人教版高中物理选修3-2第四章《电磁感应》单元测试(含解析)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-2第四章《电磁感应》单元测试(含解析) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 169.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-29 20:10:10 | ||
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文档简介
第四章《电磁感应》
一、单选题
1.如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略，A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈．关于这个电路的以下说法正确的是( )
A． 开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B． 开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
C． 开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D． 开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过B灯
2.如图所示电路中，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计，下列操作中能使电容器C的A板带正电的是( )
A． S闭合的瞬间
B． S断开的瞬间
C． S闭合电路稳定后
D． S闭合、向左移动变阻器触头
3.如图所示是一种冶炼金属的感应炉的示意图，此种感应炉应接怎样的电源( )
A． 直流低压 B． 直流高压 C． 低频交流电 D． 高频交流电
4.1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年，美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验．他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈将出现( )
A． 先有逆时针方向的感应电流，然后有顺时针方向的感应电流
B． 先有顺时针方向的感应电流，然后有逆时针方向的感应电流
C． 始终有顺时针方向持续流动的感应电流
D． 始终有逆时针方向持续流动的感应电流
5.如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有( )
A． 灯A立即熄灭
B． 灯A慢慢熄灭
C． 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D． 灯A突然闪亮一下再突然熄灭
6.如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内(长度足够大)，该区域的上、下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落并穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动(以此时开始计时)，以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是( )
A． B． C． D．
7.在制作精密电阻时，为了清除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图所示．其原理是( )
A． 当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消
B． 当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消
C． 当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消
D． 以上说法都不对
8.如图所示，ab是闭合电路的一部分，处在垂直于纸面向外的匀强磁场中( )
A． 当ab垂直于纸面向外平动时，ab中有感应电流
B． 当ab垂直于纸面向里平动时，ab中有感应电流
C． 当ab垂直于磁感线向右平动时，ab中有感应电流
D． 当ab垂直于磁感线向左平动时，ab中无感应电流
9.电阻R、电容器C与一个线圈连成闭合回路，条形磁铁静止在线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )
A． 从a到b，上极板带正电
B． 从a到b，下极板带正电
C． 从b到a，上极板带正电
D． 从b到a，下极板带正电
10.如图所示，边长为L的正方形线框旋转在光滑绝缘的水平面上，空间存在竖直向下的匀强磁场，MN和PQ为磁场边界，磁场宽度为L.开始时，线框的顶点d恰在磁场边界上，且对角线bc与磁场边界平行，现用外力使线框沿与磁场边界垂直的方向匀速运动，则在穿过磁场的过程中，线框中的电流I(以逆时针方向为正)和外力的功率P随时间变化正确的图象为( )
A． B． C． D．
11.著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示．在一块绝缘板上，中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置被支撑起来．忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是( )
A． 圆盘将逆时针转动
B． 圆盘将顺时针转动
C． 圆盘不会转动
D． 无法确定圆盘是否会动
二、多选题
12. 安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( )
A． 这个安检门也能检查出毒品携带者
B． 这个安检门只能检查出金属物品携带者
C． 如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者
D． 这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应
13. 如图所示，电感线圈L的直流电阻RL＝1.0 Ω，小灯泡L1、L2的电阻分别为R1＝5.0 Ω、R2＝4.0 Ω，接在电动势E＝24 V、内电阻可忽略的电路上．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关，则在断开开关S的瞬间( )
A． L1支路上电流大小为4 A
B． L2支路上电流大小为4 A
C． L1支路上电流大小为6 A
D． L2支路上电流大小为6 A
14. 单匝线圈所围的面积为0.1 m2，线圈电阻为1 Ω.规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示．磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．则以下说法正确的是( )
A． 在时间0～5 s内，I的最大值为0.01 A
B． 在第4 s时，I的方向为逆时针
C． 前2 s内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01 C
D． 第3 s内，线圈的发热功率最大
15. 如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有( )
A． 当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮
B． 当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮
C． 当S断开时，L2立即熄灭
D． 当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
三、实验题
16.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：
①电流计 ②直流电源 ③带铁芯的线圈A
④线圈B ⑤电键 ⑥滑动变阻器
(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．
(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出三种方法．
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________.
四、计算题
17.如图a所示，竖直平面内固定间距为L的光滑金属导轨，虚线下方存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B.两根质量相同、电阻均为R的完全相同金属杆水平放置在导轨上，与导轨接触良好．在磁场外固定杆Ⅰ，在磁场内静止释放杆Ⅱ，其v－t关系如图b所示．经过时间t0后认为开始匀速运动，速度v0.求：
(1)单根金属杆质量m.
(2)若以竖直向下的初速度2v0释放杆Ⅱ，释放后其加速度大小随时间的变化关系与静止释放后相同，试在图b中画出t0时间内的v－t图象．
(3)杆Ⅱ匀速后，杆Ⅰ由静止释放，发现杆Ⅰ在磁场内外都保持自由落体运动，则杆Ⅰ释放位置离磁场上边界多少高度？
(4)求在上问中，杆Ⅰ自静止释放后杆Ⅰ上共能发出多少热量？
18.一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环，在范围足够大的磁场中竖直向下落，磁场的分布情况如图所示．已知磁感应强度竖直方向分量By的大小只随高度y变化，其随高度y变化关系为By＝B0(1＋ky)(此处k为比例常数，且k＞0)，其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上．金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度．求：
(1)圆环中感应电流的方向；
(2)圆环收尾速度的大小．
19.如图所示，半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B＝0.2 T、磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4 m、b＝0.6 m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻R1＝R2＝2 Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计．
(1)若棒以v0＝5 m/s的速度在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′瞬时，MN中的电动势和通过灯L1的电流．
(2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°，若此后磁场随时间均匀变化，其变化率为＝T/s，求L1的功率．
答案解析
1.【答案】B
【解析】开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，随线圈对电流阻碍的减小，B灯逐渐变暗，当线圈对电流没有阻碍时，灯泡亮度稳定．故A错误，B正确；开关处于闭合状态，在断开瞬间，线圈提供瞬间电压给两灯泡供电，由于两灯泡完全一样，所以不会出现电流比之前还大的现象，因此A灯不会闪亮一下，只会一同慢慢熄灭．故C错误；开关处于闭合状态，在断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自左向右通过A灯，从右向左通过B灯，故D错误．
2.【答案】B
【解析】S闭合瞬间，由于L的自感作用，阻碍电流增大，电源给电容器充电，B极带正电，故A错误；S断开瞬间，由于线圈电流变化，产生自感电动势，阻碍电流减小，对电容器充电，A板带正电，故B正确；S闭合时电路稳定后，L的电阻为零，所以C两端无电压，故C错误；S闭合，向左迅速移动滑动变阻器触头，电流增大，则自感线圈阻碍电流增大，对电容器充电，B极带正电，故D错误．
3.【答案】D
【解析】线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，从而在导体中产生大量的热，涡流现象也是电磁感应；而交流电的频率越大，产生的热量越多．故D正确，A、B、C错误； 故选D.
4.【答案】D
【解析】在磁单极子运动的过程中，当磁单极子位于超导线圈上方时，原磁场的方向向下，磁通量增加，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针(俯视)方向的感应电流；当磁单极子位于超导线圈下方时，原磁场的方向向上，磁通量减小，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针(俯视)方向的感应电流．故D正确．
5.【答案】A
【解析】当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变无，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭．
6.【答案】D
【解析】在第一个L内，线框匀速运动，电动势恒定，电流恒定；在第二个L内，线框只在重力作用下加速，速度增大；在第三个L内，安培力大于重力，线框减速运动，电动势减小，电流减小．这个过程加速度逐渐减小，速度是非线性变化的，电动势和电流都是非线性减小的，选项A、B均错误．安培力再减小，也不至于减小到小于第一段时的值，因为当安培力等于重力时，线框做匀速运动，选项C错误，D正确．
7.【答案】C
【解析】由于采用双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感．选项A、B错误，只有C正确．
8.【答案】C
【解析】闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，回路中一定有感应电流，故当ab垂直于纸面向外、向里平动时都不切割磁感线，ab中都没有感应电流，故A、B错．当ab垂直于磁感线向右、向左平动时都切割磁感线，ab中都有感应电流，故C对，D错．
9.【答案】D
【解析】磁铁N极接近线圈的过程中，线圈中有向下的磁场，并且磁通量增加，由楞次定律可得，感应电流的方向为b→R→a，故电容器下极板带正电，上极板带负电，D正确．
10.【答案】A
【解析】由楞次定律可得开始时电流方向为正，线框匀速运动，电动势均匀变化，而回路电阻不变，所以电流在每个单调变化时间内呈线性变化．所以A正确，B错误；因为线框匀速运动，由能量守恒知，外力的功率与线框中电流的电功率大小相等，因回路电阻不变，而电流线性变化，所以功率是非线性变化的，所以C、D均错误．
11.【答案】A
【解析】瞬间增强的磁场会在其周围产生一个顺时针的涡旋电场，负电荷受到逆时针方向的电场力，带动圆盘逆时针转动，而负电荷的这种定向运动则形成顺时针的环形电流．所以A选项正确．
12.【答案】BD
【解析】这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查金属物品携带者，A错，B对．若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，C错．安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D对．
13.【答案】AB
【解析】断开开关S的瞬间，线圈L产生自感电动势，相当于电源，与L1、L2组成闭合回路，L1、L2的电流大小相等；断开开关S后，L中的电流是从原来的值逐渐减小的，断开瞬间它的电流仍为4 A．故选AB.
14.【答案】ABC
【解析】E＝n＝n·S，由题图乙知，在0－5 s内，0时刻最大，此时E＝0.01 V，所以I＝＝0.01 A，A正确；在第4 s时，B处于减少过程中，由楞次定律得I的方向为逆时针，B正确；前2 s内，q＝·Δt＝·Δt＝·Δt＝0.01 C，C正确；第3 s内，B不变，I＝0，D错误．
15.【答案】BD
【解析】当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L1一直不亮，通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，选项B正确，A错误；当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L1的电流要在L2－L1－D－L之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，选项C错误，D正确．故选BD.
16.【答案】(1)如图所示
(2)①闭合开关 ②断开开关
③开关闭合时移动滑动变阻器滑片
【解析】(1)使线圈A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路；
(2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化，就可以使线圈B中产生感应电流．
17.【答案】(1)
(2)
(3) (4)
【解析】(1)匀速时杆Ⅱ受力平衡
mg＝FA＝IBL＝
m＝.
(2)如图
(3)杆Ⅰ进入磁场后仍保持自由落体，则其进入磁场时速度应和杆Ⅱ相同，磁通量不再变化，无感应电流，高度h＝.
(4)杆Ⅰ发热过程在磁场外．
Q＝I2Rt＝×R×＝.
18.【答案】(1)顺时针(俯视) (2)
【解析】(1)根据楞次定律可知感应电流的方向为顺时针(俯视)．
(2)圆环下落高度为y时的磁通量为Φ＝BS＝＝(B0＋B0ky)①
设收尾速度为vm，以此速度运动Δt时间内磁通量的变化为：
ΔΦ＝ΔBS＝(B0kvmΔt)②
根据法拉第电磁感应定律有E＝＝vm，③
圆环中感应电流的电功率为PE＝④
重力做功的功率为PG＝mgvm⑤
根据能的转化和守恒定律有PE＝PG⑥
由①～⑥解得vm＝.
19.【答案】(1)0.8 V 0.4 A (2)1.28×10－2W
【解析】(1)MN切割磁感线，相当于一个电源，根据右手定则可判断出等效电路如图所示．
E＝B·2a·v0＝0.2×2×0.4×5 V＝0.8 V，
I1＝＝A＝0.4 A.
(2)将右侧上翻后则S＝π·a2，当穿过S的磁通量发生变化时，根据楞次定律可判断出等效电路如图所示．
E′＝＝＝π×0.42×V＝0.32 V，
P1＝()2·R1＝()2×2 W＝1.28×10－2W.
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一、单选题
1.如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略，A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈．关于这个电路的以下说法正确的是( )
A． 开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B． 开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
C． 开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D． 开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过B灯
2.如图所示电路中，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计，下列操作中能使电容器C的A板带正电的是( )
A． S闭合的瞬间
B． S断开的瞬间
C． S闭合电路稳定后
D． S闭合、向左移动变阻器触头
3.如图所示是一种冶炼金属的感应炉的示意图，此种感应炉应接怎样的电源( )
A． 直流低压 B． 直流高压 C． 低频交流电 D． 高频交流电
4.1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年，美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验．他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈将出现( )
A． 先有逆时针方向的感应电流，然后有顺时针方向的感应电流
B． 先有顺时针方向的感应电流，然后有逆时针方向的感应电流
C． 始终有顺时针方向持续流动的感应电流
D． 始终有逆时针方向持续流动的感应电流
5.如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有( )
A． 灯A立即熄灭
B． 灯A慢慢熄灭
C． 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D． 灯A突然闪亮一下再突然熄灭
6.如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内(长度足够大)，该区域的上、下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落并穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动(以此时开始计时)，以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是( )
A． B． C． D．
7.在制作精密电阻时，为了清除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图所示．其原理是( )
A． 当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消
B． 当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消
C． 当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消
D． 以上说法都不对
8.如图所示，ab是闭合电路的一部分，处在垂直于纸面向外的匀强磁场中( )
A． 当ab垂直于纸面向外平动时，ab中有感应电流
B． 当ab垂直于纸面向里平动时，ab中有感应电流
C． 当ab垂直于磁感线向右平动时，ab中有感应电流
D． 当ab垂直于磁感线向左平动时，ab中无感应电流
9.电阻R、电容器C与一个线圈连成闭合回路，条形磁铁静止在线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )
A． 从a到b，上极板带正电
B． 从a到b，下极板带正电
C． 从b到a，上极板带正电
D． 从b到a，下极板带正电
10.如图所示，边长为L的正方形线框旋转在光滑绝缘的水平面上，空间存在竖直向下的匀强磁场，MN和PQ为磁场边界，磁场宽度为L.开始时，线框的顶点d恰在磁场边界上，且对角线bc与磁场边界平行，现用外力使线框沿与磁场边界垂直的方向匀速运动，则在穿过磁场的过程中，线框中的电流I(以逆时针方向为正)和外力的功率P随时间变化正确的图象为( )
A． B． C． D．
11.著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示．在一块绝缘板上，中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置被支撑起来．忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是( )
A． 圆盘将逆时针转动
B． 圆盘将顺时针转动
C． 圆盘不会转动
D． 无法确定圆盘是否会动
二、多选题
12. 安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( )
A． 这个安检门也能检查出毒品携带者
B． 这个安检门只能检查出金属物品携带者
C． 如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者
D． 这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应
13. 如图所示，电感线圈L的直流电阻RL＝1.0 Ω，小灯泡L1、L2的电阻分别为R1＝5.0 Ω、R2＝4.0 Ω，接在电动势E＝24 V、内电阻可忽略的电路上．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关，则在断开开关S的瞬间( )
A． L1支路上电流大小为4 A
B． L2支路上电流大小为4 A
C． L1支路上电流大小为6 A
D． L2支路上电流大小为6 A
14. 单匝线圈所围的面积为0.1 m2，线圈电阻为1 Ω.规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示．磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．则以下说法正确的是( )
A． 在时间0～5 s内，I的最大值为0.01 A
B． 在第4 s时，I的方向为逆时针
C． 前2 s内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01 C
D． 第3 s内，线圈的发热功率最大
15. 如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有( )
A． 当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮
B． 当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮
C． 当S断开时，L2立即熄灭
D． 当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
三、实验题
16.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：
①电流计 ②直流电源 ③带铁芯的线圈A
④线圈B ⑤电键 ⑥滑动变阻器
(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．
(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出三种方法．
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________.
四、计算题
17.如图a所示，竖直平面内固定间距为L的光滑金属导轨，虚线下方存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B.两根质量相同、电阻均为R的完全相同金属杆水平放置在导轨上，与导轨接触良好．在磁场外固定杆Ⅰ，在磁场内静止释放杆Ⅱ，其v－t关系如图b所示．经过时间t0后认为开始匀速运动，速度v0.求：
(1)单根金属杆质量m.
(2)若以竖直向下的初速度2v0释放杆Ⅱ，释放后其加速度大小随时间的变化关系与静止释放后相同，试在图b中画出t0时间内的v－t图象．
(3)杆Ⅱ匀速后，杆Ⅰ由静止释放，发现杆Ⅰ在磁场内外都保持自由落体运动，则杆Ⅰ释放位置离磁场上边界多少高度？
(4)求在上问中，杆Ⅰ自静止释放后杆Ⅰ上共能发出多少热量？
18.一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环，在范围足够大的磁场中竖直向下落，磁场的分布情况如图所示．已知磁感应强度竖直方向分量By的大小只随高度y变化，其随高度y变化关系为By＝B0(1＋ky)(此处k为比例常数，且k＞0)，其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上．金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度．求：
(1)圆环中感应电流的方向；
(2)圆环收尾速度的大小．
19.如图所示，半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B＝0.2 T、磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4 m、b＝0.6 m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻R1＝R2＝2 Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计．
(1)若棒以v0＝5 m/s的速度在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′瞬时，MN中的电动势和通过灯L1的电流．
(2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°，若此后磁场随时间均匀变化，其变化率为＝T/s，求L1的功率．
答案解析
1.【答案】B
【解析】开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，随线圈对电流阻碍的减小，B灯逐渐变暗，当线圈对电流没有阻碍时，灯泡亮度稳定．故A错误，B正确；开关处于闭合状态，在断开瞬间，线圈提供瞬间电压给两灯泡供电，由于两灯泡完全一样，所以不会出现电流比之前还大的现象，因此A灯不会闪亮一下，只会一同慢慢熄灭．故C错误；开关处于闭合状态，在断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自左向右通过A灯，从右向左通过B灯，故D错误．
2.【答案】B
【解析】S闭合瞬间，由于L的自感作用，阻碍电流增大，电源给电容器充电，B极带正电，故A错误；S断开瞬间，由于线圈电流变化，产生自感电动势，阻碍电流减小，对电容器充电，A板带正电，故B正确；S闭合时电路稳定后，L的电阻为零，所以C两端无电压，故C错误；S闭合，向左迅速移动滑动变阻器触头，电流增大，则自感线圈阻碍电流增大，对电容器充电，B极带正电，故D错误．
3.【答案】D
【解析】线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，从而在导体中产生大量的热，涡流现象也是电磁感应；而交流电的频率越大，产生的热量越多．故D正确，A、B、C错误； 故选D.
4.【答案】D
【解析】在磁单极子运动的过程中，当磁单极子位于超导线圈上方时，原磁场的方向向下，磁通量增加，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针(俯视)方向的感应电流；当磁单极子位于超导线圈下方时，原磁场的方向向上，磁通量减小，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针(俯视)方向的感应电流．故D正确．
5.【答案】A
【解析】当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变无，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭．
6.【答案】D
【解析】在第一个L内，线框匀速运动，电动势恒定，电流恒定；在第二个L内，线框只在重力作用下加速，速度增大；在第三个L内，安培力大于重力，线框减速运动，电动势减小，电流减小．这个过程加速度逐渐减小，速度是非线性变化的，电动势和电流都是非线性减小的，选项A、B均错误．安培力再减小，也不至于减小到小于第一段时的值，因为当安培力等于重力时，线框做匀速运动，选项C错误，D正确．
7.【答案】C
【解析】由于采用双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感．选项A、B错误，只有C正确．
8.【答案】C
【解析】闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，回路中一定有感应电流，故当ab垂直于纸面向外、向里平动时都不切割磁感线，ab中都没有感应电流，故A、B错．当ab垂直于磁感线向右、向左平动时都切割磁感线，ab中都有感应电流，故C对，D错．
9.【答案】D
【解析】磁铁N极接近线圈的过程中，线圈中有向下的磁场，并且磁通量增加，由楞次定律可得，感应电流的方向为b→R→a，故电容器下极板带正电，上极板带负电，D正确．
10.【答案】A
【解析】由楞次定律可得开始时电流方向为正，线框匀速运动，电动势均匀变化，而回路电阻不变，所以电流在每个单调变化时间内呈线性变化．所以A正确，B错误；因为线框匀速运动，由能量守恒知，外力的功率与线框中电流的电功率大小相等，因回路电阻不变，而电流线性变化，所以功率是非线性变化的，所以C、D均错误．
11.【答案】A
【解析】瞬间增强的磁场会在其周围产生一个顺时针的涡旋电场，负电荷受到逆时针方向的电场力，带动圆盘逆时针转动，而负电荷的这种定向运动则形成顺时针的环形电流．所以A选项正确．
12.【答案】BD
【解析】这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查金属物品携带者，A错，B对．若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，C错．安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D对．
13.【答案】AB
【解析】断开开关S的瞬间，线圈L产生自感电动势，相当于电源，与L1、L2组成闭合回路，L1、L2的电流大小相等；断开开关S后，L中的电流是从原来的值逐渐减小的，断开瞬间它的电流仍为4 A．故选AB.
14.【答案】ABC
【解析】E＝n＝n·S，由题图乙知，在0－5 s内，0时刻最大，此时E＝0.01 V，所以I＝＝0.01 A，A正确；在第4 s时，B处于减少过程中，由楞次定律得I的方向为逆时针，B正确；前2 s内，q＝·Δt＝·Δt＝·Δt＝0.01 C，C正确；第3 s内，B不变，I＝0，D错误．
15.【答案】BD
【解析】当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L1一直不亮，通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，选项B正确，A错误；当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L1的电流要在L2－L1－D－L之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，选项C错误，D正确．故选BD.
16.【答案】(1)如图所示
(2)①闭合开关 ②断开开关
③开关闭合时移动滑动变阻器滑片
【解析】(1)使线圈A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路；
(2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化，就可以使线圈B中产生感应电流．
17.【答案】(1)
(2)
(3) (4)
【解析】(1)匀速时杆Ⅱ受力平衡
mg＝FA＝IBL＝
m＝.
(2)如图
(3)杆Ⅰ进入磁场后仍保持自由落体，则其进入磁场时速度应和杆Ⅱ相同，磁通量不再变化，无感应电流，高度h＝.
(4)杆Ⅰ发热过程在磁场外．
Q＝I2Rt＝×R×＝.
18.【答案】(1)顺时针(俯视) (2)
【解析】(1)根据楞次定律可知感应电流的方向为顺时针(俯视)．
(2)圆环下落高度为y时的磁通量为Φ＝BS＝＝(B0＋B0ky)①
设收尾速度为vm，以此速度运动Δt时间内磁通量的变化为：
ΔΦ＝ΔBS＝(B0kvmΔt)②
根据法拉第电磁感应定律有E＝＝vm，③
圆环中感应电流的电功率为PE＝④
重力做功的功率为PG＝mgvm⑤
根据能的转化和守恒定律有PE＝PG⑥
由①～⑥解得vm＝.
19.【答案】(1)0.8 V 0.4 A (2)1.28×10－2W
【解析】(1)MN切割磁感线，相当于一个电源，根据右手定则可判断出等效电路如图所示．
E＝B·2a·v0＝0.2×2×0.4×5 V＝0.8 V，
I1＝＝A＝0.4 A.
(2)将右侧上翻后则S＝π·a2，当穿过S的磁通量发生变化时，根据楞次定律可判断出等效电路如图所示．
E′＝＝＝π×0.42×V＝0.32 V，
P1＝()2·R1＝()2×2 W＝1.28×10－2W.
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