安徽省蚌埠田家炳中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题

安徽省蚌埠田家炳中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题

安徽省蚌埠田家炳中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题 ‎ 一、单选题（本大题共9小题，共36.0分）‎ ‎1.关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是（　）‎ A. 磁通量越大，感应电动势一定越大 B. 磁通量减小，感应电动势一定减小 C. 磁通量变化越快，感应电动势一定越大 D. 磁通量变化越大，感应电动势一定越大 ‎2.闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，若导线分别按照下图中各情况在纸面内运动，能在电路中产生感应电流的情形是（　）‎ A. 都会产生感应电流 B. 都不会产生感应电流 C. 甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流 D. 甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流 ‎3.如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是（　）‎ A. PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B. PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C. PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D. PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向 ‎4.‎ 如图所示，在水平面上有一个闭合的线圈，将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中，在磁铁进入线圈的过程中，线圈中会产生感应电流，磁铁会受到线圈中电流的作用力，若从线圈上方俯视，关于感应电流和作用力的方向，以下判断正确的是（　）‎ A. 若磁铁的N极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流 B. 若磁铁的S极向下插入，线圈中产生逆时针方向的感应电流 C. 无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向下的引力 D. 无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向上的斥力 ‎5.如图所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B中拉出，这一过程中通过金属环某一截面的电荷量为（　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎6.有两个匀强磁场区域，宽度都为L，磁感应强度大小都是B，方向如图所示．由均匀导线制成单匝正方形闭合线框，边长为L．闭合线框从左向右匀速穿过与线框平面垂直的两个匀强磁场区域，规定感应电流逆时针方向为正方向，则线框从位置I运动到位置II的过程中感应电流i随时间t变化的图象正确的是（　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎7.如图所示，固定的水平长直导线中通有向右电流I，闭合的矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平 行．线框由静止释放，在下落过程中（　）‎ A. 穿过线框的磁通量保持不变 B. 线框所受安培力的合力为零 C. 线框中产生顺时针方向的感应电流 D. 线框的机械能不断增大 ‎8.在平行于水平面的有界匀强磁场上方有两个由相同金属材料制成的正方形线框A、B，从同一高度由静止开始同时释放，磁感线始终与线框平面垂直，A线框有一个小缺口，B线框是闭合的．则下列判断正确的是（　）‎ A. A、B在进入磁场过程中均产生感应电流 B. A、B都做自由落体运动 C. A线圈比B线圈先落地 D. B的落地速度比A的大 ‎9.在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场感应强度B随时间如图乙变化时，下图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ 二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）‎ ‎10.两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为‎0.1m ‎、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图（a）所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图（b）所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正）。下列说法正确的是（　）‎ A. 磁感应强度的大小为0.5 T B. 导线框运动速度的大小为‎0.5m/s C. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D. 在t=0.4s至t=0.6s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1N ‎11.如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎12.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（二极管只允许一个方向的电流通过），则下列说法正确的有（ ）‎ A. 当S闭合时，立即变亮，逐渐变亮 B. 当S闭合时，一直不亮，逐渐变亮 C. 当S断开时，立即熄灭 D. 当S断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 ‎13.如图所示，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框abcd位于竖直平面内，其下方有一垂直于纸面向外，上下边界均与线框ab边平行的匀强磁场区域MNQP．已知磁场区域的宽度为d，磁感应强度为B，线框的总电阻为R，边长为L（L＜d），质量为m．让线框从离磁场区域边界MN的高度为h处由静止释放，其cd边刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度相等，已知重力加速度为g．则（　）‎ A. 线框穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为mgd B. 线框cd边刚进入磁场时，cd两点间的电势差为BL C. 线框从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程中，先减速后加速 D. 线框从 cd边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量为 三、填空题（本大题共4小题，共16.0分）‎ ‎14.电磁感应现象是英国物理学家______首先发现的．探究这个现象应选用如图中______（填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验．‎ ‎15.用下述方法给仪器内部的金属部分加热：把含有玻璃外壳的仪器放在通有交变电流的线圈中，仪器内部的金属部分变热了，而玻璃外壳还是冷的。金属变热是由于金属部分产生了________。‎ ‎16.匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，导体棒ab长为L，垂直磁场放置，ab棒以a端为轴在纸面内以角速度匀速转动如图所示，则a、b两端的电势差为______，______端电势高．‎ ‎17.如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零．A和B是两个相同的灯泡，则当开关S闭合瞬间，A、B两灯_________ (填“同时”或“不同时”)亮，当开关S断开瞬间，a点电势比b点电势______________（填“高”或“低”）．‎ 四、计算题（本大题共3小题，共32.0分）‎ ‎18.如图所示，宽为‎0.5m的光滑水平金属框架固定在方向竖直向下、磁感应强度大小为B=0.80T的匀强磁场中，框架左端连接一个R=0.4Ω的电阻，框架上面置一电阻r=0.1Ω的金属导体ab，ab长为‎0.5m．ab始终与框架接触良好且在水平恒力F作用下以v=‎1.25m/s的速度向右匀速运动（设水平金属框架足够长．轨道电阻及接触电阻忽略不计）．‎ ‎（1）试判断金属导体ab两端哪端电势高；‎ ‎（2）求通过金属导体ab的电流大小：‎ ‎（3）求水平恒力F对金属导体ab做功的功率．‎ ‎19.如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1．在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t1和B0（取向里的磁场方向为正），导线的电阻不计。求0至2t1时间内 ‎（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；‎ ‎（2）通过电阻R1上的电量q。‎ ‎20.如图所示，导轨是水平的，其间距L1=‎0.5m，ab杆与左端的距离L2=‎0.8m，由导轨与ab杆所构成的回路电阻为0.2Ω．方向垂直导轨平面向下的匀强磁场的磁感应强度B=1T，滑轮下挂一重物质量为‎0.04kg，ab杆与导轨的摩擦不计，现使磁场以的变化率均匀地增大，由磁场开始变化起计时，‎ 求当时间t为多少时，重物刚好离开地面？（g取‎10m/s2）‎ 田家炳中学高二物理试卷 ‎2020.3‎ 一、单选题（本大题共9小题，共36.0分）‎ 1. 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 磁通量越大，感应电动势一定越大 B. 磁通量减小，感应电动势一定减小 C. 磁通量变化越快，感应电动势一定越大 D. 磁通量变化越大，感应电动势一定越大 ‎【答案】C ‎【解析】解：A、磁通量越大，磁通量的变化率不一定越大，感应电动势不一定越大。故A错误。‎ B、磁通量减小，磁通量变化率可能增大，可能不变，也可能减小，则感应动势可能增大，可能不变，也可能减小。故B错误。‎ C、磁通量变化越快，磁通量变化率越大，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势一定越大。故C正确。‎ D、磁通量变化越大，而变化的时间不确定，则磁通量的变化率不一定越大，感应电动势不一定越大。故D错误。‎ 故选：C。‎ 根据法拉第电磁感应定律可知，闭合电路中产生的感应电动势的大小与穿过电路的磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率反映磁通量变化的快慢，磁通量变化越快，磁通量变化率越大。‎ 本题要紧扣法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决磁通量的变化率，而与磁通量、磁通量的变化量的关系不确定。‎ 2. 闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，若导线分别按照下图中各情况在纸面内运动，能在电路中产生感应电流的情形是（　　）‎ 1. A. 都会产生感应电流 B. 都不会产生感应电流 C. 甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流 D. 甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流 ‎【答案】D ‎【解析】解：甲、丙图中，闭合电路的一部分导线的运动方向与磁感线垂直，做切割磁感线运动，会产生感应电流。‎ 乙图中，导线的运动方向与磁场方向平行，不切割磁感线，没有感应电流产生。‎ 丁图中，导线的运动方向与磁感线在同一平面内时，导体不切割磁感线，没有感应电流产生。所以甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流。故D正确。‎ 故选：D。‎ 当闭合电路的一部分导线做切割磁感线运动时，导体中才产生感应电流．当导体的运动方向与磁感线在同一平面内时，导体不切割磁感线，没有感应电流产生．结合产生感应电流的条件进行分析．‎ 解决本题的关键要掌握产生感应电流的条件，知道导体的速度与磁场平行时不切割磁感线，不产生感应电流．‎ 2. 如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是（　　）‎ A. PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B. PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C. PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D. PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向 ‎【答案】D ‎【解析】解：PQ向右运动，导体切割磁感线，根据右手定则，可知电流由Q流向P，即逆时针方向，根据楞次定律可知，通过T的磁场减弱，则T的感应电流产生的磁场应指向纸面里面，则感应电流方向为顺时针。‎ 故选：D。‎ PQ切割磁感线，根据右手定则判断；‎ PQRS产生电流后，会对穿过T的磁感应强度产生影响，根据楞次定律分析T中的感应电流的变化情况。‎ 本题考查了感应电流的方向判断，两种方法：一种是右手定则，另一种是楞次定律。使用楞次定律判断比较难，但是掌握它的核心也不会很难。‎ 1. 如图所示，在水平面上有一个闭合的线圈，将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中，在磁铁进入线圈的过程中，线圈中会产生感应电流，磁铁会受到线圈中电流的作用力，若从线圈上方俯视，关于感应电流和作用力的方向，以下判断正确的是（　　）‎ 2. 3. A. 若磁铁的N极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流 B. 若磁铁的S极向下插入，线圈中产生逆时针方向的感应电流 C. 无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向下的引力 D. 无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向上的斥力 ‎【答案】D ‎【解析】【分析】‎ 在磁铁进入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量增加，根据磁场方向，由楞次定律判断感应电流的方向。通电线圈的磁场与条件磁铁相似，由安培定则判断线圈的极性，分析线圈与磁铁间的作用力。‎ ‎​本题是楞次定律的基本应用，对于电磁感应现象中，导体与磁体的作用力也可以根据楞次定律的另一种表述判断：感应电流的磁场总要阻碍导体与磁体间的相对运动。‎ ‎【解答】‎ A.若磁铁的N极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向下，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，故A错误；‎ B.若磁铁的S极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，根据楞次定律可知，线圈中产生顺时针方向的感应电流，故B错误；‎ CD.根据安培定则判断可知，当N极向下插入时，线圈上端相当于N极；当S极向下插入，线圈上端相当于S极，与磁铁的极性总相反，存在斥力，故C错误，D正确。‎ 故选D。‎ 1. 如图所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B中拉出，这一过程中通过金属环某一截面的电荷量为（　　）‎ 2. 3. A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】【分析】‎ 由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，由电流的定义式求出感应电荷量。本题考查了求磁通量的变化量、感应电荷量等问题，应用磁通量的定义式、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式即可正确解题，求感应电荷量时，也可以直接用公式q=计算。‎ ‎【解答】‎ 金属环的面积：S=π（）2=，‎ 由法拉第电磁感应定律得：E==，‎ 由欧姆定律得，感应电流：I=，‎ 感应电荷量：q=I△t，‎ 解得：q==，故A正确，BCD错误；‎ 故选：A。‎ 1. 有两个匀强磁场区域，宽度都为L，磁感应强度大小都是B，方向如图所示．由均匀导线制成单匝正方形闭合线框，边长为L．闭合线框从左向右匀速穿过与线框平面垂直的两个匀强磁场区域，规定感应电流逆时针方向为正方向，则线框从位置I运动到位置II的过程中感应电流i随时间t变化的图象正确的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】【分析】‎ 导体切割磁感线时产生感应电动势那部分导体相当于电源，由楞次定律或右手定则判断出感应电流方向，根据在电源内部电流从负极到正极，就可确定感应电动势的方向．解决本题的关键掌握切割产生的感应电动势公式和欧姆定律公式，会通过右手定则或楞次定律判断感应电流的方向．‎ ‎【解答】‎ 金属棒刚进入磁场（和刚出磁场）时切割磁感线产生感应电流，右手定则判断出感应电流方向为逆时针方向，为正值，故BD错误；‎ 此过程感应电流大小：I==，v不变，I不变；‎ 当线框刚进入第二个磁场时，右侧金属棒切割磁感线产生的感应电动势方向向下，左侧金属棒产生的感应电动势向上，总的感应电动势方向为顺时针方向，感应电流沿顺时针方向，为负值．此过程，感应电流的大小：I2==2I，故A错误，C正确．‎ 故选：C 1. 如图所示，固定的水平长直导线中通有向右电流I，闭合的矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中（　　）‎ A. 穿过线框的磁通量保持不变 B. 线框所受安培力的合力为零 C. 线框中产生顺时针方向的感应电流 D. 线框的机械能不断增大 ‎【答案】C ‎【解析】解：A、线框在下落过程中，所在磁场减弱，穿过线框的磁感线的条数减小，磁通量减小．故A错误．‎ B、由于离导线越远的地方磁场越小，所以线框的上边受到的安培力大于下边受到的安培力，合力的方向向上，故B错误．‎ C、根据安培定则，电流产生的磁场在导线的下方垂直于纸面向里，下落过程中，因为磁通量随线框下落而减小，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相同，所以感应电流的方向为顺时针方向，故C正确．‎ D、下落过程中，因为磁通量随线框下落而减小，线框中产生电能，机械能减小．故D错误；‎ 故选：C．‎ 根据磁能量形象表示：穿过磁场中某一面积的磁感线的条数判断磁能量的变化．用楞次定律研究感应电流的方向．用左手定则分析安培力，根据能量守恒定律研究机械能的变化．‎ 本题考查电流的磁场和电磁感应中楞次定律等，难度不大，要注意左手定则、右手定则和安培定则使用的条件．‎ 1. 在平行于水平面的有界匀强磁场上方有两个由相同金属材料制成的正方形线框A、B，从同一高度由静止开始同时释放，磁感线始终与线框平面垂直，A线框有一个小缺口，B线框是闭合的．则下列判断正确的是（　　）‎ A. A、B在进入磁场过程中均产生感应电流 B. A、B都做自由落体运动 C. A线圈比B线圈先落地 D. B的落地速度比A的大 ‎【答案】C ‎【解析】解：A线圈进入磁场时，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度等于g．而B线圈是闭合的，进入磁场时，产生感应电流，线圈受到竖直向上的安培力作用，加速度小于g，故A线圈最先落地；根据能量关系可知A落地的速度要大于B的速度；故C正确，ABD错误；‎ 故选：C．‎ A线圈有一个缺口，进入磁场后，不产生感应电流，不受安培力作用，只受重力，加速度等于g．而B线圈是闭合的，进入磁场后，产生感应电流，线圈受到竖直向上的安培力作用，根据动力学规律可分析下落时间的关系．‎ 本题关键明确电磁感应的条件，明确只有线圈闭合时才能产生感应电流，从而产生阻碍作用使线圈下落的速度变小．‎ 1. 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场感应强度B随时间如图乙变化时，下图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是（）‎ 2. A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】【分析】‎ 由电磁感应现象产生的条件判断哪些阶段回路中产生感应电动势，再由楞次定律判断感应电流的方向，最后由法拉第电磁感应定律判断感应电动势的大小。‎ 本题主要考查对电磁感应现象产生的条件、楞次定律及法拉第电磁感应定律的理解及应用，知道只有当回路的磁通量变化时，回路中才产生感应电动势。较简单。‎ ‎【解答】‎ 由于磁场方向竖直向上，当向上的磁场变化时，由电磁感应产生的条件可知，回路中产生感应电动势；故由图可知在1-3s内，回路中无感应电动势；由楞次定律可知，当竖直向上的磁场增强时，回路中的电流为正向电流，故电动势沿正向；当磁场向上减弱时，由楞次定律可知，电流沿反向，故电动势沿反向；由法拉第电磁感应定律得：，由表达式可知，由于第一阶段的磁感应强度的变化率是第三阶段变化率的2倍，故两阶段的感应电动势是2倍关系。故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ 二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）‎ 1. 两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为‎0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图（a）所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图（b）所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正）。下列说法正确的是（　　）‎ A. 磁感应强度的大小为0.5 T B. 导线框运动速度的大小为‎0.5m/s C. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D. 在t=0.4s至t=0.6s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1N ‎【答案】BC ‎【解析】解：AB、由图象可以看出，0.2-0.4s没有感应电动势，所以从开始到ab进入用时0.2s，导线框匀速运动的速度为：v=，根据E=BLv知磁感应强度为：B=，故A错误，B正确。‎ C、由b图可知，线框进磁场时，感应电流的方向为顺时针，根据楞次定律得，磁感应强度的方向垂直纸面向外，故C正确。‎ D、在0.4-0.6s内，导线框所受的安培力F=BIL==N=0.04N，故D错误。‎ 故选：BC。‎ 根据线框匀速运动的位移和时间求出速度，结合E=BLv求出磁感应强度，根据感应电流的方向，结合楞次定律得出磁场的方向。根据安培力公式得出导线框所受的安培力。‎ 本题考查了导线切割磁感线运动，掌握切割产生的感应电动势公式以及楞次定律，本题能够从图象中获取感应电动势的大小、方向、运动时间等。‎ 1. 如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】BCD ‎【解析】【分析】‎ 根据公式分析答题，其中v是有效的切割速度,根据情况使用，同样L是有效的切割长度，也要根据情况来使用。‎ 本题考查了求导体棒切割磁感线产生的感应电动势，记住并理解公式、知道公式的使用条件即可正确解题。‎ ‎【解答】‎ A.由图甲所示可知，v与金属导体不垂直，感应电动势，故A错误；‎ B.由图乙所示可知，金属导体垂直切割磁感线，则，故B正确；‎ C.由图丙所示可知，金属导体水平部分不切割磁感线，只有竖直部分切割磁感线，感应电动势，故C正确；‎ D.由图丁所示可知，金属导体切割磁感线的有效长度为l，感应电动势，故D正确。‎ 故选BCD。‎ 1. 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（）‎ 2. A. 当S闭合时，立即变亮，逐渐变亮 B. 当S闭合时，一直不亮，逐渐变亮 C. 当S断开时，立即熄灭 D. 当S断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 ‎【答案】BD ‎【解析】解：AB. 闭合开关的瞬间，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过L1，由于线圈中自感电动势的阻碍，L2灯逐渐亮，故A错误，B正确。‎ CD. 闭合开关，待电路稳定后断开开关，线圈L产生自感电动势，两灯串联，所以L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭。故C错误，D正确。‎ 故选：BD。‎ 当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律，以及二极管具有单向导电性进行分析。‎ 对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源；同时运动注意二极管的作用。‎ 3. 如图所示，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框abcd 位于竖直平面内，其下方有一垂直于纸面向外，上下边界均与线框ab边平行的匀强磁场区域MNQP．已知磁场区域的宽度为d，磁感应强度为B，线框的总电阻为R，边长为L（L＜d），质量为m．让线框从离磁场区域边界MN的高度为h处由静止释放，其cd边刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度相等，已知重力加速度为g．则（　　）‎ 1. 2. A. 线框穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为mgd B. 线框cd边刚进入磁场时，cd两点间的电势差为BL C. 线框从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程中，先减速后加速 D. 线框从 cd边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量为 ‎【答案】CD ‎【解析】解：A、线框进入磁场过程穿过线框的磁通量发生变化产生感应电动势，产生感应电流，产生焦耳热，线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不变，不产生感应电流，不产生焦耳热，由题意可知，cd边刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度相等，该过程线框的动能不变而重力势能减少同时线框产生焦耳热，由能量守恒定律可知，产生的焦耳热等于重力势能的减少量，即焦耳热为：mgd，线框离开磁场过程与进入磁场过程产生的焦耳热相等为mgd，因此线框穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为：2mgd，故A错误；‎ B、线框进入磁场前做自由落体运动，由匀变速直线运动的速度位移公式得：v2=2gh，解得，cd边进入磁场时的速度：v=，产生的感应电动势：E=BLv=BL，cd两端的电势差：U=IR外=×R=BL，故B错误；‎ C、由于线框的边长L＜d，线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不变，不产生感应电流，线框只受重力作用做匀加速直线运动，由题意可知：cd边刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度相等，则线框进入磁场时做减速运动，完全进入磁场后做加速运动，线框从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程中，先减速后加速，故C 正确；‎ D、线框从 cd边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量：q=△t=△t=△t==，故D正确；‎ 故选：CD．‎ 应用能量守恒定律可以求出线框穿过磁场区域过程产生的焦耳热；‎ 由自由落体的速度位移公式求出cd边进入磁场时的速度，应用E=BLv求出感应电动势，然后由欧姆定律求出cd两端点的电势差；‎ 根据题意分析线框的运动过程与运动性质；‎ 应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律与电流定义式可以求出通过截面的电荷量．‎ 本题是电磁感应练习题，分析清楚线框的运动过程是解题的前提与关键，应用能量守恒定律可以求出产生的焦耳热，应用匀变速直线运动的速度位移公式、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式可以解题．‎ 三、填空题（本大题共4小题，共16.0分）‎ 1. 电磁感应现象是英国物理学家______首先发现的．探究这个现象应选用如图中______（填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验．‎ 2. ‎【答案】法拉第   甲 ‎【解析】解：电磁感应现象是英国物理学家法拉第首先发现的．在甲图中，因动而生电，故是电磁感应现象，可利用这个电路来探究电磁感应现象．‎ 对乙图中有电源，因通电而运动，是通电导线受到力的作用，是电动机的制作原理．‎ 故答案为：法拉第，甲 电磁感应现象是英国物理学家法拉第首先发现的．探究这个现象的电路中应没有电源．‎ 本题可对比记住下列知识：‎ ‎（1）电磁感应现象实验装置没有电源直接供电；通电导体在磁场中受力实验装置是电源直接供电；‎ ‎（2）电磁感应现象实验影响电流方向的因素是运动方向和磁场方向；通电导体在磁场中受力实验影响受力方向的因素是电流方向和磁场方向；‎ ‎（3）电磁感应现象实验中将机械能转化为电能；通电导体在磁场中受力实验中电能转化为机械能；‎ ‎（4）发电机利用电磁感应现象原理，而电动机是利用通电导体在磁场中受力原理．‎ 1. 用下述方法给仪器内部的金属部分加热：把含有玻璃外壳的仪器放在通有交变电流的线圈中，仪器内部的金属部分变热了，而玻璃外壳还是冷的。金属变热是由于金属部分产生了________。‎ ‎【答案】​涡流 ‎【解析】【分析】‎ 电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流，涡流会在导体中产生大量的热量。‎ 本题考查涡流的应用，要注意明确涡流现象其实就是电磁感应。‎ ‎【解答】‎ ‎​含有玻璃外壳的仪器放在通有交变电流的线圈中，仪器内部的金属部分变热了，而玻璃外壳还是冷的。金属变热是由于金属部分产生了涡流。‎ 故答案为：涡流。‎ 匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，导体棒ab长为L，垂直磁场放置，ab棒以a端为轴在纸面内以角速度匀速转动如图所示，则a、b两端的电势差为______，______端电势高．‎ ‎【答案】​，b。‎ ‎【解析】（1）‎ ‎【分析】‎ 当电流的方向与磁场方向垂直，根据求出磁感应强度的大小磁感应强度的大小与放入磁场中的电流元无关，解决本题的关键掌握磁感应强度的定义式，知道磁感应强度的大小由磁场本身的性质决定，与放入磁场中电流的大小、导线的长度无关。‎ ‎【解答】‎ 磁感应强度，如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度不变，仍然为0.2T。‎ 故答案为：0.2；0.2；‎ ‎（2）​‎ ‎【分析】‎ 由磁通量的定义可知线圈中磁通量的变化；由法拉第电磁感应定律可求得线圈中的感应电动势，从而即可求解。本题考查法拉第电磁感应定律的应用，题目较为简单，熟记法拉第电磁感应定律即可求解。‎ ‎【解答】‎ 在磁体竖直向下落时，穿过线圈的磁感应强度增大，故磁通量变大；由法拉第电磁感应定律可得：。‎ 故答案为：变大；2。‎ ‎（3）‎ ‎【分析】‎ 根据感应电动势公式，求解金属杆MN滑动的速度大小由楞次定律判断通过电阻R的电流方向。掌握切割感应电动势公式和楞次定律是解决本题的关键，对于感应电流的方向，也可以运用右手定则判断，结果一样。‎ ‎【解答】‎ 由感应电动势公式得：   当金属杆MN向右运动时，穿过回路NMab的磁通量增大，根据楞次定律判断知：通过电阻R的电流方向为cRa。‎ 故答案为：10；cRa。‎ ‎（4）‎ ‎【分析】‎ 根据转动切割产生的感应电动势公式求出a、b两端的电势差，根据右手定则判断电势的高低。解决本题的关键掌握转动切割产生的感应电动势公式会运用右手定则判断电势的高低。‎ ‎【解答】‎ ab棒以a端为轴在纸面内以角速度匀速转动，则a、b两端的电势差根据右手定则知，b端电势高。‎ 故答案为：，b。‎ 1. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零．A和B是两个相同的灯泡，则当开关S闭合瞬间，A、B两灯_________ (填“同时”或“不同时”)‎ 亮，当开关S断开瞬间，a点电势比b点电势______________（填“高”或“低”）．‎ 1. ‎【答案】同时高 ‎【解析】【分析】‎ 当电键K闭合时，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用，分析哪个灯先亮。断开瞬间也可以按照同样的思路分析。‎ 明确自感现象是特殊的电磁感应现象，应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行理解，注意线圈的电阻不计是解题的关键。‎ ‎【解答】‎ 电键S闭合瞬间，线圈L对电流有阻碍作用，则相当于灯泡A与B串联，因此同时亮。‎ 稳定后当电键K断开后，A中不会再有电流通过，故A马上熄灭，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源左端为高电势，与灯泡B构成闭合回路放电，流经灯泡B的电流是由a到b，故a点电势比b点电势高；‎ 故填：同时高 四、计算题（本大题共3小题，共32.0分）‎ 2. 如图所示，宽为‎0.5m的光滑水平金属框架固定在方向竖直向下、磁感应强度大小为B=0.80T的匀强磁场中，框架左端连接一个R=0.4Ω的电阻，框架上面置一电阻r=0.1Ω的金属导体ab，ab长为‎0.5m．ab始终与框架接触良好且在水平恒力F作用下以v=‎1.25m/s的速度向右匀速运动（设水平金属框架足够长．轨道电阻及接触电阻忽略不计）．‎ 3. ‎（1）试判断金属导体ab两端哪端电势高；‎ 4. ‎（2）求通过金属导体ab的电流大小：‎ 1. ‎（3）求水平恒力F对金属导体ab做功的功率．‎ ‎【答案】解：（1）根据右手定则知，ab棒中的感应电流方向为b到a，ab棒相当于电源，所以a端的电势高．‎ ‎（2）因为电动势E=BLv，‎ 则电流I=．‎ ‎（3）因为水平恒力等于安培力，即F=FA=BIL=0.8×1×0.5N=0.4N 则P=Fv=0.4×1.25W=0.5W．‎ 答：（1）a端的电势高．‎ ‎（2）通过金属导体ab的电流大小为‎1A．‎ ‎（3）水平恒力F对金属导体ab做功的功率为0.5W．‎ ‎【解析】（1）根据右手定则判断出金属导体中的电流方向，从而确定a、b两端电势的高低．‎ ‎（2）根据切割产生的感应电动势公式结合闭合电路欧姆定律求出金属导体ab中的电流大小．‎ ‎（3）根据平衡知水平恒力等于安培力，求出安培力的大小，根据P=Fv求出水平恒力F对金属导体ab做功的功率．‎ 解决本题的关键掌握右手定则判断感应电流的方向，以及掌握切割产生的感应电动势公式．‎ 2. 如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1．在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t1和B0（取向里的磁场方向为正），导线的电阻不计。求0至2t1时间内 3. ‎（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；‎ 4. ‎（2）通过电阻R1上的电量q。‎ ‎【答案】解：（1）根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为：，‎ 根据闭合电路欧姆定律，产生的感应电流为：，‎ 根据楞次定律和安培定则，感应电流的方向方向a到b；‎ ‎（2）通过电阻R1上的电量：；‎ 答：（1）通过电阻R1上的电流大小为，方向是a到b；‎ ‎（2）通过电阻R1上的电量q为。‎ ‎【解析】根据法拉第电磁感应定律列式求解感应电动势，根据楞次定律和安培定则判断感应电流的方向，根据q=It求解电荷量。‎ 考查楞次定律来判定感应电流方向，由法拉第电磁感应定律来求出感应电动势大小。还可求出电路的电流大小，及电阻消耗的功率。同时磁通量变化的线圈相当于电源。‎ 1. 如图所示，导轨是水平的，其间距L1=‎0.5m，ab杆与左端的距离L2=‎0.8m，由导轨与ab杆所构成的回路电阻为0.2Ω ‎．方向垂直导轨平面向下的匀强磁场的磁感应强度B=1T，滑轮下挂一重物质量为‎0.04kg，ab杆与导轨的摩擦不计，现使磁场以的变化率均匀地增大，由磁场开始变化起计时，‎ 1. 求当时间t为多少时，重物刚好离开地面？（g取‎10m/s2）‎ ‎【答案】解：物体刚要离开地面时，其受到的拉力F等于它的重力mg，而拉力F等于棒aB所受的安培力，即：mg=FA=BIL1①‎ 又：B=B0+②‎ I= ③‎ 根据法拉第电磁感应定律：④‎ S=L‎1L2⑤‎ 联立①②③④⑤得：t=5s 答：当时间t为5s时，重物刚好离开地面．‎ ‎【解析】穿过回路的磁感应强度均匀变化，知产生的感应电流恒定，则ad所受的安培力增大，当安培力等于m的重力时，重物被吊起，根据平衡求出被吊起时的磁感应强度的大小，再根据磁感应强度的变化率求出经历的时间．‎ 知道磁感应强度的变化率恒定，感应电流则恒定，根据共点力平衡进行求解．‎