吉林省吉林市第一中学高二物理上学期 磁场专题练习

运动电荷在磁场中受到的力（基础落实）( )1．下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是( )2.长直导线AB附近，有一带正电的小球，用绝缘丝线悬挂在M点，当导线AB通以如图所示的恒定电流时，下列说法正确的是A．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸里B．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸外C．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直向左D．小球不受磁场力作用( )3．如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动( )4．每时每刻都有大量宇宙射线射向地球，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有着十分重要的意义。

假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将A．向西偏转 B．向南偏转C．向北偏转 D．向东偏转( )5.在真空中的玻璃管中，封有两个电极，当加上电压后，会从阴极射出一束高速电子流，称为阴极射线。

如在阴极射线管的正上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向如图所示，则阴极射线将会A．向上偏转B．向下偏转C．向纸内偏转D．向纸外偏转( )6.一个带正电的微粒(重力不计)穿过如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是A．增大电荷质量B．增大电荷电荷量C．减小入射速度D．增大磁感应强度7．如图所示是电视机显像管的结构示意图。

通常要求磁铁要远离电视机，是因为____________________；如果磁铁的N极从下方靠近显像管，则显像管上的光斑将会________(正对显像管屏幕观察)。

8.有一质量为m、电荷量为q的带正电小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？运动电荷在磁场中受到的力( )1．下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是1.答案：B解析：根据左手定则，A中F方向应向上，B中F方向应向下，故A错、B对。

5.1交变电流（）1.如图所示，属于交流电的是（）2.一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示的位置时A.穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小B.穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大C.穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大D.穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小（）3.线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动（由上向下看是逆时针方向），当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是A.磁通量和感应电动势都在变大B.磁通量和感应电动势都在变小C.磁通量在变小，感应电动势在变大D.磁通量在变大，感应电动势在变小（）4.（多选）一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势的图像如图所示，则A.交流电的峰值是10VB.当t=0时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大C.当t=πs时，e有最大值D.t=πs时，e=-10V最小，磁通量变化率最小（）5.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图所示，则A.t1、t3时刻线圈通过中性面B.t2、t4时刻线圈中磁通量最大C.t1、t3时刻线圈中磁通量变化率最大D.t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变6.如图所示的矩形线圈，ab=40cm，ad=20cm，共50匝，在B=0.6T的匀强磁场中以300转每分的速度绕中心轴OO′匀速转动，当t=0时线圈平面与磁场垂直。

（1）写出感应电动势瞬时值的表达式。

（2）求出当t=0.025 s时感应电动势的瞬时值。

7.如图所示为实验室演示用手摇发电机模型，匀强磁场的磁感应强度为B=0.5T，线圈匝数N=50，每匝线圈面积S=0.048m2，转速n=75.0r/min，在匀速转动中从图示位置线圈转过90°开始计时。

（1）写出交变电流电动势瞬时值表达式。

（2）画出e-t图线。

答案解析1.【解析】选C。

方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征。

A、B、D三项所示的电流大小随时间做周期性变化，但其方向不变，它们所表示的是直流电。

通电导线在磁场中受到的力（ ）1.关于安培力的说法中正确的是 A 、通电导线在磁场中一定受安培力的作用B 、安培力的大小与磁感应强度成正比，与电流成正比，而与其他量无关C 、安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面D 、安培力的方向不一定垂直于通电直导线（ ）2.一根长直导线穿过载流金属环中心且垂直与金属环的平面，导线和环中的电流方向如图所示，那么金属环受的力A 、等于零B 、沿着环半径向外C 、向左D 、向右3.如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ）A 、磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B 、磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用C 、磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用D 、磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用4.如图所示，长为L 的导线A B 放在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为d ，通过的电流为I ，导线A B 与导轨的夹角为θ，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B ，则AB 所受的磁场力的大小为（ ）A.BILB.、θdcos BIC.θcos d BID.θsin /BId5.如图所示，固定螺线管M 右侧有一正方形线框abcd ，线框内通有恒定电流，其流向为abcd ，当闭合开关S 后，线框运动情况应为 （ ）A 、ab 向外，cd 向里转动且向M 靠拢B 、ab 向里，cd 向外转动且远离MC 、ab 向外，cd 向里转动且向M 靠拢D 、ab 向里，cd 向外转动且远离M（ ）6.下列说法正确的是：A.F ⊥I ，F ⊥B ，F 垂直B 和I 决定的平面，但B 与I 不一定垂直。

B.公式IL F B =是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对一切磁场都是适用的，与F=BIL 物理意义不同。

C.公式IBL F =则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况。

安培定则、左手定则专题训练一、画出下列各图中电流的磁场方向或根据磁场方向标出电流的方向二、在下列各图中标出通电导体在磁场中所受安培力的方向或导体中电流方向或磁场方向三、在下列各图中判断带电粒子受洛仑兹力的方向或粒子运动方向或粒子带何种电荷或判断磁场方向四、判断电流方向五、将立体图改画成平面图，并判断所受到的安培力的方向。

（下列各图电流方向由a到b）巩固训练( )1. 在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断正确的是A B C D( )2. 在下图所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力f方向的是A.只有一个是正确的B.只有一个是错误的C.只有二个是正确的D.全部都正确的( )3. 在图所示磁场中，ab是闭合电路的一段导体，ab中的电流方向为a→b，则ab受到的安培力的方向为A.向上B.向下C.向里D.向外( )4. 一根通电直导线在某个空间没有受到安培力的作用，那么A.这个空间可能有方向与电流方向垂直的磁场B.这个空间可能有方向与电流方向平行的磁场C.这个空间一定没有磁场D.以上三种说法都不对( )5. 设匀强磁场方向沿z轴正向，带负电的运动粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向沿y轴正向，如图所示，则该粒子的速度方向可能是A.沿x轴正向B.沿x轴负向C.沿z轴正向D.沿z轴负向( )6. 如图所示为两根互相平行的通电导线a﹑b的横截面图，a﹑b的电流方向已在图中标出．那么导线a中电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的磁场力的方向应分别是A.磁感线顺时针方向，磁场力向左B.磁感线顺时针方向，磁场力向右C.磁感线逆时针方向，磁场力向左D.磁感线逆时针方向，磁场力向右( )7. 某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示，其中正确的是A. B. C. D.( )8. 如图所示，一带电小球质量为m，用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60°，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方摆到最低点时悬线上的张力为A.0B.2mgC.4mgD.6mg9. 如图所示，质量为m、边长为L的等边三角形abc导线框悬挂于水平轻杆一端，离杆左端1/3处有固定转轴O，杆另一端通过细线连接地面．导线框处于磁感应强度为B的匀强磁场中，且与磁场垂直．当线圈中逆时针电流为I时，bc边所受安培力的大小及方向是______；接地细线对杆的拉力为______．。

5.2描述交变电流的物理量能力提升训练( )1．好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，过去是用变压器来实现的．缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速，现在的调光灯和调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的．如图所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前14周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为A ．U m /2B ．U m / 2C ．U m /2 2 D.2U m2.如图所示，电阻为r 的矩形线圈面积为S ，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动．匀强磁场的磁感应强度为B ，t ＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( )A ．滑片P 下滑时，电压表的读数不变B ．图示位置线圈中的感应电动势最大C ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BS RD ．1s 内流过R 的电流方向改变ωπ次3．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象，如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A ．电压表的示数为220VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J4．将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R (m)，让它在磁感应强度为B (T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN 匀速转动，转速为n (r/s)．导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P (W)的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则灯泡的电阻为( )A.πR 2nB2PB.π2R 2nB22PC.πR 2nB2PD.πR 2nB 22P5．如图甲为电热毯的电路图，把电热毯接在U ＝311sin100πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P 使输入电压变为乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是：________.6．一个电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R .(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向． (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？ (5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电量是多少？ (6)图中电流表和电压表的示数各是多少？能力提升1．好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，过去是用变压器来实现的．缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速，现在的调光灯和调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的．如图所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前14周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为( )A ．U m /2B ．U m / 2C ．U m /2 2 D.2U m答案：A解析：每个二分之一周期被截去14周期，原电源为正弦交流电，一个周期可以看成只剩半个周期的电压，利用有效值的定义，得(U m2)2×1R ×12T ＝U 2R ×T ，所以U ＝U m2，故A 正确．2.(2011·汕头模拟)如图所示，电阻为r 的矩形线圈面积为S ，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动．匀强磁场的磁感应强度为B ，t ＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( )A ．滑片P 下滑时，电压表的读数不变B ．图示位置线圈中的感应电动势最大C ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BSRD ．1s 内流过R 的电流方向改变ωπ次答案：D解析：滑片P 下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，选项A 错误；图示位置，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，选项B 错误；线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BS R ＋r ，选项C 错误；一个周期内两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为ω2π，1s 内流过R 的电流方向改变ωπ次，选项D 正确． 3．(2011·温州高二检测)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象，如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A ．电压表的示数为220VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J 答案：D解析：电动势的有效值为E ＝22E m ＝220V ，所以电流的有效值为I ＝E R ＋r ＝22095＋5＝2.2(A) 所以电压表示数应为U ＝2.2×95＝209(V )，选项A 错；交流电的频率为f ＝1T＝50 Hz ，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B 错；灯泡实际消耗的功率为P 灯＝I 2R ＝2.22×95.0 W＝459.8 W ，故选项C 错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝2.22×5.0×1J＝24.2J ，选项D 对.4．将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R (m)，让它在磁感应强度为B (T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN 匀速转动，转速为n (r/s)．导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P (W)的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则灯泡的电阻为( )A.πR 2nB2PB.π2R 2nB 22PC.πR 2nB2PD.πR 2nB 22P答案：B解析：由线圈在磁场中匀速转动所产生的感应电动势的最大值E m ＝BS ω和ω＝2n π可知，E m＝B ·12πR 2·2n π＝π2R 2nB ，所以有效值E ＝π2R 2nB 2.由于小灯泡正常发光，所以R ＝E 2P ＝π2R 2nB22P，B 正确．5．如图甲为电热毯的电路图，把电热毯接在U ＝311sin100πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P 使输入电压变为乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是：________.答案：156V解析：电压表的示数为有效值据有效值的定义有：U 2R·T ＝U m22R·T2∴U ＝U 2m4＝U m 2＝156V.6．一个电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向． (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？ (5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电量是多少？ (6)图中电流表和电压表的示数各是多少？答案：(1)电流方向沿dcba (2)E m ＝NB ωL 2(3)e ＝12NB ωL 2(4)W ＝πN 2B 2ωL 4R ＋r(5)q ＝3NBL 2R ＋r (6)I ＝NB ωL 22R ＋r U ＝NB ωL 2R2R ＋r 解析：(1)由右手定则可判定电流的方向沿dcba . (2)E m ＝NBS ω＝NB ωL 2(3)线圈平面与B 成60°角时的瞬时感应电动势e ＝E m ·cos60°＝12NB ωL 2.(4)电动势的有效值E ＝E m2电流的有效值I ＝ER ＋r，柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功W ＝EIt ＝E2R ＋rt ＝NB ωL 222R ＋r ·2πω＝πN 2B 2ωL 4R ＋r. (5)因为I 平均＝E 平均R ＋r ＝N ·ΔΦΔt R ＋r，故电量q ＝I 平均·Δt ＝NBS ·sin60°R ＋r ＝3NBL2R ＋r. (6)电流表显示干路电流的有效值，则读数为I ＝I m2＝NB ωL 22R ＋r.电压表显示路端电压的有效值，则读数为U ＝IR ＝NB ωL 2R2R ＋r.5.2描述交变电流的物理量能力提升训练( )1．好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，过去是用变压器来实现的．缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速，现在的调光灯和调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的．如图所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前14周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为A ．U m /2B ．U m / 2C ．U m /2 2 D.2U m 答案：A解析：每个二分之一周期被截去14周期，原电源为正弦交流电，一个周期可以看成只剩半个周期的电压，利用有效值的定义，得(U m2)2×1R ×12T ＝U 2R ×T ，所以U ＝U m2，故A 正确．2.(2011·汕头模拟)如图所示，电阻为r 的矩形线圈面积为S ，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动．匀强磁场的磁感应强度为B ，t ＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( )A ．滑片P 下滑时，电压表的读数不变B ．图示位置线圈中的感应电动势最大C ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BSRD ．1s 内流过R 的电流方向改变ωπ次答案：D解析：滑片P 下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，选项A 错误；图示位置，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，选项B 错误；线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BS R ＋r ，选项C 错误；一个周期内两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为ω2π，1s 内流过R 的电流方向改变ωπ次，选项D 正确． 3．(2011·温州高二检测)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象，如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A ．电压表的示数为220VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J答案：D解析：电动势的有效值为E ＝22E m ＝220V ，所以电流的有效值为I ＝E R ＋r ＝22095＋5＝2.2(A) 所以电压表示数应为U ＝2.2×95＝209(V )，选项A 错；交流电的频率为f ＝1T＝50 Hz ，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B 错；灯泡实际消耗的功率为P 灯＝I 2R ＝2.22×95.0 W＝459.8 W ，故选项C 错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝2.22×5.0×1J＝24.2J ，选项D 对.4．将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R (m)，让它在磁感应强度为B (T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN 匀速转动，转速为n (r/s)．导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P (W)的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则灯泡的电阻为( )A.πR 2nB2PB.π2R 2nB 22PC.πR 2nB2PD.πR 2nB 22P答案：B解析：由线圈在磁场中匀速转动所产生的感应电动势的最大值E m ＝BS ω和ω＝2n π可知，E m＝B ·12πR 2·2n π＝π2R 2nB ，所以有效值E ＝π2R 2nB 2.由于小灯泡正常发光，所以R ＝E 2P ＝π2R 2nB22P，B 正确．5．如图甲为电热毯的电路图，把电热毯接在U ＝311sin100πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P 使输入电压变为乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是：________.答案：156V解析：电压表的示数为有效值据有效值的定义有：U 2R·T ＝U m22R·T2∴U ＝U 2m4＝U m 2＝156V.6．一个电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R .(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向． (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？ (5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电量是多少？ (6)图中电流表和电压表的示数各是多少？答案：(1)电流方向沿dcba (2)E m ＝NB ωL 2(3)e ＝12NB ωL 2(4)W ＝πN 2B 2ωL 4R ＋r(5)q ＝3NBL 2R ＋r (6)I ＝NB ωL 22R ＋r U ＝NB ωL 2R2R ＋r 解析：(1)由右手定则可判定电流的方向沿dcba . (2)E m ＝NBS ω＝NB ωL 2(3)线圈平面与B 成60°角时的瞬时感应电动势e ＝E m ·cos60°＝12NB ωL 2.(4)电动势的有效值E ＝E m2电流的有效值I ＝ER ＋r，柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功W ＝EIt ＝E 2R ＋rt ＝NB ωL 222R ＋r ·2πω＝πN 2B 2ωL 4R ＋r. (5)因为I 平均＝E 平均R ＋r ＝N ·ΔΦΔt R ＋r， 故电量q ＝I 平均·Δt ＝NBS ·sin60°R ＋r＝3NBL2R ＋r. (6)电流表显示干路电流的有效值，则读数为I ＝I m2＝NB ωL 22R ＋r.电压表显示路端电压的有效值，则读数为U ＝IR ＝NB ωL 2R2R ＋r.第二节 描述交变电流的物理量基础夯实1．一个照明电灯两端允许加的最大交流电压为311V ，当它接入220V 照明电路上，这个灯将( )A ．灯不亮B ．灯丝将烧断C ．只能暗淡发光D ．能正常发光答案：D解析：电灯的额定电压为U ＝U m2＝3112V ＝220V ，当它接入220V 的照明电路上时能正常发光．2．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e ＝2202sin100πt ，则( ) A ．交流电的频率是100π B ．t ＝0时，线圈位于中性面 C ．交流电的周期是0.02s D ．t ＝0.05s 时，e 有最大值 答案：BC解析：由瞬时值表达式知：角速度ω＝100πrad/s ，感应电动势是按正弦规律变化． 所以t ＝0时，线圈平面位于中性面． 因ω＝2πf ，所以f ＝ω2π＝100π2π＝50Hz ；由T ＝1f 得T ＝150s ＝0.02s当t ＝0.05s 时，e ＝2202s in5π＝0 故B 、C 选项正确．3．(2011·深圳模拟)交流电源输出的电压U 随时间t 变化的图线如图所示，则下列说法正确的是( )A ．交变电流的频率为50HzB ．交变电流的周期为2sC ．交变电压的最大值为2202VD ．交变电压的有效值为2202V 答案：AC解析：由图象可知，交流电的周期为T ＝2×10－2s ，频率f ＝1T＝50Hz ，交变电压最大值为2202V ，有效值为220V ，故选项A 、C 正确．4．(2010·天津一中高二期中)电阻R 1、R 2与交流电源按照图甲方式连接，R 1＝10Ω，R 2＝20Ω，合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图乙所示，则( )A ．通过R 1的电流有效值为1.2AB ．R 1两端的电压有效值为6VC ．通过R 2的电流最大值是1.22AD ．R 2两端的电压最大值是62V 答案：B解析：由i －t 图象可知，电流最大值I m ＝0.62A ，有效值I ＝I m2＝0.6A ，因R 1与R 2串联，则I 1＝I ＝0.6A ，U 1＝IR 1＝6V ，I 2m ＝I m ＝0.62A ，U 2m ＝I m R 2＝122V ，故A 、C 、D 错，B 正确．5．下图表示一交流电的电流随时间而变化的图象．此交流电的有效值是( )A ．52AB ．5A C.722A D.72A 答案：B解析：本题要求的是矩形交变电流的有效值，与平时所熟知的正弦交变电流的有效值(即I 有效＝I m /2)不同，因此，有的学生对这样的题目感到无从下手．本题只能从有效值的定义出发，才能顺利解答．该交变电流通过阻值为R 的电阻一个周期的时间(即0.02s)内所产生的热量为：Q 交＝(42)2×R ×0.01＋(32)2×R ×0.01设直流电流I 通过电阻R 一个周期的时间(即0.02s)内产生的热量为Q 直＝I 2R ×0.02 由交流的有效值定义得Q 直＝Q 交，即50×0.01R ＝I 2×0.02R则I ＝5A ，即交变电流的有效值为5A.6．(2011·余高中学高二期末)如图所示为交流发电机示意图，匝数为n ＝100匝的矩形线圈，边长分别为10cm 和20cm ，内阻为5Ω，在磁感应强度B ＝0.5T 的匀强磁场中绕OO ′轴以502rad/s 的角速度匀速转动，线圈外部与20Ω的电阻R 相接．求：(1)S 断开时，电压表示数．(2)电键S 合上时，电压表和电流表示数．答案：(1)50V (2)40V 2A 解析：(1)感应电动势最大值E m ＝nBS ω＝100×0.5×0.1×0.2×502V ＝502VS 断开时，电压表示数为电源电动势有效值E ＝E m2＝50V.(2)电键S 合上时，由闭合电路欧姆定律I ＝ER ＋r ＝5020＋5A ＝2.0AU ＝IR ＝2×20V＝40V即电流表示数为2A ，电压表示数为40V.7．如图所示，线圈abcd 的面积是0.05m 2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R ＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1πT ，当线圈以300r/min 的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式． (2)线圈转过130s 时电动势的瞬时值为多大？(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少？答案：(1)e ＝50sin10πt V (2)43.3V (3)31.86V 3.54A解析：分别把E m 、ω的数值推算出来，代入一般表达式 E m sin ωt 就得出了感应电动势的瞬时值表达式，求瞬时值时，只需要把t 的值代入表达式就可以了，最后一问是求线圈中的电流和线圈的端电压，注意应为有效值．(1)e ＝E m sin ωt ＝NBS 2πn sin(2πnt )＝100×1π×0.05×2π×30060sin(2π×30060t )V ＝50sin10πt V.(2)当t ＝130s 时，电动势的瞬时值e ＝50sin(10π×130)V ＝43.3V.(3)电动势的有效值E ＝E m2＝502V ＝35.4V ，电流表的示数I ＝ER ＋r ＝35.49＋1A ＝3.54A ；电压表的示数U ＝IR ＝3.54×9V＝31.86V在求解交变电动势瞬时值时，首先要确定线圈转动从哪个位置开始，以便确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化；其次是确定线圈转动的角带度ω(以rad/s 作单位)；最后是确定感应电动势瞬时值表达式．能力提升1．好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，过去是用变压器来实现的．缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速，现在的调光灯和调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的．如图所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前14周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为( )A ．U m /2B ．U m / 2C ．U m /2 2 D.2U m答案：A解析：每个二分之一周期被截去14周期，原电源为正弦交流电，一个周期可以看成只剩半个周期的电压，利用有效值的定义，得(U m2)2×1R ×12T ＝U 2R ×T ，所以U ＝U m2，故A 正确．2.(2011·汕头模拟)如图所示，电阻为r 的矩形线圈面积为S ，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动．匀强磁场的磁感应强度为B ，t ＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( )A ．滑片P 下滑时，电压表的读数不变B ．图示位置线圈中的感应电动势最大C ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BSRD ．1s 内流过R 的电流方向改变ωπ次答案：D解析：滑片P 下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，选项A 错误；图示位置，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，选项B 错误；线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BS R ＋r ，选项C 错误；一个周期内两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为ω2π，1s 内流过R 的电流方向改变ωπ次，选项D 正确． 3．(2011·温州高二检测)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象，如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A ．电压表的示数为220VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J 答案：D解析：电动势的有效值为E ＝22E m ＝220V ，所以电流的有效值为I ＝E R ＋r ＝22095＋5＝2.2(A) 所以电压表示数应为U ＝2.2×95＝209(V )，选项A 错；交流电的频率为f ＝1T＝50 Hz ，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B 错；灯泡实际消耗的功率为P 灯＝I 2R ＝2.22×95.0 W＝459.8 W ，故选项C 错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝2.22×5.0×1J＝24.2J ，选项D 对.4．将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R (m)，让它在磁感应强度为B (T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN 匀速转动，转速为n (r/s)．导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P (W)的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则灯泡的电阻为( )A.πR 2nB2PB.π2R 2nB 22PC.πR 2nB2PD.πR 2nB 22P答案：B解析：由线圈在磁场中匀速转动所产生的感应电动势的最大值E m ＝BS ω和ω＝2n π可知，E m＝B ·12πR 2·2n π＝π2R 2nB ，所以有效值E ＝π2R 2nB 2.由于小灯泡正常发光，所以R ＝E 2P ＝π2R 2nB22P，B 正确．5．如图甲为电热毯的电路图，把电热毯接在U ＝311sin100πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P 使输入电压变为乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是：________.答案：156V解析：电压表的示数为有效值据有效值的定义有：U 2R·T ＝U m22R·T2∴U ＝U 2m4＝U m 2＝156V.6．一个电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向． (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？ (5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电量是多少？ (6)图中电流表和电压表的示数各是多少？答案：(1)电流方向沿dcba (2)E m ＝NB ωL 2(3)e ＝12NB ωL 2(4)W ＝πN 2B 2ωL 4R ＋r(5)q ＝3NBL 2R ＋r (6)I ＝NB ωL 22R ＋r U ＝NB ωL 2R2R ＋r 解析：(1)由右手定则可判定电流的方向沿dcba . (2)E m ＝NBS ω＝NB ωL 2(3)线圈平面与B 成60°角时的瞬时感应电动势e ＝E m ·cos60°＝12NB ωL 2.(4)电动势的有效值E ＝E m2电流的有效值I ＝ER ＋r，柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功W ＝EIt ＝E2R ＋rt ＝NB ωL 222R ＋r ·2πω＝πN 2B 2ωL 4R ＋r. (5)因为I 平均＝E 平均R ＋r ＝N ·ΔΦΔt R ＋r，故电量q ＝I 平均·Δt ＝NBS ·sin60°R ＋r ＝3NBL2R ＋r. (6)电流表显示干路电流的有效值，则读数为I ＝I m2＝NB ωL 22R ＋r.电压表显示路端电压的有效值，则读数为U ＝IR ＝NB ωL 2R2R ＋r.。

吉林省吉林一中1213学年高二月考物理试题吉林一中____--____学年度上学期月考高二物理试题第I卷（选择题）请修改第I卷的文字说明评卷人得分一、单项选择1. 关于磁感线，以下说法中正确的是（）A．磁感线上各点的切线方向就是该点的磁感应强度方向 B．磁感线是磁场中真实存在的曲线C．磁感线总是从磁体的N极发出终止于磁体的S极 D．沿着磁感线方向，磁场越来越弱2. 如图1-3-8所示,AB是某个点电荷电场中的一条电场线,在线上O点放一个自由的负电荷,它将沿电场线向B点运动.下列判断正确的是（）A.电场线是由B指向A,该电荷做加速运动,加速度越来越小B.电场线由B指向A,电荷做加速运动,加速度大小由题设条件不能确定C.电场线由A指向B,电荷做匀加速运动D.电场线由B指向A,电荷做加速运动,加速度越来越大3. 将可变电容器韵动片旋出一些，与没有旋出时相比，下列说法中正确的是： A．电容器的电容增大 B．电容器的电容减小 C．电容器的电容不变D．以上说法都不对4. 下列说法正确的是A．磁场中某处磁感强度的大小，等于长为L，通以电流I的一小段导线放在该处时所受磁场力F与乘积IL的比值．B．一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用，则该处的磁感应强度为零． C．因为B＝F／IL，所以磁场中某处磁感应强度的大小与放在该处的导线所受磁场力F的大小成正比，与IL的大小成反比．D．磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关．5. 如图15-4-8所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F 三者方向的相互关系图（其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直）.其中正确的是（）图15-4-86. 如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b，与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a通过导线与恒定电源两极相接，若声源S沿水平方向做有规律的振动，则 ( )A. a振动过程中，ab板间的电场强度不变B. a振动过程中，ab板所带电量不变C. a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流D. a向右的位移最大时，ab两板所构成的电容器的电容量最大7. 如右图所示，AB是某个点电荷的一根电场线，在电场线上O点由静止释放一个负电荷，它仅在电场力作用下沿电场线向B点运动，下列判断正确的是( )A．电场线由B点指向A点，该电荷做加速运动，加速度越来越小B．电场线由B点指向A点，该电荷做加速运动，其加速度大小变化由题设条件不能确定C．电场线由A点指向B点，电荷做匀加速运动D．电场线由B点指向A点，电荷做加速运动，加速度越来越大8. 从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子，这些高能粒子流到达地球会对地球上的生命带来危害，但是由于地球周围存在磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，如图所示。

一、选择题( 共 16 题 ,共 64 分)1、如图所示，表示了闭合回路的一部分导体在磁场中运动的情况。

其中不会产生感应电流的是（）2、在电磁感应现象中，下列说法正确的是（）a.导体在磁场中运动，导体内一定会产生感应电流b.导体做切割磁感线运动，导体中就有感应电流c.闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流d.穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定有感应电流3、一段导线与电流表组成一闭合回路，导线上的ab部分在一磁场中。

已知该磁场磁感应线的方向竖直向上，则当ab导线竖直向下运动时，下列关于电流表指针的说法中正确的是（）a.一定发生偏转b.一定不发生偏转c.可能发生偏转4、如图所示，恒定的磁场中有一圆形的闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流（）a.线圈沿自身所在的平面做匀速运动b.线圈沿自身所在的平面做加速运动c.线圈绕任意一条直径做匀速转动d.线圈绕任意一条直径做变速转动5、关于产生电磁感应电流的条件，下列说法中正确的是（）a.任何导体在磁场中运动，都能产生感应电流b.一段导体在磁场中运动时，就能产生感应电流c.当闭合电路的部分导体沿磁感线运动时，就能产生感应电流d.当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，就能产生感应电流7、如图所示，通电直导线垂直穿过闭合线圈l，则（）a.当导线中电流强度i变化时，线圈l中有感应电流b.当线圈l左右平动时，线圈l中有感应电流c.当线圈l上下平动时，线圈l中有感应电流d.以上各种情况，线圈l中都不会有感应电流8、如图 < xml:namespace prefix = st1 /> 4-2-11 所示，a、b、c、d四个线圈平面都垂直于无边界的匀强磁场，a线圈以速度v 沿箭头方向匀速运动，b线圈以加速度a 沿箭头方向做加速运动，c线圈绕轴oo′转动，d线圈绕过c点的垂直线圈平面的轴转动。

楞次定律拓展提升训练（）1.1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子——磁单极子，如图所示，如果有一个磁单极子（单N极）从a点开始穿过线圈后从b点飞过.A.线圈中感应电流的方向是沿PMQ方向B.线圈中感应电流的方向是沿QMP方向C.线圈中感应电流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向D.线圈中感应电流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向( )2．如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑绝缘杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中，两环的运动情况是A．同时向左运动，间距增大B．同时向左运动，间距不变C．同时向左运动，间距变小D．同时向右运动，间距增大( )3．如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平，铜环先后经过轴线上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3，位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距离，则A．a1<a2＝g B．a3<a1<gC．a1＝a3<a2D．a3<a1<a2( )4．如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向右加速运动( )5．电阻R、电容器C与一个线圈连成闭合电路，条形磁铁静止在线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始向下落，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上带电情况是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( )6．如图所示，螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，当B中通过的电流I减小时A．环A有缩小的趋势B．环A有扩张的趋势C．螺线管B有缩短的趋势D．螺线管B有伸长的趋势( )7．两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环．当A以如图所示的方向绕中心轴转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则A．A可能带正电且转速减小B．A可能带正电且转速增大C．A可能带负电且转速减小D．A可能带负电且转速增大( )8．如图所示，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，在下落过程中，下列判断中正确的是A．金属环在下落过程中的机械能守恒B．金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量C．金属环的机械能先减小后增大D．磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力( )9.如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，t＝0时电流的方向为顺时针(如图中箭头所示)，在t1～t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是A．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势B．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势C．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势D．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势10．如下左图所示，线圈abcd自由下落进入匀强磁场中，则当只有bc边进入磁场时，线圈中感应电流方向是沿__________．当整个线圈进入磁场中时，线圈中__________感应电流．(填“有”或“无”)．11．如上右图所示，当条形磁铁由较远处向螺线管平移靠近时，流过电流计的电流方向是__________，当磁铁远离螺线管平移时，流过电流计的电流方向是________．4.3楞次定律每课一练（人教版选修3-2）1基础巩固1．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定是( )A．阻碍引起感应电流的磁通量B．与引起感应电流的磁场方向相反C．阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化D．与引起感应电流的磁场方向相同解析由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，并不是阻碍原磁场的磁通量，感应电流的磁场可能与原磁场的方向相同，也可与原磁场方向相反，故C 选项正确．答案 C2.如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下．当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)( )A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥解析当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律可知，线圈中产生的感应电流如图中箭头所示的方向，线圈和磁铁之间的作用力为相互排斥，故B选项正确．答案 B3．如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、用不同材料制成的圆筒，竖直固定在相同高度，两个相同的条形磁铁，同时从A、B上端管口同一高度无初速度同时释放，穿过A管的条形磁铁比穿过B管的条形磁铁先落到地面．下面关于两管的制作材料的描述可能的是( )A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是铜制成的，B管是用塑料制成的解析如果圆筒是用金属材料制成的，当条形磁铁进入和离开筒口位置时都会产生感应电流．磁铁和圆筒之间有力的作用，阻碍其产生相对运动，故落地较晚．如果筒由绝缘材料制成，则不会产生感应电流，两者之间没有力的作用．磁铁做自由落体运动通过圆筒，用时较少，先落地．答案 A4．如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，其中能产生由a到b的感应电流的是( )解析由右手定则，可知选项A图中感应电流方向由a到b，选项A正确；选项B图导体ab向纸外运动，产生感应电流由b到a，选项B错误；选项C图中由于三角形线框的一部分在磁场中运动；由楞次定律，判断可得导体ab中电流由b到a，故选项C错误；选项D图中ab棒切割磁感线由右手定则可知，导体棒ab中电流由b到a，故选项D错误．答案 A5．如图所示，一水平放置的矩形闭合线框abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈感应电流( )A．沿abcd流动B．沿dcba流动C．先沿abcd流动，后沿dcba流动D．先沿dcba流动，后沿abcd流动解析线框从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中，由Φ＝B⊥S看出，因B⊥变小，故Φ变小，感应电流产生磁场的磁感线与原磁场方向相同，向上穿过线框，由右手螺旋定则，线框中电流的方向为abcd.当线框从位置Ⅱ到位置Ⅲ时，由Φ＝B⊥S，由于B⊥变大，故Φ变大，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，即向上穿过线框，由右手螺旋定则可以判断，感应电流的方向为abcd.答案 A6．如图所示，一个闭合矩形金属线圈A与一根绝缘轻杆B相连，轻杆上端O点是一个固定转动轴，转动轴与线圈平面垂直，线圈静止时恰位于蹄形磁铁的正中，线圈平面与磁感线垂直．现使线圈左右摆动，在摆动过程中，线圈所受磁场力的方向是( )A．向左摆动过程中，受力方向向左；向右摆动过程中，受力方向向右B．向左摆动过程中，受力方向向右；向右摆动过程中，受力方向向左C．向左摆动过程中，受力方向先向左后向右；向右摆动过程中，受力方向先向右后向左D．向左摆动过程中，受力方向先向右后向左；向右摆动过程中，受力方向先向左后向右解析感应电流是由磁通量的变化引起的，而这个磁通量的变化是由于线圈和磁场的相对运动引起的，故磁通量变化也就是阻碍线圈和磁场的相对运动．为了阻碍相对运动，磁场对线圈的作用力方向一定和相对运动方向相反，即线圈向左摆动时，受力方向向右，向右摆动时，受力方向向左．答案 B7．如图所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点．现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形，设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中( )A．线圈中将产生abcd方向的感应电流B．线圈中将产生adcb方向的感应电流C．线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcbD．线圈中无感应电流产生解析在线圈发生形变的过程中，闭合电路的面积S减小，由Φ＝BS知穿过闭合电路的磁通量减少．根据楞次定律知感应电流方向为abcd，所以A选项正确．答案 A拓展提升8．如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑绝缘杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中，两环的运动情况是( )A．同时向左运动，间距增大B．同时向左运动，间距不变C．同时向左运动，间距变小D．同时向右运动，间距增大解析当将一条形磁铁向左插入铝环的过程中，依据楞次定律可得，两个圆环皆阻碍条形磁铁的运动，对条形磁铁施加一个向右的作用力．依据牛顿第三定律可得，条形磁铁对两个圆环皆有一个反作用力，使两个圆环皆向左运动．依据磁场力的大小可知，右边的圆环受到的反作用力较大，运动的平均速度较大，而左边的圆环受到的反作用力较小，运动的平均速度较小，因此它们间的间距逐渐减小．另外，两个圆环产生的感应电流的方向相同，依据安培定则和左手定则可以判断，两个圆环之间是相互吸引的．答案 C9．如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平，铜环先后经过轴线上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3，位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距离，则( )A．a1<a2＝g B．a3<a1<gC．a1＝a3<a2D．a3<a1<a2解析由楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍导体间的相对运动，所以当线圈在位置1时，受到向上的安培力，阻碍靠近，在位置3时，受到向上的安培力，阻碍远离，故a1和a3均小于g，又由于整个下落过程中，铜环速度逐渐增大，而从位置1到位置2和位置2到位置3的磁通量变化相同．但后者所用时间短，所以后者磁通量变化率大，即感应电动势大，感应电流大，圆环在位置3的安培力大，故a3<a1，在位置2时，磁铁内部磁感线为平行等距的匀强磁场，故线圈在位置2附近运动磁通量不变，无感应电流，只受重力，故a2＝g.答案ABD10．如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)( )A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向右加速运动解析欲使N产生顺时针方向的感应电流，则感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大．因此，对于前者，应使ab减速向右运动；对于后者，则应使ab加速向左运动．故应选B、C.(注意匀速运动只能产生恒定电流；匀变速运动产生均匀变化的电流)答案BC11．电阻R、电容器C与一个线圈连成闭合电路，条形磁铁静止在线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始向下落，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上带电情况是( )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，下极板带正电解析磁铁接近线圈的过程中，线圈中向下的磁通量增加，由楞次定律可得，感应电流方向为b→R→a，电容器下极板带正电，上极板带负电，故D选项正确．答案 D12．如图所示，螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，当B中通过的电流I减小时( )A．环A有缩小的趋势B．环A有扩张的趋势C．螺线管B有缩短的趋势D．螺线管B有伸长的趋势解析当B中通过的电流逐渐减小时，穿过A线圈中向右的磁通量逐渐减小，由楞次定律可知，在线圈A中产生顺时针的感应电流(从左向右看)，A、B两环之间的作用力使A有缩小的趋势，故选项A正确；又因为B中电流减小，螺线管环与环之间的作用的引力减小，螺线管B有伸长的趋势，故选项D正确．答案AD13．如图所示，线圈abcd自由下落进入匀强磁场中，则当只有bc边进入磁场时，线圈中感应电流方向是沿__________．当整个线圈进入磁场中时，线圈中__________感应电流．(填“有”或“无”)．解析当bc边进入磁场的过程中，磁通量增加，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，由右手螺旋定则判定感应电流方向为abcd，当整个线圈进入磁场时，由于线圈磁通量不变，故线圈中无感应电流．答案abcd无14．如图所示，当条形磁铁由较远处向螺线管平移靠近时，流过电流计的电流方向是__________，当磁铁远离螺线管平移时，流过电流计的电流方向是________．解析当条形磁铁靠近螺线管时，螺线管磁通量增加，且磁铁在螺线管中的磁场方向从上向下，感应电流磁场方向从下向上与之相反，由右手螺旋定则知，螺线管中电流方向为b→G→a.当磁铁远离螺线管时，磁通量减小，感应电流磁场方向与磁铁在螺线管处磁场方向相同，也从上向下，由右手螺旋定则知，感应电流方向为a→G→b.答案b→G→a a→G→b。

电磁学综合问题赏析1．如图所示，虚线MN 下方存在竖直向上的匀强电场，场强大小E ＝2×103V/m ，电场区域上方有一竖直放置长为L ＝0.5 m 的轻质绝缘细杆，细杆的上下两端分别固定一个带电小球A 、B ，它们的质量均为m ＝0.01 kg ，A 球带正电，电荷量为q 1＝2.5×10－4C ；B 球带负电，电荷量为q 2＝5×10－5C ；B 球到MN 的距离h ＝0.05 m ．现将轻杆由静止释放(g 取10 m/s 2)，求：(1)B 球进入匀强电场、A 球未进入匀强电场过程B 球的加速度大小； (2)小球从开始运动到A 球刚进入匀强电场过程的时间； (3)B 球向下运动离MN 的最大距离．2．如图所示，在水平地面上方附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域．磁场的磁感应强度为B ，方向水平并垂直纸面向里．一质量为m 、带电荷量为q 的带正电微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做速度大小为v 的匀速圆周运动，重力加速度为g .求：(1)求此区域内电场强度的大小和方向；(2)若某时刻微粒在场中运动到P 点时，速度与水平方向的夹角为60°，且已知P 点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径．求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离；(3)当带电微粒运动至最高点时，将电场强度的大小变为原来的12(不计电场变化对原磁场的影响)，且带电微粒能落至地面．求带电微粒落至地面时的速度大小．3．如图所示，在xOy 平面的y 轴左侧存在沿y 轴正方向的匀强电场，y 轴右侧区域Ⅰ内存在磁感应强度大小B 1＝mv 0qL、方向垂直纸面向外的匀强磁场，区域Ⅰ、区域Ⅱ的宽度均为L ，高度均为3L .质量为m 、电荷量为＋q 的带电粒子从坐标为(－2L ，－2L )的A 点以速度v 0沿＋x 方向射出，恰好经过坐标为[0，－(2－1)L ]的C 点射入区域Ⅰ.粒子重力忽略不计．求：(1)求匀强电场的电场强度大小E ；(2)求粒子离开区域Ⅰ时的位置坐标；(3)要使粒子从区域Ⅱ上边界离开磁场，可在区域Ⅱ内加垂直纸面向里的匀强磁场．试确定磁感应强度B 的大小范围，并说明粒子离开区域Ⅱ时的速度方向．4．如图甲所示，以两虚线M 、N 为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场，M 、N 间电压U MN 的变化图象如图乙所示，电压的最大值为U 0、周期为T 0；M 、N 两侧为相同的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B .t ＝0时，将一带正电的粒子从边界线M 上的A 处由静止释放，经电场加速后进入磁场，粒子在磁场中做圆周运动的周期也为T 0.两虚线M 、N 间宽度很小，粒子在其间的运动时间不计，也不考虑粒子所受的重力．求：(1)求该粒子的比荷qm；(2)求粒子第1次和第2次从右向左经边界线N 离开磁场区域Ⅰ时两位置间的距离Δd ；(3)若粒子的质量增加18，电荷量不变，t ＝0时，将其在A 处由静止释放，求t ＝2T 0时粒子的速度．5．如图甲所示，在倾角θ＝30°的绝缘斜面上固定着两根平行金属导轨，导轨光滑且足够长，电阻不计，其间距L ＝2 m ，下端通过导线连接一阻值R ＝8 Ω的小灯泡．间距d ＝3 m 的EF 、CD 范围内有一方向垂直于斜面向上的匀强磁场，EF 、CD 均与导轨垂直，磁感应强度的大小随时间变化的情况如图乙所示，图乙中B 0、t 1均未知．另有一质量m ＝0.1 kg 、电阻r ＝2 Ω、长度也为L 的金属棒，在t ＝0时由导轨上的M 、N 处静止释放，沿导轨下滑过程中始终与导轨保持良好接触，已知在金属棒离开CD 之前小灯泡的亮度不变，重力加速度g ＝10 m/s 2，试求：(1)金属棒在磁场中运动的速度大小；(2)在金属棒下滑的整个过程中棒上产生的焦耳热； (3)t ＝0时的磁感应强度B 0.6．如图甲所示，两条电阻不计的金属导轨平行固定在倾角为37°的斜面上，两导轨间距为L＝0.5 m．上端通过导线与R＝2 Ω的电阻连接，下端通过导线与R L＝4 Ω的小灯泡连接．在CDFE矩形区域内有垂直斜面向上的匀强磁场，CE间距离d＝2 m．CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示．在t＝0时，一阻值为R0＝2 Ω的金属棒从AB位置由静止开始运动，在金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，小灯泡的亮度没有发生变化．设导轨AC段有摩擦，其他部分光滑，金属棒运动过程中始终与CD平行(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求：(1)通过小灯泡的电流强度；(2)金属导轨AC段的动摩擦因数；(3)金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，整个系统产生的热量．电磁学综合问题赏析参考答案1.答案 (1)15 m/s 2(2)0.3 s (3)1.3 m解析 (1)B 球刚进入电场时，把A 、B 球及杆作为一整体进行研究，其做加速度为a 的匀加速运动，由牛顿第二定律得： 2mg ＋q 2E ＝2ma ， 解得a ＝g ＋q 2E 2m＝15 m/s 2. (2)B 球进入电场之前，A 、B 及杆整体做自由落体运动，设时间为t 1由h ＝12gt 21，解得t 1＝0.1 sB 球进入电场瞬间的速度v 1＝gt 1＝1 m/s从B 球进入电场到A 刚要进入电场过程中，A 、B 及杆整体做匀加速直线运动，时间为t 2.则L ＝v 1t 2＋12at 22，解得t 2＝0.2 s.小球从开始运动到A 球刚要进入匀强电场过程的时间t ＝t 1＋t 2＝0.3 s.(3)设B 球向下运动离MN 的最大距离为x ，A 、B 球及杆整体从开始运动至到达最低点过程中，由动能定理得2mg (h ＋x )＋q 2Ex －q 1E (x －L )＝0， 解得x ＝1.3 m.2． 解析 (1)由题意可知带正电的微粒所受的电场力和重力等大反向，因此电场强度的方向竖直向上，mg ＝qE ，即E ＝mg /q(2)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得，qvB ＝mv 2/R ， 解得R ＝mv qB，由几何关系可知，该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离：h m ＝52R ＝5mv 2qB(3)电场力变为F 电＝mg /2，带电微粒从最高点运动至地面的过程中，只有重力和电场力做功． 设微粒落地时速度大小为v t ，由动能定理，mgh m －F 电h m ＝12mv 2t －12mv 2解得v t ＝ v 2＋5mgv2qB3． 答案 (1)mv 202qL(2)(L,0) (3)见解析解析 (1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动． 2L ＝v 0t L ＝12·qE mt 2 联立解得E ＝mv 202qL(2)设带电粒子经C 点时的竖直分速度为v y 、速度为vv y ＝qE m t ＝qE m ·2Lv 0＝v 0v ＝2v 0，方向与x 轴正向成45°斜向上粒子进入区域Ⅰ做匀速圆周运动，B 1qv ＝m v 2RR ＝2mv 0qB 1解得：R ＝2L由几何关系知，离开区域Ⅰ时的位置坐标：x ＝L ，y ＝0，即(L,0)(3)根据几何关系知，带电粒子从区域Ⅱ上边界离开磁场的半 径满足： 34L ≤r ≤L r ＝mv qB 2解得：2mv 0qL ≤B 2≤42mv 03qL根据几何关系知，带电粒子离开磁场时速度方向与y 轴正方向夹角30°≤θ≤90°4． 答案 (1)2πT 0B (2)2(3－2) U 0T 0πB (3) 10πU 0BT 0解析 (1)由T 0＝2πm qB 得q m ＝2πT 0B(2)设第1次自右向左穿过边界线N 后再加速一次进入磁场区域Ⅱ时的速度为v 1，共被加速2次：2qU 0＝12mv 21 所以v 1＝ 4qU 0m第2次自右向左穿过边界线N 时被加速3次，速度设为v 2， 3qU 0＝12mv 22 所以v 2＝ 6qU 0m 因为r ＝mv qB所以Δd ＝2(r 2－r 1)＝2(3－2)1B2mU 0q＝2(3－2)U 0T 0πB (3)因为T 0＝2πm qB 粒子的质量增加18，则周期变为T ＝98T 0周期增加ΔT ＝18T 0 每半个周期为12T ＝916T 0，增加116T 0从t ＝0开始到t ＝2T 0为止的时间内，粒子共加速了4次，加速电压分别为：U 0、34U 0、24U 0、14U 0由动能定理得：12mv 2＝q (1＋34＋24＋14)U 0 得：v ＝5qU 0m＝10πU 0BT 0答案 (1)5 m/s (2)0.8 J (3)43 T解析 (1)小灯泡的亮度不变，则金属棒进入磁场后做匀速运动．有BIL ＝mg sin θ 感应电流I ＝0.5 AE ＝BLv ＝I (R ＋r ) 则金属棒在磁场中运动的速度大小：v ＝5 m/s(2)在磁场外金属棒做匀加速运动a ＝g sin θ＝5 m/s 2运动时间t 1即t 1＝v a ＝1 s 在磁场中运动时间t 2＝d v＝0.6 s 棒上产生的焦耳热Q r ＝I 2r (t 1＋t 2)＝0.8 J (3)由闭合电路欧姆定律： E ＝I (R ＋r )＝5 V由法拉第电磁感应定律：E ＝ΔΦΔt ＝Ld B 0－Bt 1联立可得：B 0＝43T6． 答案 (1)0.1 A (2)2332 (3)1.375 J解析 (1)由法拉第电磁感应定律得 E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt Ld ＝0.5 V由闭合电路欧姆定律得I L ＝ER L ＋R ·R 0R ＋R 0＝0.1 A(2)灯泡亮度不变，则全程通过灯泡的电流恒为I L ，设金属棒运动到CD 时的速度为v ，金属棒在AC 段的加速度为a 则依题意有BLv ＝I L R L ＋(I L ＋I R )R 0 I L R L ＝I R R由牛顿第二定律可得mg sin 37°－μmg cos 37°＝ma 由运动学公式v ＝at 1由题图乙可知t 1＝4 s ，B ＝2 T代入以上方程联立可得v ＝1.0 m/s ，μ＝2332(3)金属棒在CE 段做匀速直线运动，则有mg sin 37°＝B (I L ＋I R )L解得m ＝0.05 kgBD 段的位移x ＝v2t 1＝2 m根据能量守恒有EI L t 1＋mg (x ＋d )sin 37°＝12mv 2＋Q解得整个系统产生的热量Q ＝1.375 J。

电场与磁场在实际中的应用一 速度选择器1.如图所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向,有些未发生任何偏转.如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束,对这些进入另一磁场的离子,可得出结论（ ）A.它们的动能一定各不相同B.它们的电荷量一定各不相同C.它们的质量一定各不相同D.它们的电荷量与质量之比一定各不相同答案 D二 质谱仪2.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器,它的构造如图所示.设从离子源S 产生出来的正离子初速度为零,经过加速电场加速后,进入一平行板电容器C 中,电场强度为E 的电场和磁感应强度为B 1的磁场相互垂直,具有某一速度的离子将沿图中所示的直线穿过两板间的空间而不发生偏转,再进入磁感应强度为B 2的匀强磁场,最后打在记录它的照相底片上的P 点.若测得P 点到入口处S 1的距离为s,证明离子的质量为m=E s B qB 221. 答案 离子被加速后进入平行板电容器,受到的水平的电场力和洛伦兹力平衡才能够竖直向上进入上面的匀强磁场,由qvB 1=qE 得v=E/B 1,在匀强磁场中22qB m s v,将v 代入,可得m=Es B qB 221. 三 回旋加速器3.回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D 形金属盒,两盒分别和一高频交流电源两极相接,以便在盒间的窄缝中形成匀强电场,使粒子每次穿过狭缝都得到加速,两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,离子源置于盒的圆心附近.若离子源射出的离子电荷量为q,质量为m,粒子最大回转半径R m ,其运动轨迹如图所示.求:（1）两个D 形盒内有无电场?（2）离子在D 形盒内做何种运动?（3）所加交流电频率是多大?（4）离子离开加速器的速度为多大?最大动能为多少?答案 （1）无电场（2）做匀速圆周运动,每次加速之后半径变大（3）m qB π2 （4）m qBR m m R B q 2m 222 四 霍尔效应4.如图所示,厚度为h 、宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U 、电流I 和B 的关系为U=k dIB .式中的比例系数k 称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场.横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I 是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:（1）达到稳定状态时,导体板上侧面A 的电势 下侧面A ′的电势（填“高于”“低于”或“等于”）;（2）电子所受的洛伦兹力的大小为 ;（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U 时,电子所受静电力的大小为 ;（4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为k=ne 1,其中n 代表导体板单位体积中电子个数. 答案 （1）低于 （2）evB（3）e h U （4）由F=F 电得evB=eh U U=hvB 导体中通过的电流I=nev ·d ·h 由U=k d IB 得hvB=k d IB =k dv dhB ne 得k=ne 1 五：磁流体发电机5.目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机,它可以把气体的内能直 接转化为电能.如图所示为它的发电原理图.将一束等离子体（即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,从整体上来说呈电中性）喷射入磁感应强度为B 的匀强磁场,磁场中有两块面积为S,相距为d 的平行金属板与外电阻R 相连构成一电路.设气流的速度为v,气体的电导率（电阻率的倒数）为g,则流过外电阻R 的电流强度I 及电流方向为（ ） A.I=R Bd v ,A →R →B B.I=gd SR S Bd +v ,B →R →A C.I =R Bd v ,B →R →A D.I=dgSR Sg Bd +v ,A →R →B 答案 D六：电磁流量计6.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）.为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）.图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度为B 的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接,I 表示测得电流值.已知流体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为（ ） A.)(a c bR B I ρ+ B. )(c b aR B I ρ+ C. )(b a cR B Iρ+ D.)(ac R B I ρ+ 答案 A练习：电磁场在科学技术中的应用1．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。