匀速运动，故D错误。
故选：C。
二．多选题（共3小题）
（多选）13．如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，电阻R2的阻值约等于R1的两倍，则（ ）
A．闭合开关后，LB立马亮、LA逐渐亮起来，且稳定后LA更亮一些
B．闭合开关S后，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些
C．电路稳定后，断开开关S，LA、LB均逐渐熄灭
D．电路稳定后，断开开关S，LA逐渐熄灭，LB闪亮一下再熄灭
【解答】解：AB．闭合S时，灯泡LB立即亮起来；由于电感线圈的自感作用，导致灯泡LA将“慢慢”亮起来。电路稳定后，由于灯泡LA支路的电阻小一些，则该支路的电流大一些，即稳定后，LA更亮一些，故A正确，B错误；
CD．电路接通稳定后，断开S时，由于电感线圈的自感作用，导致灯泡LA中的电流不能立即减为0，该电流将在新的回路中逐渐减为0，即LA“慢慢”熄灭，由于断开开关前稳定时通过灯泡LA的电流大于通过灯泡LB的电流，则LB闪亮后才“慢慢”熄灭，故C错误，D正确。
故选：AD。
（多选）14．如图，相距的水平虚线间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。磁场上方有一质量为m、电阻为R、边长为L的正方形线框abcd，线框距磁场上边界L处由静止释放，cd边刚进入磁场时的速度与cd边刚出磁场时的速度相等。线框向下运动的过程中，线框平面始终与磁场垂直且cd边保持水平，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．线框ab边刚要进入磁场时，线框的速度大小为
B．线框ab边刚要出磁场时，线框的加速度大小为
C．线框进入磁场的过程中，安培力的冲量大小为
D．线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热为3mgL
【解答】解：A、从释放到cd刚进磁场，由机械能守恒定律有
解得cd边刚进入磁场时的速度为：
从ab刚进磁场到cd刚出磁场，由动能定理有
解得ab刚进磁场的速度为：，故A正确；
B、cd边刚进入磁场时的速度与cd边刚出磁场时的速度相等，由对称性可知ab边刚进、刚出磁场时的速度v2也相同，ab边进磁场到cd边出磁场在重力作用下加速，则cd边进磁场到ab边进磁场为减速才能使cd边刚进、刚出磁场速度相同。
ab边刚出磁场时，由牛顿第二定律有
F安﹣mg＝ma
又
解得：，故B错误；
C、线框进入磁场的过程中，设竖直向下为正，线框进入磁场的过程中，安培力的冲量大小为
I安＝BL Δt＝BL ΔtΔΦ BL2，故C错误；
D、线框穿过磁场的过程中，由能量守恒有
解得：Q＝3mgL，故D正确。
故选：AD。
（多选）15．矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示。t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，在0～4s时间内，流过导线框的电流（规定顺时针方向为正方向）与导线框ad边所受安培力随时间变化的图像（规定以向左为安培力正方向）可能是图中的（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：AB、在0～1s内，原磁场磁感应强度垂直纸面向里，且线性减小，线框产生的感应电流为顺时针方向，即为正方向；同理可得，在1～2s时间内，线框上的感应电流为顺时针方向，即为正方向；在2～3s时间内，线框上的感应电流为逆时针方向，即为负方向；在3～4s内，线框产生的感应电流为逆时针方向，则A正确，B错误；
CD、由以上分析得，在1～2s时间内，导线框ad边电流方向为由d向a，空间所加磁场的磁感应强度B为垂直纸面向外，且线性增大，根据左手定则得，导线框ad边受安培力向右，且线性增大，即安培力为负方向，线性增大，C错误，D正确。
故选：AD。
三．实验题（共2小题）
16．为探究“影响感应电流方向的因素”，某同学实验如下：
（1）首先按图甲所示连接电路，闭合开关后，发现灵敏电流计指针向左偏转；再按图乙所示连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行上述实验的目的是检验 D 。
A．各仪器及导线是否完好
B．干电池是否为新电池
C．电流计测量的电流是否准确
D．电流计指针偏转方向与电流方向的关系
（2）接下来用如图丙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿 顺时针 （选填“顺时针”或“逆时针”）方向，由此可推断磁铁下端的磁极为 S 极。
（3）用通电螺线管代替条形磁铁，实验器材如图丁所示，请完善实物连接图。
（4）连好电路，并将B线圈插入A线圈中。在闭合电键瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，滑动变阻器的滑片应向 右 滑动。
【解答】解：（1）按图甲连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转；再按图乙连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转，两电路中电流方向不同，电流计指针偏转方向不同，由此可知进行上述实验的目的是推断电流从不同接线柱流入时电流计指针偏转方向，故ABC错误，D正确。
故选：D。
（2）某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明电流从“+”接线柱流入，即螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿顺时针方向；
由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下，条形磁铁向下插入，即磁通量减增加，由楞次定律可知，条形磁铁的磁场方向应该向上，所以条形磁铁上端为N极，下端为S极。
（3）实物连接图，如图所示：
（4）在闭合电键瞬间，A线圈中的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，A线圈中的磁通量应减小，则通过线圈B中的电流减小，滑动变阻器的滑片应向右滑动。
故答案为：（1）D；（2）顺时针，S；（3）实物连接图，见解析；（4）右。
17．某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，从实验室器材柜中发现除导线之外还有以下8种器材可选用。请回答以下问题：
（1）确定灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系时，需要选用的实验仪器是 ACDG ；
（2）进行实验探究时，需要选用的实验仪器是 AEF ；
（3）实验中，除了需要确定灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系之外，还需要确定 线圈绕行方向 ；
（4）正确连接好实验电路，当N极插入线圈时，电流表的指针向右偏转，则条形磁铁的S极插入线圈的过程中，电流表的指针向 左 偏转（选填“左”或“右”）；
（5）如果希望实验现象更加明显，在不改变实验器材的前提下，可以如何操作？ 增大条形磁体插入或抽出的速度 。
【解答】解：（1）由于灵敏电流计的量程较小，因此可以将电池、20kΩ定值电阻、控制开关与灵敏电流计构成闭合回路，根据电池的正负极确定电路中电流方向，从而确定电流进入灵敏电流计的方向与指针偏转方向之间的关系，因此需要选用的实验仪器是ACDG；
（2）本实验的目的“探究影响感应电流方向的因素”，需要有磁场与闭合回路，根据给出的器材，磁场由条形磁体产生，验证感应电流产生的回路，需要的器材有灵敏电流计和线圈；，因此进行实验探究时，需要选用的实验仪器是AEF；
（3）由于线圈中感应电流方向不仅与穿过线圈的磁场方向有关，还与线圈的绕行方向有关；因此实验中，除了需要确定灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系之外，还需要确定线圈的绕行方向；
（4）当N极插入线圈时，电流表的指针向右偏转，表明穿过线圈的磁通量向下增大时，电流表的指针向右偏转。当条形磁铁的S极插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量向上增大，可知电流表的指针向左偏转；
（5）要使实验的现象更加明显，即产生的感应电流增大，产生的感应电动势也增大，根据法拉第电磁感应电律可知，只需要增大穿过回路的磁通量的变化率，则在不改变实验器材的前提下，可以增大条形磁体插入或抽出的速度。
故答案为：（1）ACDG；（2）AEF；（3）线圈绕行方向；（4）左；（5）增大条形磁体插入或抽出的速度。
四．计算题（共3小题）
18．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：
（1）感应电动势的大小E；
（2）拉力做功的功率P；
（3）ab边产生的焦耳热Q。
【解答】解：（1）感应电动势的大小为：E＝BLv；
（2）线框做匀速运动，拉力做功的功率P等于线框的电功率，则P
（3）线框进入磁场的时间t
整个线框中产生的焦耳热Q总t
ab边产生的焦耳热QQ总
答：（1）感应电动势的大小E为BLv。
（2）拉力做功的功率P为。
（3）ab边产生的焦耳热Q为。
19．如图所示，宽度为L的U形导体框，水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，左端连接一阻值为R的电阻。一质量为m、电阻为r的导体棒MN置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框之间的摩擦，导体棒与框始终接触良好。在水平向右的拉力作用下，导体棒以速度v0向右匀速运动。
（1）求通过导体棒MN的电流大小I；
（2）求拉力做功的功率P；
（3）某时刻撤去拉力，再经过一段时间，导体棒MN停在导体框上。求在此过程中电阻R上产生的热量Q。
【解答】解：（1）导体棒以速度v0向右匀速运动切割磁感线产生的感应电动势为：
E＝BLv0
根据闭合电路欧姆定律可得电流强度大小为：
I；
（2）根据平衡条件可得拉力的大小为：F＝F安＝BIL
根据功率计算公式可得：P＝Fv0
联立解得：P；
（3）根据能量守恒定律可得：Q总
在此过程中电阻R上产生的热量为：
QQ总。
答：（1）通过导体棒MN的电流大小I为；
（2）拉力做功的功率P为；
（3）在此过程中电阻R上产生的热量Q为。
20．如图甲所示，两根完全相同的光滑金属导轨平行放置，宽L＝3m，倾斜部分abcd与水平方向夹角为θ＝30°，匀强磁场垂直斜面向下，磁感应强度B＝0.5T，轨道顶端ac接有电阻R＝1.5Ω。导轨水平部分只有边界zk、ke、ep、pn、nf、fz之间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小也为B＝0.5T，其中磁场左边界zk长为d＝1m，边界ke、zf与水平导轨间夹角均为α＝45°且长度相等，磁场右边界pn与两个导轨垂直。一金属棒与导轨接触良好，在斜面上由静止释放，到达底端bd时已经匀速，速度大小为v0＝8m/s。当金属棒进入导轨的水平部分时，给金属棒施加外力，在轨道水平部分zkef之间运动时速度的倒数与位移x图像如图乙所示，棒运动到ef处时撤去外力，此时棒速度大小为。最终金属棒恰能运动到磁场的右边界pn处。已知运动中金属棒始终与导轨垂直，金属棒连入电路中的电阻为r＝0.5Ω。g＝10m/s2。求：
（1）金属棒的质量m的大小：
（2）水平磁场边界ep的距离大小；
（3）金属棒在水平导轨上运动时，电阻R产生的焦耳热。
【解答】解：（1）由题意知，金属棒在斜面上运动，匀速时，受力平衡：
而安培力：
若中电流：
动生电动势：E＝BLv0
代入平衡式：
代入数据得到：m＝1.8kg
（2）从撤去外力到运动至pn处，由动量定理：
而安培力的冲量：BL Δt
平均电流：
根据法拉第电磁感应定律有：
而总的磁通量的变化为：ΔΦ＝BLxep
代入数据，联立求得：
（3）金属棒在水平轨道zkef间运动时，金属棒所受安培力：
而电流：
动生电动势：Ex＝BLxv
金属棒切割磁感线的有效长度：Lx＝d+2xtan45°＝1+2x
联立得：
由图像得：
变形得到：
联立得：F安x＝1+2x
金属棒在水平轨道zkef间运动过程中
N＝2N
Q1＝W克安2×1J＝2J
撤去外力后：Q2J＝6.4J
电路产生的焦耳热
Q总＝Q1+Q2＝2J+6.4J＝8.4J
则电阻R上产生的焦耳热为
QR6.3J
答：（1）金属棒的质量m的大小为1.8kg；
（2）水平磁场边界ep的距离大小为m；
（3）金属棒在水平导轨上运动时，电阻R产生的焦耳热为6.3J。
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