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1、电磁感应一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，15题每小题只有一个选项正确，68小题有多个选项符合题目要求，全选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分)1首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是()A安培和法拉第B法拉第和楞次C奥斯特和安培 D奥斯特和法拉第解析：选D.首先发现电流磁效应的科学家是奥斯特；发现电磁感应现象的科学家是法拉第，故选项D正确2磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感应电流，则磁铁()A向上运动 B向下运动C向左运动 D向右运动解析：选B.据题意，从图示可以看出磁铁提供的穿过线圈原磁场的磁通量方向向下，由安培定则可知线圈中感应电流激发
2、的感应磁场方向向上，即两个磁场的方向相反，则由楞次定律可知原磁场通过线圈的磁通量的大小在增加，故选项B正确3某学校操场上有如图所示的运动器械：两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上静止时ab水平且沿东西方向已知当地的地磁场方向自南向北斜向下跟竖直方向成45，现让ab随链条荡起来，跟竖直方向最大偏角45，则下列说法正确的是()A当ab棒自南向北经过最低点时，ab中感应电流的方向是自西向东B当链条与竖直方向成45时，回路中感应电流最大C当ab棒自南向北经过最低点时，安培力的方向与水平向南的方向成45斜向下D在ab棒运动过程中，不断有磁场能转化为电场能解析：选C.当ab棒自南向北经过最低
3、点时，由右手定则知电流方向自东向西，故A错误；当ab运动方向与B方向垂直时感应电流最大，当链条偏南与竖直方向成45时，ab运动方向(沿圆轨迹的切线方向)与磁场方向平行，此时感应电流为零，最小，故B错误；当ab棒自南向北经过最低点时，由左手定则知安培力的方向与水平向南的方向成45斜向下，C正确；在ab棒运动过程中，不断有机械能转化为电场能，故D错误4如图甲所示，线圈ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈AB边所受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是下列选项中的()解析：选D.由题意可知，安培力的方向向右，根据左手定则，可知：感应电流的方向由B到A，再
4、由右手定则可知，当垂直向外的磁场在增加时，会产生由B到A的感应电流，由法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，则安培力的表达式FB，因安培力的大小不变，则B是定值，若磁场B增大，则减小，若磁场B减小，则增大，故D正确，A、B、C错误5如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()A两线圈内产生顺时针方向的感应电流Ba、b线圈中感应电动势之比为91Ca、b线圈中感应电流之比为34Da、b线圈中电功率之比为31解析：选B.根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向
5、的感应电流，选项A错误；因磁感应强度随时间均匀增大，则k，根据法拉第电磁感应定律可知Ennl2，则2，选项B正确；根据Il，故a、b线圈中感应电流之比为31，选项C错误；电功率PIEnl2l3，故a、b线圈中电功率之比为271，选项D错误；故选B.6如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为.则下列说法正确的是()A回路中有大小和方向周期性变化的电流B回路中电流大小
6、恒定，且等于C回路中电流方向不变，且从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘D若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中一定有电流流过解析：选BC.据题意，当盘转动后，由右手定则可以确定电流流向盘的中心，从b端流出到达a端，故选项A错误；所产生的电动势大小为：EBLvBL，则产生的电流大小为：I，故B选项正确；根据右手定则判断电流方向，电流为b到a，所以C正确；如果将匀强磁场改成变化的磁场，铜盘不转动的话，没有导体切割磁场，回路中不会产生感应电流，故D选项错误7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()A当S闭合时，L
7、1立即变亮，L2逐渐变亮B当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮C当S断开时，L2立即熄灭D当S 断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭解析：选BD.当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L1一直不亮；通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，选项B正确，A错误；当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L的电流要在L2L1DL之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，选项C错误，D正确；故选B、D.8如图所示，两根光滑、足够长的平行金属导轨固定在水平面上滑动变阻器接入电路的电阻值为R(最大阻值足够大)，导轨的宽度L0.5 m，空间有垂
8、直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小B1 T内阻r1 的金属杆在F5 N的水平恒力作用下由静止开始运动经过一段时间后，金属杆的速度达到最大速度vm，不计导轨电阻，则有()AR越小，vm越大B金属杆的最大速度大于或等于20 m/sC在金属杆达到最大速度之前，恒力F所做的功等于电路中消耗的电能D金属杆达到最大速度后，金属杆中电荷沿杆长度方向定向移动的平均速率ve与恒力F成正比解析：选BD.当导体棒达到最大速度时满足FF安；则FBL，解得vm，可知R越大，vm越大，选项A错误；金属杆的最大速度vm20(1R)m/s，则金属杆的最大速度大于或等于20 m/s，选项B正确；在金属杆达到最大速度之前，
9、恒力F所做的功等于电路中消耗的电能与导体棒动能增量之和，选项C错误；金属杆达到最大速度后导体棒中的电流I，则IneSve，则ve，故金属杆达到最大速度后，金属杆中电荷沿杆长度方向定向移动的平均速率ve与恒力F成正比，选项D正确；故选B、D.二、非选择题(共4小题， 52分)9(12分)很多人喜欢到健身房骑车锻炼，某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置，如图所示自行车后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心O转动已知磁感应强度B0.5 T，圆盘半径l0.3 m，圆盘电阻不计导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心O相连，导线两端a、b间接一阻值R
10、10 的小灯泡后轮匀速转动时，用电压表测得a、b间电压U0.6 V.(1)与a连接的是电压表的正接线柱还是负接线柱？(2)圆盘匀速转动10分钟，则此过程中产生了多少电能 ?(3)自行车车轮边缘线速度是多少？解析：(1)根据右手定则，轮子边缘点是等效电源的负极，则a点接电压表的负接线柱(2)根据焦耳定律Qt代入数据得Q21.6 J(3)由UEBl2得vl8 m/s答案：(1)负(2)Q21.6 J (3)v8 m/s10(12分)如图所示，平行光滑U形导轨倾斜放置，倾角30，导轨间的距离L1.0 m，电阻RR13.0 ，电容器电容C2108F，导轨电阻不计，匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上，磁感
11、应强度B2.0 T，质量m0.4 kg，电阻r1.0 的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒的大小F5.0 N的恒力，使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，求：(1)金属棒ab达到匀速运动时的速度大小(g10 m/s2 )；(2)金属棒ab从静止开始到匀速运动的过程中通过电阻R1的电荷量 解析：(1)当金属棒匀速运动时，由力的平衡条件得：Fmgsin 30BIL求得：I1.5 A.由闭合电路欧姆定律得：I联立以上方程解得金属棒匀速运动的速度大小为：v3 m/s.(2)当金属棒匀速运动时，电容器两端的电压UIR4.5 V电容器极板上聚集的电荷量QCU9108 C，所以通过R1的电
12、荷量QQ9108C答案：(1)v3 m/s(2)9108 C11(12分)如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d1 m，导轨ac间横跨一质量为m1 kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触棒的总电阻r2 ，导轨的电阻忽略不计. 在导轨bc间接一电阻为R2 的灯泡，导轨ac间接一理想电压表整个装置放在磁感应强度B2 T匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，已知施加的水平外力功率恒定，经过t1 s时间棒达到稳定时速度3 m/s.试求：(1)金属棒达到稳定时施加水平恒力F为多大？水平外力F的功率为多少？(2)金属棒达到稳定时电
13、压表的读数为多少？(3)此过程中灯泡产生的热量是多少？解析：(1)当FF安时，金属棒速度达到稳定，则F安BIdI，联立得F4 N，PFv12 W.(2)设电压表的读数为U，则有UBdvULULR，代入数据得U10 V.(3)设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q1、Q2，根据焦耳定律得知：.由功能关系得：PtQ1Q2mv2，代入数据得Q15 J.答案：(1)F4 NP12 W (2)U10 V(3)Q15 J12(16分)如图甲所示，斜面的倾角30，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长L11 m，bc边的边长L20.6 m，线框的质量m1 kg，线框的电阻R 0.1 ，线框受到沿斜面向上的
14、恒力F的作用，已知F15 N，线框与斜面间的动摩擦因数.线框的边abefgh，斜面的efhg区域有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙的Bt图象所示，时间t是从线框由静止开始运动起计时的如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh线的距离x5.1 m，取g10 m/s2.求：(1)线框进入磁场前的加速度a；(2)线框进入磁场时匀速运动的速度v；(3)在丙图中画出线框从静止开始运动直至ab边运动到gh线过程的vt图象；(4)线框从静止开始运动直至ab边运动到gh线的过程中产生的焦耳热Q.解析：(1)线框进入磁场前，线框受到线框的重力、拉力F、斜面的支
15、持力和斜面对线框的摩擦力作用，由牛顿第二定律：Fmgsin mgcos ma得线框进入磁场前的加速度a5 m/s2.(2)因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动，ab边进入磁场切割磁感线，产生的电动势E1BL1v形成的感应电流I1受到沿斜面向下的恒定的安培力F安BI1L1线框受力平衡，有Fmgsin mgcos F安此时磁感应强度必恒定不变B0.5 T，代入数据解得v2 m/s.(3)线框abcd进入磁场前做匀加速直线运动，进入磁场前的运动时间t10.4 s进入磁场过程中线框做匀速运动的时间t20.3 s.线框完全进入磁场后至运动到gh线，线框受力情况与进入磁场前相同，仍做匀加速直线运动，所以该阶段的加速度大小仍为a5 m/s2，该过程有xl2vt3at，解得t31 s线框从静止开始运动直至ab边运动到gh线过程的vt图象如图；(4)线框整体进入磁场后，ab边运动到gh线的过程中，线框中有感应电流的时间t4t1t2t30.9 s0.8 sE2 V0.25 V此过程产生的焦耳热Q2t40.5 J.线框匀速进入磁场过程中产生的焦耳热Q1IRt23 J线框从静止开始运动直至ab边运动到gh线的过程中产生的焦耳热QQ1Q23.5 J答案：(1)5 m/s2(2)2 m/s(3)如图(4)3.5 J