8．如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是（ ）
A．先向左，后向右B．先向左、后向右、再向左
C．一直向右D．一直向左
9．如图所示，A、B两个线圈绕在同一个闭合铁芯上，它们的两端分别与电阻可以不计的光滑、水平、平行导轨P、Q和M、N相连；P、Q处在竖直向下的匀强磁场B1中，M、N处在竖直向下的匀强磁场B2中；直导线ab横放在P、Q上，直导线cd横放在M、N上，cd原来不动．下列说法中正确的有（ ）
A．若ab向右匀速滑动，则cd也向右滑动B．若ab向右加速滑动，则cd也向右滑动
C．若ab向右减速滑动，则cd也向右滑动D．若ab向右减速滑动，则cd向左滑动
10．如图所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面在电磁场中由静止开始下落，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a，b落到地面的次序是（ ）
A．a先于b B．b先于aC．a，b同时落地D．无法判断
二、填空题（共3小题，共16分．把答案直接填在横线上）
11．（4分）有两个完全相同的灵敏电流计按右图所示连接，若将左表的指针向左拨动时，右表指针将向________摆动．（填“左”或“右”）
12．（5分）（2010·绵阳南山中学高二期中）将图（a）中的开关闭合，电流计指针由中央向左偏转．在图（b）中，闭合开关后，要使电流计指针由中央向左偏转，可以采取的办法有：
（1）________________________________________________________________________
（2）________________________________________________________________________
13．（7分）（2010·潍坊高二期中）学了法拉第电磁感应定律E∝
后，为了定量验证感应电动势E与时间Δt成反比，某小组同学设计了如图所示的一个实验装置：
线圈和光电门传感器固定在水平光滑轨道上，强磁铁和挡光片固定在运动的小车上．每当小车在轨道上运动经过光电门时，光电门会记录下挡光片的挡光时间Δt，同时触发接在线圈两端的电压传感器记录下在这段时间内线圈中产生的感应电动势E.利用小车末端的弹簧将小车以不同的速度从轨道的最右端弹出，就能得到一系列的感应电动势E和挡光时间Δt.
（1）观察和分析实验装置可看出，在实验中每次测量的Δt可能不同，但由于挡光片宽度不变，则磁铁相对线圈运动的距离不变，从而实现了控制__________不变；
（2）在一次实验中得到的数据如下：
次数
测量值
1
2
3
4
5
6
7
8
E/V
0.116
0.136
0.170
0.191
0.215
0.277
0.292
0.329
Δt/×10－3s
8.206
7.486
6.286
5.614
5.340
4.462
3.980
3.646
在得到上表中的数据后，为验证E与Δt成反比，有两种数据处理办法：
第一种是计算法，算出______________________，若该数据基本相等，则验证了E与Δt成反比；第二种是作图法，在直角坐标系中作出____________________________关系图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与Δt成反比．
三、论述·计算题（共4小题，44分）
14．（10分）如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一半径r＝10cm、电阻R＝0.01Ω、质量m＝0.02kg的金属圆环以v0＝10m/s的速度向一足够大、磁感应强度B＝0.3T的匀强磁场滑去，当圆环刚好有一半进入磁场时，圆环的加速度为a＝158.4m/s2，求此过程圆环增加的内能．
15．（11分）如图所示，电动机牵引一根原来静止的，长L＝1m，质量m＝0.1kg的导体棒MN，其电阻R＝1Ω，导体棒架在处于磁感应强度B＝1T的匀强磁场中竖直放置的框架上，当导体棒上升h＝3.8m时，获得稳定的速度，此过程中导体棒产生的热量Q＝2J，电动机牵引棒时，电压表和电流表的示数分别为7V,1A，电动机线圈内阻r＝1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，g取10m/s2，求：
（1）棒能达到的稳定速度；
（2）棒从静止到达到稳定速度所需的时间．
16．（11分）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界面平行．当cd边刚进入磁场时，
（1）求线框中产生的感应电动势大小；
（2）求cd两点间的电势差大小；
（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件．
17．（12分）水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆如下图1，金属杆与导轨的电阻忽略不
计；均匀磁场竖直向下，用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属
杆上，杆最终做匀速直线运动．当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动v也会变化，v和F的关系如下图2所示（g取10m/s2）．
（1）金属杆在匀速直线运动之前做什么运动？
（2）若m＝0.5kg，L＝0.5m，R＝0.5Ω，磁感应强度B为多大？
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
BC
C
A
C
B
AD
A
D
BD
A
11：
左12、：
（1）将线圈A插入线圈B中
（2）将滑动变阻器的滑片向b端移动
13：
（1）磁通量的变化量
（2）感应电动势E和挡光时间Δt的乘积；感应电动势E与挡光时间Δt的倒数14、答案：
0.23J
15、解析：
（1）v＝2m/s.
（2）由能量守恒关系，P出t＝mgh＋
mv2＋Q.代入数据解得t＝1s.
16、答案：
（1）BL
（2）
BL
（3）
17、答案：
（1）变加速
（2）F＝
＋f，所以v＝
（F－f）
从图象可以得到直线的斜率k＝2，所以B＝
＝1T.
仙游一中2012-2013学年下学期
高二物理《电磁感应》综合能力测试
本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分．满分100分，时间90分钟
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、不定项选择题（共10小题，每小题4分，共40分）
1．如图所示，一根长导线弯曲成“冂”，通以直流电I，正中间用强度很大的绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是（ ）
A．金属环中无感应电流产生B．金属环中有逆时针方向的感应电流
C．悬挂金属环C的竖直线中拉力变大D．金属环C将左右摆动答案：
BC
解析：
据感应电流的产生条件和安培定则，可判断出环C中有逆时针方向的感应电流．据同向平行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥．小环的上、下边分别受到上端水平导线的斥力和引力，但斥力大一些，所以金属环竖直线中的拉力变大，但仍受力平衡，处于静止状态，综上所述B、C正确．
2．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（ ）
A．合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭
B．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭
C．合上开关，b先亮，a后亮，断开开关，a、b同时熄灭
D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭答案：
C
解析：
由于L是自感线圈，当合上S时，自感线圈L将产生自感电动势，阻碍电流的流过，故有b灯先亮，而a灯后亮，当S断开时，a、b组成回路，L产生自感电动势阻碍电流的减弱，由此可知，a、b同时熄灭，故选项C正确．
本题主要考查的是自感现象，解决本题的关键在于认真分析电路，把握当电路中存在自感线圈时，电路中的电流发生变化时，自感线圈会产生自感电动势阻碍原电流的变化．本题也是课本中的一个基本演示实验．
3．（2010·潍坊高二期中）如图1所示，一矩形线圈位于随时间t变化的匀强磁场中，磁感应强度B随t的变化规律如图2所示，以i表示线圈中的感应电流，以图1中线圈上箭头所示方向为电流的正方向，以垂直纸面向里的磁场方向为正，则以下i－t图象中正确的是（ ）
答案：
A
4．如图所示，虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域，ab＝2bc，磁场方向垂直于纸面向里，实线a′b′c′d′是正方形导线框，a′b′和ab边平行，若将导线框匀速地拉离磁场区域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功，W2表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则（ ）
A．W1＝W2 B．W2＝2W1C．W1＝2W2D．W2＝4W1
答案：
C
解析：
∵W＝Fs＝BIL·s＝I·ΔΦ
在两种情况下ΔΦ相同，但第一次电动势E1＝B·abv＝2B·bc·v＝2E2
∴I1＝2I2
而W1＝I1ΔΦ，W2＝I2ΔΦ
∴W1＝2W2，C选项正确．
5．假设在某一航天飞机上做一项悬绳发电实验，现在航天飞机上发射一颗卫星，卫星携带一根较长的金属悬绳离开了航天飞机，从航天飞机到卫星的悬绳指向地心，此时航天飞机恰好绕地球做匀速圆周运动．已知航天飞机的轨道在赤道平面内，绕行方向与地球自转方向一致，角速度为ω，地球自转角速度为ω0，地磁场的北极在地球南极附近．若用U1表示悬绳上端的电势，用U2表示悬绳下端的电势，则（ ）
A．若ω>ω0，则U1ω0，则U1>U2
C．无论ω和ω0关系如何，都有U1U2
答案：
B
解析：
当金属悬绳垂直切割磁感线时，ω≠ω0，产生动生电动势，由右手定则可得选项B正确．
6．如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑但用不同材料制成的圆管．竖直固定在相同高度，带相同磁性的两个小球同时从A、B管上端管口无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是（ ）
A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的，B管是用铁制成的
答案：
AD
解析：
磁性小球通过金属圆管过程中，将圆管看做由许多金属圆环组成，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流，根据楞次定律，该电流的磁场阻碍磁性小球的下落，小球向下运动的加速度小于重力加速度；小球在塑料、胶木等非金属材料圆管中不会产生感应电流，小球仍然做自由落体运动，穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的时间短．
7．如图所示，用铝制成⊃型框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向向左以速度v匀速运动，悬挂拉力为F，则（ ）
A．F＝mgB．F>mgC．F答案：
A
解析：
当金属框架向左侧移动时，切割磁感线产生感应电动势E＝BLv，在上下极板间产生电势差，进而形成向上的匀强电场E0＝
＝Bv.
若小球带正电荷q，其电场力向上大小为qE0＝qvB，而洛伦兹力由左手定则可判断出方向向下，大小为qvB，两者相互抵消相当于只受重力和拉力作用，所以F＝mg，A选项正确．
8．如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是（ ）
A．先向左，后向右B．先向左、后向右、再向左C．一直向右D．一直向左
答案：
D
解析：
根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确．
9．如图所示，A、B两个线圈绕在同一个闭合铁芯上，它们的两端分别与电阻可以不计的光滑、水平、平行导轨P、Q和M、N相连；P、Q处在竖直向下的匀强磁场B1中，M、N处在竖直向下的匀强磁场B2中；直导线ab横放在P、Q上，直导线cd横放在M、N上，cd原来不动．下列说法中正确的有（ ）
A．若ab向右匀速滑动，则cd也向右滑动B．若ab向右加速滑动，则cd也向右滑动
C．若ab向右减速滑动，则cd也向右滑动D．若ab向右减速滑动，则cd向左滑动
答案：
BD
解析：
ab匀速滑动时，线圈A中感应电流恒定，闭合铁芯中的磁通量不发生变化．线圈B中无感应电流，cd不会动．.选项A错误；ab向右加速滑动时，线圈A中的感应电流在增大，闭合铁芯中逆时针方向的磁通量在增大，线圈B中产生感应电流，根据楞次定律和右手定则，直导线cd中的电流方向由c到d；对cd应用左手定则，它受的安培力方向向右，cd将向右滑动，可见选项B正确；ab向右减速滑动时，线圈A中的感应电流在减弱，闭合铁芯中逆时针方向的磁通量在减小，这时流过直导线cd的电流方向由d到c，所受安培力向左，cd向左滑动．可见，选项D正确，选项C错误．
10．如图所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面在电磁场中由静止开始下落，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a，b落到地面的次序是（ ）
A．a先于b B．b先于aC．a，b同时落地D．无法判断
答案：
A
解析：
当△abc线框下落时，闭合回路中磁通量没有发生变化，回路中不产生感应电流，但由于各边都在切割磁感线，所以会产生感应电动势，根据楞次定律，可以判定出a点的电势高，是电源的正极，B点的电势低，是电源的负极，a点聚集着多余的正电荷，b点聚集着负电荷，a点的正电荷受的电场力向下，使a点加快运动（a点加速度>g），b点的负电荷受的电场力向上，使b点减缓运动（b点加速度第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
二、填空题（共3小题，共16分．把答案直接填在横线上）
11．（4分）有两个完全相同的灵敏电流计按右图所示连接，若将左表的指针向左拨动时，右表指针将向________摆动．（填“左”或“右”）
答案：
左
解析：
因两灵敏电流计的构造完全相同，故两表的线框的连接形式如图所示，当把左表的指针向左拨动，左表里线框产生的感应电流如图所示，而右表中线框中通电后在磁场中受到磁场力的作用而发生转动．由图所示可知线圈的转动方向与左边线框转动方向完全一致，左右两电表是结构相同的电表，所以右表指针将向左摆动．注：
对于中学阶段，学生所使用的电表均为磁电式的电表．相同的电表就是线圈与指针的连接方式及永磁铁的极性放置均相同，所以才能作出如图所示左右两线圈在磁场中的示意图，然后再根据左表线圈由于转动而产生感应电流，从而使右表线圈因有电流在磁场中受到磁场力的作用发生转动．
12．（5分）（2010·绵阳南山中学高二期中）将图（a）中的开关闭合，电流计指针由中央向左偏转．在图（b）中，闭合开关后，要使电流计指针由中央向左偏转，可以采取的办法有：
（1）________________________________________________________________________
（2）________________________________________________________________________
答案：
（1）将线圈A插入线圈B中
（2）将滑动变阻器的滑片向b端移动
13．（7分）（2010·潍坊高二期中）学了法拉第电磁感应定律E∝
后，为了定量验证感应电动势E与时间Δt成反比，某小组同学设计了如图所示的一个实验装置：
线圈和光电门传感器固定在水平光滑轨道上，强磁铁和挡光片固定在运动的小车上．每当小车在轨道上运动经过光电门时，光电门会记录下挡光片的挡光时间Δt，同时触发接在线圈两端的电压传感器记录下在这段时间内线圈中产生的感应电动势E.利用小车末端的弹簧将小车以不同的速度从轨道的最右端弹出，就能得到一系列的感应电动势E和挡光时间Δt.
（1）观察和分析实验装置可看出，在实验中每次测量的Δt可能不同，但由于挡光片宽度不变，则磁铁相对线圈运动的距离不变，从而实现了控制____________不变；
（2）在一次实验中得到的数据如下：
次数
测量值
1
2
3
4
5
6
7
8
E/V
0.116
0.136
0.170
0.191
0.215
0.277
0.292
0.329
Δt/×10－3s
8.206
7.486
6.286
5.614
5.340
4.462
3.980
3.646
在得到上表中的数据后，为验证E与Δt成反比，有两种数据处理办法：
第一种是计算法，算出______________________，若该数据基本相等，则验证了E与Δt成反比；第二种是作图法，在直角坐标系中作出____________________________关系图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与Δt成反比．
答案：
（1）磁通量的变化量
（2）感应电动势E和挡光时间Δt的乘积；感应电动势E与挡光时间Δt的倒数
三、论述·计算题（共4小题，44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，在光滑绝缘水平面上，有一半径r＝10cm、电阻R＝0.01Ω、质量m＝0.02kg的金属圆环以v0＝10m/s的速度向一足够大、磁感应强度B＝0.3T的匀强磁场滑去，当圆环刚好有一半进入磁场时，圆环的加速度为a＝158.4m/s2，求此过程圆环增加的内能．
答案：
0.23J
解析：
设圆环一半进入磁场时的速度为v
I＝E/R＝
环的加速度a＝
＝
＝
所以v＝
＝8.8m/s
环增加的内能ΔE＝
mv
－
mv2＝0.23J
15．（11分）如图所示，电动机牵引一根原来静止的，长L＝1m，质量m＝0.1kg的导体棒MN，其电阻R＝1Ω，导体棒架在处于磁感应强度B＝1T的匀强磁场中竖直放置的框架上，当导体棒上升h＝3.8m时，获得稳定的速度，此过程中导体棒产生的热量Q＝2J，电动机牵引棒时，电压表和电流表的示数分别为7V,1A，电动机线圈内阻r＝1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，g取10m/s2，求：
（1）棒能达到的稳定速度；
（2）棒从静止到达到稳定速度所需的时间．
解析：
（1）电动机的输出功率P出＝IU－I2r＝1×7W－12×1W＝6W，
当棒达稳定速度时，受力平衡，F＝mg＋F安，式中F为绳的拉力，
F安＝BIL，I＝
，F安＝
，即F＝mg＋
.
由P出＝Fv得P出＝
v，代入数据，解得v＝2m/s.
（2）由能量守恒关系，P出t＝mgh＋
mv2＋Q.
代入数据解得t＝1s.
16．（11分）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界面平行．当cd边刚进入磁场时，
（1）求线框中产生的感应电动势大小；
（2）求cd两点间的电势差大小；
（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件．
答案：
（1）BL
（2）
BL
（3）
解析：
（1）cd边刚进入磁场时，线框速度v＝
线框中产生的感应电动势E＝Blv＝BL
（2）此时线框中电流I＝
cd两点间的电势差U＝I（
R）＝
E＝
BL
（3）安培力F＝BIL＝
根据牛顿第二定律mg－F＝ma，由a＝0
解得下落高度满足h＝
17．（12分）水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆如下图1，金属杆与导轨的电
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