第二章电磁感应复习卷（有解析）2023-2024学年高中物理人教版选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 第二章电磁感应复习卷（有解析）2023-2024学年高中物理人教版选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-05-22 13:38:06 | ||
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文档简介
第二章电磁感应复习卷2023-2024学年高中物理人教版选择性必修第二册
注意事项：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必将姓名、考生号等个人信息填写在答题卡指定位置。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一竖直放置的条形磁铁，当条形磁铁下落时，金属圆环中将产生俯视顺时针的感应电流，可以判定（ ）
A．条形磁铁的S极朝下 B．环对桌面的压力将减小
C．环有面积扩大的趋势 D．磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
2．某同学为了验证自感现象，找来带铁芯的线圈L（线圈的自感系数很大，构成线圈导线的电阻可以忽略），两个相同的小灯泡A和B、二极管D、开关S和电池组E等，用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作．他可能观察到的现象是（ ）
A．闭合S瞬间，A不亮，B逐渐变亮
B．闭合S瞬间，A、B同时亮
C．闭合S待电路稳定后，A、B亮度一样
D．断开S瞬间，B闪亮后逐渐熄灭
3．下列可以使圆环中产生逆时针方向感应电流的是（ ）
A．圆环沿平行于导线方向运动 B．圆环绕圆心顺时针旋转
C．减小导线N中的电流 D．导线N稍微向圆环靠近
4．电磁轨道炮原理的俯视图如图所示，它是利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，应用此原理可研制新武器和航天运载器。图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C，两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为的匀强磁场（图中未画出），导轨电阻不计。炮弹可视为一质量为、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1使电容器完全充电，然后将S接至2，MN开始向右运动，若导轨足够长，则在此后的运动过程中，电容器上的最少电荷量为（ ）
A．0 B． C． D．
5．如图所示，为水平固定放置的U形导体框，其中长为部分阻值为，其余部分电阻不计。长为、阻值为的均匀导体棒MN，始终与导体框接触良好。整个装置处于垂直纸面的匀强磁场中，现使导体棒以速度水平向左匀速运动，则导体棒两端的电势差是（ ）
A．0.5 B．0.8 C． D．1.8
6．在如图所示的电路中，A、B为两个完全相同的灯泡，L为自感系数很大的线圈、R为定值电阻。假设电源的内阻和线圈的直流电阻可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S的瞬间，灯泡A、B同时亮
B．闭合开关S，待稳定后，灯泡A、B亮度相同
C．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关S瞬间，灯泡A、B中的电流大小不同
D．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关S瞬间，灯泡B中的电流方向为从右向左
7．如图所示的装置水平置于竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，电源电动势为E、内阻为R，两副平行且光滑的导轨间距分别为d与2d。材质均匀的导体棒b、c的长度均为2d、电阻均为R、质量均为m，垂直置于导轨上，导轨足够长且不计电阻。从闭合开关到两导体棒达到稳定状态的全过程中（ ）
A．稳定前b、c棒均做匀加速运动
B．稳定前b、c棒的加速度大小始终相同
C．稳定时导体棒b的速度为
D．导体棒b中产生的焦耳热为
8．无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用。如图甲，与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流，下列说法正确的是（ ）
A．供电线圈中电流的有效值为
B．受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次
C．t=0.01s时受电线圈的感应电流最小
D．t=0.01s时两线圈之间的相互作用力最大
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．电磁现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，线圈B闭合，开关S断开时，触头C与工作电路将立即断开
B．乙图中，用外力顺时针转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流方向为由a向b
C．丙图中，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，转动圆盘，小磁针会同向转动；转动小磁针，圆盘也会同向转动
D．丁图中，给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热
10．法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘按图示方向转动，已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，圆盘半径为r，圆盘匀速转动的周期为T。下列说法正确的是（ ）
A．流过电阻R的电流方向为从a到b B．流过电阻R的电流方向为从b到a
C．圆盘产生的电动势为 D．圆盘产生的电动势为
11．a、b为水平面内光滑金属圆环导轨，a环半径为2r，b环半径为r，长为r的金属杆MN沿半径方向跨在导轨上。MN在外力作用下以角速度ω顺时针转动，整个轨道平面区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，下列说法正确的是（ ）
A．金属杆N端的电势高于M端的电势
B．金属杆产生的电动势大小为
C．金属杆内通过的电流为恒定电流
D．金属杆所受外力的功率先增大后减小
12．上海磁悬浮列车是目前世界上最快速、最先进的磁悬浮列车之一，从上海市中心到浦东机场，只需要短短的8分钟时间，让人们出行更加便捷。某磁悬浮列车的刹车原理可以简化为如图所示，将匝数为N的矩形线框固定在车身下方，当线框进入磁场时，会受到安培力的作用，这种力会辅助列车进行刹车。已知列车的质量为m，线框长为s，ab和cd长度均为L（L小于磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域大于s，磁感应强度的大小为B，方向竖直向上。列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力恒为f，最终列车出磁场后运动一段时间后停止。下列说法正确的是（ ）
A．列车进磁场时间小于出磁场时间
B．列车进磁场过程通过线框横截面的电荷量小于出磁场过程通过线框横截面的电荷量
C．列车进磁场过程动量变化量小于出磁场过程动量变化量
D．列车进磁场过程线框产生的焦耳热小于出磁场过程线框产生的焦耳热
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
13．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。
(1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流计指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道 。
(2)如图乙所示，闭合开关后，线圈A相当于条形磁铁，下端为 极（填“N”或“S”）；实验中发现闭合开关瞬间，电流计指针向左偏。电路稳定后，若向右移动滑动触头，此过程中电流计指针向 偏转（填“左”或“右”），此时线圈B中感应电流的方向 （从上向下看，填“逆时针”或“顺时针”）；若将线圈A抽出，此过程中电流计指针向 偏转（填“左”或“右”）。
14．如图甲所示，一根不可伸长的细绳上端固定，下端系在一质量，边长的单匝正方形金属框的D点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面向外的匀强磁场，匀静强磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为。重力加速度g取。求：
（1）0～0.4s内，金属线框中感应电流的大小；
（2）时，细绳拉力的大小。
15．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距l=1m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。杆1、杆2是两根用轻质细线连接的金属杆，质量分别为m1=0.1kg和m2=0.4kg，两杆垂直导轨放置，且两端始终与导轨接触良好，两杆的总电阻R=2Ω，两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止。整个装置处在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，在t=0时刻将细线烧断，保持F不变，已知杆2能达到的最大速度为0.8m/s。重力加速度g取10m/s2，求：
（1）外力F的大小；
（2）细线烧断后，杆1的最大速度；
（3）两杆刚达到最大速度时，杆1上滑了0.8m，则从t=0时刻起到此刻经历的时间。
16．如图所示，MN、PQ为间距L＝0.5m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ab紧靠NQ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cd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NQ平行，不计金属棒和导轨的电阻（，，）。求：
（1）金属棒到达cd处的速度大小
（2）已知金属棒从ab运动到cd过程中，通过电阻的电荷量为2.5C，求此过程中电阻R产生的焦耳热与运动时间。
17．如图所示，间距的两条足够长的平行金属导轨右端连接有一阻值的定值电阻，整个装置被固定在绝缘水平面上，整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小。质量均为，电阻均为、长度均为的金属棒MN、CD垂直放在导轨上，金属棒CD与导轨间的动摩擦因数，现给金属棒MN施加一水平向左的作用力F，使金属棒MN从静止开始以加速度大小做匀加速直线运动，当金属棒CD将要发生滑动时撤去力F。取重力加速度大小，导轨的电阻不计，金属棒CD与导轨间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，金属棒MN与导轨间的摩擦力忽略不计，求：
（1）撤去力F的瞬间，通过金属棒CD的电流；
（2）力F的最大功率。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．A
【详解】A．当条形磁铁下落时，金属圆环中将产生俯视顺时针的感应电流，感应电流磁场向下，原磁场方向向上，可以判定条形磁铁的S极朝下，选项A正确；
BCD．磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律的推论可知，环有向下运动趋势且有面积缩小的趋势，则环对桌面的压力将增加，此时圆环受到向下的电磁作用力，则根据牛顿第三定律可知，磁铁将受到竖直向上的电磁作用力，选项BCD错误。
故选A。
2．A
【详解】ABC．从实物图中我们可以看出两个小灯泡是间接并联关系，其中自感线圈和B灯泡串联，当闭合开关的瞬间，通过B的电流增大，自感线圈产生感应电流阻碍电路电流增大，所以B是逐渐亮起来，电路稳定后B亮度保持不变；而A灯泡和二极管相串联，二极管阻碍由S向A的电流通过，故A灯泡一直不亮，故A正确，BC错误；
D．当断开开关的瞬间，电源电流减小，自感线圈要阻碍电流的减小，产生与原电流方向相同的感应电流，此时A、B串联构成回路，所以B灯泡是缓慢熄灭，A会先亮再逐渐熄灭，故D错误。
故选A。
3．C
【详解】A．圆环沿平行于导线方向运动，穿过圆环的磁通量不变，过圆环中不会产生感应电流，故A错误；
B．圆环绕圆心顺时针旋转，穿过圆环的磁通量不变，过圆环中不会产生感应电流，故B错误；
C．减小导线N中的电流，根据右手螺旋定则可知，穿过圆环的磁通量向外减小，根据楞次定律可知，圆环中产生逆时针方向感应电流，故C正确；
D．导线N稍微向圆环靠近，根据右手螺旋定则可知，穿过圆环的磁通量向外增大，根据楞次定律可知，圆环中产生顺时针方向感应电流，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】开关S接1使电容器完全充电，所以电容器放电前所带的电荷量
开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vm时，MN上的感应电动势
最终电容器所带电荷量
通过MN的电量
由动量定理，有
即
解得
则
故C。
5．D
【详解】
导体棒水平向左匀速运动，等效电路如图所示
闭合回路之外的电势差为
所以导体棒两端的电势差
故选D。
6．D
【详解】A．闭合开关S的瞬间，灯泡B马上亮，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，所以灯泡A逐渐亮起来，故A错误；
B．由于线圈的直流电阻可忽略不计，可知闭合开关S，待稳定后，灯泡A比灯泡B更亮，故B错误；
CD．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关S瞬间，线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且线圈与A、B构成回路，则灯泡A、B中的电流大小相同，由于通过线圈的原电流方向从左向右，则灯泡B中的电流方向为从右向左，故C错误，D正确。
故选D。
7．D
【详解】AB．稳定前b、c棒均做加速运动，由，可知两棒产生的反电动势越来越大，则电路中的电动势越来越小，电流越来越小，由可知两棒所受安培力越来越小，则两棒的加速度越来越小，所以稳定前b、c棒均做加速度减小的加速运动，故AB错误；
C．闭合开关，当两棒稳定时，两棒产生的反电动势与电源电动势的关系有
以向右为正，根据动量定理对b棒有
对c棒有
解得
，
故C错误；
D．由能量守恒定律，电源提供的电能转化为动能和焦耳热
又根据热量与电阻的正比关系可得
解得导体棒b中产生的焦耳热为
故D正确。
故选D。
8．C
【详解】AB．结合图乙知，供电线圈中电流的有效值为
交流电的周期为0.02s，其频率
一个周期内交流电的方向改变两次，则受电线圈中的电流方向每秒钟改变100次，故AB错误；
CD．由图乙知，t=0.01s时供电线圈中电流最大，磁通量变化率最小，为0，则感应电动势最小，为0，感应电流最小为0，此时两线圈之间的相互作用力最小，故C正确，D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．BC
【详解】A．甲图中，线圈B闭合，开关S断开时，在线圈B中产生感应电流，使得铁芯的磁性慢慢消失，则触头C与工作电路过一会才断开，选项A错误；
B．乙图中，用外力顺时针转动铜盘，电路中会产生感应电流，根据右手定则可知，通过R的电流方向为由a向b，选项B正确；
C．丙图中，将一铜圆盘水平放置，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，根据楞次定律的推论，感应电流的磁场总要阻碍相对运动，因安培力的作用，另个物体也会跟着同向转动，属于电磁驱动，故C正确；
D．丁图中，给电磁炉接通交变电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热，选项D错误。
故选BC。
10．BC
【详解】AB．转动的圆盘可看成由无数根沿着半径的导体棒组成，每根导体棒均切割磁感线，从而产生感应电动势（感应电流），根据右手定则可知，圆盘上感应电流从圆周边缘流向圆心，则流过电阻的电流方向为从到，故B正确，A错误；
CD．根据法拉第电磁感应定律得圆盘产生的感应电动势
故C正确、D错误。
故选BC。
11．AB
【详解】A．金属杆MN顺时针转动，整个轨道平面区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，根据右手定则，故金属杆N端的电势高于M端的电势，故A正确；
B．金属杆产生的电动势大小为
故B正确；
C．电路未构成闭合回路，金属杆内没有电流，故C错误；
D．金属杆所受外力的功率为
故金属杆所受外力的功率恒定不变，故D错误。
故选AB。
12．AC
【详解】A．根据牛顿第二定律
列车进入磁场过程中平均速度较大，所受安培力的平均值较大，故列车平均加速度较大，运动时间较小，A正确；
B．根据
，
得
故列车进出磁场的过程中通过线框横截面的电荷量相等，B错误；
C．根据动量定理
由于列车进入磁场的时间较短，则列车进磁场过程动量变化量小于出磁场过程动量变化量，C正确；
D．线框产生的焦耳热等于克服安培力做功，由于列车进入磁场过程中平均速度较大，线框所受安培力较大，则克服安培力做功较多，故列车进磁场过程线框产生的焦耳热大于出磁场过程线框产生的焦耳热，D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
13．(1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系
(2) N 右 顺时针 右
【详解】（1）若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道电流从正（负）接线柱流入时，电流表指针的偏转方向。
（2）[1]根据安培定则，闭合开关后，线圈A相当于条形磁铁，下端为N极；
[2]因为当闭合开关时，电路中的电流增大，穿过线圈的磁通量增加，已知此时产生的感应电流使电流表指针向左偏；
电路稳定后，若向右移动滑动触头，变阻器接入电路阻值增大，则电流减小，穿过线圈的磁通量减少，则此过程中电流计指针向右偏；
[3] 由上分析，穿过线圈向下的磁通量减少，根据楞次定律和安培定则，此时线圈B中感应电流的方向从上向下看 “顺时针”；
[4]若将线圈A抽出，穿过线圈向下的磁通量减少，则此过程中电流表指针向右偏转。
14．（1）；（2）
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律可得
整个回路的总电阻为
根据欧姆定律可得回路中的感应电流为
解得
（2）设细绳的拉力大小为F，根据共点力的平衡条件可得
由题目图乙可知时
解得
15．（1）2.5N；（2）3.2m/s；（3）0.41s
【详解】（1）两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止，则有
解得
（2）细线烧断后系统合外力为零，系统动量守恒，则
解得
（3）系统动量守恒有
则
即
解得
对棒2由动量定理得
其中
解得
16．（1）；（2），
【分析】（１）根据题中“当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度”可知，此时金属棒做匀速直线运动，处于平衡状态．根据平衡条件求解安培力，运用安培力公式求解电流，再根据闭合电路欧姆定律求解感应电动势和速度。
（2）根据题中“已知金属棒从ab运动到cd过程中，通过电阻的电荷量为2.5C”条件，运用动量定理求解时间，运用电量公式求解位移，再运用动能定理求解焦耳热。
【详解】（１）对金属棒 ab 受力分析, 设达到稳定速度为，则感应电动势
根据得
根据平衡条件有
代入数据解得
因此，金属棒达到的稳定速度为 4m/s。
（2）由金属棒动量定理得
由电量得
由法拉第电磁感应定律和欧姆定律，通过电阻的电量
代入数据解得金属棒在磁场下滑的位移
从ab运动到cd过程，设克服安培力做功为，由动能定理得
又电阻产生的焦耳热等于克服安培力做的功
联立解得
Q=1J
因此，电阻R产生的焦耳热为1J。
17．（1）；（2）
【详解】（1）撤去力的瞬间，对金属棒受力分析，根据受力平衡有
，
解得
（2）撤去力前瞬间，力的功率最大，对此时的金属棒受力分析，根据牛顿第二定律有
，
根据电路特点可知
金属棒产生的感应电动势
根据电路特点有
根据闭合电路欧姆定律有
撤去力瞬间，力的功率
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
注意事项：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必将姓名、考生号等个人信息填写在答题卡指定位置。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一竖直放置的条形磁铁，当条形磁铁下落时，金属圆环中将产生俯视顺时针的感应电流，可以判定（ ）
A．条形磁铁的S极朝下 B．环对桌面的压力将减小
C．环有面积扩大的趋势 D．磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
2．某同学为了验证自感现象，找来带铁芯的线圈L（线圈的自感系数很大，构成线圈导线的电阻可以忽略），两个相同的小灯泡A和B、二极管D、开关S和电池组E等，用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作．他可能观察到的现象是（ ）
A．闭合S瞬间，A不亮，B逐渐变亮
B．闭合S瞬间，A、B同时亮
C．闭合S待电路稳定后，A、B亮度一样
D．断开S瞬间，B闪亮后逐渐熄灭
3．下列可以使圆环中产生逆时针方向感应电流的是（ ）
A．圆环沿平行于导线方向运动 B．圆环绕圆心顺时针旋转
C．减小导线N中的电流 D．导线N稍微向圆环靠近
4．电磁轨道炮原理的俯视图如图所示，它是利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，应用此原理可研制新武器和航天运载器。图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C，两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为的匀强磁场（图中未画出），导轨电阻不计。炮弹可视为一质量为、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1使电容器完全充电，然后将S接至2，MN开始向右运动，若导轨足够长，则在此后的运动过程中，电容器上的最少电荷量为（ ）
A．0 B． C． D．
5．如图所示，为水平固定放置的U形导体框，其中长为部分阻值为，其余部分电阻不计。长为、阻值为的均匀导体棒MN，始终与导体框接触良好。整个装置处于垂直纸面的匀强磁场中，现使导体棒以速度水平向左匀速运动，则导体棒两端的电势差是（ ）
A．0.5 B．0.8 C． D．1.8
6．在如图所示的电路中，A、B为两个完全相同的灯泡，L为自感系数很大的线圈、R为定值电阻。假设电源的内阻和线圈的直流电阻可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S的瞬间，灯泡A、B同时亮
B．闭合开关S，待稳定后，灯泡A、B亮度相同
C．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关S瞬间，灯泡A、B中的电流大小不同
D．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关S瞬间，灯泡B中的电流方向为从右向左
7．如图所示的装置水平置于竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，电源电动势为E、内阻为R，两副平行且光滑的导轨间距分别为d与2d。材质均匀的导体棒b、c的长度均为2d、电阻均为R、质量均为m，垂直置于导轨上，导轨足够长且不计电阻。从闭合开关到两导体棒达到稳定状态的全过程中（ ）
A．稳定前b、c棒均做匀加速运动
B．稳定前b、c棒的加速度大小始终相同
C．稳定时导体棒b的速度为
D．导体棒b中产生的焦耳热为
8．无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用。如图甲，与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流，下列说法正确的是（ ）
A．供电线圈中电流的有效值为
B．受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次
C．t=0.01s时受电线圈的感应电流最小
D．t=0.01s时两线圈之间的相互作用力最大
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．电磁现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，线圈B闭合，开关S断开时，触头C与工作电路将立即断开
B．乙图中，用外力顺时针转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流方向为由a向b
C．丙图中，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，转动圆盘，小磁针会同向转动；转动小磁针，圆盘也会同向转动
D．丁图中，给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热
10．法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘按图示方向转动，已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，圆盘半径为r，圆盘匀速转动的周期为T。下列说法正确的是（ ）
A．流过电阻R的电流方向为从a到b B．流过电阻R的电流方向为从b到a
C．圆盘产生的电动势为 D．圆盘产生的电动势为
11．a、b为水平面内光滑金属圆环导轨，a环半径为2r，b环半径为r，长为r的金属杆MN沿半径方向跨在导轨上。MN在外力作用下以角速度ω顺时针转动，整个轨道平面区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，下列说法正确的是（ ）
A．金属杆N端的电势高于M端的电势
B．金属杆产生的电动势大小为
C．金属杆内通过的电流为恒定电流
D．金属杆所受外力的功率先增大后减小
12．上海磁悬浮列车是目前世界上最快速、最先进的磁悬浮列车之一，从上海市中心到浦东机场，只需要短短的8分钟时间，让人们出行更加便捷。某磁悬浮列车的刹车原理可以简化为如图所示，将匝数为N的矩形线框固定在车身下方，当线框进入磁场时，会受到安培力的作用，这种力会辅助列车进行刹车。已知列车的质量为m，线框长为s，ab和cd长度均为L（L小于磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域大于s，磁感应强度的大小为B，方向竖直向上。列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力恒为f，最终列车出磁场后运动一段时间后停止。下列说法正确的是（ ）
A．列车进磁场时间小于出磁场时间
B．列车进磁场过程通过线框横截面的电荷量小于出磁场过程通过线框横截面的电荷量
C．列车进磁场过程动量变化量小于出磁场过程动量变化量
D．列车进磁场过程线框产生的焦耳热小于出磁场过程线框产生的焦耳热
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
13．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。
(1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流计指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道 。
(2)如图乙所示，闭合开关后，线圈A相当于条形磁铁，下端为 极（填“N”或“S”）；实验中发现闭合开关瞬间，电流计指针向左偏。电路稳定后，若向右移动滑动触头，此过程中电流计指针向 偏转（填“左”或“右”），此时线圈B中感应电流的方向 （从上向下看，填“逆时针”或“顺时针”）；若将线圈A抽出，此过程中电流计指针向 偏转（填“左”或“右”）。
14．如图甲所示，一根不可伸长的细绳上端固定，下端系在一质量，边长的单匝正方形金属框的D点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面向外的匀强磁场，匀静强磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为。重力加速度g取。求：
（1）0～0.4s内，金属线框中感应电流的大小；
（2）时，细绳拉力的大小。
15．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距l=1m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。杆1、杆2是两根用轻质细线连接的金属杆，质量分别为m1=0.1kg和m2=0.4kg，两杆垂直导轨放置，且两端始终与导轨接触良好，两杆的总电阻R=2Ω，两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止。整个装置处在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，在t=0时刻将细线烧断，保持F不变，已知杆2能达到的最大速度为0.8m/s。重力加速度g取10m/s2，求：
（1）外力F的大小；
（2）细线烧断后，杆1的最大速度；
（3）两杆刚达到最大速度时，杆1上滑了0.8m，则从t=0时刻起到此刻经历的时间。
16．如图所示，MN、PQ为间距L＝0.5m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ab紧靠NQ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cd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NQ平行，不计金属棒和导轨的电阻（，，）。求：
（1）金属棒到达cd处的速度大小
（2）已知金属棒从ab运动到cd过程中，通过电阻的电荷量为2.5C，求此过程中电阻R产生的焦耳热与运动时间。
17．如图所示，间距的两条足够长的平行金属导轨右端连接有一阻值的定值电阻，整个装置被固定在绝缘水平面上，整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小。质量均为，电阻均为、长度均为的金属棒MN、CD垂直放在导轨上，金属棒CD与导轨间的动摩擦因数，现给金属棒MN施加一水平向左的作用力F，使金属棒MN从静止开始以加速度大小做匀加速直线运动，当金属棒CD将要发生滑动时撤去力F。取重力加速度大小，导轨的电阻不计，金属棒CD与导轨间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，金属棒MN与导轨间的摩擦力忽略不计，求：
（1）撤去力F的瞬间，通过金属棒CD的电流；
（2）力F的最大功率。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．A
【详解】A．当条形磁铁下落时，金属圆环中将产生俯视顺时针的感应电流，感应电流磁场向下，原磁场方向向上，可以判定条形磁铁的S极朝下，选项A正确；
BCD．磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律的推论可知，环有向下运动趋势且有面积缩小的趋势，则环对桌面的压力将增加，此时圆环受到向下的电磁作用力，则根据牛顿第三定律可知，磁铁将受到竖直向上的电磁作用力，选项BCD错误。
故选A。
2．A
【详解】ABC．从实物图中我们可以看出两个小灯泡是间接并联关系，其中自感线圈和B灯泡串联，当闭合开关的瞬间，通过B的电流增大，自感线圈产生感应电流阻碍电路电流增大，所以B是逐渐亮起来，电路稳定后B亮度保持不变；而A灯泡和二极管相串联，二极管阻碍由S向A的电流通过，故A灯泡一直不亮，故A正确，BC错误；
D．当断开开关的瞬间，电源电流减小，自感线圈要阻碍电流的减小，产生与原电流方向相同的感应电流，此时A、B串联构成回路，所以B灯泡是缓慢熄灭，A会先亮再逐渐熄灭，故D错误。
故选A。
3．C
【详解】A．圆环沿平行于导线方向运动，穿过圆环的磁通量不变，过圆环中不会产生感应电流，故A错误；
B．圆环绕圆心顺时针旋转，穿过圆环的磁通量不变，过圆环中不会产生感应电流，故B错误；
C．减小导线N中的电流，根据右手螺旋定则可知，穿过圆环的磁通量向外减小，根据楞次定律可知，圆环中产生逆时针方向感应电流，故C正确；
D．导线N稍微向圆环靠近，根据右手螺旋定则可知，穿过圆环的磁通量向外增大，根据楞次定律可知，圆环中产生顺时针方向感应电流，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】开关S接1使电容器完全充电，所以电容器放电前所带的电荷量
开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vm时，MN上的感应电动势
最终电容器所带电荷量
通过MN的电量
由动量定理，有
即
解得
则
故C。
5．D
【详解】
导体棒水平向左匀速运动，等效电路如图所示
闭合回路之外的电势差为
所以导体棒两端的电势差
故选D。
6．D
【详解】A．闭合开关S的瞬间，灯泡B马上亮，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，所以灯泡A逐渐亮起来，故A错误；
B．由于线圈的直流电阻可忽略不计，可知闭合开关S，待稳定后，灯泡A比灯泡B更亮，故B错误；
CD．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关S瞬间，线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且线圈与A、B构成回路，则灯泡A、B中的电流大小相同，由于通过线圈的原电流方向从左向右，则灯泡B中的电流方向为从右向左，故C错误，D正确。
故选D。
7．D
【详解】AB．稳定前b、c棒均做加速运动，由，可知两棒产生的反电动势越来越大，则电路中的电动势越来越小，电流越来越小，由可知两棒所受安培力越来越小，则两棒的加速度越来越小，所以稳定前b、c棒均做加速度减小的加速运动，故AB错误；
C．闭合开关，当两棒稳定时，两棒产生的反电动势与电源电动势的关系有
以向右为正，根据动量定理对b棒有
对c棒有
解得
，
故C错误；
D．由能量守恒定律，电源提供的电能转化为动能和焦耳热
又根据热量与电阻的正比关系可得
解得导体棒b中产生的焦耳热为
故D正确。
故选D。
8．C
【详解】AB．结合图乙知，供电线圈中电流的有效值为
交流电的周期为0.02s，其频率
一个周期内交流电的方向改变两次，则受电线圈中的电流方向每秒钟改变100次，故AB错误；
CD．由图乙知，t=0.01s时供电线圈中电流最大，磁通量变化率最小，为0，则感应电动势最小，为0，感应电流最小为0，此时两线圈之间的相互作用力最小，故C正确，D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．BC
【详解】A．甲图中，线圈B闭合，开关S断开时，在线圈B中产生感应电流，使得铁芯的磁性慢慢消失，则触头C与工作电路过一会才断开，选项A错误；
B．乙图中，用外力顺时针转动铜盘，电路中会产生感应电流，根据右手定则可知，通过R的电流方向为由a向b，选项B正确；
C．丙图中，将一铜圆盘水平放置，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，根据楞次定律的推论，感应电流的磁场总要阻碍相对运动，因安培力的作用，另个物体也会跟着同向转动，属于电磁驱动，故C正确；
D．丁图中，给电磁炉接通交变电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热，选项D错误。
故选BC。
10．BC
【详解】AB．转动的圆盘可看成由无数根沿着半径的导体棒组成，每根导体棒均切割磁感线，从而产生感应电动势（感应电流），根据右手定则可知，圆盘上感应电流从圆周边缘流向圆心，则流过电阻的电流方向为从到，故B正确，A错误；
CD．根据法拉第电磁感应定律得圆盘产生的感应电动势
故C正确、D错误。
故选BC。
11．AB
【详解】A．金属杆MN顺时针转动，整个轨道平面区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，根据右手定则，故金属杆N端的电势高于M端的电势，故A正确；
B．金属杆产生的电动势大小为
故B正确；
C．电路未构成闭合回路，金属杆内没有电流，故C错误；
D．金属杆所受外力的功率为
故金属杆所受外力的功率恒定不变，故D错误。
故选AB。
12．AC
【详解】A．根据牛顿第二定律
列车进入磁场过程中平均速度较大，所受安培力的平均值较大，故列车平均加速度较大，运动时间较小，A正确；
B．根据
，
得
故列车进出磁场的过程中通过线框横截面的电荷量相等，B错误；
C．根据动量定理
由于列车进入磁场的时间较短，则列车进磁场过程动量变化量小于出磁场过程动量变化量，C正确；
D．线框产生的焦耳热等于克服安培力做功，由于列车进入磁场过程中平均速度较大，线框所受安培力较大，则克服安培力做功较多，故列车进磁场过程线框产生的焦耳热大于出磁场过程线框产生的焦耳热，D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
13．(1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系
(2) N 右 顺时针 右
【详解】（1）若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道电流从正（负）接线柱流入时，电流表指针的偏转方向。
（2）[1]根据安培定则，闭合开关后，线圈A相当于条形磁铁，下端为N极；
[2]因为当闭合开关时，电路中的电流增大，穿过线圈的磁通量增加，已知此时产生的感应电流使电流表指针向左偏；
电路稳定后，若向右移动滑动触头，变阻器接入电路阻值增大，则电流减小，穿过线圈的磁通量减少，则此过程中电流计指针向右偏；
[3] 由上分析，穿过线圈向下的磁通量减少，根据楞次定律和安培定则，此时线圈B中感应电流的方向从上向下看 “顺时针”；
[4]若将线圈A抽出，穿过线圈向下的磁通量减少，则此过程中电流表指针向右偏转。
14．（1）；（2）
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律可得
整个回路的总电阻为
根据欧姆定律可得回路中的感应电流为
解得
（2）设细绳的拉力大小为F，根据共点力的平衡条件可得
由题目图乙可知时
解得
15．（1）2.5N；（2）3.2m/s；（3）0.41s
【详解】（1）两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止，则有
解得
（2）细线烧断后系统合外力为零，系统动量守恒，则
解得
（3）系统动量守恒有
则
即
解得
对棒2由动量定理得
其中
解得
16．（1）；（2），
【分析】（１）根据题中“当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度”可知，此时金属棒做匀速直线运动，处于平衡状态．根据平衡条件求解安培力，运用安培力公式求解电流，再根据闭合电路欧姆定律求解感应电动势和速度。
（2）根据题中“已知金属棒从ab运动到cd过程中，通过电阻的电荷量为2.5C”条件，运用动量定理求解时间，运用电量公式求解位移，再运用动能定理求解焦耳热。
【详解】（１）对金属棒 ab 受力分析, 设达到稳定速度为，则感应电动势
根据得
根据平衡条件有
代入数据解得
因此，金属棒达到的稳定速度为 4m/s。
（2）由金属棒动量定理得
由电量得
由法拉第电磁感应定律和欧姆定律，通过电阻的电量
代入数据解得金属棒在磁场下滑的位移
从ab运动到cd过程，设克服安培力做功为，由动能定理得
又电阻产生的焦耳热等于克服安培力做的功
联立解得
Q=1J
因此，电阻R产生的焦耳热为1J。
17．（1）；（2）
【详解】（1）撤去力的瞬间，对金属棒受力分析，根据受力平衡有
，
解得
（2）撤去力前瞬间，力的功率最大，对此时的金属棒受力分析，根据牛顿第二定律有
，
根据电路特点可知
金属棒产生的感应电动势
根据电路特点有
根据闭合电路欧姆定律有
撤去力瞬间，力的功率
解得
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