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人教版选择性必修二第二章检测试卷A卷
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1．常见的芯片卡内有线圈，如图所示，图中下半部分表示芯片卡内的线圈，上半部分表示读卡机内的线圈。读卡机线圈中的电流会产生磁场，当芯片卡接近读卡机时，这个磁场会在芯片卡中产生感应电流，驱动芯片发出信息。现两线圈均静止，从上往下看，为使芯片线圈中产生逆时针方向的电流，则读卡机线圈中的电流（从上往下看）应为（ ）
A．沿逆时针方向且逐渐增大 B．沿顺时针方向且逐渐减小
C．沿顺时针方向且逐渐增大 D．沿逆时针方向且保持不变
【答案】C
【详解】若芯片线圈中产生逆时针方向的电流，根据右手螺旋定则，可知芯片中电流产生的磁场方向向上，根据楞次定律可知，读卡机中电流产生的磁场向上且逐渐减小或者向下且逐渐增大，再根据右手螺旋定则，可判断出读卡机中的电流为逆时针且逐渐减小，或者顺时针逐渐增大。
故选C。
2．如图所示，水平固定的长直导线与矩形导线框abcd在同一竖直平面，导线框的ab边与导线平行，导线中通有向右的恒定电流Ⅰ、现将导线框由静止释放，导线框在竖直下落过程中没有翻转。下列对导线框下落过程的分析，其中说法正确的是（ ）
A．导线框中产生了逆时针方向的感应电流
B．导线框的面积有收缩的趋势
C．导线框下落的加速度小于重力加速度g
D．若导线中的电流Ⅰ方向向左，则线框所受安培力的合力方向向下
【答案】C
【详解】A．根据右手螺旋定则可知，直导线在下方线圈处产生的磁场垂直纸面向里，则当导线框下落过程中，穿过线框的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，导线框中产生了顺时针方向的感应电流，选项A错误；
B．由“增缩减扩”可知，导线框的面积有扩大的趋势，选项B错误；
C．根据“来拒去留”可知，线框受安培力向上，可知导线框下落的加速度小于重力加速度g，选项C正确；
D．若导线中的电流Ⅰ方向向左，因线框下落时穿过线框的磁通量仍减小，则线框所受安培力的合力方向仍向上，选项D错误。
故选C。
3．如图所示，CDEF是金属框，框内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。当导体棒MN向左移动时，下列说法正确的是（ ）
A．MNDC回路中感应电流为顺时针方向
B．MNEF回路中感应电流为逆时针方向
C．导体棒M端的电势低于N端的电势
D．导体棒MN中感应电流方向为N到M
【答案】C
【详解】ABD．由右手定则知导体棒MN中感应电流方向为M到N，MNDC回路中感应电流为逆时针方向，MNEF回路中感应电流为顺时针方向；ABD错误；
C．导体棒MN充当电源作用，电源内部电流从低电势流向高电势，故电势M端的电势低于N端的电势，C正确；
故选C。
4．如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方有一个固定在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开，磁铁开始上下振动。下列说法正确的是（ ）
A．磁铁振动过程中，线圈中电流的方向保持不变
B．磁铁振动过程中，线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力
C．磁铁振动过程中，弹簧和磁铁组成系统的机械能一直减小
D．磁铁靠近线圈时，线圈有扩张的趋势
【答案】C
【详解】A．若磁铁下端为N极，磁铁向上振动时，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律结合安培定则可知，线圈中将产生顺时针（从上往下看）方向的感应电流，而磁铁向下振动时，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律结合安培定则可知，线圈中将产生逆时针（从上往下看）方向的感应电流，若磁铁下端为S极，则磁铁上下振动时在线圈中产生的感应电流的方向与N极时相反，由此可知磁铁振动过程中，线圈中电流的方向发生改变，故A错误；
B．若磁铁下端为N极，磁铁向上振动时，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈有向上运动的趋势，此时线圈对桌面的压力小于自身的重力，而当磁铁向下振动时，根据楞次定律可知，线圈有向下运动的趋势，此时线圈对桌面的压力大于自身的重力，同理，若磁铁下端为S极时结果相同，故B错误；
C．若磁铁下端为N极，磁铁向上振动时，磁铁对线圈的作用力向上，则根据牛顿第三定律可知，线圈对磁铁的作用力向下，由此可知在磁铁向上振动时，线圈对磁铁的作用力对磁铁做负功，而当磁铁向下振动时，磁铁对线圈的作用力向下，根据牛顿第三定律可知，线圈对磁铁的作用力向上，由此可知在磁铁向下振动时，线圈对磁铁的作用力对磁铁做负功，同理，若磁铁下端为S极时结果相同，即“来拒去留”，因此，磁铁振动过程中，弹簧和磁铁组成系统的机械能一直减小，故C正确；
D．磁铁靠近线圈时，线圈中的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈有收缩的趋势，即“增缩减扩”，故D错误。
故选C。
5．科学家对磁单极子的研究一直延续，假如真实存在如图所示的N极磁单极子，它的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，已知穿过球面的磁通量为。另有一个半径为r的线圈水平放置，其圆心位于磁单极子的正下方，此磁单极子垂直于线圈面以恒定的速度v沿轴线穿过圆环，下列说法正确的是（ ）
A．穿过球面的磁通量大于穿过球面的磁通量
B．球面上磁感应强度处处相同
C．当磁单极子到达线圈圆心时线圈磁通量为0，电流方向发生变化
D．当磁单极子到达线圈圆心处时，线圈的感应电动势为
【答案】D
【详解】AC．磁通量是穿过某一面的磁感线的条数，如果是磁单极子，它发出所有的磁感线均全部会穿过球面球面1和球面2，则两球面的磁通量一样大，若让磁单极子穿过一个圆形闭合线圈，当线圈圆心与磁单极子重合时，穿过线圈的磁感线的条数为0，即磁通量为零，根据楞次定律可知电流方向不变，故AC错误；
B．磁感应强度是矢量，球面上磁感应强度方向不同，故B错误；
D．以磁单极子为球心，半径为r的球面的磁通量为，设距磁单极子距离为r处的磁感应强度为B，则有
磁单极子到达圆环中心时，相当于圆环切割磁感线，产生感应电动势为
故D正确；
故选D。
6．某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为处，则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为（ ）
A．，逆时针 B．，逆时针
C．，顺时针 D．，逆时针
【答案】A
【详解】经过时间，面积为S的线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，磁通量变化为
由法拉第电磁感应定律，线圈中产生的平均感应电动势的大小为
由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向。
故选A。
7．电磁阻尼在精确实验中常常不能忽略。某同学在北京实验室中尝试探究电磁阻尼的影响，如图所示，在稀薄气体实验环境中，第一次实验时将导体棒用两条等长的细导线悬挂于水平绝缘转轴上的、两点，并把导体棒从竖直位置拉开一定角度由静止释放，记录导体棒自开始运动至停止摆动的时间。第二次实验时用导线把、两点的导线连接（假设连接后不影响转轴阻力），其他实验条件与第一次的保持一致，记录导体棒自开始运动至停止摆动的时间。下列关于实验分析正确的是（ ）
A．第二次摆动时间大于第一次摆动时间
B．第二次实验时转轴沿任意方向摆放摆动时间均相同
C．第二次实验时转轴沿东西方向摆放摆动时间最短
D．第二次实验时转轴沿南北方向摆放摆动时间最短
【答案】C
【详解】A．第一次实验时导体棒没有构成回路，没有电磁阻尼，第二次实验时导体棒构成回路，有感应电流，导体棒受到安培力，安培力阻碍导体棒运动，形成电磁阻尼，故第二次摆动时间小于第一次摆动时间，故A错误；
BCD．北京地磁场磁感线自南向北斜向下，转轴东西放置，导体棒运动时既切割南北方向的磁场也切割竖直方向的磁场，产生的感应电流较大，导体棒受到的安培力较大，转轴南北放置，导体棒运动时只切割竖直方向的磁场，产生的感应电流较小，导体棒受到的安培力较小，故转轴东西方向放置时运动时间最短，故BD错误，C正确。
故选C。
8．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A．图1中，与的电阻值相同
B．图1中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流
C．图2中，变阻器R与的电阻值相同
D．图2中，闭合瞬间，中电流与变阻器R中电流相等
【答案】C
【详解】AB．断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗，说明断开开关后通过灯的电流瞬间大于断开开关之前通过灯的电流，而断开开关之前灯与电感线圈并联，两端电压相同，断开开关之后，电感线圈产生自感电动势，与灯串连构成闭合回路，通过灯的电流即为通过自感线圈的电流，由此可知在开关未断开时通过自感线圈的电流大于通过灯的电流，则灯的电阻大于自感线圈的电阻，因此当再次闭合，待电路稳定后，通过自感线圈的电流大于通过灯的电流，故AB错误；
C．由于电路稳定后完全相同的灯、亮度相同，而与自感线圈串联，与变阻器R串联，且这两个支路并联，因此可知变阻器R与的电阻值相同，故C正确；
D．闭合瞬间，由于自感线圈产生自感电动势阻碍电流通过该支路，因此闭合瞬间，中电流小于变阻器R中电流，故D错误。
故选C。
9．如图甲所示连接电路，在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响，不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，流经灯和的电流大小相等
B．开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变
C．开关S断开瞬间，流经灯的电流方向改变，故闪亮一下再熄灭
D．根据题中信息，可以推算出
【答案】AD
【详解】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的强烈阻碍作用，灯D3没有电流通过，灯D1和D2串联，流经灯D1和D2的电流相等，设每个灯泡的电阻为R，故
稳定后灯D3和D2并联再与D1串联，流过D2的电流为
故A正确，B错误；
C．开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯D3和D2提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯D3和D2的电流相等，所以灯D2逐渐熄灭，故C错误；
D．开关S闭合瞬间，灯D1和D2串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律
电路稳定后，流过D3的电流为
开关S断开瞬间，电感线圈能够为D3和D2提供与之前等大电流，故其两端电压为
所以
故D正确。
故选AD。
10．1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机—法拉第圆盘发电机，其原理如图所示，水平向右的匀强磁场垂直于盘面，圆盘绕水平轴C以角速度ω匀速转动，铜片D与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和阻值为R的定值电阻组成闭合回路。已知圆盘半径为L，圆盘接入CD间的电阻为，其他电阻均可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．回路中的电流方向为b→a
B．C、D两端的电势差为
C．定值电阻的功率为
D．圆盘转一圈的过程中，回路中的焦耳热为
【答案】AD
【详解】A．由右手定则可知，回路中的电流方向为b→a，故A正确；
B．根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势
由于C端电势低于D端电势，则有
故B错误；
C．回路中的感应电流
则定值电阻的功率
故C错误；
D．圆盘转动一周的时间
转动一周回路中产生的焦耳热
故D正确。
故选AD。
二、实验题（本题共2小题，共16分。）
11．某同学利用如图甲装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化。内阻的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接。滑动变阻器最大阻值为，初始时滑片位于正中间的位置。打开传感器，将质量的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极。穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落中受到的阻力远小于磁铁重力，不发生转动），释放点到海绵垫高度差。计算机屏幕上显示出如图乙的曲线。
（1）图乙中坐标表示的物理量UI的意义是 ，磁铁穿过螺线管的过程中，UI的峰值约为 W。（保留两位有效数字）
（2）磁铁穿过螺线管的过程中，螺线管产生的感应电动势的最大值约为 V。（保留两位有效数字）
（3）图乙中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是 。
A．线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程
B．如果仅略减小h，两个峰值都会减小
C． 如果仅略减小h，两个峰值增大
D．如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大
（4）在磁铁下降的过程中，估算重力势能转化为电能的值是 J，并估算重力势能转化为电能的效率是 。（用百分比表示，保留两位有效数字）
【答案】 变阻器消耗的功率 0.0062/0.0063 1.0/1.1 ABD/ADB/BAD/BDA/DAB/DBA 2.4%~3%
【详解】（1）[1][2]图乙中坐标表示的物理量 UI 的意义是变阻器消耗的功率，由图可知，磁铁穿过螺线管的过程中，UI 的峰值约为0.0063W。
（2）[3]由UI-t曲线可知线圈的最大输出功率为：
P出=0.0063W
线圈输出功率表达式为：
P出＝I2R
根据闭合电路欧姆定律得：
E=I（r+R）
联立将r=40Ω，R=20Ω代入得：
E=1.1V
（2）[4] A．磁铁进入线框时，磁通量增大，当磁铁从线框出来时，磁通量减小，故A正确；
BC．当h减小时，磁铁进入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小，且两个峰值不可能增加，故B正确，C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律可知，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，本题中滑动变阻器的最大阻值与内阻相等，因此增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大，故D正确。
故选ABD.
（3）[5]下落过程减小的重力势能为：
EP=mgh=0.025J
根据图像物理意义可知：图像与横轴围成面积大小等于下落过程中电源的输出电能：
所以总能量为：
[6]重力势能转化为电能的效率为：
12．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则 ；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为 ，这种做法是否合理？ （填“合理”或“不合理”）。
（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值，改变速度多次实验，得到多组数据。
（3）得到多组与数据之后，若以为纵坐标、以为横坐标作出图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以 为横坐标。
（4）其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线图像斜率 （填“减半”“不变”或“加倍”）。
【答案】 4.800 70.15 不合理 加倍
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图乙可知挡光片的宽度为
[2]20分度游标卡尺的精确值为，由图丙可知金属片的宽度为
[3]遮光条的宽度越小，小车经过遮光条时的平均速度越接近小车的瞬时速度，遮光条的宽度越大，小车的速度误差越大，不能用宽金属片替代遮光条,这种做法不合理；
（3）[4]在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量都相同；
根据
因不变，与成正比，横坐标应该是；
（4）[5]匝数加倍后，产生的感应电动势加倍，图像纵坐标加倍，横坐标不变，所以新图像的斜率加倍。
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13．如图所示，边长为L的正方形导线框abcd放在纸面内，在ad边左侧有足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，导线框的总电阻为R。现使导线框从实线位置开始绕a点在纸面内顺时针匀速转动，经时间第一次转到图中虚线位置。求：
（1）内导线框中平均感应电动势的大小；
（2）内通过导线截面的电荷量。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）时间内穿过线框的磁通量变化量为
由法拉第电磁感应定律得
（2）平均感应电流
通过导线的电荷量为
14．电子感应加速器主要用于核物理研究，也是感生涡旋电场存在的重要例证之一，基本原理是∶在电磁铁的两极间有一环形真空室，电磁铁受交变电流激发，在两极间产生一个由中心向外逐渐减弱、并具有中心对称分布的交变磁场，进而又在真空室内激发感生涡旋电场，电子沿切线方向进入环形真空室，将受到感生电场E的作用而被加速，同时，电子还在圆轨道上受洛伦兹力的作用，使它能在半径为R的圆形轨道上加速运动，如图乙所示。现定义电子轨道所围面积内的平均磁感应强度（为面积S范围内的总磁通量）。所加交变电流如图丙所示，线圈通入图甲的电流方向时，电磁铁磁极及两极间的磁场如图所示，图示电流方向为正方向。已知电子质量m，电量e，电子轨道处的磁感应强度为B。
（1）在题图中一个电流周期T内，只有的时间段内满足加速条件，请指出该时间段。
（2）某时刻对时间的变化率，求该时刻轨道处的电场强度E的大小。
（3）设电子初速度为零，在满足加速条件的时间段的初始时刻进入真空室，求B与需满足的关系。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）内，电子受力分析如图所示
电子在电场力作用下加速，在洛伦兹力作用下偏转。
同理在进入的电子不能被加速，故只有内能被加速。
（2）感生电场等于感应电动势除以周长
（3）由洛伦兹力提供向心力
解得
得
由切线方向
得
解得
15．如图所示，固定在水平面上的半径为的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场，在外力作用下长为的金属棒CD可绕着圆环圆心匀速转动。从圆环边缘和圆心所在竖直轴用细导线连接足够长的两固定平行金属导轨MN、PQ，导轨与水平面的夹角为，空间内存在垂直导轨平面向上的磁感应强度大小为的匀强磁场。质量的金属棒ab垂直于导轨处于静止状态，导轨的宽度和金属棒ab的长度均为，金属棒ab与导轨之间的动摩擦因数为，金属棒CD的电阻，金属棒ab的电阻为，其余电阻不计，闭合开关S（，，重力加速度。）
（1）若金属棒CD以的角速度顺时针（俯视）匀速转动，求流过金属棒CD的电流方向和金属棒CD两端的电压；
（2）要使金属棒ab与导轨保持相对静止，分析金属棒CD转动的方向及角速度应满足的条件；
（3）若金属棒CD以的角速度逆时针（俯视）匀速转动，求金属棒ab恰好匀速时的速度大小。
【答案】（1）电流由D流向C，8V；（2）顺时针转动时，逆时针转动时；（3）
【详解】（1）由右手定则判断可知，可知电流由D流向C。假设金属棒ab静止，对金属棒CD，由法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律，有
解得
根据平衡条件可得，金属棒ab受到的摩擦力为
故假设成立，则金属棒CD两端的电压为
（2）若金属棒CD以顺时针转动，且金属棒ab刚好没滑动时，则有
解得
根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
解得
若金属棒CD以逆时针转动，且金属棒ab刚好没滑动时，有
解得
同理根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
解得
故要使金属棒ab保持静止，则角速度应满足：顺时针转动时，逆时针转动时。
（3）设金属棒ab恰好匀速时的速度为v，则有
解得
由闭合电路欧姆定律得
回路的电动势
解得
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（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1．常见的芯片卡内有线圈，如图所示，图中下半部分表示芯片卡内的线圈，上半部分表示读卡机内的线圈。读卡机线圈中的电流会产生磁场，当芯片卡接近读卡机时，这个磁场会在芯片卡中产生感应电流，驱动芯片发出信息。现两线圈均静止，从上往下看，为使芯片线圈中产生逆时针方向的电流，则读卡机线圈中的电流（从上往下看）应为（ ）
A．沿逆时针方向且逐渐增大 B．沿顺时针方向且逐渐减小
C．沿顺时针方向且逐渐增大 D．沿逆时针方向且保持不变
2．如图所示，水平固定的长直导线与矩形导线框abcd在同一竖直平面，导线框的ab边与导线平行，导线中通有向右的恒定电流Ⅰ、现将导线框由静止释放，导线框在竖直下落过程中没有翻转。下列对导线框下落过程的分析，其中说法正确的是（ ）
A．导线框中产生了逆时针方向的感应电流
B．导线框的面积有收缩的趋势
C．导线框下落的加速度小于重力加速度g
D．若导线中的电流Ⅰ方向向左，则线框所受安培力的合力方向向下
3．如图所示，CDEF是金属框，框内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。当导体棒MN向左移动时，下列说法正确的是（ ）
A．MNDC回路中感应电流为顺时针方向
B．MNEF回路中感应电流为逆时针方向
C．导体棒M端的电势低于N端的电势
D．导体棒MN中感应电流方向为N到M
4．如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方有一个固定在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开，磁铁开始上下振动。下列说法正确的是（ ）
A．磁铁振动过程中，线圈中电流的方向保持不变
B．磁铁振动过程中，线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力
C．磁铁振动过程中，弹簧和磁铁组成系统的机械能一直减小
D．磁铁靠近线圈时，线圈有扩张的趋势
5．科学家对磁单极子的研究一直延续，假如真实存在如图所示的N极磁单极子，它的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，已知穿过球面的磁通量为。另有一个半径为r的线圈水平放置，其圆心位于磁单极子的正下方，此磁单极子垂直于线圈面以恒定的速度v沿轴线穿过圆环，下列说法正确的是（ ）
A．穿过球面的磁通量大于穿过球面的磁通量
B．球面上磁感应强度处处相同
C．当磁单极子到达线圈圆心时线圈磁通量为0，电流方向发生变化
D．当磁单极子到达线圈圆心处时，线圈的感应电动势为
6．某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为处，则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为（ ）
A．，逆时针 B．，逆时针
C．，顺时针 D．，逆时针
7．电磁阻尼在精确实验中常常不能忽略。某同学在北京实验室中尝试探究电磁阻尼的影响，如图所示，在稀薄气体实验环境中，第一次实验时将导体棒用两条等长的细导线悬挂于水平绝缘转轴上的、两点，并把导体棒从竖直位置拉开一定角度由静止释放，记录导体棒自开始运动至停止摆动的时间。第二次实验时用导线把、两点的导线连接（假设连接后不影响转轴阻力），其他实验条件与第一次的保持一致，记录导体棒自开始运动至停止摆动的时间。下列关于实验分析正确的是（ ）
A．第二次摆动时间大于第一次摆动时间
B．第二次实验时转轴沿任意方向摆放摆动时间均相同
C．第二次实验时转轴沿东西方向摆放摆动时间最短
D．第二次实验时转轴沿南北方向摆放摆动时间最短
8．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A．图1中，与的电阻值相同
B．图1中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流
C．图2中，变阻器R与的电阻值相同
D．图2中，闭合瞬间，中电流与变阻器R中电流相等
9．如图甲所示连接电路，在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响，不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，流经灯和的电流大小相等
B．开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变
C．开关S断开瞬间，流经灯的电流方向改变，故闪亮一下再熄灭
D．根据题中信息，可以推算出
10．1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机—法拉第圆盘发电机，其原理如图所示，水平向右的匀强磁场垂直于盘面，圆盘绕水平轴C以角速度ω匀速转动，铜片D与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和阻值为R的定值电阻组成闭合回路。已知圆盘半径为L，圆盘接入CD间的电阻为，其他电阻均可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．回路中的电流方向为b→a
B．C、D两端的电势差为
C．定值电阻的功率为
D．圆盘转一圈的过程中，回路中的焦耳热为
二、实验题（本题共2小题，共16分。）
11．某同学利用如图甲装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化。内阻的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接。滑动变阻器最大阻值为，初始时滑片位于正中间的位置。打开传感器，将质量的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极。穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落中受到的阻力远小于磁铁重力，不发生转动），释放点到海绵垫高度差。计算机屏幕上显示出如图乙的曲线。
（1）图乙中坐标表示的物理量UI的意义是 ，磁铁穿过螺线管的过程中，UI的峰值约为 W。（保留两位有效数字）
（2）磁铁穿过螺线管的过程中，螺线管产生的感应电动势的最大值约为 V。（保留两位有效数字）
（3）图乙中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是 。
A．线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程
B．如果仅略减小h，两个峰值都会减小
C． 如果仅略减小h，两个峰值增大
D．如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大
（4）在磁铁下降的过程中，估算重力势能转化为电能的值是 J，并估算重力势能转化为电能的效率是 。（用百分比表示，保留两位有效数字）
12．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则 ；若实验中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所示，其读数为 ，这种做法是否合理？ （填“合理”或“不合理”）。
（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值，改变速度多次实验，得到多组数据。
（3）得到多组与数据之后，若以为纵坐标、以为横坐标作出图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以 为横坐标。
（4）其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线图像斜率 （填“减半”“不变”或“加倍”）。
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13．如图所示，边长为L的正方形导线框abcd放在纸面内，在ad边左侧有足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，导线框的总电阻为R。现使导线框从实线位置开始绕a点在纸面内顺时针匀速转动，经时间第一次转到图中虚线位置。求：
（1）内导线框中平均感应电动势的大小；
（2）内通过导线截面的电荷量。
14．电子感应加速器主要用于核物理研究，也是感生涡旋电场存在的重要例证之一，基本原理是∶在电磁铁的两极间有一环形真空室，电磁铁受交变电流激发，在两极间产生一个由中心向外逐渐减弱、并具有中心对称分布的交变磁场，进而又在真空室内激发感生涡旋电场，电子沿切线方向进入环形真空室，将受到感生电场E的作用而被加速，同时，电子还在圆轨道上受洛伦兹力的作用，使它能在半径为R的圆形轨道上加速运动，如图乙所示。现定义电子轨道所围面积内的平均磁感应强度（为面积S范围内的总磁通量）。所加交变电流如图丙所示，线圈通入图甲的电流方向时，电磁铁磁极及两极间的磁场如图所示，图示电流方向为正方向。已知电子质量m，电量e，电子轨道处的磁感应强度为B。
（1）在题图中一个电流周期T内，只有的时间段内满足加速条件，请指出该时间段。
（2）某时刻对时间的变化率，求该时刻轨道处的电场强度E的大小。
（3）设电子初速度为零，在满足加速条件的时间段的初始时刻进入真空室，求B与需满足的关系。
15．如图所示，固定在水平面上的半径为的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场，在外力作用下长为的金属棒CD可绕着圆环圆心匀速转动。从圆环边缘和圆心所在竖直轴用细导线连接足够长的两固定平行金属导轨MN、PQ，导轨与水平面的夹角为，空间内存在垂直导轨平面向上的磁感应强度大小为的匀强磁场。质量的金属棒ab垂直于导轨处于静止状态，导轨的宽度和金属棒ab的长度均为，金属棒ab与导轨之间的动摩擦因数为，金属棒CD的电阻，金属棒ab的电阻为，其余电阻不计，闭合开关S（，，重力加速度。）
（1）若金属棒CD以的角速度顺时针（俯视）匀速转动，求流过金属棒CD的电流方向和金属棒CD两端的电压；
（2）要使金属棒ab与导轨保持相对静止，分析金属棒CD转动的方向及角速度应满足的条件；
（3）若金属棒CD以的角速度逆时针（俯视）匀速转动，求金属棒ab恰好匀速时的速度大小。
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