1、 时间：40 分钟 满分：100 分一、选择题(每小题 6 分，共 60 分)1穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少 2 Wb，则( )A线圈中感应电动势每秒增加 2 VB线圈中感应电动势每秒减小 2 VC线圈中无感应电动势D线圈中感应电动势大小不变答案 D解析 因线圈的磁通量均匀变化，所以磁通量的变化率 为一t定值，又因为是单匝线圈，据 E 可知选项 D 正确。t2如图所示，用两根相同的导线绕成匝数分别为 n1 和 n2 的圆形闭合线圈 A 和 B，两线圈平面与匀强磁场垂直。当磁感应强度随时间均匀变化时，两线圈中的感应电流之比 IAI B为( )A. B. C. D.n1n2 n2
2、n1 n21n2 n2n21答案 B解析 设导线长为 L，A 的半径为 r1，B 的半径为r2。r 1 ，r 2 。由法拉第电磁感应定律： En S，得：L2n1 L2n2 BtE1 n1 r ，E 2n 2 r ，所以 ，因此，BBt 21 Bt 2 I1I2 E1E2 n1n2r21r2 n2n1正确，A、C、D 错误。3电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图
3、乙所示，则对应感应电流的变化为( )答案 B解析 由感应电流公式 I n ，感应电流大小与磁通量的ER Rt变化率有关，在 t 图线上各点切线的斜率的绝对值表示感应电流的大小，斜率的正、负号表示电流的方向；根据图乙，感应电流的图象应为余弦函数图象，在 0t 0时间内，感应电流 I的大小先减小到零，然后再逐渐增大，电流的方向改变一次，选项 B 符合要求。4粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框的一边 a、b 两点间电势差绝对值最大的是( )答案 B解析
4、由 EBl v知，这四种情况线框切割磁感线产生的感应电动势是相同的，B 选项中 a、b 两点间电势差表示的是电源的路端电压，电势差的绝对值为 ，而其他三种情况电势差的绝对值都为 ，3E4 E4所以选 B。5矩形导线框 abcd 放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度 B 随时间变化的图象如图所示，t 0 时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里。若规定导线框中感应电流逆时针方向为正，则在 04 s 时间内，线框中的感应电流 I 以及线框的 ab 边所受安培力 F 随时间变化的图象为图中的(安培力取向上为正方向) ( )答案 C解析 根据 En n ，而 的大小不变，推知在 02 st
5、SBt Bt内及 24 s 内电流大小恒定，选项 A 错误；因为规定了导线框中感应电流逆时针方向为正，由楞次定律判断得，感应电流在 02 s 内为顺时针方向，所以选项 B 错误；由 FBIL 得：F 与 B成正比，根据左手定则判断可知，选项 C 正确，D 错误。6.如图所示，长为 L 的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为 C 的平行板电容器上，P、Q 为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以 BB 0kt(k0)随时间变化， t0 时，P、Q 两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间 t，电容器 P 板( )A不带电B所带电荷量与 t 成正比C带正电，电荷量是kL2C
6、4D带负电，电荷量是kL2C4答案 D解析 磁感应强度以 BB 0kt(k0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：E S kS，而 S ，经时间 t电容器 P板所t Bt L24带电荷量 QEC ；由楞次定律知电容器 P板带负电，故 D 选kL2C4项正确。7(多选 )如图所示平行的金属双轨与电路处在竖直向下的匀强磁场 B 中，一金属杆放在金属双轨上在恒定外力 F 作用下做匀速运动，则在开关 S( )A闭合瞬间通过金属杆的电流增大B闭合瞬间通过金属杆的电流减小C闭合后金属杆先减速后匀速D闭合后金属杆先加速后匀速答案 AC解析 由题意可知金属杆所受恒定外力 F和安培力是对平衡力，当开关 S 闭合
7、瞬间，感应电动势不变，电路中总电阻减小，由 I可知感应电流增大，所以 A 正确；感应电流增大，安培力增大，Er总合外力方向和运动方向相反，金属杆开始做减速运动，由 EBL v，可知感应电动势减小，感应电流减小，安培力减小，当安培力减小到和恒定外力 F相等时，金属杆做匀速运动，所以 C 正确。8如图所示的甲、乙、丙图中，MN、PQ 是固定在同一水平面内足够长的平行金属导轨。导体棒 ab 垂直放在导轨上，导轨都处于垂直水平面向下的匀强磁场中。导体棒和导轨间接触良好且摩擦不计，导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，甲图中的电容器 C 原来不带电。今给导体棒 ab 一个向右的初速度 v0，在甲、乙、丙
8、图中导体棒 ab 在磁场中的最终运动状态是( )A甲、丙中，棒 ab 最终将以相同速度做匀速运动；乙中 ab 棒最终静止B甲、丙中，棒 ab 最终将以不同速度做匀速运动；乙中 ab 棒最终静止C甲、乙、丙中，棒 ab 最终均做匀速运动D甲、乙、丙中，棒 ab 最终都静止答案 B解析 甲图中 ab棒产生的感应电动势对电容器 C充电，充电时，ab棒中有电流流过，ab 棒减速，产生的感应电动势减小，电容器 C充电时两极板间电势差增大，当电容器 C两极板间电势差与感应电动势相同时，电路中没有电流，ab 棒向右做匀速直线运动；乙图中导体棒在初速度作用下，切割磁感线，产生感应电动势，与电阻、导轨形成的闭合
9、回路中产生感应电流，出现安培力，阻碍 ab棒向前运动，其动能转化为内能，最终会静止；而丙图 ab棒虽初速度向右，但却受到向左的安培力，则杆向右减速运动，向右减速到零时，开始向左加速运动，当金属杆向左运动切割磁感线产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，所以金属杆最终向左做匀速直线运动。由此得选项 B 正确，A、C、D 错误。9两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为 L，如图所示，一导线与两导轨相连，磁感应强度的大小为 B 的匀强磁场与导轨平面垂直。一电阻为 R，质量为 m 的导体棒在距磁场上边界 h 处静止释放。导体棒进入磁场后速度减小，达到稳定状态时离磁场上边缘的距离为 H。整
10、个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。下列说法正确的是( )A整个运动过程中回路的最大电流为mgBLB整个运动过程中导体棒产生的焦耳热为 mg(Hh)m3g2R22B4L4C整个运动过程中导体棒克服安培力所做的功为 mgHD整个运动过程中回路电流的功率为 2RmgBL答案 B解析 导体棒进入磁场后，先做变减速运动，安培力也逐渐减小，当减到与重力相等时导体棒受力平衡，达到稳定状态，所以导体棒进入磁场时的速度最大，所产生的感应电动势最大，其感应电流也最大，由自由落体运动规律，进入磁场时的速度大小为 vmax ，产生2gh的感应电动势为 EBLv max，由闭合电路欧姆
11、定律得 Im ER ，A 错误；导体棒达到稳定状态时，产生的感应BLvmaxR BL2ghR电动势为 EBLv，根据平衡条件，有 mgBIL，又 I ，ER BLvR所以 v ，由能量守恒定律可知，减少的机械能转化为回路的mgRB2L2电能，电能又转化为内能，所以 Qmg(Hh) mv2mg (Hh )12，B 正确；克服安培力做功与产生的焦耳热相等，C 错误；m3g2R22B4L4在回路中从导体棒进入磁场到达到稳定状态，电流是变化的，根据PI 2R知功率是变化的，D 错误。10.(多选 )如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为 R，边长是 L，自线框从磁场左
12、边界进入时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度 a 进入磁场区域，t 1 时刻线框全部进入磁场。若外力大小为 F，线框中电功率的瞬时值为 P，线框磁通量的变化率为 ，通过导体t横截面的电荷量为 q，(其中 Pt 图象为抛物线 )则这些量随时间变化的关系正确的是( )答案 BD解析 线框做匀加速运动，其速度 vat，感应电动势E BLv，线框进入磁场过程中受到的安培力 F 安 BIL B2L2vR，由牛顿第二定律得 F ma ，则 F ma ，B2L2atR B2L2atR B2L2atR故 A 错误；线框中的感应电流 I ，线框的电功率 PI 2RER BLatRt2
13、，B 正确；线框的位移 x at2，磁通量的变化率BLa2R 12 B B BLat，C 错误；电荷量 q t tt St L12at2t 12 I ERt t2， D 正确。tR R BLxRBL12at2R BLa2R二、非选择题(共 2 小题，40 分)11(20 分) 如图所示，PN 与 QM 两平行金属导轨相距 1 m，电阻不计，两端分别接有电阻 R1 和 R2，且 R16 ，ab 杆的电阻为 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 1 T，现 ab 以恒定速度 v3 m/s 匀速向右移动，这时 ab 杆上消耗的电功率与 R1、R 2 消耗的电功率之和
14、相等，求：(1)R2 的阻值；(2)R1 与 R2 消耗的电功率分别为多少？(3)拉 ab 杆的水平向右的外力 F 为多大？答案 (1)3 (2)0.375 W 0.75 W (3)0.75 N解析 (1) 由内外电阻消耗的功率相等，则内外电阻相等，故：rR1R2R1 R2计算得出：R 23 。(2)感应电动势为：E BLv113 V3 V根据闭合电路欧姆定律，总电流为：I 0.75 AER总 3 V4 路端电压为：UIR 外 0.752 V1.5 V电阻 R1功率：P 1 W0.375 WU2R1 1.526电阻 R2功率：P 2 W0.75 W。U2R2 1.523(3)安培力：F ABI
15、L10.751 N0.75 Nab杆匀速运动，故拉力等于安培力，为 F0.75 N。12(20 分) 如图所示，L 10.5 m，L 20.8 m，回路总电阻为R 0.2 ，物块 M 的质量 m0.04 kg，导轨光滑，开始时磁场B0 1 T。现使磁感应强度以 0.2 T/s 的变化率均匀地增大，试求：Bt当 t 为多少时，M 刚好离开地面？(g 取 10 m/s2)答案 5 s解析 回路中原磁场方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可以判知，ab 中的感应电流的方向是 ab，由左手定则可知，ab 所受安培力的方向水平向左，从而向上拉起重物。设 ab中电流为 I时 M刚好离开地面，此时有FBBIL 1mgIERE S L1L2t Bt BtB B0 tBt解得：F B0.4 N ，I 0.4 A，B2 T，t5 s。
