第二章电磁感应重难点检测卷（有解析）-高中物理选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 第二章电磁感应重难点检测卷（有解析）-高中物理选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-15 15:11:08 | ||
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文档简介
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第二章电磁感应重难点检测卷-高中物理选择性必修第二册
一、单选题
1．电吉他的工作原理是在琴身上装有线圈，线圈附近被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流，再经信号放大器放大后传到扬声器。其简化示意图如图所示。则当图中琴弦向右靠近线圈时（ ）
A．穿过线圈的磁通量减小 B．线圈中不产生感应电流
C．琴弦受向左的安培力 D．线圈有扩张趋势
2．如图所示，两条电阻不计的平行导轨与水平面成角，导轨的一端连接定值电阻，匀强磁场垂直穿过导轨平面。一根质量为m、电阻为的导体棒，垂直导轨放置，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，且。如果导体棒以速度v匀速下滑，导体棒此时受到的安培力大小为F，则棒匀速运动过程中以下判断正确的是（ ）
A．电阻消耗的电功率为
B．通过棒的电流方向为a到b
C．重力做功的功率为
D．运动过程中棒减少的机械能全部转化为电能、摩擦热和焦耳热
3．如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（ ）
A．制动过程中，导体不会产生热量
B．制动力的大小与导体运动的速度有关
C．线圈一定是通交流电
D．如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力旋转轴运动导体（转盘）
4．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是（ ）
A．如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动
B．如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C．如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D．如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
5．如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是（ ）
A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右
B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右
C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左
D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左
6．图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（ ）
A．按下按钮过程，螺线管端电势较高
B．松开按钮过程，螺线管端电势较高
C．按住按钮不动，螺线管没有产生感应电动势
D．按下和松开按钮过程，螺线管产生大小相同的感应电动势
二、多选题
7．下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）
A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B．探雷器的线圈中要通变化着的电流
C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
8．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Q线圈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，把Q靠近P
D．无需闭合开关S，只要把Q靠近P即可
9．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ab为喷管，b端有喷嘴，总长为L.某次摆动时，喷管恰好绕ba延长线上的O点以角速度ω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应强度为B的匀强磁场中，若Oa距离为 ，则喷管在本次摆动过程中（ ）
A．a端电势高 B．b端电势高
C．ab两端的电势差为BL2ω D．ab两端的电势差为BL2ω
10．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；下面为磁极之间真空室的俯视图。现有一电子在真空室中做圆周运动，从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动。则下列判断正确的是（ ）
A．通入电磁铁线圈的电流在增强
B．通入电磁铁线圈的电流在减弱
C．电子在轨道中加速的驱动力是电场力
D．电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力
三、实验题
11．利用超导体可以实现磁悬浮，如图是超导磁悬浮的示意图，在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块质量为m的永磁铁从圆环的正上方缓慢下移，由于超导圆环跟磁铁之间有排斥力，结果永磁铁悬浮在超导圆环的正上方高处平衡
（1）若测得圆环a点磁场如图所示，磁感应强度为，方向与水平方向成角，问此时超导圆环中电流的大小和方向？
（2）在接下来的几周时间内，人们发现永磁铁在缓慢下移．经过较长时间T后，永磁铁的平衡位置在离桌面高处．有一种观点认为超导体也有很微小的电阻，只是现在一般仪器无法直接测得，超导圆环内电流的变化造成了永磁铁下移，并设想超导电流随时间缓慢变化的图，你认为哪张图相对合理，为什么？
（3）若测得此时a点的磁感应强度变为，夹角变为，利用上面你认为相对正确的电流变化图，求出该超导圆环的电阻？
四、解答题
12．如图所示，固定在水平面上间距为L的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为L、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．PQ的质量为m，金属导轨足够长，电阻忽略不计。
（1）闭合S，若使PQ保持静止，需在其上加多大的水平恒力F；
（2）断开S，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中棒PQ移动的位移为X，求该过程安培力做的功W。
13．。如图所示，为间距足够长的平行导轨，导轨平面与水平面间的夹角，N、Q间连接有一个阻值的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为。将一根质量为的金属棒紧靠放置在导轨上，且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至处时达到稳定速度。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，金属棒沿导轨下滑过程中始终与平行，不计金属棒和导轨的电阻。求：
（1）金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；
（2）金属棒到达处的速度大小
（3）已知金属棒从运动到过程中，通过电阻的电荷量为，求此过程中电阻R产生的焦耳热。
14．如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内，两导轨间的距离为，导轨间连接的定值电阻，导轨上放一质量为的金属杆ab，金属杆始终与导轨接触良好，杆的电阻，其余电阻不计，整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向里，重力加速度g取现让金属杆从MP水平位置由静止释放，忽略空气阻力的影响，求：
（1）金属杆的最大速度的大小；
（2）若从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热，此时金属棒下落的高度h为多少？
（3）从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中，通过电阻R的电荷量q；
（4）金属杆ab达到最大速度后，为使棒中不产生感应电流，从该时刻开始，磁感应强度 应怎样随时间t变化？推导这种情况下与t的关系式。
15．如图，两根电阻不计、平行光滑金属导轨相距L＝0.5m水平放置，一端与阻值R＝0.3Ω的电阻相连。导轨x＞0一侧存在沿x方向变化的稳恒磁场，其方向与导轨平面垂直，x＝0处磁场的磁感应强度B0＝1T。一根质量m＝0.1kg、电阻r＝0.1Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直。棒在外力作用下从x＝0处以初速度v0＝2m/s沿导轨向右运动，运动过程中速度v与位移x满足关系，且通过电阻的电流强度保持不变。求：
（1）金属棒运动时，通过电阻R的电流强度；
（2）导轨x＞0一侧磁感应强度Bx随x变化关系；
（3）金属棒从x＝0运动到x＝2m过程中电阻R上产生的热量。
参考答案：
1．C
【详解】ABCD．琴弦向右靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增大，线圈中产生感应电流，由“来拒去留”可知琴弦受到向左的安培力，由“增缩减扩”可知线圈有收缩趋势，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．A
【详解】A．设电阻R1消耗的电功率为P1，电阻R2消耗的电功率为P2，则
，
根据功能关系可知
由题意知
联立解得
故A正确；
B．根据右手定则，判断通过棒的电流方向为b到a，故B错误；
C．棒在竖直方向的分速度为vsinθ，所以重力做功的功率为
故C错误；
D．运动过程中棒减少的机械能全部转化为电能和摩擦热，电能最终又转化为焦耳热，故D错误。
故选A。
3．B
【详解】A．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，A错误；
B．导体运动的速度磁通量变化越快，产生的感应电流越强，制动器对转盘的制动力越大，故制动力的大小与导体运动的速度有关，B正确；
C．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，产生涡流，故通电线圈可以通直流电，产生方向不变的磁场也是可以的，C错误；
D．如果改变线圈中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力，D错误。
故选B。
4．C
【详解】ABD．图甲、乙、丁中线框运动过程中穿过线框的磁通量均不变，不会产生感应电流，选项ABD错误；
C．图丙中线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动，穿过线框的磁通量发生变化，产生感应电流，选项C正确。
故选C。
5．B
【详解】条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流会阻碍穿过其磁通量发生变化，这种阻碍作用表现在线圈先有远离磁铁的运动趋势，后有靠近磁铁的运动趋势，所以竖直方向上线圈对桌面的压力先大于mg后小于mg，根据牛顿第三定律可知FN先大于mg后小于mg，而水平方向上线圈始终有向右运动的趋势。
故选B。
6．C
【详解】A．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从P端流入从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，故A错误；
B．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，故B错误；
C．住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，故C正确；
D．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，故D错误。
故选C。
7．CD
【详解】A．电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用，A错误；
B．探雷器的线圈中有变化的电流，如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，使仪器报警，这属于涡流的应用，B错误；
C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，C正确；
D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，D正确。
故选CD。
8．BC
【详解】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，A错误，B正确；
C．闭合开关S后，把Q靠近P，Q中的磁场向右、磁通量增大，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同，C正确；
D．若S不闭合，则线圈Q中无磁场，故Q中不会有电流产生，D错误。
故选BC。
9．AD
【详解】喷管绕ba延长线上的O点以角速度ω在纸面内沿逆时针方向匀速摆动，根据右手定则可知，若ab中有感应电流，其方向应为由b到a，因ab相当于电源，故a端的电势高， A正确，B错误；
根据法拉第电磁感应定律可得
所以ab两端的电势差为
C错误，D正确。
故选AD。
10．AC
【详解】AB．从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动，表明感应电场沿顺时针方向。图示电磁铁螺线管电流产生的磁场方向竖直向上，根据楞次定律和右手螺旋定则，当磁场正在增强时，产生的感应电场沿顺时针方向，故A正确；B错误；
CD．电子所受感应电场力方向沿切线方向，电子在轨道中做加速圆周运动是由电场力驱动的，选项C正确；D错误。
故选AC。
11． 乙图，见解析
【详解】（1）[1]磁场的水平分量对圆环的作用力为竖直向下，由左手定则判断电流方向为adcba，
对磁铁由
解得
（2）[2]当磁铁下降时，减小，增大，增大，故根据
可知，I减小，故选乙图；
（3）[3]磁铁下降前后环中电流为
根据能量守恒定律得
解得
考点：考查了安培力，能量守恒定律
12．（1）；（2）
【详解】（1）由法拉第电磁感应定律
设 PQ与MN并联的电阻为 ，有
闭合 S时，设线圈中的电流为 I
设PQ中的电流为 ，有
设 PQ受到的安培力为 ，有
保持 PQ静止
联立解得
（2）设 PQ由静止开始到速度大小为 v的加速过程中，PQ 运动的位移为X，由动能定理，有
联立式得
13．（1）；（2）4m/s；（3）1J
【详解】（1）金属棒刚开始运动时有
解得
（2）设金属棒在处的速度为，则此时的感应电动势
流过金属棒的电流
此时的安培力
又金属棒此时速度达到稳定，有
联立解得
（3）根据电荷量的公式，即
且平均电流
联立可得
设到的间距为x，由题意有
联立可得
从开始运动到过程，由能量守恒定律有
联立解得
14．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）设金属杆的最大速度为，此时安培力与重力平衡，即
解得
（2）电路中产生的总焦耳热
由能量守恒得
联立解得
（3）设从开始至ab杆达到最大速度的时间为，磁通量的变化量为，则有
其中
联立解得电荷
（4）要使ab棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化，在棒刚达到最大速度时，穿过线圈平面的磁通量为
t时刻的磁通量为
由
解得
则
15．（1）2.5A；（2）；（3）3.75J
【详解】（1）金属棒在运动过程中通过电阻的电流
（2）由通过电阻的电流保持不变，可知金属棒切割磁感线产生的感应电动势始终相等，所以
B0Lv0=BxLvx
解得
（3）金属棒在x处所受安培力的大小
F=BxIL=（x+1）IL=1.25＋1.25x
由于安培力与x成线性变化，所以在x=0到x=2m过程中克服安培力做功：
克服安培力做功等于在此过程中回路中产生的热量
Q=W=5J
因此 电阻R上产生的热量
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第二章电磁感应重难点检测卷-高中物理选择性必修第二册
一、单选题
1．电吉他的工作原理是在琴身上装有线圈，线圈附近被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流，再经信号放大器放大后传到扬声器。其简化示意图如图所示。则当图中琴弦向右靠近线圈时（ ）
A．穿过线圈的磁通量减小 B．线圈中不产生感应电流
C．琴弦受向左的安培力 D．线圈有扩张趋势
2．如图所示，两条电阻不计的平行导轨与水平面成角，导轨的一端连接定值电阻，匀强磁场垂直穿过导轨平面。一根质量为m、电阻为的导体棒，垂直导轨放置，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，且。如果导体棒以速度v匀速下滑，导体棒此时受到的安培力大小为F，则棒匀速运动过程中以下判断正确的是（ ）
A．电阻消耗的电功率为
B．通过棒的电流方向为a到b
C．重力做功的功率为
D．运动过程中棒减少的机械能全部转化为电能、摩擦热和焦耳热
3．如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（ ）
A．制动过程中，导体不会产生热量
B．制动力的大小与导体运动的速度有关
C．线圈一定是通交流电
D．如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力旋转轴运动导体（转盘）
4．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是（ ）
A．如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动
B．如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动
C．如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D．如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
5．如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是（ ）
A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右
B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右
C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左
D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左
6．图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（ ）
A．按下按钮过程，螺线管端电势较高
B．松开按钮过程，螺线管端电势较高
C．按住按钮不动，螺线管没有产生感应电动势
D．按下和松开按钮过程，螺线管产生大小相同的感应电动势
二、多选题
7．下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）
A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B．探雷器的线圈中要通变化着的电流
C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
8．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Q线圈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，把Q靠近P
D．无需闭合开关S，只要把Q靠近P即可
9．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ab为喷管，b端有喷嘴，总长为L.某次摆动时，喷管恰好绕ba延长线上的O点以角速度ω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应强度为B的匀强磁场中，若Oa距离为 ，则喷管在本次摆动过程中（ ）
A．a端电势高 B．b端电势高
C．ab两端的电势差为BL2ω D．ab两端的电势差为BL2ω
10．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；下面为磁极之间真空室的俯视图。现有一电子在真空室中做圆周运动，从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动。则下列判断正确的是（ ）
A．通入电磁铁线圈的电流在增强
B．通入电磁铁线圈的电流在减弱
C．电子在轨道中加速的驱动力是电场力
D．电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力
三、实验题
11．利用超导体可以实现磁悬浮，如图是超导磁悬浮的示意图，在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块质量为m的永磁铁从圆环的正上方缓慢下移，由于超导圆环跟磁铁之间有排斥力，结果永磁铁悬浮在超导圆环的正上方高处平衡
（1）若测得圆环a点磁场如图所示，磁感应强度为，方向与水平方向成角，问此时超导圆环中电流的大小和方向？
（2）在接下来的几周时间内，人们发现永磁铁在缓慢下移．经过较长时间T后，永磁铁的平衡位置在离桌面高处．有一种观点认为超导体也有很微小的电阻，只是现在一般仪器无法直接测得，超导圆环内电流的变化造成了永磁铁下移，并设想超导电流随时间缓慢变化的图，你认为哪张图相对合理，为什么？
（3）若测得此时a点的磁感应强度变为，夹角变为，利用上面你认为相对正确的电流变化图，求出该超导圆环的电阻？
四、解答题
12．如图所示，固定在水平面上间距为L的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为L、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．PQ的质量为m，金属导轨足够长，电阻忽略不计。
（1）闭合S，若使PQ保持静止，需在其上加多大的水平恒力F；
（2）断开S，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中棒PQ移动的位移为X，求该过程安培力做的功W。
13．。如图所示，为间距足够长的平行导轨，导轨平面与水平面间的夹角，N、Q间连接有一个阻值的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为。将一根质量为的金属棒紧靠放置在导轨上，且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至处时达到稳定速度。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，金属棒沿导轨下滑过程中始终与平行，不计金属棒和导轨的电阻。求：
（1）金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；
（2）金属棒到达处的速度大小
（3）已知金属棒从运动到过程中，通过电阻的电荷量为，求此过程中电阻R产生的焦耳热。
14．如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内，两导轨间的距离为，导轨间连接的定值电阻，导轨上放一质量为的金属杆ab，金属杆始终与导轨接触良好，杆的电阻，其余电阻不计，整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向里，重力加速度g取现让金属杆从MP水平位置由静止释放，忽略空气阻力的影响，求：
（1）金属杆的最大速度的大小；
（2）若从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热，此时金属棒下落的高度h为多少？
（3）从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中，通过电阻R的电荷量q；
（4）金属杆ab达到最大速度后，为使棒中不产生感应电流，从该时刻开始，磁感应强度 应怎样随时间t变化？推导这种情况下与t的关系式。
15．如图，两根电阻不计、平行光滑金属导轨相距L＝0.5m水平放置，一端与阻值R＝0.3Ω的电阻相连。导轨x＞0一侧存在沿x方向变化的稳恒磁场，其方向与导轨平面垂直，x＝0处磁场的磁感应强度B0＝1T。一根质量m＝0.1kg、电阻r＝0.1Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直。棒在外力作用下从x＝0处以初速度v0＝2m/s沿导轨向右运动，运动过程中速度v与位移x满足关系，且通过电阻的电流强度保持不变。求：
（1）金属棒运动时，通过电阻R的电流强度；
（2）导轨x＞0一侧磁感应强度Bx随x变化关系；
（3）金属棒从x＝0运动到x＝2m过程中电阻R上产生的热量。
参考答案：
1．C
【详解】ABCD．琴弦向右靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增大，线圈中产生感应电流，由“来拒去留”可知琴弦受到向左的安培力，由“增缩减扩”可知线圈有收缩趋势，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．A
【详解】A．设电阻R1消耗的电功率为P1，电阻R2消耗的电功率为P2，则
，
根据功能关系可知
由题意知
联立解得
故A正确；
B．根据右手定则，判断通过棒的电流方向为b到a，故B错误；
C．棒在竖直方向的分速度为vsinθ，所以重力做功的功率为
故C错误；
D．运动过程中棒减少的机械能全部转化为电能和摩擦热，电能最终又转化为焦耳热，故D错误。
故选A。
3．B
【详解】A．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，A错误；
B．导体运动的速度磁通量变化越快，产生的感应电流越强，制动器对转盘的制动力越大，故制动力的大小与导体运动的速度有关，B正确；
C．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，产生涡流，故通电线圈可以通直流电，产生方向不变的磁场也是可以的，C错误；
D．如果改变线圈中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力，D错误。
故选B。
4．C
【详解】ABD．图甲、乙、丁中线框运动过程中穿过线框的磁通量均不变，不会产生感应电流，选项ABD错误；
C．图丙中线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动，穿过线框的磁通量发生变化，产生感应电流，选项C正确。
故选C。
5．B
【详解】条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流会阻碍穿过其磁通量发生变化，这种阻碍作用表现在线圈先有远离磁铁的运动趋势，后有靠近磁铁的运动趋势，所以竖直方向上线圈对桌面的压力先大于mg后小于mg，根据牛顿第三定律可知FN先大于mg后小于mg，而水平方向上线圈始终有向右运动的趋势。
故选B。
6．C
【详解】A．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从P端流入从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，故A错误；
B．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，故B错误；
C．住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，故C正确；
D．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，故D错误。
故选C。
7．CD
【详解】A．电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用，A错误；
B．探雷器的线圈中有变化的电流，如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，使仪器报警，这属于涡流的应用，B错误；
C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，C正确；
D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，D正确。
故选CD。
8．BC
【详解】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，A错误，B正确；
C．闭合开关S后，把Q靠近P，Q中的磁场向右、磁通量增大，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同，C正确；
D．若S不闭合，则线圈Q中无磁场，故Q中不会有电流产生，D错误。
故选BC。
9．AD
【详解】喷管绕ba延长线上的O点以角速度ω在纸面内沿逆时针方向匀速摆动，根据右手定则可知，若ab中有感应电流，其方向应为由b到a，因ab相当于电源，故a端的电势高， A正确，B错误；
根据法拉第电磁感应定律可得
所以ab两端的电势差为
C错误，D正确。
故选AD。
10．AC
【详解】AB．从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动，表明感应电场沿顺时针方向。图示电磁铁螺线管电流产生的磁场方向竖直向上，根据楞次定律和右手螺旋定则，当磁场正在增强时，产生的感应电场沿顺时针方向，故A正确；B错误；
CD．电子所受感应电场力方向沿切线方向，电子在轨道中做加速圆周运动是由电场力驱动的，选项C正确；D错误。
故选AC。
11． 乙图，见解析
【详解】（1）[1]磁场的水平分量对圆环的作用力为竖直向下，由左手定则判断电流方向为adcba，
对磁铁由
解得
（2）[2]当磁铁下降时，减小，增大，增大，故根据
可知，I减小，故选乙图；
（3）[3]磁铁下降前后环中电流为
根据能量守恒定律得
解得
考点：考查了安培力，能量守恒定律
12．（1）；（2）
【详解】（1）由法拉第电磁感应定律
设 PQ与MN并联的电阻为 ，有
闭合 S时，设线圈中的电流为 I
设PQ中的电流为 ，有
设 PQ受到的安培力为 ，有
保持 PQ静止
联立解得
（2）设 PQ由静止开始到速度大小为 v的加速过程中，PQ 运动的位移为X，由动能定理，有
联立式得
13．（1）；（2）4m/s；（3）1J
【详解】（1）金属棒刚开始运动时有
解得
（2）设金属棒在处的速度为，则此时的感应电动势
流过金属棒的电流
此时的安培力
又金属棒此时速度达到稳定，有
联立解得
（3）根据电荷量的公式，即
且平均电流
联立可得
设到的间距为x，由题意有
联立可得
从开始运动到过程，由能量守恒定律有
联立解得
14．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）设金属杆的最大速度为，此时安培力与重力平衡，即
解得
（2）电路中产生的总焦耳热
由能量守恒得
联立解得
（3）设从开始至ab杆达到最大速度的时间为，磁通量的变化量为，则有
其中
联立解得电荷
（4）要使ab棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化，在棒刚达到最大速度时，穿过线圈平面的磁通量为
t时刻的磁通量为
由
解得
则
15．（1）2.5A；（2）；（3）3.75J
【详解】（1）金属棒在运动过程中通过电阻的电流
（2）由通过电阻的电流保持不变，可知金属棒切割磁感线产生的感应电动势始终相等，所以
B0Lv0=BxLvx
解得
（3）金属棒在x处所受安培力的大小
F=BxIL=（x+1）IL=1.25＋1.25x
由于安培力与x成线性变化，所以在x=0到x=2m过程中克服安培力做功：
克服安培力做功等于在此过程中回路中产生的热量
Q=W=5J
因此 电阻R上产生的热量
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