物理卷·2018届河北省衡水市阜城中学高二上学期月考物理试卷（12月份） （解析版）

物理卷·2018届河北省衡水市阜城中学高二上学期月考物理试卷（12月份） （解析版）

‎2016-2017学年河北省衡水市阜城中学高二（上）月考物理试卷（12月份）‎ ‎　‎ 一、选择题（每小题5分，共70分，漏选得3分，错选0分）‎ ‎1．在纸面内放一条形磁铁和一个圆线圈（如图），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 B．将磁铁在纸面内向右平移 C．将磁铁绕垂直纸面的轴转动 D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内 ‎2．如图所示的电路中，AB支路由带铁芯的线圈和电流表A1串联而成，流过的电流为l1，CD支路由电阻R和电流表A2串联而成，流过的电流为I2，已知这两支路的电阻值相同，则在接通S和断开S的时候，观察到的现象是（　　）‎ A．接通S的瞬间I1＜I2，断开的瞬间I1＞I2‎ B．接通S的瞬间I1＜I2，断开的瞬间I1=I2‎ C．接通S的瞬间I1=I2，断开的瞬间I1＜I2‎ D．接通s的瞬间I1＞I2，断开的瞬间I1=I2‎ ‎3．M和N是绕在一个环形铁心上的两个线圈，绕法和线路如图，现将开关S从a处断开，然后合向b处，在此过程中，通过电阻R2的电流方向是（　　）‎ A．先由c流向d，后又由c流向d B．先由c流向d，后由d流向c C．先由d流向c，后又由d流向c D．先由d流向c，后由c流向d ‎4．如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线悬挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，使圆环在竖直平面内摆动，环面始终在同一竖直平面内，摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，不计空气阻力，则（　　）‎ A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大 D．圆环最终将静止在平衡位置 ‎5．如图所示，两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会达到最大值vm，则（　　）‎ A．如果B增大，vm将变大 B．如果α增大，vm将变大 C．如果R增大，vm将变小 D．如果m减小，vm将变大 ‎6．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一矩形线圈以一定的初速度进入匀强磁场区域，线圈全部进入匀强磁场区域时，其动能恰好等于它在磁场外面时的一半，设磁场区域宽度大于线圈宽度，则（　　）‎ A．线圈恰好在完全离开磁场时停下 B．线圈在未完全离开磁场时即已停下 C．线圈能通过场区不会停下 D．线圈在磁场中某个位置停下 ‎7．如图所示，在方向垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd，线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框dc边始终与磁场右边界平行，线框边长ad=l，cd=2l．线框导线的总电阻为R．则线框离开磁场的过程中（　　）‎ A．流过线框截面的电量为 B．线框中的电流在ad边产生的热量为 C．线框所受安培力的合力为 D．ad间的电压为 ‎8．在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（甲）所示，0﹣1s内磁场方向垂直线框平面向下．圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，如图（乙）所示．若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是图中的（设向右的方向为静摩擦力的正方向）（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎9．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为以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，则此时刻（　　）‎ A．有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向右 B．有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向左 C．有电流通过电流表，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 ‎10．如图所示，相距为d的两水平线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L（L＜d）、质量为m．将线框在磁场上方高h处由静止开始释放，当ab边进入磁场时速度为v0，cd边刚穿出磁场时速度也为v0，从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程中（　　）‎ A．线框一直都有感应电流 B．线框有一阶段的加速度为g C．线框产生的热量为mg（d+h+L） D．线框做过减速运动 ‎11．某一实验装置如图所示，在铁芯上绕着两个线圈P和Q，如果线圈P中的电流i随时间t的变化关系有如下图所示的四种情况，则可以在线圈Q中观察到感应电流的是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎12．如图所示，两根光滑平行的金属导轨，放在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身电阻不计，斜面处在一匀强磁场中，方向垂直斜面向上，一质量为m、电阻不计的金属棒，在沿斜面并与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升了h高度在上滑过程中（　　）‎ A．金属棒所受合外力所做的功等于mgh与电阻R上产生的热量之和 B．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的热量 C．金属棒受到的合外力所做的功为零 D．恒力F与安培力的合力所做的功为mgh ‎13．一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径．如图所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直于圆环所在的平面，方向如图所示，磁感应强度大小随时间的变化率=k（k＜0）．则（　　）‎ A．圆环中产生逆时针方向的感应电流 B．圆环具有扩张的趋势 C．圆环中感应电流的大小为||‎ D．图中a、b两点间的电势差Uab=|kπr2|‎ ‎14．如图，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界OO′平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO′下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎　‎ 二、填空题（每空3分，共12分）‎ ‎15．如图所示，光滑的平行导轨PQ、MN水平放置，导轨的左右两端分别接定值电阻，R1=2Ω，R2=4Ω．电阻不计的金属棒ab与PQ、MN垂直，并接触良好．整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中．已知平行导轨间距L=0.5m，现对ab施加一水平向右的外力F使之以v=5m/s的速度向右匀速运动，则F的大小为　　N，R1消耗的功率为　　W．‎ ‎16．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，框架宽度L=0.4m，框架电阻不计．金属棒电阻R=0.8Ω，定值电阻R1=2Ω，R2=3Ω，当金属棒以v=5m/s的速度向左匀速运动时，则流过金属棒的感应电流大小为　　A；若电容器的电容C=3μF，则稳定时电容器的带电量为　　C．‎ ‎　‎ 三、计算题（有必要的文字叙述和说明）‎ ‎17．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n=1000，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．求：‎ ‎（1）请说明线圈中的电流方向；‎ ‎（2）前4s内的感应电动势；‎ ‎（3）前4s内通过R的电荷量．‎ ‎18．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1.0m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.20kg，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．‎ ‎（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；‎ ‎（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8.0W，求该速度的大小；‎ ‎（3）在上问中，若R=2.0Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小和方向．（g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80）‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年河北省衡水市阜城中学高二（上）月考物理试卷（12月份）‎ 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、选择题（每小题5分，共70分，漏选得3分，错选0分）‎ ‎1．在纸面内放一条形磁铁和一个圆线圈（如图），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 B．将磁铁在纸面内向右平移 C．将磁铁绕垂直纸面的轴转动 D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内 ‎【考点】感应电流的产生条件．‎ ‎【分析】对照产生感应电流的条件进行分析：产生感应电流的条件：一是电路要闭合；二是穿过电路的磁通量发生变化．‎ ‎【解答】解：A、图示位置，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向上平移时，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生．故A错误．‎ B、图示位置，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向右平移时，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生．故B错误．‎ C、图示位置，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量为零，将磁铁绕垂直纸面的轴转动，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生．故C错误．‎ D、将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内，将有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量增大，将产生感应电流．故D正确．‎ 故选D ‎　‎ ‎2．如图所示的电路中，AB支路由带铁芯的线圈和电流表A1串联而成，流过的电流为l1，CD支路由电阻R和电流表A2串联而成，流过的电流为I2，已知这两支路的电阻值相同，则在接通S和断开S的时候，观察到的现象是（　　）‎ A．接通S的瞬间I1＜I2，断开的瞬间I1＞I2‎ B．接通S的瞬间I1＜I2，断开的瞬间I1=I2‎ C．接通S的瞬间I1=I2，断开的瞬间I1＜I2‎ D．接通s的瞬间I1＞I2，断开的瞬间I1=I2‎ ‎【考点】自感现象和自感系数．‎ ‎【分析】电路中有线圈，当通过线圈的电流发生变化时会产生感应电动势去阻碍线圈中电流变化．‎ ‎【解答】解：如图所示，当接通瞬间，通过线圈L的电流要增加，则线圈的产生感应电动势去阻碍电流增加，从而使得电流慢慢增加．故 I1＜I2，当断开瞬间，通过线圈L的电流要减小，则线圈的产生感应电动势去阻碍电流减小，从而使得电流慢慢减小．但两电流表是串联，故电流相等，故B正确，ACD错误．‎ 故选：B ‎　‎ ‎3．M和N是绕在一个环形铁心上的两个线圈，绕法和线路如图，现将开关S从a处断开，然后合向b处，在此过程中，通过电阻R2的电流方向是（　　）‎ A．先由c流向d，后又由c流向d B．先由c流向d，后由d流向c C．先由d流向c，后又由d流向c D．先由d流向c，后由c流向d ‎【考点】变压器的构造和原理．‎ ‎【分析】根据安培定则来确定线圈的电流方向与磁场方向的关系，由于穿过线圈的磁通量变化，导致线圈N中产生感应电流，其方向根据楞次定律“增反减同”来判断．‎ ‎【解答】解：开关S从a处断开，然后合向b处过程中，根据右手螺旋定则可知，线圈M先是左端是N极，右端是S极．之后线圈M左端是S极，右端是N极．导致向右穿过线圈N的磁通量先变小，后向左穿过线圈N的磁通量变大，则由楞次定律可得：感应电流方向始终由c流向d；故A正确，BCD错误；‎ 故选：A．‎ ‎　‎ ‎4．如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线悬挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，使圆环在竖直平面内摆动，环面始终在同一竖直平面内，摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，不计空气阻力，则（　　）‎ A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大 D．圆环最终将静止在平衡位置 ‎【考点】感应电流的产生条件．‎ ‎【分析】圆环向右穿过磁场后，会产生电流，根据能量守恒求解．当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流．最终整个圆环在磁场区域来回摆动，不产生感应电流，机械能守恒．‎ ‎【解答】解：A、圆环向右穿过磁场后，会产生电流，圆环中将产生焦耳热，根据能量守恒知圆环的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A错误．‎ B、当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流．故B正确．‎ C、整个圆环进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生感应电流，机械能守恒．离平衡位置越近速度越大，感应电流为零．故C错误．‎ D、在圆环不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化（一直是最大值），所以机械能守恒，即圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在平衡位置．故D错误．‎ 故选：B．‎ ‎　‎ ‎5．如图所示，两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会达到最大值vm，则（　　）‎ A．如果B增大，vm将变大 B．如果α增大，vm将变大 C．如果R增大，vm将变小 D．如果m减小，vm将变大 ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势．‎ ‎【分析】先分析金属杆杆的运动情况：金属杆从轨道上由静止滑下的过程中，切割磁感线产生感应电流，金属棒将受到安培力作用，安培力先小于重力沿斜面向下的分力，后等于重力的分力，金属棒先做变加速运动，后做匀速运动，速度达到最大，由平衡条件和安培力公式F=得到最大速度的表达式，再进行分析．‎ ‎【解答】解：金属杆受重力、支持力、安培力，开始时重力沿斜面的分力大于安培力，所以金属杆做加速运动．‎ 随着速度的增加，安培力在增大，所以金属杆加速度逐渐减小，当加速度减小到零，速度最大．‎ 当加速度为零时，金属杆做匀速运动，速度最大，则有：‎ mgsinα=BIL，‎ I=‎ 联立得：vmax=．‎ 由上式分析得知：‎ A、如果B增大，vmax将变小，故A错误．‎ B、如果α增大，vm将变大，故B正确．‎ C、如果R变大，vmax将变大，故C错误．‎ D、如果m变小，vmax将变小，故D错误．‎ 故选：B．‎ ‎　‎ ‎6．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一矩形线圈以一定的初速度进入匀强磁场区域，线圈全部进入匀强磁场区域时，其动能恰好等于它在磁场外面时的一半，设磁场区域宽度大于线圈宽度，则（　　）‎ A．线圈恰好在完全离开磁场时停下 B．线圈在未完全离开磁场时即已停下 C．线圈能通过场区不会停下 D．线圈在磁场中某个位置停下 ‎【考点】电磁感应中的能量转化；法拉第电磁感应定律．‎ ‎【分析】线圈完全进入磁场后做匀速运动，进磁场和出磁场的过程都做变减速直线运动，比较进磁场和出磁场时所受的安培力大小，从而判断出线圈能否通过磁场．‎ ‎【解答】解：线圈出磁场时的速度小于进磁场时的速度，安培力F=BIL=，知出磁场时所受的安培力小于进磁场时所受的安培力，根据动能定理，由于进磁场时安培力做功大于出磁场时安培力做功，则出磁场时动能的变化量小于进磁场时动能的变化量，进磁场时其动能恰好等于它在磁场外面时的一半，知出磁场后，动能不为零，还有动能，将继续运动，不会停下来．故D正确．A、B、D错误．‎ 故选：C．‎ ‎　‎ ‎7．如图所示，在方向垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd，线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框dc边始终与磁场右边界平行，线框边长ad=l，cd=2l．线框导线的总电阻为R．则线框离开磁场的过程中（　　）‎ A．流过线框截面的电量为 B．线框中的电流在ad边产生的热量为 C．线框所受安培力的合力为 D．ad间的电压为 ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；安培力．‎ ‎【分析】根据感应电量q=，分析磁通量变化量关系，来求解感应电量．分析线框的受力情况，线框所受安培力的合力．‎ 根据焦耳定律求解电流在ad边产生的热量．‎ ‎【解答】解：A、感应电量q=It=t=，故A正确．‎ B、产生的感应电动势：E=2Blv 感应电流：I=‎ 线框中的电流在ad边产生的热量：Q=I2R•=，故B正确．‎ C、线框所受安培力：F=BI•2l=，故C错误．‎ D、ad间的电压为：U=IR=，故D正确．‎ 故选ABD．‎ ‎　‎ ‎8．在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（甲）所示，0﹣1s内磁场方向垂直线框平面向下．圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，如图（乙）所示．若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是图中的（设向右的方向为静摩擦力的正方向）（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律；电磁感应中的能量转化．‎ ‎【分析】通过线圈的磁场1随着时间的变化，由法拉第电磁感应定律可算出产生感应电动势大小，线圈中出现感应电流，导致导体棒处于磁场2中受到安培力的作用，由于棒始终处于静止，则可确定静摩擦力的方向及大小．‎ ‎【解答】解：由（甲）图可知在0﹣1 s内磁感应强度均匀增大，产生稳恒感应电流，根据楞次定律可判断感应电流的方向为逆时针，导体棒受到的安培力的方向是水平向左，棒静止不动，摩擦力方向水平向右，为正方向．同理，分析以后几秒内摩擦力的方向，从而得出f﹣t图象为B图．故B正确，ACD错误；‎ 故选：B ‎　‎ ‎9．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为以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，则此时刻（　　）‎ A．有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向右 B．有电流通过电流表，方向由c→d；作用于ab的安培力向左 C．有电流通过电流表，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 ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；安培力；左手定则；右手定则．‎ ‎【分析】ab杆切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，由右手定则判断感应电流方向，由左手定则判断安培力方向．‎ ‎【解答】解：图示位置时，ab杆向左运动，根据右手定则，判断出ab杆中感应电流方向a→b，电流通过电流表，方向由c→d．根据左手定则，作用于ab的安培力向右．故A正确．‎ 故选A ‎　‎ ‎10．如图所示，相距为d的两水平线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L（L＜d）、质量为m．将线框在磁场上方高h处由静止开始释放，当ab边进入磁场时速度为v0，cd边刚穿出磁场时速度也为v0，从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程中（　　）‎ A．线框一直都有感应电流 B．线框有一阶段的加速度为g C．线框产生的热量为mg（d+h+L） D．线框做过减速运动 ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．‎ ‎【分析】正方形线框abcd边长为L（L＜d），所以有一段过程线框完全进入磁场，线框无感应电流，只受重力．‎ 根据能量守恒研究从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程求解．‎ ‎【解答】解：A、正方形线框abcd边长为L（L＜d），所以cd进入磁场后，ab还在磁场内，所以线框磁通量不变，即无感应电流．故A错误．‎ B、有一段过程，线框无感应电流，只受重力，线框有一阶段的加速度为g．故B正确．‎ C、根据能量守恒研究从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程：动能变化为0，重力势能转化为线框产生的热量．‎ Q=mg（d+L），故C错误．‎ D、线框ab边刚进入磁场速度为v0，cd边刚穿出磁场时速度也为v0，线框有一阶段的加速度为g．在这过程中必然有加速过程和减速过程，故D正确．‎ 故选：BD．‎ ‎　‎ ‎11．某一实验装置如图所示，在铁芯上绕着两个线圈P和Q，如果线圈P中的电流i随时间t的变化关系有如下图所示的四种情况，则可以在线圈Q中观察到感应电流的是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】法拉第电磁感应定律；楞次定律．‎ ‎【分析】根据感应电流的产生条件分析答题，穿过闭合回路的磁通量发生变化，电流产生感应电流．‎ ‎【解答】解：A、由图示可知，P中电流不变，电流产生的磁场不变，穿过Q的磁通量不变，不产生感应电流，故A错误；‎ BCD、由图示可知，通过P的电流发生变化，电流产生的磁感应强度发生变化，穿过Q的磁通量发生变化，产生感应电流，故BCD正确；‎ 故选：BCD．‎ ‎　‎ ‎12．如图所示，两根光滑平行的金属导轨，放在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身电阻不计，斜面处在一匀强磁场中，方向垂直斜面向上，一质量为m、电阻不计的金属棒，在沿斜面并与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升了h高度在上滑过程中（　　）‎ A．金属棒所受合外力所做的功等于mgh与电阻R上产生的热量之和 B．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的热量 C．金属棒受到的合外力所做的功为零 D．恒力F与安培力的合力所做的功为mgh ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；功的计算．‎ ‎【分析】金属棒匀速运动时合外力为零，弄清功能转化关系，根据动能定理列方程进行分析．注意克服安培力所做的功等于回路中产生的热量．‎ ‎【解答】解：A、C金属棒匀速运动时合外力为零，合外力所做的功等于零，不等于mgh与电阻R上产生的热量之和，故A错误，C正确．‎ B、导体棒匀速上升过程中，根据动能定理得：WF+WG+W安=0，而克服安培力所做功等于回路电阻中产生的热量，即有：Q=﹣W安，则得：WF+WG﹣Q=0‎ 故有：WF+WG=Q，即恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的热量，故B正确．‎ C、由动能定理得：WF﹣mgh+W安=0，故有：WF+W安=mgh，即恒力F与安培力的合力所做的功为mgh，故D正确．‎ 故选：BCD ‎　‎ ‎13．一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径．如图所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直于圆环所在的平面，方向如图所示，磁感应强度大小随时间的变化率=k（k＜0）．则（　　）‎ A．圆环中产生逆时针方向的感应电流 B．圆环具有扩张的趋势 C．圆环中感应电流的大小为||‎ D．图中a、b两点间的电势差Uab=|kπr2|‎ ‎【考点】法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律．‎ ‎【分析】由题意可知，磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向；由法拉第电磁感应定律可得出感应电动势；由闭合电路的欧姆定律可得出ab间的电势差．‎ ‎【解答】解：A、磁通量向里减小，由楞次定律“增反减同”可知，线圈中的感应电流方向为顺时针，故A错误；‎ B、由楞次定律的“来拒去留”可知，为了阻碍磁通量的减小，线圈有扩张的趋势；故B正确；‎ C、由法拉第电磁感应定律可知，E==，线圈电阻，感应电流I=，故C错误；‎ D、与闭合电路欧姆定律可知，ab两点间的电势差为==，故D正确；‎ 故选：BD．‎ ‎　‎ ‎14．如图，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界OO′平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO′下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势．‎ ‎【分析】线框进入磁场前先做自由落体运动，进入磁场时，若安培力大于重力，则线框做加速度逐渐减小的减速运动，在cd边未进入磁场时，若加速度减为零，则做匀速运动，cd边进入磁场后做匀加速直线运动．‎ 若安培力小于重力，进入磁场做加速度减小的加速运动，在cd边未进入磁场时，若加速度减为零，则做匀速运动，cd边进入磁场后做匀加速直线运动．‎ 若安培力等于重力，进入磁场做匀速直线运动，cd边进入磁场后做匀加速直线运动．‎ ‎【解答】解：A、线框先做自由落体运动，ab边进入磁场做减速运动，加速度应该是逐渐减小，而A图象中的加速度逐渐增大．故A错误．‎ B、线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后做减速运动，因为重力小于安培力，当加速度减小到零做匀速直线运动，cd边进入磁场做匀加速直线运动，加速度为g．故B正确．‎ C、线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后因为重力大于安培力，做加速度减小的加速运动，cd边离开磁场做匀加速直线运动，加速度为g，故C正确．‎ D、线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后因为重力等于安培力，做匀速直线运动，cd边离开磁场做匀加速直线运动，加速度为g，故D正确．‎ 本题选不可能的，故选A．‎ ‎　‎ 二、填空题（每空3分，共12分）‎ ‎15．如图所示，光滑的平行导轨PQ、MN水平放置，导轨的左右两端分别接定值电阻，R1=2Ω，R2‎ ‎=4Ω．电阻不计的金属棒ab与PQ、MN垂直，并接触良好．整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中．已知平行导轨间距L=0.5m，现对ab施加一水平向右的外力F使之以v=5m/s的速度向右匀速运动，则F的大小为　0.15　N，R1消耗的功率为　0.5　W．‎ ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律．‎ ‎【分析】由E=BLv可以求出ab产生的感应电动势；R1与R2并联，求出并联总电阻，再根据闭合电路欧姆定律求出通过ab的感应电流大小，由安培力公式求出ab所受的安培力，即可求得F的大小．由欧姆定律求得ab两端的电压．由公式P=求出R1消耗的功率．‎ ‎【解答】解：ab棒产生的感应电动势：E=BLv=0.4×0.5×5=1V；‎ R1与R2并联总电阻 R==Ω=Ω 通过ab的感应电流 I==A=0.75A 由于金属棒ab匀速运动，F与安培力二力平衡，则 F=BIL=0.4×0.75×0.5=0.15N；‎ R1消耗的功率为 P==W=0.5W 故答案为：0.15，0.5．‎ ‎　‎ ‎16．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，框架宽度L=0.4m，框架电阻不计．金属棒电阻R=0.8Ω，定值电阻R1=2Ω，R2=3Ω，当金属棒以v=5m/s的速度向左匀速运动时，则流过金属棒的感应电流大小为　0.1　A；若电容器的电容C=3μF，则稳定时电容器的带电量为　3.6×10﹣8　C．‎ ‎【考点】‎ 导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；电磁感应中的能量转化．‎ ‎【分析】由E=BLv求出感应电动势，由欧姆定律求出流过金属棒的感应电流大小；求出电容器两端电压，然后由电容的定义式求出电容器储存的电荷量．‎ ‎【解答】解：棒产生的电动势：E=BLv=0.1×0.4×5V=0.2V，‎ 外电阻为：R′==Ω=1.2Ω，‎ 通过棒的感应电流：I==A=0.1 A．‎ 电容器两板间的电压：U=IR′=0.1×1.2V=0.12V 电容器带电量：Q=CU=0.3×10﹣6×0.12C=3.6×10﹣8C．‎ 故答案为：0.1，3.6×10﹣8‎ ‎　‎ 三、计算题（有必要的文字叙述和说明）‎ ‎17．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n=1000，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．求：‎ ‎（1）请说明线圈中的电流方向；‎ ‎（2）前4s内的感应电动势；‎ ‎（3）前4s内通过R的电荷量．‎ ‎【考点】法拉第电磁感应定律．‎ ‎【分析】（1）根据楞次定律，即可求解感应电流方向；‎ ‎（2）根据法拉第电磁感应定律，结合磁感应强度的变化率求出前4s内感应电动势的大小．‎ ‎（2）根据感应电动势，结合闭合电路欧姆定律、电流的定义式求出通过R的电荷量．‎ ‎【解答】解：（1）根据楞次定律可知，线圈中的电流方向逆时针；‎ ‎（2）由图象可知前4s内磁感应强度B的变化率 ‎=T/s=0.05T/s ‎ ‎4s内的平均感应电动势 E=nS=1000×0.02×0.05 V=1 V．‎ ‎（3）电路中的平均感应电流 ‎=，‎ q=t，‎ 又因为E=n，‎ 所以q=n=1000×C=0.8C．‎ 答：（1）线圈中的电流方向逆时针；‎ ‎（2）前4s内的感应电动势1V；‎ ‎（3）前4s内通过R的电荷量0.8C．‎ ‎　‎ ‎18．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1.0m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.20kg，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．‎ ‎（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；‎ ‎（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8.0W，求该速度的大小；‎ ‎（3）在上问中，若R=2.0Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小和方向．（g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80）‎ ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．‎ ‎【分析】（1）开始下滑时，速度为零，无感应电流产生，因此不受安培力，故根据牛顿第二定律可直接求解结果．‎ ‎（2）金属棒下滑速度达到稳定时，金属棒所受合外力为零，根据平衡条件求出安培力，然后根据公式P=Fv求解．‎ ‎（3）结合第（2）问求出回路中的感应电流，然后根据电功率的公式求解．‎ ‎【解答】解：（1）金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律：mgsinθ﹣μmgcosθ=ma ①‎ 由①式解得a=10×（O.6﹣0.25×0.8）m/s2=4m/s2　　　　　　 ②‎ 故金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小为4m/s2．‎ ‎（2）设金属棒运动达到稳定时，速度为v，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡 mgsinθ一μmgcosθ一F=0　　　　　　③‎ 此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率：P=Fv　　 ④‎ 由③、④两式解得⑤‎ 故当金属棒下滑速度达到稳定时，棒的速度大小为10m/s．‎ ‎（3）设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为B　　⑥‎ P=I2R　　　　　　⑦‎ 由⑥、⑦两式解得：⑧‎ 磁场方向垂直导轨平面向上．‎ 故磁感应强度的大小为0.4T，方向垂直导轨平面向上．‎ 答：（1）金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小为4m/s2；‎ ‎（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8.0W，该速度的大小为10m/s；‎ ‎（3）在上问中，若R=2.0Ω，金属棒中的电流方向由a到b，磁感应强度的大小为0.4T；方向垂直于斜面向上．‎ ‎　‎