【创新设计】2013-2014学年高中物理(选修3-2)同步训练 章末检测1

高中物理选修3-2全册复习学案+模块测试第四章电磁感应知识网络电磁感应划时代的发现奥斯特梦圆“电生磁”，法拉第心系“磁生电”专题归纳专题一楞次定律的理解和应用1．楞次定律解决的是感应电流的方向问题，它涉及两个磁场——感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场)，前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。

2．对“阻碍意义的理解”(1)阻碍原磁场的变化。

“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转。

(2)阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流。

(3)阻碍不是相反，当原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动方向将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动。

(4)由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其他形式的能转化为电能，因而楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现。

3．运用楞次定律处理问题的思路(1)判定感应电流方向问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为“一原、二感、三电流”。

①明确原磁场：弄清原磁场的方向以及磁通量的变化情况。

②确定感应磁场：即根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向。

③判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向。

(2)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动。

【例题1】(多选)在光滑水平面上固定一个通电线圈，如图所示，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，不考虑任何摩擦，那么下面正确的判断是()A．接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动B．接近和离开线圈时都做减速运动C．一直在做匀速运动D．在线圈中运动时是匀速的解析：当铝块接近或离开通电线圈时，由于穿过铝块的磁通量发生变化，所以在铝块内要产生感应电流。

人教版高中物理选修3.2全册同步练习解析版目录第4章第1、2节 (1)第4章第3节 (5)第4章第4节 (10)第4章第6节 (16)第4章第7节 (21)第4章全章训练 (25)第5章第1节 (39)第5章第2节 (44)第5章第3节 (49)第5章第4节 (54)第5章第5节 (59)知能综合检测（A卷） (64)知能综合检测（B卷） (68)第6章第1节 (73)知能综合检测（A卷） (77)知能综合检测（B卷） (82)第4章第1、2节一、选择题1.在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是（）A.奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象B.麦克斯韦预言了电磁感应现象，奥斯特发现了电磁感应现象C.库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律解析：麦克斯韦预言了电磁波并没有预言电磁感应现象，发现电磁感应现象的是法拉第，选项B错误；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，选项D错误.答案：AC2.（2011-宿迁高二检测）在电磁感应现象中，下列说法正确的是（）A.导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流B.导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流C.穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路内一定会产生感应电流D.闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流解析：导体处于闭合回路中，且做切割磁感线运动引起磁通量变化时，产生感应电流，A、B项不正确；闭合电路在磁场内做切割磁感线运动时，穿过回路的磁通量不一定变化，不一定产生感应电流，D错误；根据感应电流的产生条件可知，C正确.答案：C3.如右图所示，通电螺线管水平固定，OO'为其轴线，“、力、c三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于O。

'轴.则关于这三点的磁感应强度Bb、及的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量瓦、瓦、瓦的大小关系，下列判断正确的是（）-•HPA.Ba~~Bfy~~Be,~~~~B.Bb'^'Be，⑦⑦cC.Ba>Bb>Bc，D.B a>B b>B c,ea=Cb=m解析：根据通电螺线管产生的磁场特点，B u>B b>B c,由ABS,可得瓦〉血,>血,故C正确.答案：C4.（2011-永安高二检测）如图所示，有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动.下列四个图中能产生感应电流的是（）解析： A 、C 图中穿过线圈的磁通量始终为零，不产生感应电流；B 图中穿过线圈的 磁通量保持不变，不产生感应电流；D 图中由于线圈与磁感线的夹角变化引起磁通量变化， 产生感应电流.答案：D5.在纸面内放有一条形磁铁和一个位于磁铁正上方的圆形线圈（如右图所示），下列情况中能使线圈中产生感应电流的是（）A.将磁铁在纸面内向上平移C.将磁铁绕垂直纸面的轴转动 B.将磁铁在纸面内向右平移D.将磁铁的N 极向纸外转，S 极向纸内转解析： 将磁铁向上平移、向右平移或绕垂直纸面的轴转动，线圈始终与磁感线平行， 磁通量始终为零，没有变化，不产生感应电流.所以A 、B 、C 均不正确.将磁铁的N 极向 纸外转，S 极向纸内转，磁通量增加，线圈中产生感应电流，所以D 项正确.答案：D6.如右图所示，四面体OABC 处在沿Ox 方向的匀强磁场中，下列关于磁场穿过各个面的磁通量的说法中正确的是（）A.穿过AOB 面的磁通量为零B.C.D.穿过ABC 面和BOC 面的磁通量相等穿过AOC 面的磁通量为零穿过ABC 面的磁通量大于穿过BOC 面的磁通量解析： 此题实际就是判断磁通量的有效面积问题.勾强磁场沿Qx 方向没有磁感线穿 过面、AOC 面，所以磁通量为零，A, C 正确；在穿过ABC 面时，磁场方向和ABC 面不垂直，考虑夹角后发现，ABC 面在垂直于磁感线方向上的投影就是BOC 面，所以穿过 二者的磁通量相等，B 正确，D 错误.故正确答案为ABC.答案：ABC7.如右图所示，匕为一根无限长的通电直导线，M 为一金属环，匕通过M 的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流/,贝M )A.当匕中的电流发生变化时，环中有感应电流B.当M 左右平移时，环中有感应电流C.当M 保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流D.只要匕与M 保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流解析： 图中金属环所在平面与磁感线平行，穿过金属环的磁通量为零.无论/变化,还是Af 上下移动或左右平移，金属环所在平面一直保持与磁感线平行，磁通量一直为零,不产生感应电流，D 正确.答案：D8.一磁感应强度为B 的匀强磁场方向水平向右，一面积为S 的矩形线圈abed 如右图所示放置，平面沥cd 与竖直方向成＜9角.将沥cd 绕ad 轴转180。

（人教版）高中物理选修3-2（全册）课时同步练习汇总第四章第1、2节划时代的发现探究感应电流的产生条件课时达标训练新人教版选修3-2一、单项选择题1．下列现象中属于电磁感应现象的是( )A．磁场对电流产生力的作用B．变化的磁场使闭合电路中产生电流C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D．电流周围产生磁场2.如图所示, 矩形线框abcd 放置在水平面内, 磁场方向与水平方向成α角, 已知sinα＝45, 回路面积为S , 磁感应强度为B , 则通过线框的磁通量为( )A ．BS B.45BS C.35BS D.34BS3．如图所示, 开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直, 且一半在磁场内, 一半在磁场外, 若要使线框中产生感应电流, 下列办法中不可行的是( )A ．将线框向左拉出磁场B ．以ab 边为轴转动(小于90°)C ．以ad 边为轴转动(小于60°)D ．以bc 边为轴转动(小于60°)4．如图所示, 在匀强磁场中的矩形金属轨道上, 有等长的两根金属棒ab 和cd , 它们以相同的速度匀速运动, 则( )A ．断开开关S, ab 中有感应电流B ．闭合开关S, ab 中有感应电流C ．无论断开还是闭合开关S, ab 中都有感应电流D ．无论断开还是闭合开关S, ab 中都没有感应电流二、多项选择题5．我国已经制订了登月计划, 假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场. 他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈, 则下列推断正确的是( )A ．直接将电流表放于月球表面, 通过观察电流表是否有示数来判断磁场的有无B ．将电流表与线圈组成闭合回路, 使线圈沿某一方向运动, 如果电流表无示数, 则可判断月球表面无磁场C ．将电流表与线圈组成闭合回路, 使线圈沿某一方向运动, 如果电流表有示数, 则可判断月球表面有磁场D ．将电流表与线圈组成闭合回路, 使线圈在某一平面内沿各个方向运动, 电流表无示数, 则不能判断月球表面有无磁场6.如图所示, 水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线, 以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系. 四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置, 两直导线中的电流大小与变化情况完全相同, 电流方向如图中所示, 当两直导线中的电流都增大时, 四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是( )A．线圈a中无感应电流 B．线圈b中有感应电流C．线圈c中有感应电流 D．线圈d中无感应电流7．如图所示, 线圈abcd在磁场区域ABCD中, 下列哪种情况下线圈中有感应电流产生( )A．把线圈变成圆形(周长不变)B．使线圈在磁场中加速平移C．使磁场增强或减弱D．使线圈以过ab的直线为轴旋转8．如图所示, 用导线做成圆形或正方形回路, 这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘), 下列组合中, 切断直导线中的电流时, 闭合回路中会有感应电流产生的是( )三、非选择题9.边长L＝10 cm的正方形线框固定在匀强磁场中, 磁场方向与线圈平面间的夹角θ＝30°, 如图所示, 磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋3t)T, 则第3 s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少?10.如图所示, 有一个垂直于纸面向里的匀强磁场, B 1＝0.8 T, 磁场有明显的圆形边界, 圆心为O , 半径为r ＝1 cm. 现在纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈, 圆心均在O 处, A 线圈半径为1 cm, 10匝; B 线圈半径为2 cm, 1匝; C 线圈半径为0.5 cm, 1匝. 问:(1)在B 减为B 2＝0.4 T 的过程中, A 线圈和B 线圈磁通量改变多少? (2)在磁场转过30°角的过程中, C 线圈中磁通量改变多少?答案1．解析: 选 B 磁场对电流产生力的作用属于通电导线在磁场中的受力情况; 插在通电螺线管中的软铁棒被磁化属于电流的磁效应; 电流周围产生磁场属于电流的磁效应; 而变化的磁场使闭合电路中产生电流属于电磁感应现象. 故正确答案为B.2．解析: 选B 在磁通量Φ＝BS 公式中, B 与S 必须垂直, 若B 与S 不垂直, 则S 要转化为垂直于B 的有效面积, 也可以将B 转化为垂直于S 的垂直分量, 故Φ＝BS ·sin α＝45BS . 3．解析: 选D 将线框向左拉出磁场的过程中, 线框的bc 部分做切割磁感线的运动, 或者说穿过线框的磁通量减少, 所以线框中将产生感应电流. 当线框以ab 边为轴转动时,线框的cd边的右半段在做切割磁感线的运动, 或者说穿过线框的磁通量在发生变化, 所以线框中将产生感应电流. 当线框以ad边为轴转动(小于60°)时, 穿过线框的磁通量在减小, 所以在这个过程中线框中会产生感应电流, 如果转过的角度超过60°, bc边将进入无磁场区, 那么线框中将不产生感应电流(60°～300°). 当线框以bc边为轴转动时, 如果转动的角度小于60°, 则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形面积的一半的乘积).4．解析: 选B 两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动, 若断开开关S, 两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化, 则回路中无感应电流, 故选项A、C错误; 若闭合开关S, 两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化, 则回路中有感应电流, 故B正确, D错误.5．解析: 选CD 当线圈平面与磁场方向平行时, 不论向哪个方向移动线圈, 穿过线圈的磁通量都不会变化, 所以也不会产生感应电流, 因此不能判断有无磁场存在; 若使闭合线圈沿某一方向移动时有感应电流产生, 则一定存在磁场. 故正确答案为C、D.6．解析: 选CD 根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向, 线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里, 线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外, 线圈b、d中的合磁通量始终为零, 故增大两直导线中的电流时, 线圈a、c中的磁通量发生变化, 有感应电流产生, 而线圈b、d中无感应电流产生. 选项C、D正确, A、B错误.7．解析: 选ACD 选项A中, 线圈的面积变化, 磁通量变化, 故A正确; 选项B中, 无论线圈在磁场中匀速还是加速平移, 磁通量都不变, 故B错; 选项C、D中, 线圈中的磁通量发生变化, 故C、D正确.8．解析: 选CD 穿过线圈A中有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0, 且始终为零, 即使切断导线中的电流, ΦA也始终为零, A中不可能产生感应电流. B中线圈平面与导线的磁场平行, 穿过B的磁通量也始终为零, B中也不能产生感应电流. C中穿过线圈的磁通量, ΦΦ出, 即ΦC≠0, 当切断导线中电流后, 经过一定时间, 穿过线圈的磁通量ΦC减小为零, 进＞所以C中有感应电流产生. D中线圈的磁通量ΦD不为零, 当电流切断后, ΦD最终也减小为零, 所以D中也有感应电流产生.9．解析: 第3 s内就是从2 s末到3 s末, 所以, 2 s末的磁场的磁感应强度为B1＝(2＋3×2)T＝8 T3 s末的磁场的磁感应强度为B2＝(2＋3×3)T＝11 T则有ΔΦ＝ΔBS sin θ＝(11－8)×0.12×sin 30° Wb＝1.5×10－2 Wb答案: 1.5×10－2 Wb10．解析: (1)对A线圈, Φ1＝B1πr2,Φ2＝B2πr2磁通量的改变量|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb对B线圈, Φ1＝B1πr2, Φ2＝B2πr2磁通量的改变量|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb(2)对C线圈: Φ1＝Bπr2C, 磁场转过30°, 线圈仍全部处于磁场中, 线圈面积在垂直磁场方向的投影为πr2C cos 30°, 则Φ2＝Bπr2C cos 30°. 磁通量的改变量|Φ2－Φ1|＝Bπr2C(1－cos 30°)≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10－6 Wb答案: (1)1.256×10－4 Wb 1.256×10－4 Wb (2)8.4×10－6 Wb第四章 第4节 法拉第电磁感应定律课时达标训练 新人教版选修3-2一、单项选择题1．一金属圆环水平固定放置, 现将一竖直的条形磁铁, 在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放, 在条形磁铁穿过圆环的过程中, 条形磁铁与圆环( )A ．始终相互吸引B ．始终相互排斥C ．先相互吸引, 后相互排斥D ．先相互排斥, 后相互吸引2．如图甲所示, 长直导线与闭合金属线框位于同一平面内, 长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示. 在0～T 2时间内, 直导线中电流向上, 则在T2～T 时间内, 线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( )A ．感应电流方向为顺时针, 安培力的合力方向向左B ．感应电流方向为逆时针, 安培力的合力方向向右C ．感应电流方向为顺时针, 安培力的合力方向向右D ．感应电流方向为逆时针, 安培力的合力方向向左3.如图所示, 通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环, 铜环平面与螺线管截面平行. 当电键S 接通瞬间, 两铜环的运动情况是( )A ．同时向两侧推开B ．同时向螺线管靠拢C ．一个被推开, 一个被吸引, 但因电源正负极未知, 无法具体判断D ．同时被推开或同时向螺线管靠拢, 因电源正负极未知, 无法具体判断4．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5.如图所示, ab为一金属杆, 它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中, 可绕a点在纸面内转动; S是以a为圆心位于纸面内的金属圆环. 在杆转动过程中, 杆的b端与金属环保持良好接触; A为电流表, 其一端与金属环相连, 一端与a点良好接触. 当杆沿顺时针方向转动时, 某时刻ab杆的位置如图所示, 则此时刻( )A．电流表中电流的方向由c→d; 作用于ab的安培力向右B．电流表中电流的方向由c→d; 作用于ab的安培力向左C．电流表中电流的方向由d→c; 作用于ab的安培力向右D．无电流通过电流表, 作用于ab的安培力为零二、多项选择题6.如图所示, 闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中, 将它从匀强磁场中匀速拉出, 以下各种说法中正确的是( )A．向左拉出和向右拉出时, 环中的感应电流方向相反B．向左或向右拉出时, 环中感应电流方向都是沿顺时针方向的C．向左或向右拉出时, 环中感应电流方向都是沿逆时针方向的D．环在离开磁场之前, 圆环中无感应电流7.如图所示, 用一根长为L、质量不计的细杆与一个上孤长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点, 悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场, 且d0≪L. 先将线框拉开到如图所示位置, 松手后让线框进入磁场, 忽略空气阻力和摩擦力, 下列说法正确的是( )A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→aB．金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→aC．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D．向左摆动进入或离开磁场的过程中, 所受安培力方向向右; 向右摆动进入或离开磁场的过程中, 所受安培力方向向左8.如图所示, “U”形金属框架固定在水平面上, 金属杆ab与框架间无摩擦. 整个装置处于竖直方向的磁场中. 若因磁场的变化, 使杆ab向右运动, 则磁感应强度( )A．方向向下并减小B．方向向下并增大C．方向向上并增大 D．方向向上并减小关.三、非选择题9．某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后, 自己制作了一个手动手电筒. 如图所示是手电筒的简单结构示意图, 左右两端是两块完全相同的条形磁铁, 中间是一根绝缘直杆, 由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动, 线圈两端接一灯泡, 晃动手电筒时线圈也来回滑动, 灯泡就会发光, 其中O点是两磁极连线的中点, a、b两点关于O点对称.(1)试分析其工作原理;(2)灯泡中的电流方向是否变化.答案1．解析: 选 D 在条形磁铁靠近圆环的过程中, 通过圆环的磁通量不断增加, 会产生感应电流, 从而阻碍条形磁铁的运动, 所以此过程中它们是相互排斥的, 当条形磁铁穿过圆环后, 通过圆环的磁通量又会减小, 产生一个与原磁场相同的感应磁场, 阻碍原磁通量的减小, 所以圆环与条形磁铁间有相互吸引的作用力, D 正确.2．解析: 选C 在T2～T 时间内, 直导线中的电流方向向下增大, 穿过线框的磁通量垂直纸面向外增加, 由楞次定律知感应电流方向为顺时针, 线框所受安培力的合力由左手定则可知向右, C 正确.3．解析: 选 A 当电路接通瞬间, 穿过线圈的磁通量增加, 使得穿过两侧铜环的磁通量都增加, 由楞次定律可知, 两环中感应电流的磁场与线圈两端的磁场方向相反, 即受到线圈磁场的排斥作用, 使两铜环分别向外侧移动, A 正确.4．解析: 选D 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.5．解析: 选A 金属杆顺时针转动切割磁感线, 由右手定则可知产生a 到b 的感应电流, 电流由c →d 流过电流表, 再由左手定则知此时ab 杆受安培力向右, 故A 正确.6．解析: 选BD 将金属圆环不管从哪边拉出磁场, 穿过闭合圆环的磁通量都要减少, 根据楞次定律可知, 感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少, 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同, 应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的, 选项B 正确, A 、C 错误; 另外在圆环离开磁场前, 穿过圆环的磁通量没有改变, 该种情况无感应电流, D 正确.7．解析: 选BD 当线框进入磁场时, dc 边切割磁感线, 由楞次定律可判断, 感应电流的方向为: a →d →c →b →a ; 当线框离开磁场时, 同理可判其感应电流的方向为: a →b →c →d →a , A 错误, B 正确; 线框dc 边(或ab 边)进入磁场或离开磁场时, 都要切割磁感线产生感应电流, 机械能转化为电能, 故dc 边进入磁场与ab 边离开磁场的速度大小不相等, C 错误; 由“来拒去留”知, D 正确.8．解析: 选AD 因磁场变化, 发生电磁感应现象, 杆ab 中有感应电流产生, 而使杆ab 受到磁场力的作用, 并发生向右运动. 而杆ab 向右运动, 使得闭合回路中磁通量有增加的趋势, 说明原磁场的磁通量必定减弱, 即磁感应强度正在减小, 与方向向上、向下无关.9．解析: (1)线圈来回滑动时, 穿过线圈的磁通量不断变化, 线圈中产生感应电流, 灯泡发光.(2)线圈由a 滑至b 过程中, 磁场方向向左, 穿过线圈的磁通量先减小后增加, 根据楞次定律, 灯泡中电流方向先由右向左, 后由左向右.同样可判断线圈由b 滑至a 过程中, 灯泡中电流方向先由右向左, 后由左向右. 所以线圈中电流方向不断变化.答案: (1)见解析(2)变化第四章第4节法拉第电磁感应定律课时达标训练新人教版选修3-2一、单项选择题1．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2 Wb, 则( )A．线圈中感应电动势每秒增加2 VB．线圈中感应电动势每秒减小2 VC．线圈中无感应电动势D．线圈中感应电动势大小不变2．如图所示, 在竖直向下的匀强磁场中, 将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出, 运动过程中棒的方向不变, 不计空气阻力, 那么金属棒内产生的感应电动势将( )A．越来越大B．越来越小C．保持不变 D．方向不变, 大小改变3．环形线圈放在均匀磁场中, 如图甲所示, 设在第1 s内磁感线垂直于线圈平面向里, 若磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示, 那么在第2 s内线圈中感应电流的大小和方向是( )A．感应电流大小恒定, 顺时针方向B．感应电流大小恒定, 逆时针方向C．感应电流逐渐增大, 逆时针方向D．感应电流逐渐减小, 顺时针方向4．如图所示, 在匀强磁场中, MN、PQ是两条平行金属导轨, 而ab、cd为串有电压表和电流表的两根金属棒, 两只电表可看成理想电表. 当两棒以相同速度向右匀速运动时(运动过程中两棒始终与导轨接触)( )A．电压表有读数; 电流表有读数B．电压表无读数; 电流表无读数C．电压表有读数; 电流表无读数D ．电压表无读数; 电流表有读数5．如图所示, 一个半径为L 的半圆形硬导体AB 以速度v , 在水平U 型框架上匀速滑动, 匀强磁场的磁感应强度为B , 回路电阻为R 0, 半圆形硬导体AB 的电阻为r , 其余电阻不计, 则半圆形导体AB 切割磁感线产生感应电动势的大小及AB 之间的电势差分别为( )A ．BLv ;BLvR 0R 0＋rB ．2BLv ; BLvC ．2BLv ; 2BLvR 0R 0＋rD ．BLv ; 2BLv二、多项选择题6．有一种高速磁悬浮列车的设计方案是: 在每节车厢底部安装强磁铁(磁场方向向下), 并且在沿途两条铁轨之间平放一系列线圈. 下列说法中正确的是( )A ．列车运动时, 通过线圈的磁通量会发生变化B ．列车速度越快, 通过线圈的磁通量变化越快C ．列车运动时, 线圈中会产生感应电动势D ．线圈中的感应电动势的大小与列车速度无关7．(山东高考)如图所示, 一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内, 通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定, 导体棒与轨道垂直且接触良好. 在向右匀速通过M 、N 两区的过程中, 导体棒所受安培力分别用F M 、F N 表示. 不计轨道电阻. 以下叙述正确的是( )A ．F M 向右B ．F N 向左C ．F M 逐渐增大D ．F N 逐渐减小8.如图所示, 长为L 的金属导线弯成一圆环, 导线的两端接在电容为C 的平行板电容器上, P 、Q 为电容器的两个极板, 磁场垂直于环面向里, 磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k >0)随时间变化, t ＝0时, P 、Q 两板电势相等, 两板间的距离远小于环的半径, 经时间t , 电容器P 板( )A ．不带电B ．所带电荷量与t 无关C ．带正电, 电荷量是kL 2C4πD ．带负电, 电荷量是kL 2C4π三、非选择题9.一个边长为a＝1 m的正方形线圈, 总电阻为R＝2 Ω, 当线圈以v＝2 m/s的速度通过磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场区域时, 线圈平面总保持与磁场垂直. 若磁场的宽度b>1 m, 如图所示, 求:(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小;(2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热.10.如图所示, 两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置, 导轨间距离为L, 电阻不计. 在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡. 整个系统置于匀强磁场中, 磁感应强度方向与导轨所在平面垂直. 现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放. 金属棒下落过程中保持水平, 且与导轨接触良好. 已知某时刻后两灯泡保持正常发光. 重力加速度为g. 求:(1)磁感应强度的大小;(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率.答案1．解析: 选D 因线圈的磁通量均匀变化, 所以磁通量的变化率ΔΦΔt 为一定值, 又因为是单匝线圈, 据E ＝ΔΦΔt可知选项D 正确.2．解析: 选 C 由于导体棒中无感应电流, 故棒只受重力作用, 导体棒做平抛运动, 水平速度v 0不变, 即切割磁感线的速度不变, 故感应电动势保持不变, C 正确.3．解析: 选B 由B ­t 图知, 第2秒内ΔB Δt 恒定, 则E ＝ΔB Δt S 也恒定, 故感应电流I ＝ER 大小恒定, 又由楞次定律判断知电流方向沿逆时针方向, B 正确, A 、C 、D 错误.4．解析: 选 B 在两棒以相同速度向右匀速运动的过程中, 磁通量不变, 无感应电流产生. 根据电压表和电流表的测量原理知, 两表均无读数, B 正确.5．解析: 选C 半圆形导体AB 切割磁感线的有效长度为2L , 对应的电动势为E ＝2BLv ,AB 间的电势差U AB ＝E R 0＋r R 0＝2BLvR 0R 0＋r, C 正确.6．解析: 选ABC 列车运动时, 安装在每节车厢底部的强磁铁产生的磁场使通过线圈的磁通量发生变化; 列车速度越快, 通过线圈的磁通量变化越快, 根据法拉第电磁感应定律可知, 由于通过线圈的磁通量发生变化, 线圈中会产生感应电动势, 感应电动势的大小与通过线圈的磁通量的变化率成正比, 与列车的速度有关. 由以上分析可知, A 、B 、C 正确, D 错误.7．解析: 选BCD 由题意可知, 根据安培定则, 在轨道内的M 区、N 区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外和向里, 由此可知, 当导体棒运动到M 区时, 根据右手定则可以判定, 在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线中的电流方向相反, 再根据左手定则可知, 金属棒在M 区时受到的安培力方向向左, 因此A 选项不正确; 同理可以判定B 选项正确; 再根据导体棒在M 区匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场越来越大, 因此产生的感应电动势越来越大, 根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式可知, 导体棒所受的安培力F M 也逐渐增大, 故C 选项正确; 同理D 选项正确.8．解析: 选BD 磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k >0)随时间变化, 由法拉第电磁感应定律得: E ＝ΔΦΔt ＝S ΔB Δt ＝kS , 而S ＝L 24π, 经时间t 电容器P 板所带电荷量Q ＝EC ＝kL 2C 4π; 由楞次定律知电容器P 板带负电, B 、D 正确.9．解析: (1)根据E ＝Blv , I ＝ER知I ＝Bav R ＝0.5×1×22A ＝0.5 A (2)线圈穿过磁场过程中, 由于b >1 m,故只在进入和穿出时有感应电流, 故Q ＝2I 2Rt ＝2I 2R ·a v ＝2×0.52×2×12J ＝0.5 J答案: (1)0.5 A (2)0.5 J10．解析: (1)设小灯泡的额定电流为I 0, 有 P ＝I 20R ①由题意, 在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后, 小灯泡保持正常发光, 流经MN 的电流为I ＝2I 0 ②此时金属棒MN 所受的重力和安培力相等, 下落的速度达到最大值, 有 mg ＝BLI ③联立①②③式得B ＝mg2LR P④ (2)设灯泡正常发光时, 导体棒的速率为v , 由电磁感应定律与欧姆定律得 E ＝BLv ⑤ E ＝RI 0⑥联立①②④⑤⑥式得v ＝2Pmg⑦答案: (1)mg 2L R P (2)2P mg第四章 第5节 电磁感应现象的两类情况课时达标训练 新人教版选修3-2一、单项选择题1.如图所示, 在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽, 有一带正电小球质量为m , 电荷量为q , 在槽内沿顺时针做匀速圆周运动, 现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场, 且B 逐渐增加, 则( )A ．小球速度变大B ．小球速度变小C ．小球速度不变D ．以上三种情况都有可能2.如图所示, 竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R , 质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦, 金属棒与导轨的电阻均不计, 整个装置放在匀强磁场中, 磁场方向与导轨平面垂直, 金属棒在竖直向上的恒力F 作用下加速上升的一段时间内, 力F 做的功与安培力做的功的代数和等于( )A ．金属棒的机械能增加量B ．金属棒的动能增加量C ．金属棒的重力势能增加量D ．电阻R 上放出的热量3．如图所示, 金属棒ab 置于水平放置的光滑框架cdef 上, 棒与框架接触良好, 匀强磁场垂直于ab 棒斜向下. 从某时刻开始磁感应强度均匀减小, 同时施加一个水平方向上的外力F 使金属棒ab 保持静止, 则F ( )A．方向向右, 且为恒力B．方向向右, 且为变力C．方向向左, 且为变力 D．方向向左, 且为恒力4．如图甲所示, 平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd, 两棒用细线系住, 细线拉直但没有张力. 开始时匀强磁场的方向如图甲所示, 而磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示, 不计ab、cd间电流的相互作用, 则细线中的张力大小随时间变化的情况为图丙中的( )A B C D丙5. (福建高考)如图甲所示, 一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落, 穿过一根竖直悬挂的条形磁铁, 铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合. 若取磁铁中心O为坐标原点, 建立竖直向下为正方向的x轴, 则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是( )甲A B C D乙二、多项选择题6．如图所示, 导体AB在做切割磁感线运动时, 将产生一个电动势, 因而在电路中有电流通过, 下列说法中正确的是( )。

人教版高中物理选修3-2课时跟踪检测（全册共84页附答案）目录课时跟踪检测（一）划时代的发现探究感应电流的产生条件课时跟踪检测（二）楞次定律课时跟踪检测（三）法拉第电磁感应定律课时跟踪检测（四）电磁感应现象的两类情况课时跟踪检测（五）互感和自感课时跟踪检测（六）涡流、电磁阻尼和电磁驱动课时跟踪检测（七）交变电流课时跟踪检测（八）描述交变电流的物理量课时跟踪检测（九）电感和电容对交变电流的影响课时跟踪检测（十）变压器课时跟踪检测（十一）电能的输送课时跟踪检测（十二）传感器及其工作原理课时跟踪检测（十三）传感器的应用阶段验收评估（一）电磁感应阶段验收评估（二）交变电流阶段验收评估（三）传感器课时跟踪检测（一）划时代的发现探究感应电流的产生条件1．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是()A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零D．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的解析：选C穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素，所以只知道其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况，A、B项错误；同样由磁通量的特点，也无法判断其中一个因素的情况，C项正确，D项错误。

2.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2解析：选B由磁通量的定义式知Φ＝BS＝πBr2，故B正确。

3.如图所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直面内有一根通电直导线CD，已知CD∥AB。

当CD竖直向上平移时，电流的磁场穿过圆面积的磁通量将()A．逐渐增大B．逐渐减小C．始终为零D．不为零，但保持不变解析：选C由于通电直导线CD位于AB的正上方，根据安培定则可知，通电直导线CD产生的磁感线在以AB为直径的圆内穿入和穿出的条数相同，所以不管电流怎么变化，导线下面圆内部的磁通量始终为0。

章末检测B(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题||，每小题4分||，共24分.在每小题给出的四个选项中||，只有一个选项符合题目要求||，选对的得4分||，选错或不答的得0分)1．图1为地磁场磁感线的示意图||，在南半球磁场的竖直分量向上||，飞机MH370最后在南印度洋消失||，由于地磁场的作用||，金属机翼上有电势差||，设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1||，右方机翼末端处的电势为φ2||，则在南印洋上时()图1A．若飞机从西往东飞||，φ1比φ2高B．若飞机从东往西飞||，φ2比φ1高C．若飞机从北往南飞||，φ1比φ2高D．若飞机从南往北飞||，φ1比φ2高答案 B解析由右手定则可判知||，在南半球||，不论沿何方向水平飞行||，都是飞机的右方机翼电势高||，左方机翼电势低||，即总有φ2比φ1高||，故B正确．2.一环形线圈放在磁场中||，设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里||，如图2甲所示.若磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示||，那么下列选项正确的是()图2A.第1 s内线圈中感应电流的大小逐渐增加B.第2 s内线圈中感应电流的大小恒定C.第3 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向D.第4 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向答案 B解析由图像分析可知||，磁场在每1 s内为均匀变化||，斜率恒定||，线圈中产生的感应电流大小恒定||，因此A错误||，B正确；由楞次定律可判断出第3 s、第4 s内线圈中感应电流的方向均为逆时针方向||，C、D错误.3.竖直面内有两圆形区域内分别存在水平的匀强磁场||，其半径均为R且相切于O点||，磁感应强度大小相等、方向相反||，且不随时间变化.一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转||，角速度为ω||，t＝0时||，OA恰好位于两圆的公切线上||，如图3所示||，若选取从O指向A的电动势为正||，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是()图3答案 A解析由右手定则可判||，开始时感应电动势为正||，故B错误；由E＝12ω可知||，B、ω不2Bl变||，切割有效长度随时间先增大后减小||，且做非线性变化||，经半个周期后||，电动势的方向反向||，故C、D错误||，A正确.4.在如图4所示的电路中||，a、b、c为三盏完全相同的灯泡||，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈||，E为电源||，S为开关.关于三盏灯泡||，下列说法正确的是()图4A.闭合开关||，c先亮||，a、b后亮B.闭合开关一会后||，a、b一样亮C.断开开关||，b、c同时熄灭||，a缓慢熄灭D.断开开关||，c马上熄灭||，b闪亮一下后和a一起缓慢熄灭答案 B解析闭合开关||，由于自感线圈自感系数很大||，所以b灯先亮||，a灯后亮||，A错；电路稳定后||，线圈相当于一根导线||，a、b灯一样亮||，B对；开关断开||，c灯马上熄灭||，此时线圈相当于一个电源||，a、b灯构成一个串联电路||，缓慢熄灭||，C、D错.5.如图5所示||，铝质的圆筒形管竖直立在水平桌面上||，一条形磁铁从铝管的正上方由静止开始下落||，然后从管内下落到水平桌面上.已知磁铁下落过程中不与管壁接触||，不计空气阻力||，下列判断正确的是()图5A.磁铁在整个下落过程中做自由落体运动B.磁铁在管内下落过程中机械能守恒C.磁铁在管内下落过程中||，铝管对桌面的压力大于铝管的重力D.磁铁在下落过程中动能的增加量等于其重力势能的减少量答案 C解析磁铁在铝管中运动的过程中||，铝管的磁通量发生变化||，产生感应电流||，磁铁受到向上的安培力的阻碍||，铝管中产生热能||，所以磁铁的机械能不守恒||，磁铁做的是非自由落体运动||，A、B选项错误；铝管受到的安培力向下||，则铝管对桌面的压力大于铝管的重力||，C 选项正确；磁铁在整个下落过程中||，除重力做功外||，还有安培力做负功||，导致减小的重力势能||，部分转化为动能外||，还产生内能.所以根据能量守恒定律可知||，磁铁在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量.D 选项错误.6.电吉他中电拾音器的基本结构如图6所示||，磁体附近的金属弦被磁化||，因此弦振动时||，在线圈中产生感应电流||，电流经电路放大后传送到音箱发出声音||，下列说法不正确的有( )图6A ．选用铜质弦||，电吉他仍能正常工作B ．取走磁体||，电吉他将不能正常工作C ．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D ．弦振动过程中||，线圈中的电流方向不断变化答案 A解析 铜质弦为非磁性材料||，不能被磁化||，选用铜质弦||，电吉他不能正常工作||，A 项错误；若取走磁体||，金属弦不能被磁化||，其振动时||，不能在线圈中产生感应电动势||，电吉他不能正常工作||，B 项对；由E ＝n ΔΦΔt可知||，C 项正确；弦振动过程中||，穿过线圈的磁通量大小不断变化||，由楞次定律可知||，线圈中感应电流方向不断变化||，D 项正确．二、多项选择题(本大题共4小题||，每小题5分||，共20分.在每小题给出的四个选项中||，有多个选项符合题目要求||，全部选对得5分||，选对但不全的得3分||，有选错或不答的得0分)7.如图7所示||，两条平行虚线之间存在匀强磁场||，磁场方向垂直纸面向里||，虚线间的距离为l ||，金属圆环的直径也是l ||，圆环从左边界进入磁场||，以垂直于磁场边界的恒定速度v 穿过磁场区域.则下列说法正确的是( )图7A.感应电动势的大小先增大后减小再增大再减小B.感应电流的方向先逆时针后顺时针C.金属圆环受到的安培力先向左后向右D.进入磁场时感应电动势平均值E ＝12πBlv 答案 AB解析 在圆环进入磁场的过程中||，通过圆环的磁通量逐渐增大||，根据楞次定律||，可知感应电流的方向为逆时针方向||，有效长度先增大后减小||，所以感应电动势先增大后减小||，同理可以判断出磁场时的情况||，A 、B 选项正确；根据左手定则可以判断||，进入磁场和出磁场时受到的安培力都向左||，C 选项错误；进入磁场时平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝B ·14πl 2l v＝14πBlv ||，D 选项错误.8.如图8所示||，电阻不计、间距为l 的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中||，导轨左端接一定值电阻R .质量为m 、电阻为r 的金属棒MN 置于导轨上||，受到垂直于金属棒的水平外力F 的作用由静止开始运动||，外力F 与金属棒速度v 的关系是F ＝F 0＋kv (F 、k 是常量)||，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i ||，受到的安培力大小为F A ||，电阻R 两端的电压为U R ||，感应电流的功率为P ||，它们随时间t 变化图像可能正确的有( )图8答案 BC解析 设金属棒在某一时刻速度为v ||，由题意可知||，感应电动势E ＝BLv ||，回路电流I ＝E R ＋r＝BL R ＋r v ||，即I ∝v ；安培力F A ＝BIL ＝B 2L 2R ＋rv ||，方向水平向左||，即F A ∝v ；R 两端电压U R ＝IR ＝BLR R ＋r v ||，即U R ∝v ；感应电流功率P ＝EI ＝B 2L 2R ＋rv 2||，即P ∝v 2. 分析金属棒运动情况||，由牛顿运动第二定律可得F 0＋kv －B 2L 2R ＋r v ＝ma ||，即F 0＋(k －B 2L 2R ＋r)v ＝ma .因为金属棒从静止出发||，所以F 0>0 .(1)若k ＝B 2L 2R ＋r||，金属棒水平向右做匀加速直线运动．所以在此情况下没有选项符合； (2)若k >B 2L 2R ＋r||，F 合随v 增大而增大||，即a 随v 增大而增大||，说明金属棒在做加速度增大的加速运动||，根据四个物理量与速度的关系可知B 选项符合；(3)若k <B 2L 2R ＋r||，F 合随v 增大而减小||，即a 随v 增大而减小||，说明金属棒在做加速度减小的加速运动||，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动||，根据四个物理量与速度关系可知C 选项符合．综上所述||，选项B 、C 符合题意．9.如图9所示||，正方形线框的边长为L ||，电容器的电容为C .正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中||，当磁感应强度以k 的变化率均匀减小时||，则( )图9A.线框产生的感应电动势大小为kL 2B.电压表没有读数C.a 点的电势高于b 点的电势D.电容器所带的电荷量为零答案 BC解析 由于线框的一半放在磁场中||，因此线框产生的感应电动势大小为kL 22||，A 错误；由于线框所产生的感应电动势是恒定的||，且线框连接了一个电容器||，相当于电路断路||，外电压等于电动势||，内电压为零||，而接电压表的这部分相当于回路的内部||，因此||，电压表两端无电压||，电压表没有读数||，B 正确；根据楞次定律可以判断||，a 点的电势高于b 点的电势||，C 正确；电容器所带电荷量为Q ＝C kL 22||，D 错误. 10.在光滑的水平面上方||，有两个磁感应强度大小均为B 、方向相反的水平匀强磁场||，如图10所示．PQ 为两个磁场的边界||，磁场范围足够大．一个边长为a 、质量为m 、电阻为R 的金属正方形线框||，以速度v 垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动||，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时||，速度为v 2||，则下列说法正确的是( ) 图10A.此过程中通过线框横截面的电荷量为2Ba 2RB.此时线框的加速度为B 2a 2v 2mRC.此过程中回路产生的电能为38mv 2 D.此时线框中的电功率为4B 2a 2v 2R答案 CD解析 对此过程||，由能量守恒定律可得||，回路产生的电能E ＝12mv 2－12m ×14v 2＝38mv 2||，选项C 正确；线圈中磁通量的变化ΔΦ＝Ba 2||，则由电流的定义和欧姆定律可得q ＝ΔΦR ＝Ba 2R||，选项A 错误；此时线框产生的电流I ＝2Bav R ||，由牛顿第二定律和安培力公式可得加速度a 1＝2BIa m＝4B 2a 2v mR ||，选项B 错误；由电功率定义可得P ＝I 2R ＝4B 2a 2v 2R||，选项D 正确. 三、填空题(共2小题||，共10分)11.(5分)把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方||，如图11所示||，在下列三种情况下||，悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较：图11(1)当滑动变阻器的滑片向右移动时||，拉力__________.(2)当滑片向左移动时||，拉力______________.(3)当滑片不动时||，拉力____________.(填“变大”、“不变”或“变小”)答案(1)变小(2)变大(3)不变解析滑片向右移动时||，电路中电阻变小||，电流变大||，穿过铅球横截面积的磁通量变大||，根据楞次定律||，铅球有向上运动的趋势||，阻碍磁通量的变化||，所以拉力减小；相反||，滑片向左移动时||，拉力变大；滑片不动时||，电流不变||，磁通量不动时||，所以拉力不变. 12.(5分)用如图12所示的实验装置探究电磁感应现象的规律图12(1)(多选)当有电流从电流表的正极流入时||，指针向右偏转||，下列说法正确的是()A.当把磁铁的N极向下插入线圈时||，电流表指针向左偏转B.当把磁铁的N极从线圈中拔出时||，电流表指针向左偏转C.保持磁铁在线圈中静止||，电流表指针不发生偏转D.磁铁插入线圈后||，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动||，电流表指针向左偏转(2)某同学在实验过程中发现||，灵敏电流计的指针摆动很小||，如果电路连接正确||，接触也良好||，原因可能是电流计灵敏度较低、线圈电阻较大||，除此以外还可能是因为__________.(写一种可能原因)答案(1)AC(2)导体运动的慢或者磁场较弱解析(1)当有电流从电流表的正极流入时||，指针向右偏转||，这说明：电流从哪极流入||，指针向哪偏转.当把磁铁的N极向下插入线圈时||，由楞次定律可知||，感应电流从负极流入||，电流表指针向左偏转||，故A正确；当把磁铁的N极从线圈中拔出时||，由楞次定律可知||，感应电流从正极流入||，电流表指针向右偏转||，故B错误；保持磁铁在线圈中静止||，穿过线圈的磁通量不变||，不产生感应电流||，电流表指针不发生偏转||，故C正确；磁铁插入线圈后||，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动||，穿过线圈的磁通量不变||，不产生感应电流||，电流表指针不偏转||，故D错误.(2)感应电流是由于导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的||，如果电路连接正确||，接触也良好||，原因可能是电流计灵敏度较低、线圈电阻较大||，除此以外还可能是因为导体运动的慢或者磁场较弱.四、解答题(本题共4小题||，共46分.解答时应写出必要的文字说明、只写出最后答案的不能得分||，有数值计算的题||，答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)轻质细线吊着一质量为m ＝0.32 kg 、边长为L ＝0.8 m 、匝数n ＝10的正方形线圈||，总电阻为r ＝1 Ω.边长为L 2的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧||，如图13甲所示||，磁场方向垂直纸面向里||，大小随时间变化的图线如图乙所示||，从t ＝0开始经t 0时间细线开始松弛||，取g ＝10 m/s 2.求：图13(1)在前t 0时间内线圈中产生的感应电动势；(2)在前t 0时间内线圈的电功率；(3)t 0的值.答案 (1)0.4 V (2)0.16 W (3)2 s解析 (1)由法拉第电磁感应定律得E ＝n ΔΦΔt ＝n ×12×(L 2)2ΔB Δt＝10×12×(0.82)2×0.5 V ＝0.4 V . (2)I ＝E r＝0.4 A||，P ＝I 2r ＝0.16 W. (3)分析线圈受力可知||，当细线松弛时有：F 安＝nBI ·L 2＝mg ||，I ＝E r ||，B ＝2mgr nEL＝2 T 由题图乙知：B ＝1＋0.5t 0(T)||，解得t 0＝2 s.14.(10分)两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内||，导轨间距为L ||，电阻不计||，M 、M ′处接有如图14所示的电路||，电路中各电阻的阻值均为R ||，电容器的电容为C .长度也为L 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置||，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中.ab 在外力作用下向右匀速直线运动且与导轨保持良好接触||，在ab 运动距离为x 的过程中||，整个回路中产生的焦耳热为Q .求：图14(1)ab 棒的速度v 的大小；(2)电容器所带的电荷量q .答案 (1)4QR B 2L 2x (2)CQR BLx解析 (1)设ab 上产生的感应电动势为E ||，回路中电流为I ||，ab 运动距离x 所用时间为t ||，则有：E ＝BLv I ＝E 4R t ＝x vQ ＝I 2(4R )t 由上述方程得：v ＝4QR B 2L 2x. (2)设电容器两极板间的电势差为U ||，则有：U ＝IR电容器所带电荷量为：q ＝CU解得：q ＝CQR BLx. 15．(12分)如图15||，两条相距l 的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内||，其左端接一阻值为R 的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S 的区域||，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场||，磁感应强度大小B 1随时间t 的变化关系为B 1＝kt ||，式中k 为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域||，区域左边界MN (虚线)与导轨垂直||，磁场的磁感应强度大小为B 0||，方向也垂直于纸面向里．某时刻||，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动||，在t 0时刻恰好以速度v 0越过MN ||，此后向右做匀速运动．金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好||，它们的电阻均忽略不计．求：图15(1)在t ＝0到t ＝t 0时间间隔内||，流过电阻的电荷量的绝对值；(2)在时刻t (t >t 0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小．答案 (1)kt 0S R (2)B 0lv 0(t －t 0)＋kSt (B 0lv 0＋kS )B 0l R解析 (1)在金属棒未越过MN 之前||，穿过回路的磁通量的变化量为ΔΦ＝ΔBS ＝k ΔtS ①由法拉第电磁感应定律有E ＝ΔΦΔt② 由欧姆定律得I ＝E R③ 由电流的定义得I ＝Δq Δt④ 联立①②③④式得|Δq |＝kS RΔt ⑤由⑤式得||，在t ＝0到t ＝t 0的时间间隔内即Δt ＝t 0||，流过电阻R 的电荷量q 的绝对值为 |q |＝kt 0S R⑥ (2)当t >t 0时||，金属棒已越过MN .由于金属棒在MN 右侧做匀速运动||，有F ＝F 安⑦式中||，F 是外加水平恒力||，F 安是金属棒受到的安培力．设此时回路中的电流为I ||， F 安＝B 0lI ⑧此时金属棒与MN 之间的距离为s ＝v 0(t －t 0)⑨匀强磁场穿过回路的磁通量为Φ′＝B 0ls ⑩回路的总磁通量为Φt ＝Φ＋Φ′⑪其中Φ＝B 1S ＝ktS ⑫由⑨⑩⑪⑫式得||，在时刻t (t >t 0)||，穿过回路的总磁通量为Φt ＝B 0lv 0(t －t 0)＋kSt ⑬在t 到t ＋Δt 的时间间隔内||，总磁通量的改变ΔΦt 为ΔΦt ＝(B 0lv 0＋kS )Δt ⑭由法拉第电磁感应定律得||，回路感应电动势的大小为E t ＝ΔΦt Δt⑮ 由欧姆定律得I ＝E t R⑯ 联立⑦⑧⑭⑮⑯式得F ＝(B 0lv 0＋kS )B 0l R⑯ 16.(14分)如图16所示||，相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨||，MN 、PQ 与水平面的夹角为θ||，N 、Q 两点间接有阻值为R 的电阻.整个装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中||，磁场方向垂直导轨平面向下.将质量为m 、阻值也为R 的金属杆ab 垂直放在导轨上||，杆ab 由静止释放||，下滑距离x 时达到最大速度.重力加速度为g ||，导轨电阻不计||，杆与导轨接触良好.求：图16(1)杆ab 下滑的最大加速度；(2)杆ab 下滑的最大速度；(3)上述过程中||，杆上产生的热量.答案 见解析解析 (1)设ab 杆下滑到某位置时速度为v ||，则此时杆产生的感应电动势E ＝BLv回路中的感应电流I ＝E R ＋R杆所受的安培力F ＝BIL根据牛顿第二定律有：mg sin θ－B 2L 2v 2R＝ma 当速度v ＝0时||，杆的加速度最大||，最大加速度a ＝g sin θ||，方向沿导轨平面向下.(2)由(1)问知||，当杆的加速度a ＝0时||，速度最大||，最大速度v m ＝2mgR sin θB 2L 2||，方向沿导轨平面向下. (3)ab 杆从静止开始到最大速度过程中||，根据能量守恒定律有mgx sin θ＝Q 总＋12mv 2m又Q 杆＝12Q 总 所以Q 杆＝12mgx sin θ－m 3g 2R 2sin 2θB 4L 4.。

模块检测A(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对或不答的得0分)1．关于传感器，下列说法正确的是( )A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器C．干簧管是能够感知电场的传感器D．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大解析A项叙述符合传感器的定义，A正确．B项叙述说反了，B错误．干簧管是把磁场的强弱转化为电路的通断的传感器，C错．D项叙述也说反了，D错误．答案 A2．如图1所示，圆形线圈垂直放在匀强磁场里，第1秒内磁场方向指向纸里，如图乙．若磁感应强度大小随时间变化的关系如图甲，那么，下面关于线圈中感应电流的说法正确的是( )图1A．在第1秒内感应电流增大，电流方向为逆时针B．在第2秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针C．在第3秒内感应电流减小，电流方向为顺时针D．在第4秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针答案 B3．用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图2所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为U a、U b、U c和U d.下列判断正确的是( )图2A ．U a ＜U b ＜U c ＜U dB ．U a ＜U b ＜U d ＜U cC ．U a ＝U b ＜U c ＝U dD ．U b ＜U a ＜U d ＜U c解析 线框进入磁场后切割磁感线，a 、b 产生的感应电动势是c 、d 电动势的一半，而不同的线框的电阻不同，设a 线框电阻为4r ，b 、c 、d 线框的电阻分别为6r 、8r 、6r 则有： U a ＝BLv ·3r 4r ＝3BLv 4，U b ＝BLv ·5r 6r ＝5BLv 6，U c ＝B 2Lv ·6r 8r ＝3BLv 2，U d ＝B 2Lv ·4r 6r ＝4Blv3，故ACD错误，B 正确． 答案 B4．如图3所示，A 、B 是两个完全相同的灯泡，B 灯与电阻R 串联，A 灯与自感系数较大的线圈L 串联，其直流电阻等于电阻R 的阻值．电源电压恒定不变，当电键K 闭合时，下列说法正确的是( )图3A ．A 比B 先亮，然后A 熄灭 B ．B 比A 先亮，最后A 、B 同样亮C ．A 、B 同时亮，然后A 熄灭D ．A 、B 同时亮，然后A 逐渐变亮，B 的亮度不变 答案 B 5.图4如图4所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速率v 运动，从无场区进入匀强磁场区(磁场宽度大于bc 间距)，然后出来，若取逆时针方向为感应电流的正方向，那么下图中正确地表示回路中感应电流随时间变化关系的图象是( )答案 C6．如图5所示，把电阻R 、电感线圈L 、电容器C 并联接到一交流电源上，三个灯泡的亮度相同，若保持电源电压大小不变，而将频率增大，则关于三个灯的亮度变化说法正确的是( )图5A．A灯亮度不变，B灯变暗，C灯变亮B．A灯亮度不变，B灯变亮，C灯变暗C．A灯变暗，B灯亮度不变，C灯变亮D．A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变答案 A二、多项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分) 7．在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损耗的功率( )A．随输电线电阻的增大而增大B．和输送电压的平方成正比C．和输送电压的平方成反比D．和输电线上电流强度的平方成正比答案ACD8.图6如图6所示，半径为R的圆形线圈两端A、C接入一个平行板电容器，线圈放在随时间均匀变化的匀强磁场中，线圈所在平面与磁感线的方向垂直，要使电容器所带的电量增大，可采取的措施是( )A．电容器的两极板靠近些B．增大磁感强度的变化率C．增大线圈的面积D．使线圈平面与磁场方向成60°角答案ABC9．一个按正弦规律变化的交流电的图象如图7所示，根据图象可以知道( )图7A．该交流电流的频率是0.02 HzB．该交流电流的有效值是14.14 AC．该交流电流的瞬时值表示式是i＝20sin 0.02t(A)D．该交流电流的周期是0.02 s答案BD10．如图8所示，电路中的变压器为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑动触头，原线圈两端接电压恒定的交变电流，则能使原线圈的输入功率变大的是( )图8A．保持P的位置不变，S由b切换到aB．保持P的位置不变，S由a切换到bC．S掷于b位置不动，P向上滑动D．S掷于b位置不动，P向下滑动答案AC三、填空题(共2小题，每题5分，共10分)11．(4分)两个电流随时间的变化关系如图9甲、乙所示，把它们通入相同的电阻中，则在1 s内两电阻消耗的电能之比W a∶W b＝________.图9答案1∶212．(6分)如图10所示，先后以速度v1和v2(v1＝2v2)，匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下：图10(1)线圈中的感应电流之比I 1∶I 2＝________. (2)线圈中产生的热量之比Q 1∶Q 2＝________. (3)拉力做功的功率之比P 1∶P 2＝________. 答案 (1)2∶1 (2)2∶1 (3)4∶1四、计算题(共4小题，共36分．并要求写出必要的演算过程和单位，只写出最后答案的不得分) 13．(8分)图11如图11所示，边长为L 、匝数为n 的正方形金属线框，它的质量为m 、电阻为R ，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘．金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B ＝kt .求： (1)线框中的电流强度为多大？ (2)t 时刻线框受的安培力多大？解析 (1)线框中的电动势E ＝n ΔΦΔt ＝nS ΔB Δt ＝12nL 2k ，电流为I ＝nkL22R(2)安培力为F ＝BIL ＝kt nkL 22R L ＝nk 2L 32R t答案 (1)nkL 22R (2)nk 2L 32Rt14．(8分)如图12所示某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8×104W ，电厂输出电压仅350 V ，为减少输送功率损失 ，先用一升压变压器将电压升高再输送，在输送途中，输电线路的总电阻为4 Ω，允许损失的功率为输送功率的5%，求用户所需电压为220 V 时，升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？图12解析 损失的电功率ΔP ＝9.8×104×0.05＝4900 W 输电线上的电流I ＝ΔPR＝35 A输电线上的电压降ΔU ＝IR ＝140 V 输电电压U 2＝P I＝2800 V降压变压器的输入电压U 3＝U 2－ΔU ＝2660 V升压变压器：n 1n 2＝U 1U 2＝3502800＝18降压变压器：n 3n 4＝U 3U 4＝2660220＝13311答案 1∶8 133∶1115．(10分)发电机转子是边长为0.2 m 的正方形，线圈匝数为100匝，内阻8 Ω，初始位置如图13所示，以ad 、bc 中点连线为轴以600 r/min 的转速在1π T 的匀强磁场中转动，灯泡电阻为24 Ω，则：图13(1)从图示位置开始计时，写出感应电动势的瞬时值方程； (2)灯泡的实际消耗功率为多大？解析 (1)线圈运动的角速度ω＝20π rad/s ，电动势最大值为E m ＝nBS ω＝80 V 瞬时值方程e ＝80sin 20πt (V) (2)电动势有效值E ＝802＝40 2 V ，电流为I ＝ER ＋r ＝40232 A ＝542 A 电阻消耗的功率P ＝I 2R ＝75 W 答案 (1)e ＝80 sin 20 πt V (2)75 W16．(10分)如图14所示，ef 、gh 为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L ＝1 m ，导轨左端连接一个R ＝3 Ω的电阻，一根电阻为1 Ω的金属棒cd 垂直地放置导轨上，与导轨接触良好，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上．现对金属棒施加4 N 的水平向右的拉力F ，使棒从静止开始向右运动，试解答以下问题：图14(1)金属棒达到的最大速度v 是多少？(2)金属棒达到最大速度后，R 上的发热功率为多大？解析 (1)当金属棒速度最大时，拉力与安培力相等.B 2L 2v m R ＋r ＝F ，v m ＝F R ＋rB 2L 2＝4 m/s(2)回路中电流为I ＝BLv m R ＋r＝2 A ，电阻上的发热功率为P ＝I 2R ＝12 W 答案 (1)4 m/s (2)12 W模块检测B(时间：90分钟 满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对或不答的得0分)1．将一个闭合金属环用丝线悬于O 点，如图1所示．虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场．下列的现象能够发生的是( )图1A ．金属环的摆动不会停下来，一直做等幅摆动B ．金属环的摆动幅度越来越小，小到某一数值后做等幅摆动C ．金属环的摆动会很快停下来D ．金属环最后一次向左摆动时，最终停在平衡位置左侧某一点处解析 此题考查电磁阻尼．左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时(无论是进入还是穿出)，由于磁通量发生变化，环内一定有感应电流产生．根据楞次定律，感应电流将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象．若用能量守恒来解释：有电流产生，就一定有机械能向电能转化，摆的机械能将不断减小．摆动就会很快停下来． 答案 C2．在图2中，L 为电阻很小的线圈，G 1和G 2为内阻可不计、零点在表盘中央的电流计．当开关K 处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方．那么，当开关K 断开时，将出现( )图2A ．G 1和G 2的指针都立即回到零点B ．G 1的指针立即回到零点，而G 2的指针缓慢地回到零点C ．G 1的指针缓慢地回到零点，而G 2的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D ．G 1的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G 2的指针缓慢地回到零点 解析 K 断开后，自感电流的方向与G 1原电流方向相反，与G 2原电流方向相同．答案为D. 答案 D3．如图3所示的电路中，电源电压u ＝311sin(100πt )V ，A 、B 间接有“220 V，440 W”的电暖宝、“220 V,220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝，下列说法正确的是( )图3A ．交流电压表的示数为311 VB ．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 2 AC ．电暖宝发热的功率是抽油烟机发热功率的2倍D ．抽油烟机1 min 消耗的电能为1.32×104J解析 本题考查欧姆定律和交变电流的规律，意在考查学生对欧姆定律和交变电流的理解．由交变电压的表达式可知，交变电压的有效值U ＝U m2＝220 V ，所以交流电压表的示数为有效值220 V ，A 错误；电路正常工作时，通过保险丝的电流为I ＝P 1U 1＋P 2U 2＝3 A<3 2 A ，B 错误；电暖宝的功率是抽油烟机功率的2倍，但抽油烟机消耗的电能主要转化为机械能，产生的热量很少，电暖宝的热功率大于抽油烟机热功率的2倍，C 错误；抽油烟机1 min 消耗的电能为W ＝P 2t ＝220×60 J＝1.32×104J ，D 正确． 答案 D4．一台发电机的结构示意图如图4所示，其中N 、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M 是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M 中心的固定转轴匀速转动．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场．若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e 随时间t 变化规律的是( )图4解析 由于发电机内部相对两磁极为表面呈半圆柱面形状，磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的轴向磁场，所以距转轴距离相等的各点磁感应强度大小相等，根据法拉第电磁感应定律可知回路中产生大小恒定的感应电动势，故A 、B 错误；当线圈转到竖直位置时，回路中感应电动势反向，所以C 错误、D 正确． 答案 D5．钳形电流表的外形和结构如图5(a)所示．图(a)中电流表的读数为1.2 A ．图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则( )图5A ．这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4 AB ．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为0.4 AC ．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为3.6 AD ．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图(b)的读数为3.6 A解析 钳形表是根据电磁感应原理制成的，故只能用来测量交流电流，对钳形表的初、次级满足n 1n 2＝I 2I 1，I 2＝n 1n 2I 1，钳形表在使用时，初级是串联在被测电路中的，故同一电缆线虽多绕了几匝，但电缆线中的电流I 1保持不变，故当n 1增加3倍时I 2＝3.6 A ，C 正确． 答案 C6．如图6所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心抽头，电压表V 和电流表A 均为理想电表，除滑动变阻器电阻R 以外，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为：u 1＝2202sin 100πt (V)．下列说法中正确的是( )图6A ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为22 VB ．t ＝1600s 时，c 、d 两点间的电压瞬时值为110 VC ．单刀双掷开关与a 连接，滑动变阻器触头向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D ．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，电压表和电流表的示数均变小解析 由U 1U 2＝n 1n 2，知U 2＝n 2n 1U 1，当单刀双掷开关与a 连接时，U 1＝220 V ，n 1∶n 2＝10∶1，解得：U 2＝22 V ，A 选项正确；对B 选项：u 1＝2202sin 100πt ，所以u 1＝2202sin 100π×1600＝1102(V)，B 选项错误；对C 选项：滑动变阻器触头向上移动时，其电阻R 变大，由欧姆定律得：I 2＝U 2R，I 2变小，电流表示数变小，而电压表示数不变，因为它的示数U 2是由U 1和匝数比决定的，而这些量没有变化，因此C 错误；对D 选项：当单刀双掷开关由a 扳向b 时，匝数n 1变小，匝数n 2和输入电压U 1不变，由U 2＝n 2n 1·U 1，得U 2变大，I 2变大，因此电压表和电流表示数均变大．本题正确答案为A. 答案 A二、多项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分) 7．目前中国南极考察队队员正在地球南极考察，设想考察队队员在地球南极附近水平面上驾驶一辆冰车向前行进时，由于地磁场作用，冰车两端会有电势差，设驾驶员左方电势为U 1，右方电势为U 2，则下列说法正确的是( ) A ．向着南极点行进时，U 1比U 2高 B ．背着南极点行进时，U 1比U 2低 C ．在水平冰面上转圈时，U 1比U 2高D ．无论怎样在水平冰面上行进，U 1总是低于U 2解析 在南极附近，地磁场磁感线的方向都是向上的，向着南极点行进或者背着南极点行进时，冰车切割磁感线，由右手定则可知，驾驶员右方电势高于左方电势；不管冰车怎样在水平冰面上行进，依据右手定则可判定，驾驶员右方电势总是高于左方电势．故B 、D 正确．答案 BD8．电阻为1 Ω的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图7所示，现把交变电流加在电阻为9 Ω的电热丝上，下列判断正确的是( )图7A ．线圈转动的角速度为100 rad/sB ．在0～0.005 s 时间内，通过电阻的电荷量为15πC C ．电热丝两端的电压为180 VD ．电热丝的发热功率为1 800 W解析 由题图可知T ＝0.02 s ，ω＝2πT＝100π rad/s ，A 错误．在0～0.005 s 内，由U m ＝nBSw 得BS ＝2πWb ，q ＝ΔΦR ＋r ＝BS －0R ＋r ＝15π C ，B 正确．电热丝两端电压U ＝R R ＋r .U m2＝90 2 V ，C 错误．电热丝的发热功率P ＝I 2R ＝U 2R＝229W ＝1 800 W ，D 正确．答案 BD9．传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转化成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图8所示，是一种测定液面高度的电容式传感器示意图，金属芯线与导电的液体形成一个电容器，从电容C 的大小变化就能反映导电液面的升降情况，两者的关系是( )图8A ．C 增大表示h 增大B ．C 增大表示h 减小 C ．C 减小表示h 减小D ．C 减小表示h 增大答案 AC10．如图9所示，一理想自耦变压器线圈AB 绕在一个圆环形的闭合铁芯上，输入端AB 间加一正弦式交流电压，在输出端BP 间连接了理想交流电流表、灯泡和滑动变阻器，移动滑动触头P的位置，可改变副线圈的匝数，变阻器的滑动触头标记为Q，则( )图9A．只将Q向下移动时，灯泡的亮度变大B．只将Q向下移动时，电流表的读数变小C．只将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大D．只提高输入端的电压U时，电流表的读数变大解析将Q向下移动时，R阻值增大．电路中电阻增大，电流减小，故B项正确；由于副线圈上电压不变，电灯两端的电压不变，功率不变，亮度不变，故A项错．将P沿顺时针方向移动时副线圈匝数减少，电压减小，电流减小，故C项错．提高输入端的电压时，副线圈上电压增大，电流增大，故D项正确．答案BD三、填空题(每小题5分，共10分)11．如图10所示，理想变压器的初级线圈接在220 V的正弦交流电源上，R＝10 Ω，次级线圈b、c间匝数为10匝，当把电键K由b掷向c时，通过R上的电流增加0.2 A，则通过变压器铁芯的最大磁通量变化率为________．图10解析由U1/n1＝U2/n2＝U3/n3得U1/n1＝(U3－U2)/(n3－n2)可得U1/n1＝0.2 V/匝，即每匝线圈若接一个伏特表其示数为0.2 V，所以结合法拉第电磁感应定律可知则通过变压器铁芯的最大磁通量变化率为25Wb/s.答案25Wb/s12．如图11甲所示，调压器装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，、为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图11乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，则：图11电流表的示数为________A ，的示数为________A ，原线圈中电流的瞬时值表达式为：________.答案 2 A 1 A i ＝2202sin(100πt ) A四、计算题(共4小题，共36分．并要求写出必要的演算过程和单位，只写出最后答案的不得分)13．(8分)在拆装某种大型电磁设备的过程中，需将设备内部的处于匀强磁场中的线圈先闭合，然后再提升直至离开磁场．操作时通过手摇轮轴A 和定滑轮O 来提升线圈．假设该线圈可简化为水平长为L ，上下宽度为d 的矩形线圈，其匝数为n ，总质量为M ，总电阻为R ，如图12所示．开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐．若转动手摇轮轴A .在时间t 内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场．此过程中，流过线圈中每匝导线横截面的电量为q ，求：图12(1)磁场的磁感应强度．(2)在转动轮轴时，人至少需做多少功？(不考虑摩擦影响)．解析 (1)设磁场的磁感应强度为B ，在匀速提升过程中线圈运动速度v ＝d t① 线圈中感应电动势E ＝nBLv ② 产生的感应电流I ＝E R③ 流过导线横截面的电量q ＝It ④ 联立①②③④得B ＝qR nLd(2)匀速提拉过程中，要克服重力和安培力做功 即W ＝W G ＋W B ⑤ 又W G ＝Mgd ⑥W B ＝nBILd ⑦联立①②③⑤⑥⑦可得W ＝Mgd ＋q 2Rt答案 (1)qR nLd (2)Mgd ＋q 2Rt14．(8分)如图13所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L 的单匝正方形线框abcd ，在外力的作用下以恒定的速率v 向右运动进入磁感应强度为B 的有界匀强磁场区域．线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab 边始终平行于磁场的边界．已知线框的四个边的电阻值相等，均为R .求：图13(1)在ab 边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小． (2)在ab 边刚进入磁场区域时，ab 边两端的电压． (3)在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量． 解析 (1)ab 边切割磁感线产生的电动势为E ＝BLv 所以通过线框的电流为I ＝E 4R ＝BLv4R(2)ab 边两端电压为路端电压 U ab ＝I ·3R 所以U ab ＝3BLv4(3)线框被拉入磁场的整个过程所用时间t ＝L v线框中电流产生的热量Q ＝I 2·4R ·t ＝B 2L 3v4R答案 (1)BLv 4R (2)3BLv 4 (3)B 2L 3v4R15．(10分)图14甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN 、PQ 平行地固定在同一水平面上，两导轨间距L ＝0.20 m ，电阻R ＝0.40 Ω，导轨上停放一质量m ＝0.10 kg 的金属杆ab ，位于两导轨之间的金属杆的电阻r ＝0.10 Ω，导轨的电阻可忽略不计．整个装置处于磁感应强度B ＝0.50 T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．现用一水平外力F 水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U 随时间t 变化的关系如图14乙所示．从金属杆开始运动经t ＝5.0 s 时，求：图14(1)通过金属杆的感应电流的大小和方向； (2)金属杆的速度大小；(3)外力F 的瞬时功率．解析 (1)由图象可知，t ＝5.0 s 时的U ＝0.40 V 此时电路中的电流(即通过金属杆的电流)I ＝U R＝1.0 A 用右手定则判断出，此时电流的方向为由b 指向a (2)金属杆产生的感应电动势E ＝I (R ＋r )＝0.50 V 因E ＝BLv ，所以5.0 s 时金属杆的速度大小v ＝EBL＝5.0 m/s (3)金属杆速度为v 时，电压表的示数应为U ＝RR ＋rBLv 由图象可知，U 与t 成正比，由于R 、r 、B 及L 均为不变量，所以v 与t 成正比，即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动． 金属杆运动的加速度a ＝v t＝1.0 m/s 2根据牛顿第二定律，在5.0 s 末时对金属杆有F －BIL ＝ma ，解得F ＝0.20 N此时F 的瞬时功率P ＝Fv ＝1.0 W答案 (1)1.0 A b →a (2)5.0 m/s (3)1.0 W16．(10分)如图15所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab ＝0.25 m ，宽度bc ＝0.20 m ，共有n ＝100匝，总电阻r ＝1.0 Ω，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO ′转动．线圈处于磁感应强度B ＝0.40 T 的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡，当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W ．(不计转动轴与电刷的摩擦)图15(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式E m ＝nBS ω(其中S 表示线圈的面积)； (2)求线圈转动的角速度ω；(3)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能．解析 (1)线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大，设ab 边的线速度为v ，该边产生的感应电动势为E 1＝BL ab v线圈的cd 边产生的感应电动势为E 2＝BL cd v 线圈产生的总感应电动势为：E m ＝n (E 1＋E 2) 因为L ab ＝L cd ， 所以E m ＝2nBL ab v 线速度v ＝ω·12L bc ，所以E m ＝nBL ab L bc ω＝nBS ω(其中S ＝L ab L bc 表示线圈的面积) (2)设小灯泡正常发光时的电流为I ，则I ＝P 额U 额＝0.60 A 设灯泡正常发光时的电阻为R ，R ＝U 2额P＝5.0 Ω根据闭合电路欧姆定律得：E ＝I (R ＋r )＝3.6 V 发电机感应电动势最大值为E m ＝2E ，E m ＝nBS ω 解得ω＝E mnBS＝1.8 2 rad/s ＝2.5 rad/s (3)发电机产生的电能为Q ＝IEt ，t ＝100T ＝100×2πω s解得Q ＝5.0×102J 答案 (1)见解析 (2)2.5 rad/s (3)5.0×102J。

第四章电磁感应1划时代的发现2探究感应电流的产生条件A组1.如图所示,一个矩形线圈与两条通有相同大小电流的平行直导线处于同一平面,并且处在两导线的中央,则()A.两导线电流同向时,穿过线圈的磁通量为零B.两导线电流反向时,穿过线圈的磁通量为零C.两导线电流同向或反向,穿过线圈的磁通量都相等D.两导线电流产生的磁场是不均匀的,不能判定穿过线圈的磁通量是否为零解析:根据安培定则,两导线电流同向时,它们在线圈处产生的磁场反向,穿过线圈的磁通量为零;两导线电流反向时,它们在线圈处产生的磁场同向,穿过线圈的磁通量不为零,故选项A正确。

答案:A2.如图所示,条形磁铁正上方放置一矩形线框,线框平面水平且与条形磁铁平行。

则线框由N极端匀速平移到S极端的过程中,线框中的感应电流的情况是()A.线框中始终无感应电流B.线框中始终有感应电流C.线框中开始有感应电流,当线框运动到磁铁中部时无感应电流,过中部后又有感应电流D.线框中开始无感应电流,当线框运动到磁铁中部时有感应电流,过中部后又无感应电流解析:先画出条形磁铁的磁场分布情况,然后分析线圈在平移过程中,穿过线框的磁通量的变化情况,可知,穿过线圈的磁通量始终在变化,故B正确。

答案:B3.如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是()解析:产生感应电流的条件是穿过线圈的磁通量发生变化,选项B符合要求。

答案:B4.如图所示,竖直放置的长直导线通以图示方向的电流,有一矩形金属线框abcd与导线处在同一平面内,下列情况下,矩形线框中不会产生感应电流的是()A.导线中电流变大B.线框向右平动C.线框向下平动D.线框以ab边为轴转动解析:导线中电流变大,则周围的磁感应强度增强,线框中磁通量增大,可以产生感应电流;线框向右平动时,线框中的磁感应强度减小,磁通量减小,可以产生感应电流;线框向下平动时,线框中的磁感应强度不变,磁通量不变,不会产生感应电流;线框以ad边为轴转动时,线框中的磁通量发生变化,会产生感应电流,故选项A、B、D不合题意,选项C符合题意。