1、第二章电磁感应(考试时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分在每小题给出的四个选项中，第14小题只有一项符合题目要求，第56小题有多项符合题目要求)1如图所示，螺线管与灵敏电流计相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管下列说法正确的是()A电流计中的电流先由a到b，后由b到aBa点的电势始终低于b点的电势C磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量D磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度【答案】D【解析】在磁铁进入螺线管的过程中，螺线管磁通量增大，且方向向下，由楞次定律可知，感应电流由b经电流计流向a；在磁铁穿出螺线管的过程中，磁通量减小，且方向向
2、下，由楞次定律可知，感应电流由a经电流计流向b，则a点电势先低于b点电势，后高于b点电势，故A、B错误；磁铁减少的重力势能转化为内能和磁铁的动能，C错误；磁铁刚离开螺线管时，由楞次定律“来拒去留”可知，磁铁受到的合外力小于重力，D正确2(2020年黑龙江名校月考)MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图所示，则()A若固定ab，使cd向右滑动，则回路中电流方向为abdcB若ab向左、cd向右同时运动，则回路中电流为零C若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则回路中电流方向为cdbaD若ab、cd都向右运动，且两杆速度vc
3、dvab，则回路中电流方向为cdba【答案】D【解析】若固定ab，使cd向右滑动，由右手定则可判断出应产生顺时针的电流，故A错误若ab向左，cd向右，ab、cd所围的线圈面积增大，磁通量增大，由楞次定律得知，abdc中有顺时针的电流，故B错误若ab、cd同向且速度大小相同，ab、cd所围的线圈面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故C错误若ab、cd向右运动，但vcdvab，则abdc所围面积增大，磁通量增大，故由楞次定律可判断出产生逆时针的电流，故D正确3如图所示，绕在铁芯上的线圈M与电源、滑动变阻器和开关组成了一个闭合回路，在铁芯的右端，线圈P与电流表连成闭合电路下列说法正确的是()A开
4、关S闭合，电路稳定后，线圈P中有感应电流，线圈M、P相互排斥B开关S闭合，电路稳定后，使变阻器滑片向左匀速移动，线圈P中有感应电流，线圈M、P相互排斥C开关S闭合，电路稳定后，使变阻器滑片向右匀速移动，线圈P中有感应电流，线圈M、P相互排斥D开关S闭合瞬间，线圈P中有感应电流，线圈M、P相互吸引【答案】B【解析】开关S闭合，电路稳定后，线圈M中的电流不变，由安培定则可知，产生的磁场方向沿铁芯轴线向右，线圈P中的磁通量不变，故不会产生感应电流，M、P没有排斥作用，也没有吸引作用，故A错误；当开关S闭合，电路稳定后，滑片向左匀速移动，线圈M中的电流增大，因而穿过线圈P的磁通量增加，线圈P中产生感应
5、电流，并且由楞次定律知，感应电流的磁场方向与线圈M的磁场方向相反，故M、P两线圈相互排斥，B正确；同理可知C错误；开关S闭合瞬间，线圈P中有感应电流，M、P相互排斥，所以D错误4(2021年山东九校月考)如图所示的金属线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成角，线框从图示实线位置，以线框ab边为轴顺时针转过90到虚线位置时，所用时间为T，则该过程()A在初始位置时，穿过线圈的磁通量BScos B线框中磁通量的变化量为0C线框中感应电流方向先沿adcba方向再沿abcda方向D线框中产生的平均感应电动势为【答案】D【解析】初始位置，磁通量BSsin ，A错误；若规定从
6、abcd面的下面穿过到上表面的磁通量为正，则末位置的磁感线从上面穿过下面，磁通量为BScos ，可得BScos BSsin BS(cos sin )，负号表示磁通量减少，B错误；由楞次定律知，线框中感应电流方向始终为adcba，C错误；由法拉第电磁感应定律有E，D正确5(2020年江苏名校一模)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的下列有关说法正
7、确的是()A封口材料可用普通塑料来代替铝箔B该封口机可用干电池作为电源以方便携带C封口过程中温度过高，可通过适当减小所通电流的频率来解决D该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器【答案】CD【解析】由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电源，A、B错误；减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，只能是玻璃、塑料等材质，D正确6图甲的铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触闭合开
8、关S，给铜盘一个初动能，铜盘转动方向和所处磁场如图乙所示，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法正确的是()A通过铜盘平面的磁通量不变B通过电阻R的电流方向向下C断开开关S，铜盘将减速转动D断开开关S，铜盘将匀速转动【答案】AC【解析】由于磁感线的条数不变，故铜盘转动过程中，穿过铜盘的磁通量不变，故A正确；根据右手定则可知，电流从D点流出，因此通过电阻R的电流方向向上，故B错误；因为不是整个铜盘都在磁场中，所以在铜盘中会形成回路，铜盘会受安培力作用，所以断开开关S，铜盘将减速转动，故C正确，D错误二、非选择题(本题共6小题，共64分)7(4分)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒P
9、Q、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN将在_的作用下向右运动，由此可知PQ所做的运动是_【答案】安培力向左加速或向右减速【解析】水平放置光滑轨道上的金属棒MN位于磁场中，当线圈L2中产生感应电流时，金属棒MN会受到磁场对它的安培力作用下从而发生运动； 金属棒MN向右运动，据左手定则可得，通过金属棒MN的电流方向是M到N，所以线圈L2中电流的磁场方向由L1指向L2，所以L1内磁场向上减小或向下增大，通过PQ的电流是向上减小或向下增大，所以PQ所做的运动是向右减速或向左加速8(9分)如图是某实验小组在研究磁通量变化时关于感应电流方向实验中的部分操作示意图，图甲所示是电流通过灵敏检流计时指针的偏
10、转情况，图乙是磁铁从线圈中抽出时灵敏检流计G的情况(1)图甲电路中串联定值电阻R主要是为了_A减小电路两端的电压，保护电源B增大电路两端的电压，保护电源C减小电路中的电流，保护灵敏检流计D减小电路中的电流，便于观察灵敏检流计的读数(2)实验操作如图乙所示，当磁铁向上抽出时，检流计G中指针是_偏(填“左”或“右”)；继续操作如图丙所示，判断此时条形磁铁的运动是_线圈(填“插入”或“抽出”)【答案】(1)C(2)右抽出【解析】(1)电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏检流计故C正确，A、B、D错误(2)由甲图知，导线电流由上向下时，检流计左偏，在乙图中，当磁铁向上抽出，磁通量减小，根据楞次
11、定律知，感应电流的磁场与原磁场方向相同，则流过电流计的电流方向为从下往上，所以检流计指针向右偏在丙图中，知感应电流流过检流计的方向是从上而下，则感应电流的磁场方向向上，与原磁场方向相同，知磁通量在减小，即磁铁抽出线圈9(14分)如图所示，MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为L0.5 m，导轨所在平面与水平面夹角37，M、P间接阻值为R9 的电阻匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B2 T质量为m0.1 kg、阻值为r1 的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的恒定拉力F1 N 作用下，从静止开始向上运动已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，导轨电阻不计，磁场区域足
12、够大，g取10 m/s2.求：(1)当金属棒的速度为2 m/s时的加速度；(2)金属棒能获得的最大速度；(3)若金属棒从开始运动到获得最大速度，在导轨上滑行的距离是2.5 m，求这一过程中R上产生的焦耳热解：(1)在沿斜面方向上，导体棒受到沿斜面向上的拉力，沿斜面向下的重力分力以及安培力F安B L，根据牛顿第二定律可得Fmgsin ma，解得当金属棒的速度为2 m/s时的加速度为a2 m/s2.(2)当金属棒受力平衡时，即a0时，速度最大故Fmgsin 0，解得vm4 m/s.(3)根据动能定理可得WFW安WGmv，且WFFs，WGmgssin ，又知道R上产生的焦耳热为QRW安，联立解得QR
13、0.18 J.10(10分)如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B，纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：(1)拉力做功的功率P；(2)ab边产生的焦耳热Q.解：(1)线圈中的感应电动势EBLv，感应电流I，拉力大小等于安培力大小，FBIL，得拉力的功率PFv.(2)线圈ab边电阻Rab，运动时间t，则ab边产生的焦耳热QI2Rabt .11(14分)如图，竖直面上两足够长的平行光滑金属导轨间距为L，顶端连接阻值为R的电阻在水平虚线MN下方存在方向垂直导轨
14、平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B将一质量为m的导体棒垂直导轨从MN处由静止释放，导体棒向下运动的距离为L时恰好匀速导体棒和导轨的电阻均不计，重力加速度为g.(1)求导体棒加速过程中通过电阻R的电量q和电阻R产生的焦耳热Q；(2)若导体棒在磁场中向下运动的总距离为2L时，磁感应强度大小开始随时间变化，使得导体棒恰好沿导轨向下做加速度为g的匀加速直线运动，求磁感应强度大小Bt随时间t变化的关系式解：(1)根据电磁感应中的电荷量的推论公式qttt.导体棒匀速运动，据平衡条件有mgBILBL，由能量守恒定律得mgLQmv2，联立解得Qmg.(2)当导体棒做加速度为g的匀加速直线运动时，回路中的感应电流为零，闭合回路的磁通量不变，设时间为t时，导体棒的下落高度h2Lvtgt2，由于磁通量不变，则有BtLhB2L2，解得Bt.12(13分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率k，k为负的常量用电阻率为、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的正方形导线框将正方形导线框固定于纸面内，其右半部分位于磁场区域中求：(1)导线框中感应电流的大小；(2)磁场对导线框作用力的大小随时间的变化率解：(1)导线框产生的感应电动势为El2，导线框中的电流为I，式中R是导线框的电阻，根据电阻率公式有R，得I.(2)导线框所受磁场的作用力大小为FBIl，它随时间的变化率为Il，得.
