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1、 第1页 电磁感应测试题 本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分满分 100 分，考试时间 90 分钟 第卷(选择题 共 40 分)一、选择题(共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分)1将一超导线圈放在磁场中，现突然撤去磁场，则在超导线圈中产生感应电流科学家发现，此电流可以持续存在，观察几年也未发现电流的变化下列关于超导体的说法正确的是 ()A由实验可知，超导体的电阻为零，电路中没有热损耗 B条形磁铁的 N 极在不断接近超导
2、线圈的过程中，线圈内感应电流方向一定不变 C条形磁铁穿过超导线圈的过程中，线圈内感应电流方向一定变化 D磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈内产生不断增强的电流 2如图所示，一条形磁铁从静止开始下落穿过采用双线绕法绕成的闭合线圈，不计空气阻力，则条形磁铁穿过线圈时所做的运动是 ()A减速运动 B匀速运动 C加速度为 g 的匀加速运动 D加速度逐渐减小的加速运动 3如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻 r 不能忽略R1和 R2是两个定值电阻，L 是一个自感系数较大的线圈开关 S 原来是断开的从闭合开关 S 到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过 R1的电流 I1和通过 R2的电流I2的变化情况
3、是 ()AI1开始较大而后逐渐变小 BI1开始很小而后逐渐变大 CI2开始很小而后逐渐变大 DI2开始较大而后逐渐变小 4如图所示，在 O 点正下方有一个有理想边界的磁场，铜环在 A 点由静止释放向右摆至最高点 B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是 ()AA、B 两点在同一水平线 BA 点高于 B 点 CA 点低于 B 点 D铜环将做等幅摆动 5两金属棒和三根电阻丝如图连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比 R1:R2:R31:2:3，金属棒电阻不计当 S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为 I，当 S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流为 5I，当
4、 S1、S3闭合，S2断开时，以下说法中正确的是()A闭合回路中感应电流为 7I B闭合回路中感应电流为 6I C上下两部分磁场的面积之比为 3:25 D无法确定上下两部分磁场的面积比值关系 6如图乙所示，abcd 是放置在水平面上且由导体做成的框架，质量为 m 的导体棒 PQ 和 ab、cd 接触良好，回路的总电阻为 R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁场的磁感应强度变化情况如图甲所示，PQ 始终静止，关于 PQ 与框架之间摩擦力 Fm在从零到t1时间内的变化情况，正确的是 ()AF摩始终为零 BF摩一直减小 CF摩一直增大 DF摩先减小后增大 7如图所示，水平光滑的平行金属导轨
5、，左端接有电阻 R，匀强磁场 B 竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒 PQ 垂直导轨放置今使棒以一定的初速度 v0向右运动，当其通过位置 a、b 时，速率分别为 va、vb，到位置 c 时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a 到 b 与 b 到 c 的间距相等，则金属棒在由a 到 b 和由 b 到 c 的两个过程中 ()A回路中产生的内能不相等 B棒运动的加速度相等 C安培力做功相等 D通过棒横截面积的电量相等 8如图所示，Q 是单匝金属线圈，MN 是一个螺线管，它的绕线方法没有画出，Q 的输出端 a、b 和 MN 的输入端 c、d 之间用导线相连，P 是在 MN 的正下方水平
6、放 第2页 置的用细导线绕制的软弹簧线圈若在 Q 所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在 t1至 t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是 ()9导体框架 dabc 构成的平面与水平面成 角，质量为 m 的导体棒 PQ 与导体轨道 ad、bc 接触良好而且相互垂直轨道 ad、bc 平行，间距为 L.abQP 回路的面积为 S，总电阻为 R 且保持不变匀强磁场方向垂直框架平面斜向上，其变化规律如图乙所示从 t0 开始，导体棒 PQ 始终处于静止状态，图乙中 为已知量，B0足够大，则 ()A产生感应电流时，导体棒 PQ 中的电流方向为由 P 到 Q B产生感应电
7、流时，感应电流为恒定电流 C产生感应电流时，导体棒 PQ 受到的安培力为恒力 DPQ 恰好不受摩擦力时，磁感应强度的大小为mgRcosLS 10如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长 L 为 1m、质量 m 为 0.1kg 的导体棒 MN 上升，导体棒的电阻 R 为 1，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度 B 为 1T 的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直当导体棒上升 h3.8m 时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为 7V、1A，电动机内阻 r 为 1，不计框架电阻及一切摩擦，则以下判断正确的是 ()A导体棒向上做匀减速运动 B电动机的
8、输出功率为 49J C导体棒达到稳定时的速度为 v2m/s D导体棒从静止至达到稳定速度所需要的时间为 1s 第卷(非选择题 共 60 分)二、填空题(共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分把答案直接填在横线上)11(6 分)一个面积 S4102m2，匝数 n100 匝的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直平面，磁感应强度的大小随时间变化规律如图所示，在开始 2 秒内穿过线圈的磁通量的变化率等于_，在第 3 秒末感应电动势大小为_ 12(6 分)如图所示，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有半径为 r 的光滑圆形导体框架，OC 为一能绕 O 在框架上滑动的导体棒，Oa 之间连一个电阻 R，导
9、体框架与导体电阻均不计，若要使 OC 能以角速度 匀速转动，则外力做功的功率是_ 13(6 分)将长度为 2m 的导线弯折成等长的两段 AB 和 BC，ABC120，如图所示，现将它放置在磁感应强度 B1T 的匀强磁场中，并使之以 v10m/s 的速率在纸面内平动，那么 A、C两端可能出现的电势差的大小|UAC|的最大值为_V，最小值为_V.三、论述计算题(共 4 小题，共 42 分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14(10 分)如图所示，PN 与 QM 两平行金属导轨相距 1m，电阻不计，两端分别接有电阻
10、R1和 R2，且 R16，ab 导体的电阻为 2，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为 1T.现 ab 以恒定速度 v3m/s 匀速向右移动，这时 ab 杆上消耗的电功率与 R1、R2消耗的电功率之和相等，求：(1)R2的阻值(2)R1与 R2消耗的电功率分别为多少？(2)拉 ab 杆的水平向右的外力 F 为多大？第3页 15(10 分)如图(甲)所示，一边长 L2.5m、质量 m0.5kg 的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度 B0.8T 的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界 MN重合在水平力 F 作用下由静止开始向左运动，
11、经过 5s 线框被拉出磁场测得金属线框中的电流随时间变化的图象如(乙)图所示，在金属线框被拉出的过程中(1)求通过线框导线截面的电荷量及线框的电阻；(2)写出水平力 F 随时间 t 变化的表达式；(3)已知在这 5s 内力 F 做功 1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？16(11 分)如图甲所示，相距为 L 的两平行金属导轨 MN、PQ 固定在绝缘水平面上，处于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为 B，导轨足够长且电阻不计 两根相同的金属棒 c 和 d 与导轨垂直放置，它们的质量均为 m，电阻均为 R，间距为 s0，与导轨间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等在
12、 t0 时刻，对 c 棒施加一水平向右的力，使其从静止开始做匀加速直线运动 在 t0时刻，d 棒开始运动，此后保持水平力不变，由速度传感器测得两金属棒的 vt 图象如图乙所示，从 t1时刻开始两金属棒以相同的加速度做匀加速直线运动，此时两金属棒的间距为 s，试求：(1)在 0 至 t1时间内通过金属棒 c 的电荷量；(2)t0时刻回路的电功率和金属棒 c 的速度大小；(3)t1时刻两金属棒的加速度大小 17(11 分)如图甲所示，P、Q 为水平面内平行放置的金属长直导轨，间距为 d，处在大小为 B、方向竖直向下的匀强磁场中一根质量为 m、电阻为 r 的导体棒 ef 垂直于 P、Q放在导轨上，导
13、体棒 ef 与 P、Q 导轨之间的动摩擦因数为.质量为 M 的正方形金属框 abcd，边长为 L，每边电阻均为 r，用细线悬挂在竖直平面内，ab 边水平，线框的 a、b 两点通过细导线与导轨相连，金属框上半部分处在大小为 B、方向垂直框面向里的匀强磁场中，金属框下半部分处在大小也为 B、方向垂直框面向外的匀强磁场中，不计其余电阻和细导线对 a、b 点的作用力现用一电动机以恒定功率沿导轨水平牵引导体棒 ef 向左运动，从导体棒开始运动计时，悬挂金属框的细线拉力 T 随时间的变化如图乙所示求：(1)稳定后通过 ab 边的电流；(2)稳定后导体棒 ef 运动的速度；(3)电动机的牵引功率 P.第4页
14、 答案与解析 1答案 ABD 解析 由于超导体中电流不损失，说明超导体没有热损耗，超导体的电阻为零，选项 A 正确条形磁铁的 N 极在不断接近超导线圈的过程中，线圈中的磁通量不断增加，由楞次定律，线圈内感应电流方向一定不变，选项 B 正确条形磁铁在接近超导体的过程中，产生的电动势方向不变，由于电路中没有热损耗，电流越来越强，在远离超导线圈的过程中，线圈内产生的感应电流方向与原来的电流方向相反，电流开始减弱，但方向不变，只有经过一段时间后，方向才有改变的可能，选项 C 不正确磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈内产生的电动势方向不改变，由于电流不断增加，产生了不断增强的电流，选项 D 正确 2答案
15、 C 解析 因为线圈采用双线绕法，无电磁感应现象，所以条形磁铁在下落过程中只受重力作用，做加速度为 g 的匀加速运动，C 选项正确 3答案 AC 解析 闭合开关 S 时，由于 L 是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I2开始逐渐变大，由于分流导致稳定电路的 R1中电流减小故选 A、C.4答案 B 解析 铜环由 A 点向 B 点运动，在进入磁场和离开磁场的过程中，由于穿过环面的磁通量变化，都要产生感应电流，即产生电能，这电能是由环的机械能转化来的，即环由 A 到 B 过程中机械能减少，所以B 点比 A 点低，只有 B 选项正
16、确 5答案 AC 解析 当 S1、S2闭合，S3断开时，由法拉第电磁感应定律有 I1E1R1R2I；同理，当 S2、S3闭合，S1断开时有 I2E2R2R35I，当 S1、S3闭合，S2断开时有 I3E3R1R3.又 R1:R2:R31:2:3，设 R1、R2、R3的电阻分别为 R、2R、3R，又根据磁场的分布知 E3E1E2，联系以上各式解得 I37I.且有 E11tBS1t3IR，E22tBS2t25IR，则上下两部分磁场的面积之比为 3:25.6答案 D 解析 由题意Bt不变，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势、感应电流大小不变，但磁感应强度在变，因而 F 先小后大，由平衡条件可知 F摩
17、先小后大，D 对 7答案 AD 解析 棒由 a 到 b 再到 c 过程中，速度逐渐减小根据 EBlv，E 减小，故 I 减小再根据 FBIl，安培力减小，根据 Fma，加速度减小，B 错误由于 ab、bc 间距相等，故从 a 到 b 安培力做的功大于从 b 到 c 安培力做功，故 A 正确，C 错误再根据平均感应电动势 E tBSt，I ER I t 得 qBSR，故 D 正确 8答案 D 解析 在 t1至 t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，说明此段时间内穿过线圈的磁通量变大，即穿过线圈的磁场的磁感应强度变大，则螺线管中电流变大，单匝金属线圈 Q 产生的感应电动势变大，所加磁场的磁感应强度的变
18、化率变大，即 Bt 图线的斜率变大，选项 D 正确 9答案 BD 解析 由右手定则可知电流的方向由 Q 到 P，A 不正确；IER，EBtS，由此可知 B 正确；而安培力 FBIL，由于 B 减小，故安培力减小，C 不正确；当 mgsinBIL，BmgRcosLS时摩擦力为零，D 正确 10答案 CD 解析 由于电动机的输出功率恒定，由 P出Fv 及 FmgB2L2vRma 可知导体棒的加速度逐渐减小，故选项 A 错误；电动机的输出功率为：P出IUI2r6W，选项 B 错误；电动机的输出功率就是电动 第5页 机牵引棒的拉力的功率，P出Fv，当棒达稳定速度时 FmgBIL，感应电流 IERBLv
19、R，解得棒达到的稳定速度为 v2m/s，选项 C 正确；由能量守恒定律得：P出tmgh12mv2Q，解得 t1s，选项 D正确 11答案 0.08Wb/s 8V 解析 由图象可得，在开始 2 秒内Bt2T/s，则tBSt0.08Wb/s；在第 3 秒末 Ent8V.12 答案 B2L424R 解析 由 EBL12L 及 P外P电E2R可解得：P外B2L424R.13答案 10 3 5 解析 连结 AC，作 BDAC，如图所示，则 AC 2BCsin60 3m，BD 0.5m.|UAC|的最大值为 B AC v1 310V10 3V 最小值为 B BD v10.510V5V.14答案(1)3(2
20、)0.375W 0.75W(3)0.75N 解析(1)内外功率相等，则内外电阻相等 6R26R22 解得 R23(2)EBlv113V3V 总电流 IER总34A0.75A 路端电压 UIR外0.752V1.5V P1U2R11.526W0.375W P2U2R21.523W0.75W(3)拉 ab 杆的水平向右的外力 FF安BIl10.7510.75(N)15答案(1)1.25C 4(2)F(0.2t0.1)N(3)1.67J 解析(1)根据 q I t，由 It 图象得：q1.25C 又根据 I ERRtBL2Rt 得 R4.(2)由电流图象可知，感应电流随时间变化的规律：I0.1t 由感
21、应电流 IBLvR，可得金属线框的速度随时间也是线性变化的，vRIBL0.2t 线框做匀加速直线运动，加速度 a0.2m/s2 线框在外力 F 和安培力 FA作用下做匀加速直线运动，FFAma 得力 F(0.2t0.1)N.(3)t5s 时，线框从磁场中拉出时的速度 v5at1m/s 线框中产生的焦耳热 QW12mv251.67J 16答案(1)BL(ss0)2R(2)2mgRB2L2(3)mgRB2L2t0 第6页 解析(1)在 0 至 t1这段时间内 Iqt1 又 IBL(ss0)2Rt1 解得：qBL(ss0)2R(2)设在 t0时刻回路的瞬时感应电流为 I，则对金属棒 d 由平衡条件得
22、：BILmg t0时刻回路的电功率 PI22R 解得：P22m2g2RB2L2 由欧姆定律得：IBLvc2R 解得 vc2mgRB2L2(3)设在 t0时刻，水平外力为 F0，金属棒 c 的加速度为 a0，由牛顿第二定律得：F0mgBILma0 而 a0vct0 从 t1时刻起，对两金属棒组成的系统，由牛顿第二定律有 F02mg2ma 解得：aa02mgRB2L2t0 17答案(1)3Mg4BL(2)7Mgr4B2dL(3)7Mgr4B2dLmgdLMg 解析(1)取金属框为研究对象，从 t0时刻开始拉力恒定，故电路中电流恒定设 ab 边中电流为 I1，cd 边中电流为 I2，由受力平衡得：BI1LTMgBI2L TMg2 I1I2(3r)r 解得 I13Mg4BL(2)设总电流为 I，由闭合电路欧姆定律得：IER Rr34r EBdv I1I2I 而 I1I2(3r)r，I13Mg4BL 解得 v7Mgr4B2dL(3)由电动机的牵引功率恒定得 PFv 对导体棒有：FmgBId 由以上各式联立解得：P7Mgr4B2dLmgdLMg