模块综合测评
1.A [解析] 图甲中转动手柄使磁铁转动起来,由于电磁感应,里面铝框也会跟着一起转动,假设铝框与磁铁转得一样快,则穿过铝框的磁通量不变,铝框不受磁场力,铝框将会在阻力作用下慢下来,所以稳定后铝框一定比磁铁转动慢,故A正确;图乙中一圆柱形强磁体从有裂缝的铝管中由静止释放,虽然铝管不闭合,不能产生沿横截面方向的感应电流,但是铝管中块状部分会产生涡流,涡流的磁场将对下落的强磁体产生阻力作用,强磁体不会做自由落体运动,故B错误;图丙为磁流体发电机,根据左手定则可知,带正电的粒子向下偏转,带负电的粒子向上偏转,所以A极板相当于电源的负极,B极板相当于电源的正极,故C错误;图丁为显像管原理示意图,电子束向A点偏转,根据左手定则可知,偏转线圈此时产生的磁场垂直于纸面向外,故D错误.
2.D [解析] 根据题述,AB与CD之间部分区域浸没在海水中并有方向垂直纸面向里的匀强磁场,海水中该部分为导体,与导体板和电源构成回路,海水通电后受到安培力作用,磁场对海水有向后的作用力,根据牛顿第三定律,海水对磁场(实质是海水对超导电磁船)有向前的反作用力,该力是使船前进的力,选项A错误;根据左手定则,要使船前进,海水中的电流方向应从AB板指向CD板,选项B错误;同时改变磁场的方向和电源正负极,推进力方向将与原方向相同,选项C错误;若接入电路的海水电阻为R,其两端的电压为U,则船在海水中前进时,由于可视为导体的海水切割磁感线要产生与电流方向相反的感应电动势,所以AB与CD间海水中的电流小于,选项D正确.
3.D [解析] 根据图像可知,在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零,所以线圈平面平行于磁感线,A错误;Φ-t图像的斜率为,即表示磁通量的变化率,在0.5~1.5 s之间,“斜率方向”不变,感应电动势方向不变,则电流方向不变,B错误;在t=1.5 s时,通过线圈的磁通量最大,线圈位于中性面,感应电动势为0,故C错误;感应电动势的最大值为Em=NBSω=NΦmω=100×0.04× V=4π V,有效值E==2π V,根据焦耳定律可得一个周期产生的热为Q=T=×2 J=8π2 J,故D正确.
4.C [解析] 根据电磁感应原理,若上线圈输入正弦交变电流,则下线圈也输出正弦交变电流,A错误;若上线圈输入恒定电流,穿过下线圈的磁通量不变,但不为零,B错误;输入交流电的有效值为U1=100 V,则若不考虑漏磁,则副线圈两端电压有效值U2=U1=×100 V=25 V,考虑到漏磁影响,则副线圈两端电压小于25 V,即电压表读数小于25 V,C正确,D错误.
5.A [解析] 在铝管中运动时,强磁体受到两个阻力的作用,一个是铝管涡流的阻碍作用,另一个是漆包线中电流产生的磁场的阻碍作用,铝管的阻碍作用更强一些,所以强磁体在铝管中运动的速度要比在玻璃管中相应位置运动的速度小,所以铝管的漆包线中出现的电流峰值要小,且强磁体在铝管中运动时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔更长,A正确,D错误;强磁体在铝管中下落,测得的电流峰值相同,即强磁体经过每匝线圈时磁通量变化率的最大值相同,可知在漆包线中不产生感应电流的时间段内强磁体做匀速运动,B错误;在玻璃管内受到的阻力是漆包线中电流产生的磁场的电磁阻力,由图丙中电流的变化可知该电磁阻力是变化的,C错误.
6.B [解析] 由图像可知,1×10-8~2×10-8 s内,电容器两极板间的电压增大,是充电过程,电路中的磁场能转化成电场能,故A错误;由T=2π可得,电容C== F=4×10-12 F,故B正确;t=2×10-8 s时,电容器两极板间的电压最大,是充电刚结束的时刻,电流为零,磁通量为零,故C错误;t=3×10-8 s时,电容器两极板间的电压为零,是放电刚结束的时刻,故电流最大,磁通量最大,磁通量的变化率最小,D错误.
7.C [解析] 升压变压器原线圈匝数小于副线圈匝数,原、副线圈匝数的比值m<1,降压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数,原、副线圈匝数的比值n>1,选项A、B错误;根据变压器的规律,升压变压器副线圈两端的电压U2=U,降压变压器原线圈两端的电压U3=nU,线路损失的电压ΔU=U2-U3,损失的功率ΔP=,联立解得ΔP=,故选项C正确,D错误.
8.AC [解析] 粒子运动轨迹如图所示,根据qvB=m,可得v=,设粒子2次射入磁场的运动半径分别为R1、R2,根据几何关系,有R1=,R2==L,则速度之比为==,A正确,B错误;根据几何关系可得,粒子第一次射入磁场运动的圆心角为π,第二次射入磁场运动的圆心角为π,且有T==,t=·=,则运动时间之比为==,C正确,D错误.
9.BCD [解析] 对小环受力分析,当静止时,电场力水平向左,重力竖直向下,支持力竖直向上,摩擦力水平向左,水平方向有qE-μmg=ma,此时加速度大小为a=-μg,当速度增大时,导致洛伦兹力增大,根据左手定则可知,洛伦兹力的方向向上,所以随着速度的增大,洛伦兹力增大,支持力减小,从而使得滑动摩擦力Ff减小,小环的加速度增大,小环做加速度增大的加速运动,当洛伦兹力与重力大小相等时,小环的加速度最大,则小环的最大加速度为a0=,随着速度继续增大,洛伦兹力大于重力,支持力的方向变成竖直向下,加速度随速度的增大开始减小,小环做加速度减小的加速运动,当加速度为零时,则小环达到最大速度,做匀速直线运动,此时有qE=μ(qv0B-mg),最大速度为v0===+,所以小环先做加速度增大的加速运动,后做加速度减小的加速运动,当a=0.5a0时小环的加速度可能减小,也可能增大,故A错误;小环P滑动过程中的最大速度为v0=+,故B正确;当a=a0时,有qvB=mg,解得小环的速度v=,故C正确;小环开始时加速度a=-μg,先做加速度增大的加速运动,后做加速度减小的加速运动,直到做匀速直线运动,由运动的对称性可知,当小环的加速度最大时,小环的速度还不到0.5v0,所以当v=0.5v0时,小环的加速度一定减小,故D正确.
10.AD [解析] 根据单位时间内的脉冲数可知车轮转动的转速,若再已知自行车车轮的半径,则根据v0=2πrn即可获知车速大小,选项A正确;根据霍尔效应原理可知q=Bqv(v代表自由电荷的定向移动速度),U=Bdv,与自行车的车速无关,选项B错误;题图乙中霍尔元件中的电流I是由电子定向运动形成的,选项C错误;若长时间不更换传感器的电源,则会导致电子定向移动的速率减小,故霍尔电势差将减小,选项D正确.
11.(1)如图所示 (2)BCD (3)向左
[解析] (1)将线圈L2和电流计串联形成一个回路,将开关、滑动变阻器、电源、线圈L1串联成另一个回路即可,实物图如图所示.
(2)若使感应电流与原电流的绕行方向相同,则线圈L2中的磁通量应该减小,故拔出线圈L1、使变阻器阻值变大、断开开关均可使线圈L2中的磁通量减小,A错误,B、C、D正确.
(3)由图示可知,将滑动变阻器的滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,通过线圈L1的电流增大,产生的磁场增强,穿过线圈L2的磁通量增大,电流计指针向右偏转,由此可知,穿过线圈L2的磁通量增大时,电流计指针向右偏,则磁通量减少时,指针向左偏;如果将铁芯向上拔出时,穿过线圈L2的磁通量减少,电流计指针左偏.
12.(1)力电 (2)c (3)图线与c相比较低,最低点更低一点(图略)
[解析] (1)该传感器把力信号转化为电信号,属于力电传感器;
(2)小球经过凸形桥A的最高点时,压力小于重力,其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c;
(3)增大小球在斜槽上的高度,小球经凸形桥A的最高点时压力更小,其图线与c相比较,最低点更低一点.
13.(1)0.004 A (2)7.2×10-6 C
[解析] (1)根据法拉第电磁感应定律得E=nS=100×0.02×0.2 V=0.4 V
通过R2的电流大小为I==0.004 A.
(2)开关闭合时,R2两端的电压为U=IR2=0.24 V
因为电容器与R2并联,电压相同,则电容器的电荷量为Q=CU=7.2×10-6 C
开关断开后,通过R2的电荷量也为7.2×10-6 C.
14.(1) (2) (3)L
[解析] (1)速度选择器选择出来的离子受力平衡,有qvB=qE
解得v=
(2)设磁分析器选择出来的离子在其中做匀速圆周运动的半径为R,由几何关系得R2=L2+[R-(2-)L]2
解得R=2L
由洛伦兹力提供向心力得qvB=m
解得=
(3)由qvB偏=m得R'=
若偏转系统磁感应强度大小B偏的取值范围为B≤B偏≤B,则离子在偏转系统运动的半径R'满足R≤R'≤R,即
L≤R'≤L
由sin θ==,可得离子进入偏转系统时速度方向与水平方向的夹角为θ=30°
当R'=L时,离子在偏转系统中运动的轨迹如图甲所示,由几何关系可知,离子竖直向下离开磁场,打到硅片上的点P到N点的距离x1=L(1-sin 30°)=L
当R'=L时,离子在偏转系统中运动的轨迹如图乙所示,由几何关系可知,离子从M点沿与水平方向成30°角离开磁场,打到硅片上的点Q到N点的距离x2==L
所以硅片上离子注入的宽度x=x1+x2=L
15.(1)2mg (2)mgL (3)
[解析] (1)线框的ab边进入上侧磁场时产生的感应电动势E=BLv
线框中的感应电流I=
ab边受到的安培力F安=ILB
由于线框做匀速直线运动,则受力平衡,有mgsin 30°=F安
ab边刚越过PQ时,cd边也同时越过了MN,则线框上产生的感应电动势E1=2BLv
线框中的感应电流I1=
此时线框所受的安培力F安1=2I1LB
联立解得F安1=2mg
线框开始时沿斜面做匀加速直线运动,根据机械能守恒定律有
mgLsin 30°=mv2
解得线框进入上侧磁场时的速度v=
ab边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速直线运动,设此时速度为v',根据平衡条件有mgsin 30°=F安2
其中F安2=2I2LB,I2=,E2=2BLv'
联立解得v'=
(2)线框从ab边刚进入上侧磁场到ab边刚穿过下侧磁场过程,根据能量守恒定律有mgsin 30°·2L+mv2=mv'2+Q
解得Q=mgL
(3)线框的ab边在上侧磁场中运动的过程所用的时间t1=
设线框的ab边越过PQ后开始匀速运动时与EF的距离为x0,对线框的ab边越过PQ到开始匀速运动过程,设运动的时间为t2由动量定理得
mgsin 30°·t2-2LBt2=mv'-mv
其中=,=
联立解得t2=-
线框ab在下侧磁场中匀速运动的时间t3==
所以线框穿过上侧磁场所用的总时间为t=t1+t2+t3=-=模块综合测评
一、单项选择题
1.如图所示的四幅图是教材中的插图.下列说法中正确的是 ( )
A.图甲中转动手柄使磁铁转动起来,由于电磁感应,里面铝框也会跟着一起转动,稳定后铝框一定比磁铁转动得慢
B.图乙中一圆柱形强磁体从有裂缝的铝管中由静止释放,因为铝管不闭合,所以强磁体做自由落体运动
C.图丙为磁流体发电机,A极板相当于电源的正极
D.图丁为显像管原理示意图,电子束向A点偏转,可知偏转线圈此时产生的磁场垂直于纸面向里
2.超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船,电磁船的简化原理图如图所示,AB和CD是与电源相连的导体板,AB与CD之间部分区域浸没在海水中,并有方向垂直纸面向里的匀强磁场(磁场由固定在船上的超导线圈产生,其独立电路部分未画出),以下说法正确的是 ( )
A.使船前进的力,是磁场对海水中电流的安培力
B.要使船前进,海水中的电流方向从CD板指向AB板
C.同时改变磁场的方向和电源正负极,推进力方向将与原方向相反
D.若接入电路的海水电阻为R,其两端的电压为U,则船在海水中前进时,AB与CD间海水中的电流小于
3.[2024·北大附中月考] 在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按如图所示正弦规律变化.设线圈总电阻为2 Ω,则( )
A.t=0时,线圈平面垂直于磁感线
B.t=1 s时,线圈中的电流改变方向
C.t=1.5 s时,线圈中的感应电动势最大
D.一个周期内,线圈产生的热量为8π2 J
4.[2024·天津实验中学月考] 如图所示,在铁芯P上绕着上、下两个线圈a和b,匝数分别为n1=800匝和n2=200匝,上线圈a两端与u=100sin 314t(V)的交流电源相连,将下线圈b两端接理想交流电压表,若考虑到漏磁,则( )
A.上线圈输入正弦交变电流,下线圈可输出恒定电流
B.上线圈输入恒定电流,穿过下线圈的磁通量为零
C.电压表读数不可能为25 V
D.电压表读数可能为25 V
5.[2023·全国乙卷] 一学生小组在探究电磁感应现象时,进行了如下比较实验.用图甲所示的缠绕方式,将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上,漆包线的两端与电流传感器接通.两管皆竖直放置,将一根小的强磁体分别从管的上端由静止释放.在管内下落至管的下端.实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图乙和丙所示,分析可知( )
A.图丙是用玻璃管获得的图像
B.在铝管中下落,强磁体做匀变速运动
C.在玻璃管中下落,强磁体受到的电磁阻力始终保持不变
D.用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短
6.[2024·江苏南京期末] 如图甲所示为LC电磁振荡电路,不计回路电阻及电磁辐射,从t=0时刻开始,电容器极板间电压Uab与时间t的图像如图乙所示,已知线圈的自感系数L=10-5 H,取π2=10,下列说法正确的是 ( )
A.1×10-8~2×10-8 s内,电路中的电场能转化为磁场能
B.电容器的电容为4×10-12 F
C.t=2×10-8 s时穿过线圈的磁通量最大
D.t=3×10-8 s时穿过线圈的磁通量变化率最大
7.[2024·湖北宜昌一中月考] 交流发电机的输出电压为U,采用如图所示理想变压器输电,升压变压器原、副线圈匝数的比值为m,降压变压器原、副线圈匝数的比值为n,输电导线电阻为r,用户的工作电压为U.下列说法正确的是 ( )
A.m>1
B.n<1
C.输电线上损失的功率为
D.输电线上损失的功率为
二、多项选择题
8.[2024·河北石家庄一中月考] 如图所示,在正方形区域ABCD内分布着方向垂直于纸面向里的匀强磁场,第一次粒子从A点以速度v1沿AB方向垂直射入磁场,经时间t1从D点射出磁场,第二次相同粒子以速度v2沿与AB成30°角的方向垂直射入磁场,经时间t2也从D点射出磁场,不计粒子重力,则 ( )
A.=
B.=
C.=
D.=
9.如图所示,在纸面内水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中,有一水平的固定绝缘杆,小环P套在杆上,P的质量为m,电荷量为q(q>0),P与杆间的动摩擦因数为μ,电场强度为E,磁感应强度为B,重力沿纸面竖直向下,小环由静止起开始滑动,设电场、磁场区域足够大,杆足够长.在运动过程中小环最大加速度为a0,最大速度为v0,重力加速度大小为g,则下列判断正确的是( )
A.当a=0.5a0时,小环的加速度一定增大
B.小环P滑动过程中的最大速度v0=+
C.当a=a0时,小环的速度v=
D.当v=0.5v0时,小环的加速度一定减小
10.[2024·河南新乡一中月考] 自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率.如图甲所示,自行车前轮上安装一块磁铁,轮子每转一圈,这块磁铁就靠近传感器一次,传感器就会输出一个脉冲电压,图乙为霍尔元件的工作原理图.当磁场靠近霍尔元件时,导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转,最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差,即为霍尔电势差.下列说法正确的是 ( )
A.根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小
B.自行车的车速越大,霍尔电势差越高
C.图乙中霍尔元件中的电流I是由正电荷定向运动形成的
D.长时间不更换传感器的电源,霍尔电势差将减小
三、实验题
11.用如图所示器材研究电磁感应现象和判定感应电流方向.
(1)用笔画线代替导线将实验电路补充完整.
(2)闭合开关,能使感应电流与原电流的绕行方向相同的实验操作是 (填选项前的字母).
A.插入软铁棒 B.拔出小线圈
C.使变阻器阻值变大 D.断开开关
(3)某同学闭合开关后,将滑动变阻器的滑片向左滑动时,发现电流计指针向右偏转.则当他将铁芯向上拔出时,能观察到电流计指针 (选填“向右”或“向左”)偏转.
12.如图甲所示是小球过桥时对不同类型桥面压力变化的实验.采用DIS方法对模型进行测量,其结果如图乙中电脑屏幕所示.
(1)图甲中的传感器为 传感器.
(2)图甲中A、B、C分别为三种不同类型的桥面.对于凸形桥A,其相对应的压力图线应是图乙电脑屏幕上的 (选填“a”“b”或“c”).
(3)若增大小球在斜槽上的高度,请在图乙中大致画出小球通过凸形桥A时的压力图线.
四、计算题
13.[2024·安徽太和中学月考] 横截面积为0.2 m2的100匝圆形线圈A处在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面向里,如图所示,磁感应强度正按=0.02 T/s的规律均匀减小,开始时S未闭合,R1=40 Ω,R2=60 Ω,C=30 μF,线圈内阻不计.
(1)S闭合后,求通过R2的电流大小;
(2)S闭合后一段时间又断开,则S断开后通过R2的电荷量是多少
14.[2024·广东深圳中学月考] 在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序.如图所示是一部分离子注入工作原理示意图,离子经加速后沿水平方向进入速度选择器,选择出一定速度的离子,然后通过磁分析器Ⅰ,选择出特定比荷的离子,经偏转系统Ⅱ后注入水平放置的硅片上.速度选择器、磁分析器中匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直于纸面向外;速度选择器中的匀强电场的场强大小为E,方向竖直向上.磁分析器截面是矩形,矩形长为2L,宽为(4-2)L,其宽和长中心位置C和D处各有一个小孔;半径为L的圆形偏转系统Ⅱ内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小可调的匀强磁场,D、M、N在一条竖直线上,DM为圆形偏转系统的直径,最低点M到硅片的距离MN=.不计离子重力.
(1)求速度选择器选择出来的离子的速度大小;
(2)求磁分析器选择出来的离子的比荷;
(3)若偏转系统磁感应强度大小B偏的取值范围为B≤B偏≤B,求硅片上离子注入的宽度.
15.[2024·浙江学军中学月考] 如图所示,在倾角α=30°的光滑斜面上存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别垂直于斜面向上和垂直于斜面向下的匀强磁场,两磁场宽度均为L.一质量为m、边长为L的正方形线框的ab边从与磁场上边界MN距离为L处由静止沿斜面下滑,ab边刚进入上侧磁场时,线框恰好做匀速直线运动,ab边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速直线运动.重力加速度为g.求:
(1)ab边刚越过两磁场的分界线PQ时线框受到的安培力的大小和线框再次匀速运动时的速度大小;
(2)线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量Q;
(3)线框穿过上侧磁场的过程所用的时间t.(共44张PPT)
模块综合测评
◆ 测评卷
一、单项选择题
二、多项选择题
三、实验题
四、计算题
一、单项选择题
1.如图所示的四幅图是教材中的插图.下列说法中正确的是( )
A.图甲中转动手柄使磁铁转动起来，由于电磁感应，里面铝框也会跟着一起转动，稳定后铝框一定比磁铁转动得慢
B.图乙中一圆柱形强磁体从有裂缝的铝管中由静止释放，因为铝管不闭合，所以强磁体做自由落体运动
C.图丙为磁流体发电机，极板相当于电源的正极
D.图丁为显像管原理示意图，电子束向点偏转，可知偏转线圈此时产生的磁场垂直于纸面向里
A
[解析] 图甲中转动手柄使磁铁转动起来，由于电磁感应，里面铝框也会跟着一起转动，假设铝框与磁铁转得一样快，则穿过铝框的磁通量不变，铝框不受磁场力，铝框将会在阻力作用下慢下来，所以稳定后铝框一定比磁铁转动慢，故A正确；图乙中一圆柱形强磁体从有裂缝的铝管中由静止释放，虽然铝管不闭合，不能产生沿横截面方向的感应电流，但是铝管中块状部分会产生涡流，涡流的磁场将对下落的强磁体产生阻力作用，强磁体不会做自由落体运动，故B错误；图丙为磁流体发电机，根据左手定则可知，带正电的粒子向下偏转，带负电的粒子向上偏转，所以A极板相当于电源的负极，B极板相当于电源的正极，故C错误；图丁为显像管原理示意图，电子束向A点偏转，根据左手定则可知，偏转线圈此时产生的磁场垂直于纸面向外，故D错误.
2.超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船，电磁船的简化原理图如图所示，和是与电源相连的导体板，与之间部分区域浸没在海水中，并有方向垂直纸面向里的匀强磁场(磁场由固定在船上的超导线圈产生，其独立电路部分未画出)，以下说法正确的是( )
D
A.使船前进的力，是磁场对海水中电流的安培力
B.要使船前进，海水中的电流方向从板指向板
C.同时改变磁场的方向和电源正负极，推进力方向将与原方向相反
D.若接入电路的海水电阻为，其两端的电压为，则船在海水中前进时，与间海水中的电流小于
[解析] 根据题述，与之间部分区域浸没在海水中并有方向垂直纸面向里的匀强磁场，海水中该部分为导体，与导体板和电源构成回路，海水通电后受到安培力作用，磁场对海水有向后的作用力，根据牛顿第三定律，海水对磁场(实质是海水对
超导电磁船)有向前的反作用力，该力是使船前进的力，选项A错误；根据左手定则，要使船前进，海水中的电流方向应从板指向板，选项B错误；同时改变磁场的方向和电源正负极，推进力方向将与原方向相同，选项C错误；若接入电路的海水电阻为，其两端的电压为，则船在海水中前进时，由于可视为导体的海水切割磁感线要产生与电流方向相反的感应电动势，所以与间海水中的电流小于，选项D正确.
3.[2024·北大附中月考] 在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按如图所示正弦规律变化.设线圈总电阻为 ，则( )
D
A.时，线圈平面垂直于磁感线
B.时，线圈中的电流改变方向
C.时，线圈中的感应电动势最大
D.一个周期内，线圈产生的热量为
[解析] 根据图像可知，在时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A错误；图像的斜率为，即表示磁通量的变化率，在之间，“斜率方向”不变，感应电动势方向不变，则电流方向不变，B错误；在时，通过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，感应电动势为
0，故C错误；感应电动势的最大值为，有效值，根据焦耳定律可得一个周期产生的热为，故D正确.
4.[2024·天津实验中学月考] 如图所示，在铁芯上绕着上、下两个线圈和，匝数分别为匝和匝，上线圈两端与的交流电源相连，将下线圈两端接理想交流电压表，若考虑到漏磁，则( )
C
A.上线圈输入正弦交变电流，下线圈可输出恒定电流
B.上线圈输入恒定电流，穿过下线圈的磁通量为零
C.电压表读数不可能为
D.电压表读数可能为
[解析] 根据电磁感应原理，若上线圈输入正弦交变电流，则下线圈也输出正弦交变电流，A错误；若上线圈输入恒定电流，穿过下线圈的磁通量不变，但不为零，B错误；输入交流电的有效值为，则若不考虑漏磁，则副线圈两端电压有效值，考虑到漏磁影响，则副线圈两端电压小于，即电压表读数小于，C正确，D错误.
5.[2023·全国乙卷] 一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验.用图甲所示的缠绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通.两管皆竖直放置，将一根小的强磁体分别从管的上端由静止释放.在管内下落至管的下端.实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流随时间的变化分别如图乙和丙所示，分析可知( )
A.图丙是用玻璃管获得的图像
B.在铝管中下落，强磁体做匀变速运动
C.在玻璃管中下落，强磁体受到的电磁阻力始终保持不变
D.用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短
A
[解析] 在铝管中运动时，强磁体受到两个阻力的作用，一个是铝管涡流的阻碍作用，另一个是漆包线中电流产生的磁场的阻碍作用，铝管的阻碍作用更强一些，所以强磁体在铝管中运动的速度要比在玻璃管中相应位置运动的速度小，所以铝管的漆包线中出现的电流峰值要小，且强磁体在铝管中运动时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔更长，A正确，D错误;强磁体在铝管中下落，测得的电流峰值相同，即强磁体经过每匝线圈时磁通量变化率的最大值相同，可知在漆包线中不产生感应电流的时间段内强磁体做匀速运动，B错误;在玻璃管内受到的阻力是漆包线中电流产生的磁场的电磁阻力，由图丙中电流的变化可知该电磁阻力是变化的，C错误.
6.[2024·江苏南京期末] 如图甲所示为电磁振荡电路，不计回路电阻及电磁辐射，从时刻开始，电容器极板间电压与时间的图像如图乙所示，已知线圈的自感系数，取，下列说法正确的是( )
B
A.内，电路中的电场能转化为磁场能
B.电容器的电容为
C.时穿过线圈的磁通量最大
D.时穿过线圈的磁通量变化率最大
[解析] 由图像可知，内，电容器两极板间的电压增大，是充电过程，电路中的磁场能转化成电场能，故A错误；由可得，电容，故B正确；时，电容器两极板间的电压最大，是充电刚结束的时刻，电流为零，磁通量为零，故C错误；时，电容器两极板间的电压为零，是放电刚结束的时刻，故电流最大，磁通量最大，磁通量的变化率最小，D错误.
7.[2024·湖北宜昌一中月考] 交流发电机的输出电压为，采用如图所示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数的比值为，降压变压器原、副线圈匝数的比值为，输电导线电阻为，用户的工作电压为.下列说法正确的是( )
C
A. B.
C.输电线上损失的功率为 D.输电线上损失的功率为
[解析] 升压变压器原线圈匝数小于副线圈匝数，原、副线圈匝数的比值，降压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，原、副线圈匝数的比值，选项A、B错误；根据变压器的规律，升压变压器副线圈两端的电压，降压变压器原线圈两端的电压，线路损失的电压，损失的功率，联立解得，故选项C正确，D错误.
二、多项选择题
8.[2024·河北石家庄一中月考] 如图所示，在正方形区域内分布着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，第一次粒子从点以速度沿方向垂直射入磁场，经时间从点射出磁场，第二次相同粒子以速度沿与成 角的方向垂直射入磁场，经时间也从点射出磁场，不计粒子重力，则( )
AC
A. B. C. D.
[解析] 粒子运动轨迹如图所示，根据，可得，设粒子2次射入磁场的运动半径分别为、，根据几何关系，有，，则速度之比为，A正确，B错误；根据几何关系可得，粒子第一次射入磁场运动的圆心角为 ，第二次射入磁场运动的圆心角为 ，且有，
，则运动时间之比为，C正确，D错误.
9.如图所示，在纸面内水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一水平的固定绝缘杆，小环套在杆上，的质量为，电荷量为，与杆间的动摩擦因数为 ，电场强度为，磁感应强度
BCD
A.当时，小环的加速度一定增大
B.小环滑动过程中的最大速度
C.当时，小环的速度
D.当时，小环的加速度一定减小
为，重力沿纸面竖直向下，小环由静止起开始滑动，设电场、磁场区域足够大，杆足够长.在运动过程中小环最大加速度为，最大速度为，重力加速度大小为，则下列判断正确的是( )
[解析] 对小环受力分析，当静止时，电场力水平向左，重力竖直向下，支持力竖直向上，摩擦力水平向左，水平方向有，此时加速度大小为，当速度增大时，导致洛伦兹力增大，根
据左手定则可知，洛伦兹力的方向向上，所以随着速度的增大，洛伦兹力增大，支持力减小，从而使得滑动摩擦力减小，小环的加速度增大，小环做加速度增大的加速运动，当洛伦兹力与重力大小相等时，小环的加速度最大，则小环的最大加速度为，随着速度继续增大，洛伦兹力大于重力，支持力的方向变成竖直向下，加速度随速度的增大开始减小，小环做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，则小环达到最大速度，做匀速直线运动，此时有，最大速度为
，所以小环先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动，当时小环的加速度可能减小，也可能增大，故A错误；小环滑动过程中的最大速度为，故B正确；当时，有，解得小环的速度，故C正确；小环开始时加速度，先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动，直到做匀速直线运动，由运动的对称性可知，当小环的加速度最大时，小环的速度还不到，所以当时，小环的加速度一定减小，故D正确.
10.[2024·河南新乡一中月考] 自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率.如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压，图乙为霍尔元件的工作原理图.当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差.下列说法正确的是( )
A.根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小
B.自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C.图乙中霍尔元件中的电流是由正电荷定向运动形成的
D.长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
AD
[解析] 根据单位时间内的脉冲数可知车轮转动的转速，若再已知自行车车轮的半径，则根据即可获知车速大小，选项A正确；根据霍尔效应原理可知代表自由电荷的定向移动速度，，与自行车的车速无关，选项B错误；题图乙中霍尔元件中的电流是由电子定向运动形成的，选项C错误；若长时间不更换传感器的电源，则会导致电子定向移动的速率减小，故霍尔电势差将减小，选项D正确.
三、实验题
11.用如图所示器材研究电磁感应现象和判定感应电流方向.
(1) 用笔画线代替导线将实验电路补充完整.
[答案] 如图所示
[解析] 将线圈和电流计串联形成一个回路,将开关、滑动变阻器、电源、线圈串联成另一个回路即可,实物图如图所示.
(2) 闭合开关,能使感应电流与原电流的绕行方向相同的实验操作是________(填选项前的字母).
BCD
A.插入软铁棒 B.拔出小线圈 C.使变阻器阻值变大 D.断开开关
[解析] 若使感应电流与原电流的绕行方向相同,则线圈中的磁通量应该减小,故拔出线圈、使变阻器阻值变大、断开开关均可使线圈中的磁通量减小,A错误,B、C、D正确.
(3) 某同学闭合开关后,将滑动变阻器的滑片向左滑动时,发现电流计指针向右偏转.则当他将铁芯向上拔出时,能观察到电流计指针______(选填“向右”或“向左”)偏转.
向左
[解析] 由图示可知,将滑动变阻器的滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,通过线圈的电流增大,产生的磁场增强,穿过线圈的磁通量增大,电流计指针向右偏转,由此可知,穿过线圈的磁通量增大时,电流计指针向右偏,则磁通量减少时,指针向左偏;如果将铁芯向上拔出时,穿过线圈的磁通量减少,电流计指针左偏.
12.如图甲所示是小球过桥时对不同类型桥面压力变化的实验.采用方法对模型进行测量，其结果如图乙中电脑屏幕所示.
(1) 图甲中的传感器为______传感器.
力电
[解析] 该传感器把力信号转化为电信号，属于力电传感器；
(2) 图甲中、、分别为三种不同类型的桥面.对于凸形桥，其相对应的压力图线应是图乙电脑屏幕上的__(选填“”“”或“”).
[解析] 小球经过凸形桥的最高点时，压力小于重力，其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的；
(3) 若增大小球在斜槽上的高度，请在图乙中大致画出小球通过凸形桥时的压力图线.
[答案] 图线与相比较低，最低点更低一点(图略)
[解析] 增大小球在斜槽上的高度，小球经凸形桥的最高点时压力更小，其图线与相比较，最低点更低一点.
四、计算题
13.[2024·安徽太和中学月考] 横截面积为的100匝圆形线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面向里，如图所示，磁感应强度正按的规律均匀减小，开始时未闭合，， ，，线圈内阻不计.
(1) 闭合后，求通过的电流大小；
[答案]
[解析] 根据法拉第电磁感应定律得
通过的电流大小为.
(2) 闭合后一段时间又断开，则断开后通过的电荷量是多少
[答案]
[解析] 开关闭合时，两端的电压为
因为电容器与并联，电压相同，则电容器的电荷量为
开关断开后，通过的电荷量也为.
14.[2024·广东深圳中学月考] 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序.如图所示是一部分离子注入工作原理示意图，离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，选择出一定速度的离子，然后通过磁分析器Ⅰ，选择出特定比荷的离子，经偏转系统Ⅱ后注入水平放置的硅片上.速度选择器、磁分析器中匀强磁场的磁感应强度大小均为，方向均垂直于纸面向外；速
度选择器中的匀强电场的场强大小为，方向竖直向上.磁分析器截面是矩形，矩形长为，宽为，其宽和长中心位置和处各有一个小孔；半径为的圆形偏转系统Ⅱ内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小可调的匀强磁场，、、在一条竖直线上，为圆形偏转系统的直径，最低点到硅片的距离.不计离子重力.
(1) 求速度选择器选择出来的离子的速度大小；
[答案]
[解析] 速度选择器选择出来的离子受力平衡,有
解得
(2) 求磁分析器选择出来的离子的比荷；
[答案]
[解析] 设磁分析器选择出来的离子在其中做匀速圆周运动的半径为,由几何关系得
解得
由洛伦兹力提供向心力得
解得
(3) 若偏转系统磁感应强度大小的取值范围为，求硅片上离子注入的宽度.
[答案]
[解析] 由得
若偏转系统磁感应强度大小的取值范围为,则离子在偏转系统运动的半径满足，即
由，可得离子进入偏转系统时速度方向与水平方向的夹角为
当时，离子在偏转系统中运动的轨迹如图甲所示，由几何关系可知，离子竖直向下离开磁场，打到硅片上的点到点的距离
当时，离子在偏转系统中运动的轨迹如图乙所示,由几何关系可知，离子从点沿与水平方向成 角离开磁场，打到硅片上的点到点的距离
所以硅片上离子注入的宽度
15.[2024·浙江学军中学月考] 如图所示，在倾角 的光滑斜面上存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别垂直于斜面向上和垂直于斜面向下的匀强磁场，两磁场宽度均为.一质量为、边长为的正方形线框的边从与磁场上边界距离为处由静止沿斜面下滑，边刚进入上侧磁场时，线框恰好做匀速直线运动，边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速直线运动.重力加速度为.求：
(1) 边刚越过两磁场的分界线时线框受到的安培力的大小和线框再次匀速运动时的速度大小；
[答案] ;
[解析] 线框的边进入上侧磁场时产生的感应电动势
线框中的感应电流
边受到的安培力
由于线框做匀速直线运动，则受力平衡，有
边刚越过时，边也同时越过了，则线框上产生的感应电动势
线框中的感应电流
此时线框所受的安培力
联立解得
线框开始时沿斜面做匀加速直线运动，根据机械能守恒定律有
解得线框进入上侧磁场时的速度
边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速直线运动，设此时速度为,根据平衡条件有
其中，，
联立解得
(2) 线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量；
[答案]
[解析] 线框从边刚进入上侧磁场到边刚穿过下侧磁场过程，根据能量守恒定律有
解得
(3) 线框穿过上侧磁场的过程所用的时间.
[答案]
[解析] 线框的边在上侧磁场中运动的过程所用的时间
设线框的边越过后开始匀速运动时与的距离为，对线框的边越过到开始匀速运动过程,设运动的时间为由动量定理得
其中,
联立解得
线框在下侧磁场中匀速运动的时间
所以线框穿过上侧磁场所用的总时间为
