【创新设计】2013-2014学年高中物理(选修3-2)同步训练 2-6

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高中创新设计物理教科版选修3-2：模块综合检测

模块综合检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题||，每小题4分||，共40分)1．如图1所示||，电阻和面积一定的圆形线圈垂直放入匀强磁场中||，磁场的方向垂直纸面向里||，磁感应强度随时间的变化规律为B＝B0sinωt.下列说法正确的是()图1A．线圈中产生的是交流电B．当t＝π/2ω时||，线圈中的感应电流最大C．若增大ω||，则产生的感应电流的频率随之增大D．若增大ω||，则产生的感应电流的功率随之增大2．两个完全相同的灵敏电流计A、B||，按图2所示的连接方式||，用导线连接起来||，当把电流计A的指针向左边拨动的过程中||，电流计B的指针将()图2A．向左摆动B．向右摆动C．静止不动D．发生摆动||，由于不知道电流计的内部结构情况||，故无法确定摆动方向3．如图3甲所示||，一矩形线圈放在随时间变化的匀强磁场内．以垂直线圈平面向里的磁场为正||，磁场的变化情况如图乙所示||，规定线圈中逆时针方向的感应电流为正||，则线圈中感应电流的图象应为()图34．如图4所示||，在光滑绝缘水平面上||，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场||，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)||，则小球()图4A．整个过程匀速运动B．进入磁场的过程中球做减速运动||，穿出过程做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度一定小于初速度5.线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)||，当转到如图5所示位置时||，磁通量和感应电动势大小的变化情况是()图5A．磁通量和感应电动势都在变大B．磁通量和感应电动势都在变小C．磁通量在变小||，感应电动势在变大D．磁通量在变大||，感应电动势在变小6.如图6所示的电路中||，变压器是理想变压器．原线圈匝数n1＝600匝||，装有0.5A的保险丝||，副线圈的匝数n2＝120匝||，要使整个电路正常工作||，当原线圈接在180V的正弦交变电源上时||，下列判断正确的是()A．副线圈可接耐压值为36V的电容器B．副线圈可接“36 V||，40 W”的安全灯两盏C．副线圈可接电阻为14Ω的电烙铁D．副线圈可以串联一个量程为3A的电流表||，去测量电路中的总电流7．一交变电流的i－t图象如图7所示||，由图可知()A．用电流表测该电流示数为102AB．该交变电流的频率为100HzC．该交变电流通过10Ω的电阻时||，电阻消耗的电功率为2019WD．该交变电流的电流瞬时值表达式为i＝102sin628t A8．图8是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路||，L两端并联一只电压表||，用来测量自感线圈的直流电压||，在测量完毕后||，将电路解体时应()A．先断开S1B．先断开S2C．先拆除电流表D．先拆除电阻R9．如图9所示的电路中||，L为自感系数很大的电感线圈||，N为试电笔中的氖管(启辉电压约70V)||，电源电动势约为10V．已知直流电使氖管启辉时辉光只产生在负极周围||，则() A．S接通时||，氖管不会亮B．S接通时启辉||，辉光在a端C．S接通后迅速切断时启辉||，辉光在a端D．条件同C||，辉光在b端10．如图10所示是一种延时开关||，当S1闭合时||，电磁铁将衔铁吸下||，将C线路接通||，当S1断开时||，由于电磁作用||，D将延迟一段时间才被释放||，则() A．由于A线圈的电磁感应作用||，才产生延时释放D的作用B．由于B线圈的电磁感应作用||，才产生延时释放D的作用C．如果断开B线圈的开关S2||，无延时作用D．如果断开B线圈的开关S2||，延时将变长图6图711．(5分)如图11所示||，是一交流电压随时间变化的图象||，此交流电压的有效值等于________V.12．(15分)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件||，某同学用图12所示的电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系||，图中R0为定值电阻且阻值的大小已知||，电压表视为理想电压表．图11(1)请根据图12||，将图13中的实验器材连接成实验电路．图12图13(2)若电压表V2的读数为U0||，则I＝________.姓名：________班级：________学号：________得分：________(3)实验一：用一定强度的光照射硅光电池||，调节滑动变阻器||，通过测量得到该电池的U—I曲线a||，见图14.由此可知电池内阻________(选填“是”或“不是”)常数||，短路电流为______mA||，电动势为________V.(4)实验二：减小实验一中光的强度||，重复实验||，测得U—I曲线b||，见图14.当滑动变阻器的电阻为某值时||，实验一中的路端电压为1.5V||，则实验二中外电路消耗的电功率为________mW(计算结果保留两位有效数字)图14三、计算题(本题共4小题||，共40分)13．(8分)如图15所示||，理想变压器原线圈Ⅰ接到220V的交流电源上||，副线圈Ⅱ的匝数为30||，与一标有“12V||，12W”的灯泡连接||，灯泡正常发光．副线圈Ⅲ的输出电压为110V||，电流为0.4A．求：图15(1)副线圈Ⅲ的匝数；(2)原线圈Ⅰ的匝数以及通过原线圈的电流．14．(10分)某发电站的输出功率为104kW||，输出电压为4kV||，通过理想变压器升压后向80km远处的用户供电．已知输电线的电阻率为ρ＝2.4×10－8Ω·m||，导线横截面积为1.5×10－4m2||，输电线路损失的功率为输出功率的4%.求：(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失．15．(8分)如图16所示||，光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置||，其间距d ＝1m||，右端通过导线与阻值R L＝8Ω的小灯泡L相连||，CDEF矩形区域内有方向竖直向下、磁感应强度B＝1T的匀强磁场||，一质量m＝50g、阻值为R＝2Ω的金属棒在恒力F作用下从静止开始运动x＝2m后进入磁场恰好做匀速直线运动．(不考虑导轨的电阻||，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触)．求：图16(1)恒力F的大小；(2)小灯泡发光时的电功率．16．(14分)如图17所示||，在坐标xOy平面内存在B＝2.0T的匀强磁场||，OA与OCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨||，其中OCA满足曲线方程x＝0.50sinπ5y m||，C为导轨的最右端||，导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1和R2||，其中R1＝4.0Ω、R2＝12.0Ω.现有一足够长、质量m＝0.10kg的金属棒MN在竖直向上的外力F 作用下||，以v＝3.0m/s的速度向上匀速运动||，设棒与两导轨接触良好||，除电阻R1、R2外其余电阻不计||，g取10 m/s2||，求：图17(1)金属棒MN在导轨上运动时感应电流的最大值；(2)外力F的最大值；(3)金属棒MN滑过导轨OC段||，整个回路产生的热量．模块综合检测答案1．ACD[线圈中产生的感应电流的规律和线圈在匀强磁场中匀速运动时一样||，都是正(余)弦交变电流．由规律类比可知A、C、D正确．]2．B[因两表的结构完全相同||，对A来说就是由于拨动指针带动线圈切割磁感线产生感应电流||，电流方向应用右手定则判断；对B表来说是线圈受安培力作用带动指针偏转||，偏转方向应由左手定则判断||，研究两表的接线可知||，两表串联||，故可判定电流计B的指针向右摆动．]3．B[0～t1时间内||，磁场均匀增强||，穿过线圈的磁通量均匀增大||，产生的感应电流大小不变||，由楞次定律知电流方向为逆时针；同理||，t1～t2时间内无电流||，t2～t4时间内有顺时针大小不变的电流．]4．D[小球进出磁场时||，有涡流产生||，要受到阻力||，故穿出时的速度一定小于初速度．]5．D[由题图可知||，Φ＝Φm cos θ||，e＝E m sin θ||，所以磁通量变大||，感应电动势变小．]6．BD [根据输入电压与匝数关系||，有U 1U 2＝n 1n 2||，解得 U 2＝n 2n 1U 1＝120600×180V ＝36V ．根据保险丝熔断电流||，有P 2＝P 1＝I 1U 1＝0.5×180W ＝90W ．根据正弦交变电流有效值与最大值间的关系||，有U 2m ＝2U 2＝362V ．允许副线圈通过的最大电流有效值为I 2＝n 1n 2I 1＝600120×0.5A ＝2.5A ．负载电阻是最小值R ＝U 2I 2＝362.5Ω＝14.4Ω.根据以上数据||，得B 、D 正确．]7．BD8．B [S 1断开瞬间||，L 中产生很大的自感电动势||，若此时S 2闭合||，则可能将电压表烧坏||，故应先断开S 2.]9．AD [接通时电压不足以使氖管发光||，迅速切断S 时||，L 中产生很高的自感电动势||，会使氖管发光||，b 为负极||，辉光在b 端．故A 、D 项正确．]10．BC [如果断开B 线圈的开关S 2||，那么在S 1断开时||，该线圈中会产生感应电动势||，但没有感应电流||，所以无延时作用．]11．50 2解析题图中给出的是一方波交流电||，周期T ＝0.3s||，前T 3时间内U 1＝100V||，后2T 3时间内U 2＝－50V ．设该交流电压的有效值为U ||，根据有效值的定义||，有U 2R T ＝U 21R ·⎝⎛⎭⎫T 3＋U 22R ·⎝⎛⎭⎫23T ||，代入已知数据||，解得U ＝502V.12．(1)实验电路如下图所示(2)U 0R 0(3)不是 0.295(0.293～0.297) 2.67(2.64～2.70) (4)0.068(0.060～0.070) 解析 (1)略．(2)根据欧姆定律可知I ＝U 0R 0(3)路端电压U ＝E －Ir ||，若r 为常数||，则U —I 图为一条不过原点的直线||，由曲线a 可知电池内阻不是常数；当U ＝0时的电流为短路电流||，约为295μA ＝0.295mA ；当电流I ＝0时路端电压等于电源电动势E 、约为2.67V.(4)实验一中的路端电压为U 1＝1.5V 时电路中电流为I 1＝0.21mA||，连接a 中点(0.21mA||，1.5V)和坐标原点||，此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻(定值电阻)的U —I 图||，和图线b 的交点为实验二中的路端电压和电路电流||，如下图||，电流和电压分别为I ＝97μA ||，U ＝0.7V||，则外电路消耗功率为P ＝UI ＝0.068mW.13．(1)275匝 (2)550匝 0.25A解析理想变压器原线圈两端电压跟每个副线圈两端电压之比都等于原、副线圈匝数之比．由于有两个副线圈||，原、副线圈中的电流跟它们的匝数并不成反比||，但输入功率等于输出的总功率．(1)已知U 2＝12V||，n 2＝30；U 3＝110V由U 2U 3＝n 2n 3||，得n 3＝U 3U 2n 2＝275匝； (2)由U 1＝220V||，根据U 1U 2＝n 1n 2||，得n 1＝U 1U 2n 2＝550匝由P 1＝P 2＋P 3＝P 2＋I 3U 3＝56W||，得I 1＝P 1U 1＝0.25A 14．(1)8×104V (2)3.2×103V解析 (1)导线电阻r ＝ρ2l S ＝2.4×10－8×2×80×1031.5×10－4Ω＝25.6Ω输电线路上损失的功率为输出功率的4%||，则4%P ＝I 2r代入数据得I ＝125A由理想变压器P 入＝P 出及P ＝UI 得输出电压U ＝P I ＝107125V ＝8×104V (2)输电线路上的电压损失U ′＝Ir ＝125×25.6V ＝3.2×103V15．(1)0.8N (2)5.12W解析 (1)对导体棒由动能定理得Fx ＝12mv 2 因为导体棒进入磁场时恰好做匀速直线运动所以F ＝BId ＝B Bdv R ＋R Ld 代入数据||，根据以上两式方程可解得：F ＝0.8N||，v ＝8m/s(2)小灯泡发光时的功率P L ＝⎝⎛⎭⎪⎫Bdv R ＋R L 2·R L ＝5.12W 16．(1)1.0A (2)2.0N (3)1.25J解析 (1)金属棒MN 沿导轨竖直向上运动||，进入磁场中切割磁感线产生感应电动势．当金属棒MN 匀速运动到C 点时||，电路中感应电动势最大||，产生的感应电流最大．金属棒MN 接入电路的有效长度为导轨OCA 形状满足的曲线方程中的x 值．因此接入电路的金属棒的有效长度为L ＝x ＝0.5sin π5y ||，L m ＝x m ＝0.5m||，由E m ＝BL m v ||，得E m ＝3.0V||，I m ＝E m R 并||，且R 并＝R 1R 2R 1＋R 2||，解得I m ＝1.0A(2)金属棒MN 匀速运动的过程中受重力mg 、安培力F 安、外力F 外作用||，金属棒MN 运动到C 点时||，所受安培力有最大值||，此时外力F 有最大值||，则F 安m ＝I m L m B ||，F 安m ＝1.0N||，F 外m ＝F 安m ＋mg ||，F 外m ＝2.0N.(3)金属棒MN 在运动过程中||，产生的感应电动势e ＝3.0sin π5y ||，有效值为E 有＝E m 2. 金属棒MN 滑过导轨OC 段的时间为tt ＝y Oc v ||，y ＝52m||，t ＝56s 滑过OC 段产生的热量Q ＝E 2有R 并t ||，Q ＝1.25J.。

高中物理选修3-2全册复习学案+模块测试(精品整理含答案)

高中物理选修3-2全册复习学案+模块测试第四章电磁感应知识网络电磁感应划时代的发现奥斯特梦圆“电生磁”，法拉第心系“磁生电”专题归纳专题一楞次定律的理解和应用1．楞次定律解决的是感应电流的方向问题，它涉及两个磁场——感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场)，前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。

2．对“阻碍意义的理解”(1)阻碍原磁场的变化。

“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转。

(2)阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流。

(3)阻碍不是相反，当原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动方向将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动。

(4)由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其他形式的能转化为电能，因而楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现。

3．运用楞次定律处理问题的思路(1)判定感应电流方向问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为“一原、二感、三电流”。

①明确原磁场：弄清原磁场的方向以及磁通量的变化情况。

②确定感应磁场：即根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向。

③判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向。

(2)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动。

【例题1】(多选)在光滑水平面上固定一个通电线圈，如图所示，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，不考虑任何摩擦，那么下面正确的判断是()A．接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动B．接近和离开线圈时都做减速运动C．一直在做匀速运动D．在线圈中运动时是匀速的解析：当铝块接近或离开通电线圈时，由于穿过铝块的磁通量发生变化，所以在铝块内要产生感应电流。

高中物理选修32全册练习题(整理)

高中物理选修32全册练习题（整理）高中物理选修3-2全册练习题第四章电磁感应第Ⅰ课时电磁感应现象?楞次定律1、如图12－1－9所示，在同一平面内有四根彼此绝缘的直导线，分别通有大小相同方向如图的电流，要使由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加，则应切断哪一根导线中的电流（）A、切断i1；B、切断i2；C、切断i3；D、切断i4．【解析】i1产生的的磁场在导线所围的面积内的磁感应强度的方向垂直纸面向里；i2产生的磁场在导线所围的面积内的磁感应强度的方向垂直纸面向里；i3产生的磁场在导线所围的面积内的磁感应强度的方向垂直纸面向里；i4产生的磁场在导线所围的面积内的磁感应强度的方向垂直纸面向外；所以四根导线产生的磁场叠加后在导线所围的面积内的磁场方向向里．故要使由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加，只要将磁场方向相反的i4去除就可以了．【答案】D2、磁悬浮列车是在车辆底部安装电磁铁，在轨道两旁铺设一系列的铝环．当列车运行时，电磁铁产生的磁场相对铝环运动，列车凌空浮起，使车与轨道间的摩擦减小到很小，从而提高列车的速度．以下说法正确的是（）A、当列车通过铝环时，铝环中有感应电流，感应电流产生的磁场的方向与电磁铁产生的磁场的方向相同．B、当列车通过铝环时，铝环中有感应电流，感应电流产生的磁场的方向与电磁铁产生的磁场的方向相反．C、当列车通过铝环时，铝环中通有电流，铝环中电流产生的磁场的方向与电磁铁产生的磁场的方向相同．1D、当列车通过铝环时，铝环中通有电流，铝环中电流产生的磁场的方向与电磁铁产生的磁场的方向相反．【解析】列车通过铝环时，铝环中磁通量增大，铝环中产生感应电流，由楞次定律可知，铝环中感应电流的磁场方向与电磁铁的磁场方向相反，从而使电磁铁受到向上的力，使列车悬浮．【答案】B3、如图12－1－10所示，一闭合的金属环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空气阻力不计，则在圆环运动过程中，下列说法正确的是（） A、圆环在磁铁的上方时，圆环的加速度小于g，在下方时大于g B、圆环在磁铁的上方时，圆环的加速度小于g，在下方时也小于g C、圆环在磁铁的上方时，圆环的加速度小于g，在下方时等于g D、圆环在磁铁的上方时，圆环的加速度大于g，在下方时小于g【解析】一闭合的金属环从静止开始由高处下落通过条形磁铁的过程中，闭合金属环的磁通量先增大，而后减小，根据楞次定律它增大时，不让它增大即阻碍它增大；它要减小时，不让它减小即阻碍它减小，所以下落时圆环在磁铁的上方和下方，圆环所受的安培力都向上，故加速度都小于g．【答案】B4、如图12－1－11所示，螺线管CD的导线绕法不明．当磁铁AB插入螺线管时，电路中有图示方向的感应电流产生．下列关于螺线管极性的判断正确的是（） A、C端一定是N极 B、C端的极性一定与磁铁B端的极性相同 C、C端一定是S极 D、无法判断，因螺线管的绕法不明确【解析】磁铁AB插入螺线管时，在螺线管中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍AB插入，故螺线管的C端和磁铁的B端极性相同．【答案】B25、如图12－1－12所示，平行导体滑轨MM/、NN/水平放置，固定在匀强磁场中．磁场的方向与水平面垂直向下．滑线AB、CD横放其上静止，形成一个闭合电路．当AB向右滑动时，电路中感应电流的方向及滑线CD受到的磁场力的方向分别为（）A、电流方向沿ABCDA，受力方向向右；B、电流方向沿ABCDA，受力方向向左；C、电流方向沿ADCBA，受力方向向右；D、电流方向沿ADCBA，受力方向向左．【解析】本题用右手定则和楞次定律都可以解决，但用楞次定律比较快捷．由于AB滑线向右运动，ABCD所构成的回路面积将要增大，磁通量将增大，根据楞次定律要阻碍它增大，所以产生的感应电流方向沿ADCBA，CD滑线将向右滑动，故受力方向向右．【答案】C6、如图12－1－13所示，在绝缘圆筒上绕两个线圈P和Q，分别与电池E和电阻R构成闭合回路，然后将软铁棒迅速插入线圈P中，则在插入的过程中（） A、电阻R上有方向向左的电流 B、电阻R上没有电流 C、电阻R上有方向向右的电流 D、条件不足，无法确定【解析】软铁棒被磁化，相当于插入一根跟P的磁场同向的条形磁铁，使P、Q 线圈中的磁通量增加．由楞次定律得，在Q中产生的感应电流向右通过电阻R．【答案】C7、如图12－1－14所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一个边长为L 的正方形导线框以速度υ匀速地通过磁场区域，若d>L，则在线框中不产生感应电流的时间应等于（） A、d/υ；B、L/υ；C、(d–L)/υ；D、(d–2L)/υ；【解析】线框中不产生感应电流，则要求线框所组成的闭合回路内的磁通量不发生变化，即线框全部在磁场中匀速运动时没有感应电流．所以线框从左边框进入磁场时开始到线框的右边框将要离开磁场时止，这个过程中回路中将没有感应电流．【答案】C8、如图12－1－15所示，边长为h的正方形金属导线框，从图示的位置由静止开3始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向水平，且垂直于线框平面，磁场区域宽度为H，上下边界如图中虚线所示，H?h．从线框开始下落到完全穿过磁场区域的全过程中，以下判断正确的是（）①线框中总有感应电流存在②线框受到磁场力的合力方向有时向上有时向下③线框运动方向始终是向下的④线框速度的大小不一定总是在增加 A、①② B、③④ C、①④ D、②③【解析】因H?h，故可以分为三个过程：①从下边开始进入磁场到全部进入磁场；②从全部开始进入磁场到下边开始离开磁场；③下边开始离开磁场到全部离开磁场．再由楞次定律和左手定则可以判断知道．可能会使线框离开磁场时线框所受的安培力大于线框的重力，从而使线框的速度减小．【答案】B9、如图12－1－16所示，A、B是两个相互垂直的线框，两线框相交点恰是两线框的中点，两线框互相绝缘，A线框中有电流，当线框A的电流强度增大时，线框B中________感应电流．（填“有”、“无”）【解析】A线框中虽然有电流，并且产生了磁场，但磁感应强度的方向与A线框的平面相垂直，即与B线框平行．所以不管A线框中的电流如何变化，B 线框中始终没有磁通量，即无磁通量变化．【答案】无210、与磁感应强度B?0.8T垂直的线圈面积为0.05m，此时线圈的磁通量是多大？若这0个线圈绕有50匝时，磁通量多大？线圈位置如果转过53时磁通量多大？【解析】根据磁通量的定义：磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，但要注意S是与磁感应强度B相垂直的那部分面积．即??BS 故：①?1?BS1?0.8?0.05Wb?4?10Wb②线圈绕有50匝，但与磁感应强度B垂直的面积还是0.05m，故穿过这个面的磁感线条数不变．磁通量也可理解为穿过这个面的磁感线的条数．所以仍然为?2?4?10Wb ③根据磁通量的定义：?3?BScos53?0.8?0.05?0.6Wb?2.4?10Wb 【答案】①?1?4?10Wb②?2?4?10Wb③?3?2.4?10Wb4?2?2?22?20?2?2第Ⅱ课时法拉第电磁感应定律?自感1、如图12－2－12所示，粗细均匀的电阻为r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径为d，长为L，电阻为r的金属棒ab放在圆环上，以速度2 ?0向左匀速运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端电势差为（）A、0； B、BL?0； C、 11BL?0 ； DBL?0． 23【解析】当金属棒ab以速度?0向左运动到图示虚线位置时，根据公式可得产生的感应电动势为E?BL?0 ，而它相当于一个电源，并且其内阻为路的端电压．外电路半个圆圈的电阻为r；金属棒两端电势差相当于外电2r，而这两个半个圆圈的电阻是并联关系，故外电2r11路总的电阻为，所以外电路电压为Uba?E?BL?0．433【答案】D2、如图12－2－13所示，竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒 ab 以水平的初速?0抛出，设在整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是（）A、越来越大；B、越来越小；C、保持不变；D、无法判断．【解析】金属棒做切割磁感线的有效速度是与磁感应强度B垂直的那个分速度，由于金属棒做切割磁感线的水平分速度不变，故感应电动势不变．【答案】C 3、（年杭州模拟题）如图12－2－14所示为日光灯的电路图，以下说法中正确的是（）①日光灯的启动器是装在专用插座上的，当日光灯正常发光后，取下启动器，不会影响灯管发光．②如果启动器丢失，作为应急措施，可以用一小段带绝缘外皮的导线启动日光灯．③日光灯正常发光后，灯管两端的电压为220V．④镇流器在日光灯启动时，产生瞬时高压A、①②B、③④C、①②④D、②③④【解析】日光灯正常发光后，由于镇流器的降压限流作用，灯管两端的电压要低于220V．【答案】C5。

【人教版】物理高中选修3-2课时同步练习 (全书完整版)

（人教版）高中物理选修3-2（全册）课时同步练习汇总第四章第1、2节划时代的发现探究感应电流的产生条件课时达标训练新人教版选修3-2一、单项选择题1．下列现象中属于电磁感应现象的是( )A．磁场对电流产生力的作用B．变化的磁场使闭合电路中产生电流C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D．电流周围产生磁场2.如图所示, 矩形线框abcd 放置在水平面内, 磁场方向与水平方向成α角, 已知sinα＝45, 回路面积为S , 磁感应强度为B , 则通过线框的磁通量为( )A ．BS B.45BS C.35BS D.34BS3．如图所示, 开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直, 且一半在磁场内, 一半在磁场外, 若要使线框中产生感应电流, 下列办法中不可行的是( )A ．将线框向左拉出磁场B ．以ab 边为轴转动(小于90°)C ．以ad 边为轴转动(小于60°)D ．以bc 边为轴转动(小于60°)4．如图所示, 在匀强磁场中的矩形金属轨道上, 有等长的两根金属棒ab 和cd , 它们以相同的速度匀速运动, 则( )A ．断开开关S, ab 中有感应电流B ．闭合开关S, ab 中有感应电流C ．无论断开还是闭合开关S, ab 中都有感应电流D ．无论断开还是闭合开关S, ab 中都没有感应电流二、多项选择题5．我国已经制订了登月计划, 假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场. 他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈, 则下列推断正确的是( )A ．直接将电流表放于月球表面, 通过观察电流表是否有示数来判断磁场的有无B ．将电流表与线圈组成闭合回路, 使线圈沿某一方向运动, 如果电流表无示数, 则可判断月球表面无磁场C ．将电流表与线圈组成闭合回路, 使线圈沿某一方向运动, 如果电流表有示数, 则可判断月球表面有磁场D ．将电流表与线圈组成闭合回路, 使线圈在某一平面内沿各个方向运动, 电流表无示数, 则不能判断月球表面有无磁场6.如图所示, 水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线, 以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系. 四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置, 两直导线中的电流大小与变化情况完全相同, 电流方向如图中所示, 当两直导线中的电流都增大时, 四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是( )A．线圈a中无感应电流 B．线圈b中有感应电流C．线圈c中有感应电流 D．线圈d中无感应电流7．如图所示, 线圈abcd在磁场区域ABCD中, 下列哪种情况下线圈中有感应电流产生( )A．把线圈变成圆形(周长不变)B．使线圈在磁场中加速平移C．使磁场增强或减弱D．使线圈以过ab的直线为轴旋转8．如图所示, 用导线做成圆形或正方形回路, 这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘), 下列组合中, 切断直导线中的电流时, 闭合回路中会有感应电流产生的是( )三、非选择题9.边长L＝10 cm的正方形线框固定在匀强磁场中, 磁场方向与线圈平面间的夹角θ＝30°, 如图所示, 磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋3t)T, 则第3 s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少?10.如图所示, 有一个垂直于纸面向里的匀强磁场, B 1＝0.8 T, 磁场有明显的圆形边界, 圆心为O , 半径为r ＝1 cm. 现在纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈, 圆心均在O 处, A 线圈半径为1 cm, 10匝; B 线圈半径为2 cm, 1匝; C 线圈半径为0.5 cm, 1匝. 问:(1)在B 减为B 2＝0.4 T 的过程中, A 线圈和B 线圈磁通量改变多少? (2)在磁场转过30°角的过程中, C 线圈中磁通量改变多少?答案1．解析: 选 B 磁场对电流产生力的作用属于通电导线在磁场中的受力情况; 插在通电螺线管中的软铁棒被磁化属于电流的磁效应; 电流周围产生磁场属于电流的磁效应; 而变化的磁场使闭合电路中产生电流属于电磁感应现象. 故正确答案为B.2．解析: 选B 在磁通量Φ＝BS 公式中, B 与S 必须垂直, 若B 与S 不垂直, 则S 要转化为垂直于B 的有效面积, 也可以将B 转化为垂直于S 的垂直分量, 故Φ＝BS ·sin α＝45BS . 3．解析: 选D 将线框向左拉出磁场的过程中, 线框的bc 部分做切割磁感线的运动, 或者说穿过线框的磁通量减少, 所以线框中将产生感应电流. 当线框以ab 边为轴转动时,线框的cd边的右半段在做切割磁感线的运动, 或者说穿过线框的磁通量在发生变化, 所以线框中将产生感应电流. 当线框以ad边为轴转动(小于60°)时, 穿过线框的磁通量在减小, 所以在这个过程中线框中会产生感应电流, 如果转过的角度超过60°, bc边将进入无磁场区, 那么线框中将不产生感应电流(60°～300°). 当线框以bc边为轴转动时, 如果转动的角度小于60°, 则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形面积的一半的乘积).4．解析: 选B 两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动, 若断开开关S, 两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化, 则回路中无感应电流, 故选项A、C错误; 若闭合开关S, 两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化, 则回路中有感应电流, 故B正确, D错误.5．解析: 选CD 当线圈平面与磁场方向平行时, 不论向哪个方向移动线圈, 穿过线圈的磁通量都不会变化, 所以也不会产生感应电流, 因此不能判断有无磁场存在; 若使闭合线圈沿某一方向移动时有感应电流产生, 则一定存在磁场. 故正确答案为C、D.6．解析: 选CD 根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向, 线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里, 线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外, 线圈b、d中的合磁通量始终为零, 故增大两直导线中的电流时, 线圈a、c中的磁通量发生变化, 有感应电流产生, 而线圈b、d中无感应电流产生. 选项C、D正确, A、B错误.7．解析: 选ACD 选项A中, 线圈的面积变化, 磁通量变化, 故A正确; 选项B中, 无论线圈在磁场中匀速还是加速平移, 磁通量都不变, 故B错; 选项C、D中, 线圈中的磁通量发生变化, 故C、D正确.8．解析: 选CD 穿过线圈A中有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0, 且始终为零, 即使切断导线中的电流, ΦA也始终为零, A中不可能产生感应电流. B中线圈平面与导线的磁场平行, 穿过B的磁通量也始终为零, B中也不能产生感应电流. C中穿过线圈的磁通量, ΦΦ出, 即ΦC≠0, 当切断导线中电流后, 经过一定时间, 穿过线圈的磁通量ΦC减小为零, 进＞所以C中有感应电流产生. D中线圈的磁通量ΦD不为零, 当电流切断后, ΦD最终也减小为零, 所以D中也有感应电流产生.9．解析: 第3 s内就是从2 s末到3 s末, 所以, 2 s末的磁场的磁感应强度为B1＝(2＋3×2)T＝8 T3 s末的磁场的磁感应强度为B2＝(2＋3×3)T＝11 T则有ΔΦ＝ΔBS sin θ＝(11－8)×0.12×sin 30° Wb＝1.5×10－2 Wb答案: 1.5×10－2 Wb10．解析: (1)对A线圈, Φ1＝B1πr2,Φ2＝B2πr2磁通量的改变量|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb对B线圈, Φ1＝B1πr2, Φ2＝B2πr2磁通量的改变量|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 Wb(2)对C线圈: Φ1＝Bπr2C, 磁场转过30°, 线圈仍全部处于磁场中, 线圈面积在垂直磁场方向的投影为πr2C cos 30°, 则Φ2＝Bπr2C cos 30°. 磁通量的改变量|Φ2－Φ1|＝Bπr2C(1－cos 30°)≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10－6 Wb答案: (1)1.256×10－4 Wb 1.256×10－4 Wb (2)8.4×10－6 Wb第四章第4节法拉第电磁感应定律课时达标训练新人教版选修3-2一、单项选择题1．一金属圆环水平固定放置, 现将一竖直的条形磁铁, 在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放, 在条形磁铁穿过圆环的过程中, 条形磁铁与圆环( )A ．始终相互吸引B ．始终相互排斥C ．先相互吸引, 后相互排斥D ．先相互排斥, 后相互吸引2．如图甲所示, 长直导线与闭合金属线框位于同一平面内, 长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示. 在0～T 2时间内, 直导线中电流向上, 则在T2～T 时间内, 线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( )A ．感应电流方向为顺时针, 安培力的合力方向向左B ．感应电流方向为逆时针, 安培力的合力方向向右C ．感应电流方向为顺时针, 安培力的合力方向向右D ．感应电流方向为逆时针, 安培力的合力方向向左3.如图所示, 通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环, 铜环平面与螺线管截面平行. 当电键S 接通瞬间, 两铜环的运动情况是( )A ．同时向两侧推开B ．同时向螺线管靠拢C ．一个被推开, 一个被吸引, 但因电源正负极未知, 无法具体判断D ．同时被推开或同时向螺线管靠拢, 因电源正负极未知, 无法具体判断4．电阻R 、电容器C 与一个线圈连成闭合回路, 条形磁铁静止在线圈的正上方, N 极朝下, 如图所示. 现使磁铁开始自由下落, 在N 极接近线圈上端过程中, 流过R 的电流方向和电容器极板的带电情况是( )A．从a到b, 上极板带正电B．从a到b, 下极板带正电C．从b到a, 上极板带正电D．从b到a, 下极板带正电5.如图所示, ab为一金属杆, 它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中, 可绕a点在纸面内转动; S是以a为圆心位于纸面内的金属圆环. 在杆转动过程中, 杆的b端与金属环保持良好接触; A为电流表, 其一端与金属环相连, 一端与a点良好接触. 当杆沿顺时针方向转动时, 某时刻ab杆的位置如图所示, 则此时刻( )A．电流表中电流的方向由c→d; 作用于ab的安培力向右B．电流表中电流的方向由c→d; 作用于ab的安培力向左C．电流表中电流的方向由d→c; 作用于ab的安培力向右D．无电流通过电流表, 作用于ab的安培力为零二、多项选择题6.如图所示, 闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中, 将它从匀强磁场中匀速拉出, 以下各种说法中正确的是( )A．向左拉出和向右拉出时, 环中的感应电流方向相反B．向左或向右拉出时, 环中感应电流方向都是沿顺时针方向的C．向左或向右拉出时, 环中感应电流方向都是沿逆时针方向的D．环在离开磁场之前, 圆环中无感应电流7.如图所示, 用一根长为L、质量不计的细杆与一个上孤长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点, 悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场, 且d0≪L. 先将线框拉开到如图所示位置, 松手后让线框进入磁场, 忽略空气阻力和摩擦力, 下列说法正确的是( )A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→aB．金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→aC．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D．向左摆动进入或离开磁场的过程中, 所受安培力方向向右; 向右摆动进入或离开磁场的过程中, 所受安培力方向向左8.如图所示, “U”形金属框架固定在水平面上, 金属杆ab与框架间无摩擦. 整个装置处于竖直方向的磁场中. 若因磁场的变化, 使杆ab向右运动, 则磁感应强度( )A．方向向下并减小B．方向向下并增大C．方向向上并增大 D．方向向上并减小关.三、非选择题9．某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后, 自己制作了一个手动手电筒. 如图所示是手电筒的简单结构示意图, 左右两端是两块完全相同的条形磁铁, 中间是一根绝缘直杆, 由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动, 线圈两端接一灯泡, 晃动手电筒时线圈也来回滑动, 灯泡就会发光, 其中O点是两磁极连线的中点, a、b两点关于O点对称.(1)试分析其工作原理;(2)灯泡中的电流方向是否变化.答案1．解析: 选 D 在条形磁铁靠近圆环的过程中, 通过圆环的磁通量不断增加, 会产生感应电流, 从而阻碍条形磁铁的运动, 所以此过程中它们是相互排斥的, 当条形磁铁穿过圆环后, 通过圆环的磁通量又会减小, 产生一个与原磁场相同的感应磁场, 阻碍原磁通量的减小, 所以圆环与条形磁铁间有相互吸引的作用力, D 正确.2．解析: 选C 在T2～T 时间内, 直导线中的电流方向向下增大, 穿过线框的磁通量垂直纸面向外增加, 由楞次定律知感应电流方向为顺时针, 线框所受安培力的合力由左手定则可知向右, C 正确.3．解析: 选 A 当电路接通瞬间, 穿过线圈的磁通量增加, 使得穿过两侧铜环的磁通量都增加, 由楞次定律可知, 两环中感应电流的磁场与线圈两端的磁场方向相反, 即受到线圈磁场的排斥作用, 使两铜环分别向外侧移动, A 正确.4．解析: 选D 磁铁N 极接近线圈的过程中, 线圈中有向下的磁场, 并且磁通量增加, 由楞次定律可得, 感应电流的方向为b →R →a , 故电容器下极板带正电, 上极板带负电, D 正确.5．解析: 选A 金属杆顺时针转动切割磁感线, 由右手定则可知产生a 到b 的感应电流, 电流由c →d 流过电流表, 再由左手定则知此时ab 杆受安培力向右, 故A 正确.6．解析: 选BD 将金属圆环不管从哪边拉出磁场, 穿过闭合圆环的磁通量都要减少, 根据楞次定律可知, 感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少, 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同, 应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的, 选项B 正确, A 、C 错误; 另外在圆环离开磁场前, 穿过圆环的磁通量没有改变, 该种情况无感应电流, D 正确.7．解析: 选BD 当线框进入磁场时, dc 边切割磁感线, 由楞次定律可判断, 感应电流的方向为: a →d →c →b →a ; 当线框离开磁场时, 同理可判其感应电流的方向为: a →b →c →d →a , A 错误, B 正确; 线框dc 边(或ab 边)进入磁场或离开磁场时, 都要切割磁感线产生感应电流, 机械能转化为电能, 故dc 边进入磁场与ab 边离开磁场的速度大小不相等, C 错误; 由“来拒去留”知, D 正确.8．解析: 选AD 因磁场变化, 发生电磁感应现象, 杆ab 中有感应电流产生, 而使杆ab 受到磁场力的作用, 并发生向右运动. 而杆ab 向右运动, 使得闭合回路中磁通量有增加的趋势, 说明原磁场的磁通量必定减弱, 即磁感应强度正在减小, 与方向向上、向下无关.9．解析: (1)线圈来回滑动时, 穿过线圈的磁通量不断变化, 线圈中产生感应电流, 灯泡发光.(2)线圈由a 滑至b 过程中, 磁场方向向左, 穿过线圈的磁通量先减小后增加, 根据楞次定律, 灯泡中电流方向先由右向左, 后由左向右.同样可判断线圈由b 滑至a 过程中, 灯泡中电流方向先由右向左, 后由左向右. 所以线圈中电流方向不断变化.答案: (1)见解析(2)变化第四章第4节法拉第电磁感应定律课时达标训练新人教版选修3-2一、单项选择题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2．如图所示, 在竖直向下的匀强磁场中, 将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出, 运动过程中棒的方向不变, 不计空气阻力, 那么金属棒内产生的感应电动势将( )A．越来越大B．越来越小C．保持不变 D．方向不变, 大小改变3．环形线圈放在均匀磁场中, 如图甲所示, 设在第1 s内磁感线垂直于线圈平面向里, 若磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示, 那么在第2 s内线圈中感应电流的大小和方向是( )A．感应电流大小恒定, 顺时针方向B．感应电流大小恒定, 逆时针方向C．感应电流逐渐增大, 逆时针方向D．感应电流逐渐减小, 顺时针方向4．如图所示, 在匀强磁场中, MN、PQ是两条平行金属导轨, 而ab、cd为串有电压表和电流表的两根金属棒, 两只电表可看成理想电表. 当两棒以相同速度向右匀速运动时(运动过程中两棒始终与导轨接触)( )A．电压表有读数; 电流表有读数B．电压表无读数; 电流表无读数C．电压表有读数; 电流表无读数D ．电压表无读数; 电流表有读数5．如图所示, 一个半径为L 的半圆形硬导体AB 以速度v , 在水平U 型框架上匀速滑动, 匀强磁场的磁感应强度为B , 回路电阻为R 0, 半圆形硬导体AB 的电阻为r , 其余电阻不计, 则半圆形导体AB 切割磁感线产生感应电动势的大小及AB 之间的电势差分别为( )A ．BLv ;BLvR 0R 0＋rB ．2BLv ; BLvC ．2BLv ; 2BLvR 0R 0＋rD ．BLv ; 2BLv二、多项选择题6．有一种高速磁悬浮列车的设计方案是: 在每节车厢底部安装强磁铁(磁场方向向下), 并且在沿途两条铁轨之间平放一系列线圈. 下列说法中正确的是( )A ．列车运动时, 通过线圈的磁通量会发生变化B ．列车速度越快, 通过线圈的磁通量变化越快C ．列车运动时, 线圈中会产生感应电动势D ．线圈中的感应电动势的大小与列车速度无关7．(山东高考)如图所示, 一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内, 通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定, 导体棒与轨道垂直且接触良好. 在向右匀速通过M 、N 两区的过程中, 导体棒所受安培力分别用F M 、F N 表示. 不计轨道电阻. 以下叙述正确的是( )A ．F M 向右B ．F N 向左C ．F M 逐渐增大D ．F N 逐渐减小8.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B ＝B 0＋kt (k >0)随时间变化, t ＝0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 无关C ．带正电, 电荷量是kL 2C4πD ．带负电, 电荷量是kL 2C4π三、非选择题9.一个边长为a＝1 m的正方形线圈, 总电阻为R＝2 Ω, 当线圈以v＝2 m/s的速度通过磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场区域时, 线圈平面总保持与磁场垂直. 若磁场的宽度b>1 m, 如图所示, 求:(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小;(2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热.10.如图所示, 两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置, 导轨间距离为L, 电阻不计. 在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡. 整个系统置于匀强磁场中, 磁感应强度方向与导轨所在平面垂直. 现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放. 金属棒下落过程中保持水平, 且与导轨接触良好. 已知某时刻后两灯泡保持正常发光. 重力加速度为g. 求:(1)磁感应强度的大小;(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率.答案1．解析: 选D 因线圈的磁通量均匀变化, 所以磁通量的变化率ΔΦΔt 为一定值, 又因为是单匝线圈, 据E ＝ΔΦΔt可知选项D 正确.2．解析: 选 C 由于导体棒中无感应电流, 故棒只受重力作用, 导体棒做平抛运动, 水平速度v 0不变, 即切割磁感线的速度不变, 故感应电动势保持不变, C 正确.3．解析: 选B 由B t 图知, 第2秒内ΔB Δt 恒定, 则E ＝ΔB Δt S 也恒定, 故感应电流I ＝ER 大小恒定, 又由楞次定律判断知电流方向沿逆时针方向, B 正确, A 、C 、D 错误.4．解析: 选 B 在两棒以相同速度向右匀速运动的过程中, 磁通量不变, 无感应电流产生. 根据电压表和电流表的测量原理知, 两表均无读数, B 正确.5．解析: 选C 半圆形导体AB 切割磁感线的有效长度为2L , 对应的电动势为E ＝2BLv ,AB 间的电势差U AB ＝E R 0＋r R 0＝2BLvR 0R 0＋r, C 正确.6．解析: 选ABC 列车运动时, 安装在每节车厢底部的强磁铁产生的磁场使通过线圈的磁通量发生变化; 列车速度越快, 通过线圈的磁通量变化越快, 根据法拉第电磁感应定律可知, 由于通过线圈的磁通量发生变化, 线圈中会产生感应电动势, 感应电动势的大小与通过线圈的磁通量的变化率成正比, 与列车的速度有关. 由以上分析可知, A 、B 、C 正确, D 错误.7．解析: 选BCD 由题意可知, 根据安培定则, 在轨道内的M 区、N 区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外和向里, 由此可知, 当导体棒运动到M 区时, 根据右手定则可以判定, 在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线中的电流方向相反, 再根据左手定则可知, 金属棒在M 区时受到的安培力方向向左, 因此A 选项不正确; 同理可以判定B 选项正确; 再根据导体棒在M 区匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场越来越大, 因此产生的感应电动势越来越大, 根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式可知, 导体棒所受的安培力F M 也逐渐增大, 故C 选项正确; 同理D 选项正确.8．解析: 选BD 磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k >0)随时间变化, 由法拉第电磁感应定律得: E ＝ΔΦΔt ＝S ΔB Δt ＝kS , 而S ＝L 24π, 经时间t 电容器P 板所带电荷量Q ＝EC ＝kL 2C 4π; 由楞次定律知电容器P 板带负电, B 、D 正确.9．解析: (1)根据E ＝Blv , I ＝ER知I ＝Bav R ＝0.5×1×22A ＝0.5 A (2)线圈穿过磁场过程中, 由于b >1 m,故只在进入和穿出时有感应电流, 故Q ＝2I 2Rt ＝2I 2R ·a v ＝2×0.52×2×12J ＝0.5 J答案: (1)0.5 A (2)0.5 J10．解析: (1)设小灯泡的额定电流为I 0, 有 P ＝I 20R ①由题意, 在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后, 小灯泡保持正常发光, 流经MN 的电流为I ＝2I 0 ②此时金属棒MN 所受的重力和安培力相等, 下落的速度达到最大值, 有 mg ＝BLI ③联立①②③式得B ＝mg2LR P④ (2)设灯泡正常发光时, 导体棒的速率为v , 由电磁感应定律与欧姆定律得 E ＝BLv ⑤ E ＝RI 0⑥联立①②④⑤⑥式得v ＝2Pmg⑦答案: (1)mg 2L R P (2)2P mg第四章第5节电磁感应现象的两类情况课时达标训练新人教版选修3-2一、单项选择题1.如图所示, 在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽, 有一带正电小球质量为m , 电荷量为q , 在槽内沿顺时针做匀速圆周运动, 现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场, 且B 逐渐增加, 则( )A ．小球速度变大B ．小球速度变小C ．小球速度不变D ．以上三种情况都有可能2.如图所示, 竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R , 质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦, 金属棒与导轨的电阻均不计, 整个装置放在匀强磁场中, 磁场方向与导轨平面垂直, 金属棒在竖直向上的恒力F 作用下加速上升的一段时间内, 力F 做的功与安培力做的功的代数和等于( )A ．金属棒的机械能增加量B ．金属棒的动能增加量C ．金属棒的重力势能增加量D ．电阻R 上放出的热量3．如图所示, 金属棒ab 置于水平放置的光滑框架cdef 上, 棒与框架接触良好, 匀强磁场垂直于ab 棒斜向下. 从某时刻开始磁感应强度均匀减小, 同时施加一个水平方向上的外力F 使金属棒ab 保持静止, 则F ( )A．方向向右, 且为恒力B．方向向右, 且为变力C．方向向左, 且为变力 D．方向向左, 且为恒力4．如图甲所示, 平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd, 两棒用细线系住, 细线拉直但没有张力. 开始时匀强磁场的方向如图甲所示, 而磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示, 不计ab、cd间电流的相互作用, 则细线中的张力大小随时间变化的情况为图丙中的( )A B C D丙5. (福建高考)如图甲所示, 一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落, 穿过一根竖直悬挂的条形磁铁, 铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合. 若取磁铁中心O为坐标原点, 建立竖直向下为正方向的x轴, 则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是( )甲A B C D乙二、多项选择题6．如图所示, 导体AB在做切割磁感线运动时, 将产生一个电动势, 因而在电路中有电流通过, 下列说法中正确的是( )。

高中创新设计物理教科版选修3-2：第一章电磁感应章末检测B

章末检测B(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题||，每小题4分||，共24分.在每小题给出的四个选项中||，只有一个选项符合题目要求||，选对的得4分||，选错或不答的得0分)1．图1为地磁场磁感线的示意图||，在南半球磁场的竖直分量向上||，飞机MH370最后在南印度洋消失||，由于地磁场的作用||，金属机翼上有电势差||，设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1||，右方机翼末端处的电势为φ2||，则在南印洋上时()图1A．若飞机从西往东飞||，φ1比φ2高B．若飞机从东往西飞||，φ2比φ1高C．若飞机从北往南飞||，φ1比φ2高D．若飞机从南往北飞||，φ1比φ2高答案 B解析由右手定则可判知||，在南半球||，不论沿何方向水平飞行||，都是飞机的右方机翼电势高||，左方机翼电势低||，即总有φ2比φ1高||，故B正确．2.一环形线圈放在磁场中||，设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里||，如图2甲所示.若磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示||，那么下列选项正确的是()图2A.第1 s内线圈中感应电流的大小逐渐增加B.第2 s内线圈中感应电流的大小恒定C.第3 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向D.第4 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向答案 B解析由图像分析可知||，磁场在每1 s内为均匀变化||，斜率恒定||，线圈中产生的感应电流大小恒定||，因此A错误||，B正确；由楞次定律可判断出第3 s、第4 s内线圈中感应电流的方向均为逆时针方向||，C、D错误.3.竖直面内有两圆形区域内分别存在水平的匀强磁场||，其半径均为R且相切于O点||，磁感应强度大小相等、方向相反||，且不随时间变化.一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转||，角速度为ω||，t＝0时||，OA恰好位于两圆的公切线上||，如图3所示||，若选取从O指向A的电动势为正||，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是()图3答案 A解析由右手定则可判||，开始时感应电动势为正||，故B错误；由E＝12ω可知||，B、ω不2Bl变||，切割有效长度随时间先增大后减小||，且做非线性变化||，经半个周期后||，电动势的方向反向||，故C、D错误||，A正确.4.在如图4所示的电路中||，a、b、c为三盏完全相同的灯泡||，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈||，E为电源||，S为开关.关于三盏灯泡||，下列说法正确的是()图4A.闭合开关||，c先亮||，a、b后亮B.闭合开关一会后||，a、b一样亮C.断开开关||，b、c同时熄灭||，a缓慢熄灭D.断开开关||，c马上熄灭||，b闪亮一下后和a一起缓慢熄灭答案 B解析闭合开关||，由于自感线圈自感系数很大||，所以b灯先亮||，a灯后亮||，A错；电路稳定后||，线圈相当于一根导线||，a、b灯一样亮||，B对；开关断开||，c灯马上熄灭||，此时线圈相当于一个电源||，a、b灯构成一个串联电路||，缓慢熄灭||，C、D错.5.如图5所示||，铝质的圆筒形管竖直立在水平桌面上||，一条形磁铁从铝管的正上方由静止开始下落||，然后从管内下落到水平桌面上.已知磁铁下落过程中不与管壁接触||，不计空气阻力||，下列判断正确的是()图5A.磁铁在整个下落过程中做自由落体运动B.磁铁在管内下落过程中机械能守恒C.磁铁在管内下落过程中||，铝管对桌面的压力大于铝管的重力D.磁铁在下落过程中动能的增加量等于其重力势能的减少量答案 C解析磁铁在铝管中运动的过程中||，铝管的磁通量发生变化||，产生感应电流||，磁铁受到向上的安培力的阻碍||，铝管中产生热能||，所以磁铁的机械能不守恒||，磁铁做的是非自由落体运动||，A、B选项错误；铝管受到的安培力向下||，则铝管对桌面的压力大于铝管的重力||，C 选项正确；磁铁在整个下落过程中||，除重力做功外||，还有安培力做负功||，导致减小的重力势能||，部分转化为动能外||，还产生内能.所以根据能量守恒定律可知||，磁铁在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量.D 选项错误.6.电吉他中电拾音器的基本结构如图6所示||，磁体附近的金属弦被磁化||，因此弦振动时||，在线圈中产生感应电流||，电流经电路放大后传送到音箱发出声音||，下列说法不正确的有( )图6A ．选用铜质弦||，电吉他仍能正常工作B ．取走磁体||，电吉他将不能正常工作C ．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D ．弦振动过程中||，线圈中的电流方向不断变化答案 A解析铜质弦为非磁性材料||，不能被磁化||，选用铜质弦||，电吉他不能正常工作||，A 项错误；若取走磁体||，金属弦不能被磁化||，其振动时||，不能在线圈中产生感应电动势||，电吉他不能正常工作||，B 项对；由E ＝n ΔΦΔt可知||，C 项正确；弦振动过程中||，穿过线圈的磁通量大小不断变化||，由楞次定律可知||，线圈中感应电流方向不断变化||，D 项正确．二、多项选择题(本大题共4小题||，每小题5分||，共20分.在每小题给出的四个选项中||，有多个选项符合题目要求||，全部选对得5分||，选对但不全的得3分||，有选错或不答的得0分)7.如图7所示||，两条平行虚线之间存在匀强磁场||，磁场方向垂直纸面向里||，虚线间的距离为l ||，金属圆环的直径也是l ||，圆环从左边界进入磁场||，以垂直于磁场边界的恒定速度v 穿过磁场区域.则下列说法正确的是( )图7A.感应电动势的大小先增大后减小再增大再减小B.感应电流的方向先逆时针后顺时针C.金属圆环受到的安培力先向左后向右D.进入磁场时感应电动势平均值E ＝12πBlv 答案 AB解析在圆环进入磁场的过程中||，通过圆环的磁通量逐渐增大||，根据楞次定律||，可知感应电流的方向为逆时针方向||，有效长度先增大后减小||，所以感应电动势先增大后减小||，同理可以判断出磁场时的情况||，A 、B 选项正确；根据左手定则可以判断||，进入磁场和出磁场时受到的安培力都向左||，C 选项错误；进入磁场时平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝B ·14πl 2l v＝14πBlv ||，D 选项错误.8.如图8所示||，电阻不计、间距为l 的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中||，导轨左端接一定值电阻R .质量为m 、电阻为r 的金属棒MN 置于导轨上||，受到垂直于金属棒的水平外力F 的作用由静止开始运动||，外力F 与金属棒速度v 的关系是F ＝F 0＋kv (F 、k 是常量)||，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i ||，受到的安培力大小为F A ||，电阻R 两端的电压为U R ||，感应电流的功率为P ||，它们随时间t 变化图像可能正确的有( )图8答案 BC解析设金属棒在某一时刻速度为v ||，由题意可知||，感应电动势E ＝BLv ||，回路电流I ＝E R ＋r＝BL R ＋r v ||，即I ∝v ；安培力F A ＝BIL ＝B 2L 2R ＋rv ||，方向水平向左||，即F A ∝v ；R 两端电压U R ＝IR ＝BLR R ＋r v ||，即U R ∝v ；感应电流功率P ＝EI ＝B 2L 2R ＋rv 2||，即P ∝v 2. 分析金属棒运动情况||，由牛顿运动第二定律可得F 0＋kv －B 2L 2R ＋r v ＝ma ||，即F 0＋(k －B 2L 2R ＋r)v ＝ma .因为金属棒从静止出发||，所以F 0>0 .(1)若k ＝B 2L 2R ＋r||，金属棒水平向右做匀加速直线运动．所以在此情况下没有选项符合； (2)若k >B 2L 2R ＋r||，F 合随v 增大而增大||，即a 随v 增大而增大||，说明金属棒在做加速度增大的加速运动||，根据四个物理量与速度的关系可知B 选项符合；(3)若k <B 2L 2R ＋r||，F 合随v 增大而减小||，即a 随v 增大而减小||，说明金属棒在做加速度减小的加速运动||，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动||，根据四个物理量与速度关系可知C 选项符合．综上所述||，选项B 、C 符合题意．9.如图9所示||，正方形线框的边长为L ||，电容器的电容为C .正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中||，当磁感应强度以k 的变化率均匀减小时||，则( )图9A.线框产生的感应电动势大小为kL 2B.电压表没有读数C.a 点的电势高于b 点的电势D.电容器所带的电荷量为零答案 BC解析由于线框的一半放在磁场中||，因此线框产生的感应电动势大小为kL 22||，A 错误；由于线框所产生的感应电动势是恒定的||，且线框连接了一个电容器||，相当于电路断路||，外电压等于电动势||，内电压为零||，而接电压表的这部分相当于回路的内部||，因此||，电压表两端无电压||，电压表没有读数||，B 正确；根据楞次定律可以判断||，a 点的电势高于b 点的电势||，C 正确；电容器所带电荷量为Q ＝C kL 22||，D 错误. 10.在光滑的水平面上方||，有两个磁感应强度大小均为B 、方向相反的水平匀强磁场||，如图10所示．PQ 为两个磁场的边界||，磁场范围足够大．一个边长为a 、质量为m 、电阻为R 的金属正方形线框||，以速度v 垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动||，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时||，速度为v 2||，则下列说法正确的是( ) 图10A.此过程中通过线框横截面的电荷量为2Ba 2RB.此时线框的加速度为B 2a 2v 2mRC.此过程中回路产生的电能为38mv 2 D.此时线框中的电功率为4B 2a 2v 2R答案 CD解析对此过程||，由能量守恒定律可得||，回路产生的电能E ＝12mv 2－12m ×14v 2＝38mv 2||，选项C 正确；线圈中磁通量的变化ΔΦ＝Ba 2||，则由电流的定义和欧姆定律可得q ＝ΔΦR ＝Ba 2R||，选项A 错误；此时线框产生的电流I ＝2Bav R ||，由牛顿第二定律和安培力公式可得加速度a 1＝2BIa m＝4B 2a 2v mR ||，选项B 错误；由电功率定义可得P ＝I 2R ＝4B 2a 2v 2R||，选项D 正确. 三、填空题(共2小题||，共10分)11.(5分)把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方||，如图11所示||，在下列三种情况下||，悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较：图11(1)当滑动变阻器的滑片向右移动时||，拉力__________.(2)当滑片向左移动时||，拉力______________.(3)当滑片不动时||，拉力____________.(填“变大”、“不变”或“变小”)答案(1)变小(2)变大(3)不变解析滑片向右移动时||，电路中电阻变小||，电流变大||，穿过铅球横截面积的磁通量变大||，根据楞次定律||，铅球有向上运动的趋势||，阻碍磁通量的变化||，所以拉力减小；相反||，滑片向左移动时||，拉力变大；滑片不动时||，电流不变||，磁通量不动时||，所以拉力不变. 12.(5分)用如图12所示的实验装置探究电磁感应现象的规律图12(1)(多选)当有电流从电流表的正极流入时||，指针向右偏转||，下列说法正确的是()A.当把磁铁的N极向下插入线圈时||，电流表指针向左偏转B.当把磁铁的N极从线圈中拔出时||，电流表指针向左偏转C.保持磁铁在线圈中静止||，电流表指针不发生偏转D.磁铁插入线圈后||，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动||，电流表指针向左偏转(2)某同学在实验过程中发现||，灵敏电流计的指针摆动很小||，如果电路连接正确||，接触也良好||，原因可能是电流计灵敏度较低、线圈电阻较大||，除此以外还可能是因为__________.(写一种可能原因)答案(1)AC(2)导体运动的慢或者磁场较弱解析(1)当有电流从电流表的正极流入时||，指针向右偏转||，这说明：电流从哪极流入||，指针向哪偏转.当把磁铁的N极向下插入线圈时||，由楞次定律可知||，感应电流从负极流入||，电流表指针向左偏转||，故A正确；当把磁铁的N极从线圈中拔出时||，由楞次定律可知||，感应电流从正极流入||，电流表指针向右偏转||，故B错误；保持磁铁在线圈中静止||，穿过线圈的磁通量不变||，不产生感应电流||，电流表指针不发生偏转||，故C正确；磁铁插入线圈后||，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动||，穿过线圈的磁通量不变||，不产生感应电流||，电流表指针不偏转||，故D错误.(2)感应电流是由于导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的||，如果电路连接正确||，接触也良好||，原因可能是电流计灵敏度较低、线圈电阻较大||，除此以外还可能是因为导体运动的慢或者磁场较弱.四、解答题(本题共4小题||，共46分.解答时应写出必要的文字说明、只写出最后答案的不能得分||，有数值计算的题||，答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)轻质细线吊着一质量为m ＝0.32 kg 、边长为L ＝0.8 m 、匝数n ＝10的正方形线圈||，总电阻为r ＝1 Ω.边长为L 2的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧||，如图13甲所示||，磁场方向垂直纸面向里||，大小随时间变化的图线如图乙所示||，从t ＝0开始经t 0时间细线开始松弛||，取g ＝10 m/s 2.求：图13(1)在前t 0时间内线圈中产生的感应电动势；(2)在前t 0时间内线圈的电功率；(3)t 0的值.答案 (1)0.4 V (2)0.16 W (3)2 s解析 (1)由法拉第电磁感应定律得E ＝n ΔΦΔt ＝n ×12×(L 2)2ΔB Δt＝10×12×(0.82)2×0.5 V ＝0.4 V . (2)I ＝E r＝0.4 A||，P ＝I 2r ＝0.16 W. (3)分析线圈受力可知||，当细线松弛时有：F 安＝nBI ·L 2＝mg ||，I ＝E r ||，B ＝2mgr nEL＝2 T 由题图乙知：B ＝1＋0.5t 0(T)||，解得t 0＝2 s.14.(10分)两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内||，导轨间距为L ||，电阻不计||，M 、M ′处接有如图14所示的电路||，电路中各电阻的阻值均为R ||，电容器的电容为C .长度也为L 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置||，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中.ab 在外力作用下向右匀速直线运动且与导轨保持良好接触||，在ab 运动距离为x 的过程中||，整个回路中产生的焦耳热为Q .求：图14(1)ab 棒的速度v 的大小；(2)电容器所带的电荷量q .答案 (1)4QR B 2L 2x (2)CQR BLx解析 (1)设ab 上产生的感应电动势为E ||，回路中电流为I ||，ab 运动距离x 所用时间为t ||，则有：E ＝BLv I ＝E 4R t ＝x vQ ＝I 2(4R )t 由上述方程得：v ＝4QR B 2L 2x. (2)设电容器两极板间的电势差为U ||，则有：U ＝IR电容器所带电荷量为：q ＝CU解得：q ＝CQR BLx. 15．(12分)如图15||，两条相距l 的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内||，其左端接一阻值为R 的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S 的区域||，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场||，磁感应强度大小B 1随时间t 的变化关系为B 1＝kt ||，式中k 为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域||，区域左边界MN (虚线)与导轨垂直||，磁场的磁感应强度大小为B 0||，方向也垂直于纸面向里．某时刻||，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动||，在t 0时刻恰好以速度v 0越过MN ||，此后向右做匀速运动．金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好||，它们的电阻均忽略不计．求：图15(1)在t ＝0到t ＝t 0时间间隔内||，流过电阻的电荷量的绝对值；(2)在时刻t (t >t 0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小．答案 (1)kt 0S R (2)B 0lv 0(t －t 0)＋kSt (B 0lv 0＋kS )B 0l R解析 (1)在金属棒未越过MN 之前||，穿过回路的磁通量的变化量为ΔΦ＝ΔBS ＝k ΔtS ①由法拉第电磁感应定律有E ＝ΔΦΔt② 由欧姆定律得I ＝E R③ 由电流的定义得I ＝Δq Δt④ 联立①②③④式得|Δq |＝kS RΔt ⑤由⑤式得||，在t ＝0到t ＝t 0的时间间隔内即Δt ＝t 0||，流过电阻R 的电荷量q 的绝对值为 |q |＝kt 0S R⑥ (2)当t >t 0时||，金属棒已越过MN .由于金属棒在MN 右侧做匀速运动||，有F ＝F 安⑦式中||，F 是外加水平恒力||，F 安是金属棒受到的安培力．设此时回路中的电流为I ||， F 安＝B 0lI ⑧此时金属棒与MN 之间的距离为s ＝v 0(t －t 0)⑨匀强磁场穿过回路的磁通量为Φ′＝B 0ls ⑩回路的总磁通量为Φt ＝Φ＋Φ′⑪其中Φ＝B 1S ＝ktS ⑫由⑨⑩⑪⑫式得||，在时刻t (t >t 0)||，穿过回路的总磁通量为Φt ＝B 0lv 0(t －t 0)＋kSt ⑬在t 到t ＋Δt 的时间间隔内||，总磁通量的改变ΔΦt 为ΔΦt ＝(B 0lv 0＋kS )Δt ⑭由法拉第电磁感应定律得||，回路感应电动势的大小为E t ＝ΔΦt Δt⑮ 由欧姆定律得I ＝E t R⑯ 联立⑦⑧⑭⑮⑯式得F ＝(B 0lv 0＋kS )B 0l R⑯ 16.(14分)如图16所示||，相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨||，MN 、PQ 与水平面的夹角为θ||，N 、Q 两点间接有阻值为R 的电阻.整个装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中||，磁场方向垂直导轨平面向下.将质量为m 、阻值也为R 的金属杆ab 垂直放在导轨上||，杆ab 由静止释放||，下滑距离x 时达到最大速度.重力加速度为g ||，导轨电阻不计||，杆与导轨接触良好.求：图16(1)杆ab 下滑的最大加速度；(2)杆ab 下滑的最大速度；(3)上述过程中||，杆上产生的热量.答案见解析解析 (1)设ab 杆下滑到某位置时速度为v ||，则此时杆产生的感应电动势E ＝BLv回路中的感应电流I ＝E R ＋R杆所受的安培力F ＝BIL根据牛顿第二定律有：mg sin θ－B 2L 2v 2R＝ma 当速度v ＝0时||，杆的加速度最大||，最大加速度a ＝g sin θ||，方向沿导轨平面向下.(2)由(1)问知||，当杆的加速度a ＝0时||，速度最大||，最大速度v m ＝2mgR sin θB 2L 2||，方向沿导轨平面向下. (3)ab 杆从静止开始到最大速度过程中||，根据能量守恒定律有mgx sin θ＝Q 总＋12mv 2m又Q 杆＝12Q 总所以Q 杆＝12mgx sin θ－m 3g 2R 2sin 2θB 4L 4.。

【创新设计】高中物理模块检测同步训练新人教版选修3-2

模块检测A(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对或不答的得0分)1．关于传感器，下列说法正确的是( )A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器C．干簧管是能够感知电场的传感器D．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大解析A项叙述符合传感器的定义，A正确．B项叙述说反了，B错误．干簧管是把磁场的强弱转化为电路的通断的传感器，C错．D项叙述也说反了，D错误．答案 A2．如图1所示，圆形线圈垂直放在匀强磁场里，第1秒内磁场方向指向纸里，如图乙．若磁感应强度大小随时间变化的关系如图甲，那么，下面关于线圈中感应电流的说法正确的是( )图1A．在第1秒内感应电流增大，电流方向为逆时针B．在第2秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针C．在第3秒内感应电流减小，电流方向为顺时针D．在第4秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针答案 B3．用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图2所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为U a、U b、U c和U d.下列判断正确的是( )图2A ．U a ＜U b ＜U c ＜U dB ．U a ＜U b ＜U d ＜U cC ．U a ＝U b ＜U c ＝U dD ．U b ＜U a ＜U d ＜U c解析线框进入磁场后切割磁感线，a 、b 产生的感应电动势是c 、d 电动势的一半，而不同的线框的电阻不同，设a 线框电阻为4r ，b 、c 、d 线框的电阻分别为6r 、8r 、6r 则有： U a ＝BLv ·3r 4r ＝3BLv 4，U b ＝BLv ·5r 6r ＝5BLv 6，U c ＝B 2Lv ·6r 8r ＝3BLv 2，U d ＝B 2Lv ·4r 6r ＝4Blv3，故ACD错误，B 正确．答案 B4．如图3所示，A 、B 是两个完全相同的灯泡，B 灯与电阻R 串联，A 灯与自感系数较大的线圈L 串联，其直流电阻等于电阻R 的阻值．电源电压恒定不变，当电键K 闭合时，下列说法正确的是( )图3A ．A 比B 先亮，然后A 熄灭 B ．B 比A 先亮，最后A 、B 同样亮C ．A 、B 同时亮，然后A 熄灭D ．A 、B 同时亮，然后A 逐渐变亮，B 的亮度不变答案 B 5.图4如图4所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速率v 运动，从无场区进入匀强磁场区(磁场宽度大于bc 间距)，然后出来，若取逆时针方向为感应电流的正方向，那么下图中正确地表示回路中感应电流随时间变化关系的图象是( )答案 C6．如图5所示，把电阻R 、电感线圈L 、电容器C 并联接到一交流电源上，三个灯泡的亮度相同，若保持电源电压大小不变，而将频率增大，则关于三个灯的亮度变化说法正确的是( )图5A．A灯亮度不变，B灯变暗，C灯变亮B．A灯亮度不变，B灯变亮，C灯变暗C．A灯变暗，B灯亮度不变，C灯变亮D．A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变答案 A二、多项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分) 7．在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损耗的功率( )A．随输电线电阻的增大而增大B．和输送电压的平方成正比C．和输送电压的平方成反比D．和输电线上电流强度的平方成正比答案ACD8.图6如图6所示，半径为R的圆形线圈两端A、C接入一个平行板电容器，线圈放在随时间均匀变化的匀强磁场中，线圈所在平面与磁感线的方向垂直，要使电容器所带的电量增大，可采取的措施是( )A．电容器的两极板靠近些B．增大磁感强度的变化率C．增大线圈的面积D．使线圈平面与磁场方向成60°角答案ABC9．一个按正弦规律变化的交流电的图象如图7所示，根据图象可以知道( )图7A．该交流电流的频率是0.02 HzB．该交流电流的有效值是14.14 AC．该交流电流的瞬时值表示式是i＝20sin 0.02t(A)D．该交流电流的周期是0.02 s答案BD10．如图8所示，电路中的变压器为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑动触头，原线圈两端接电压恒定的交变电流，则能使原线圈的输入功率变大的是( )图8A．保持P的位置不变，S由b切换到aB．保持P的位置不变，S由a切换到bC．S掷于b位置不动，P向上滑动D．S掷于b位置不动，P向下滑动答案AC三、填空题(共2小题，每题5分，共10分)11．(4分)两个电流随时间的变化关系如图9甲、乙所示，把它们通入相同的电阻中，则在1 s内两电阻消耗的电能之比W a∶W b＝________.图9答案1∶212．(6分)如图10所示，先后以速度v1和v2(v1＝2v2)，匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下：图10(1)线圈中的感应电流之比I 1∶I 2＝________. (2)线圈中产生的热量之比Q 1∶Q 2＝________. (3)拉力做功的功率之比P 1∶P 2＝________. 答案 (1)2∶1 (2)2∶1 (3)4∶1四、计算题(共4小题，共36分．并要求写出必要的演算过程和单位，只写出最后答案的不得分) 13．(8分)图11如图11所示，边长为L 、匝数为n 的正方形金属线框，它的质量为m 、电阻为R ，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘．金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B ＝kt .求： (1)线框中的电流强度为多大？ (2)t 时刻线框受的安培力多大？解析 (1)线框中的电动势E ＝n ΔΦΔt ＝nS ΔB Δt ＝12nL 2k ，电流为I ＝nkL22R(2)安培力为F ＝BIL ＝kt nkL 22R L ＝nk 2L 32R t答案 (1)nkL 22R (2)nk 2L 32Rt14．(8分)如图12所示某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8×104W ，电厂输出电压仅350 V ，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输送，在输送途中，输电线路的总电阻为4 Ω，允许损失的功率为输送功率的5%，求用户所需电压为220 V 时，升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？图12解析损失的电功率ΔP ＝9.8×104×0.05＝4900 W 输电线上的电流I ＝ΔPR＝35 A输电线上的电压降ΔU ＝IR ＝140 V 输电电压U 2＝P I＝2800 V降压变压器的输入电压U 3＝U 2－ΔU ＝2660 V升压变压器：n 1n 2＝U 1U 2＝3502800＝18降压变压器：n 3n 4＝U 3U 4＝2660220＝13311答案 1∶8 133∶1115．(10分)发电机转子是边长为0.2 m 的正方形，线圈匝数为100匝，内阻8 Ω，初始位置如图13所示，以ad 、bc 中点连线为轴以600 r/min 的转速在1π T 的匀强磁场中转动，灯泡电阻为24 Ω，则：图13(1)从图示位置开始计时，写出感应电动势的瞬时值方程； (2)灯泡的实际消耗功率为多大？解析 (1)线圈运动的角速度ω＝20π rad/s ，电动势最大值为E m ＝nBS ω＝80 V 瞬时值方程e ＝80sin 20πt (V) (2)电动势有效值E ＝802＝40 2 V ，电流为I ＝ER ＋r ＝40232 A ＝542 A 电阻消耗的功率P ＝I 2R ＝75 W 答案 (1)e ＝80 sin 20 πt V (2)75 W16．(10分)如图14所示，ef 、gh 为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L ＝1 m ，导轨左端连接一个R ＝3 Ω的电阻，一根电阻为1 Ω的金属棒cd 垂直地放置导轨上，与导轨接触良好，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上．现对金属棒施加4 N 的水平向右的拉力F ，使棒从静止开始向右运动，试解答以下问题：图14(1)金属棒达到的最大速度v 是多少？(2)金属棒达到最大速度后，R 上的发热功率为多大？解析 (1)当金属棒速度最大时，拉力与安培力相等.B 2L 2v m R ＋r ＝F ，v m ＝F R ＋rB 2L 2＝4 m/s(2)回路中电流为I ＝BLv m R ＋r＝2 A ，电阻上的发热功率为P ＝I 2R ＝12 W 答案 (1)4 m/s (2)12 W模块检测B(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对或不答的得0分)1．将一个闭合金属环用丝线悬于O 点，如图1所示．虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场．下列的现象能够发生的是( )图1A ．金属环的摆动不会停下来，一直做等幅摆动B ．金属环的摆动幅度越来越小，小到某一数值后做等幅摆动C ．金属环的摆动会很快停下来D ．金属环最后一次向左摆动时，最终停在平衡位置左侧某一点处解析此题考查电磁阻尼．左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时(无论是进入还是穿出)，由于磁通量发生变化，环内一定有感应电流产生．根据楞次定律，感应电流将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象．若用能量守恒来解释：有电流产生，就一定有机械能向电能转化，摆的机械能将不断减小．摆动就会很快停下来．答案 C2．在图2中，L 为电阻很小的线圈，G 1和G 2为内阻可不计、零点在表盘中央的电流计．当开关K 处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方．那么，当开关K 断开时，将出现( )图2A ．G 1和G 2的指针都立即回到零点B ．G 1的指针立即回到零点，而G 2的指针缓慢地回到零点C ．G 1的指针缓慢地回到零点，而G 2的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D ．G 1的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G 2的指针缓慢地回到零点解析 K 断开后，自感电流的方向与G 1原电流方向相反，与G 2原电流方向相同．答案为D. 答案 D3．如图3所示的电路中，电源电压u ＝311sin(100πt )V ，A 、B 间接有“220 V，440 W”的电暖宝、“220 V,220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝，下列说法正确的是( )图3A ．交流电压表的示数为311 VB ．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 2 AC ．电暖宝发热的功率是抽油烟机发热功率的2倍D ．抽油烟机1 min 消耗的电能为1.32×104J解析本题考查欧姆定律和交变电流的规律，意在考查学生对欧姆定律和交变电流的理解．由交变电压的表达式可知，交变电压的有效值U ＝U m2＝220 V ，所以交流电压表的示数为有效值220 V ，A 错误；电路正常工作时，通过保险丝的电流为I ＝P 1U 1＋P 2U 2＝3 A<3 2 A ，B 错误；电暖宝的功率是抽油烟机功率的2倍，但抽油烟机消耗的电能主要转化为机械能，产生的热量很少，电暖宝的热功率大于抽油烟机热功率的2倍，C 错误；抽油烟机1 min 消耗的电能为W ＝P 2t ＝220×60 J＝1.32×104J ，D 正确．答案 D4．一台发电机的结构示意图如图4所示，其中N 、S 是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M 是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M 中心的固定转轴匀速转动．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场．若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e 随时间t 变化规律的是( )图4解析由于发电机内部相对两磁极为表面呈半圆柱面形状，磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的轴向磁场，所以距转轴距离相等的各点磁感应强度大小相等，根据法拉第电磁感应定律可知回路中产生大小恒定的感应电动势，故A 、B 错误；当线圈转到竖直位置时，回路中感应电动势反向，所以C 错误、D 正确．答案 D5．钳形电流表的外形和结构如图5(a)所示．图(a)中电流表的读数为1.2 A ．图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则( )图5A ．这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4 AB ．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为0.4 AC ．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为3.6 AD ．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图(b)的读数为3.6 A解析钳形表是根据电磁感应原理制成的，故只能用来测量交流电流，对钳形表的初、次级满足n 1n 2＝I 2I 1，I 2＝n 1n 2I 1，钳形表在使用时，初级是串联在被测电路中的，故同一电缆线虽多绕了几匝，但电缆线中的电流I 1保持不变，故当n 1增加3倍时I 2＝3.6 A ，C 正确．答案 C6．如图6所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心抽头，电压表V 和电流表A 均为理想电表，除滑动变阻器电阻R 以外，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为：u 1＝2202sin 100πt (V)．下列说法中正确的是( )图6A ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为22 VB ．t ＝1600s 时，c 、d 两点间的电压瞬时值为110 VC ．单刀双掷开关与a 连接，滑动变阻器触头向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D ．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，电压表和电流表的示数均变小解析由U 1U 2＝n 1n 2，知U 2＝n 2n 1U 1，当单刀双掷开关与a 连接时，U 1＝220 V ，n 1∶n 2＝10∶1，解得：U 2＝22 V ，A 选项正确；对B 选项：u 1＝2202sin 100πt ，所以u 1＝2202sin 100π×1600＝1102(V)，B 选项错误；对C 选项：滑动变阻器触头向上移动时，其电阻R 变大，由欧姆定律得：I 2＝U 2R，I 2变小，电流表示数变小，而电压表示数不变，因为它的示数U 2是由U 1和匝数比决定的，而这些量没有变化，因此C 错误；对D 选项：当单刀双掷开关由a 扳向b 时，匝数n 1变小，匝数n 2和输入电压U 1不变，由U 2＝n 2n 1·U 1，得U 2变大，I 2变大，因此电压表和电流表示数均变大．本题正确答案为A. 答案 A二、多项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分) 7．目前中国南极考察队队员正在地球南极考察，设想考察队队员在地球南极附近水平面上驾驶一辆冰车向前行进时，由于地磁场作用，冰车两端会有电势差，设驾驶员左方电势为U 1，右方电势为U 2，则下列说法正确的是( ) A ．向着南极点行进时，U 1比U 2高 B ．背着南极点行进时，U 1比U 2低 C ．在水平冰面上转圈时，U 1比U 2高D ．无论怎样在水平冰面上行进，U 1总是低于U 2解析在南极附近，地磁场磁感线的方向都是向上的，向着南极点行进或者背着南极点行进时，冰车切割磁感线，由右手定则可知，驾驶员右方电势高于左方电势；不管冰车怎样在水平冰面上行进，依据右手定则可判定，驾驶员右方电势总是高于左方电势．故B 、D 正确．答案 BD8．电阻为1 Ω的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图7所示，现把交变电流加在电阻为9 Ω的电热丝上，下列判断正确的是( )图7A ．线圈转动的角速度为100 rad/sB ．在0～0.005 s 时间内，通过电阻的电荷量为15πC C ．电热丝两端的电压为180 VD ．电热丝的发热功率为1 800 W解析由题图可知T ＝0.02 s ，ω＝2πT＝100π rad/s ，A 错误．在0～0.005 s 内，由U m ＝nBSw 得BS ＝2πWb ，q ＝ΔΦR ＋r ＝BS －0R ＋r ＝15π C ，B 正确．电热丝两端电压U ＝R R ＋r .U m2＝90 2 V ，C 错误．电热丝的发热功率P ＝I 2R ＝U 2R＝229W ＝1 800 W ，D 正确．答案 BD9．传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转化成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图8所示，是一种测定液面高度的电容式传感器示意图，金属芯线与导电的液体形成一个电容器，从电容C 的大小变化就能反映导电液面的升降情况，两者的关系是( )图8A ．C 增大表示h 增大B ．C 增大表示h 减小 C ．C 减小表示h 减小D ．C 减小表示h 增大答案 AC10．如图9所示，一理想自耦变压器线圈AB 绕在一个圆环形的闭合铁芯上，输入端AB 间加一正弦式交流电压，在输出端BP 间连接了理想交流电流表、灯泡和滑动变阻器，移动滑动触头P的位置，可改变副线圈的匝数，变阻器的滑动触头标记为Q，则( )图9A．只将Q向下移动时，灯泡的亮度变大B．只将Q向下移动时，电流表的读数变小C．只将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大D．只提高输入端的电压U时，电流表的读数变大解析将Q向下移动时，R阻值增大．电路中电阻增大，电流减小，故B项正确；由于副线圈上电压不变，电灯两端的电压不变，功率不变，亮度不变，故A项错．将P沿顺时针方向移动时副线圈匝数减少，电压减小，电流减小，故C项错．提高输入端的电压时，副线圈上电压增大，电流增大，故D项正确．答案BD三、填空题(每小题5分，共10分)11．如图10所示，理想变压器的初级线圈接在220 V的正弦交流电源上，R＝10 Ω，次级线圈b、c间匝数为10匝，当把电键K由b掷向c时，通过R上的电流增加0.2 A，则通过变压器铁芯的最大磁通量变化率为________．图10解析由U1/n1＝U2/n2＝U3/n3得U1/n1＝(U3－U2)/(n3－n2)可得U1/n1＝0.2 V/匝，即每匝线圈若接一个伏特表其示数为0.2 V，所以结合法拉第电磁感应定律可知则通过变压器铁芯的最大磁通量变化率为25Wb/s.答案25Wb/s12．如图11甲所示，调压器装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，、为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图11乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，则：图11电流表的示数为________A ，的示数为________A ，原线圈中电流的瞬时值表达式为：________.答案 2 A 1 A i ＝2202sin(100πt ) A四、计算题(共4小题，共36分．并要求写出必要的演算过程和单位，只写出最后答案的不得分)13．(8分)在拆装某种大型电磁设备的过程中，需将设备内部的处于匀强磁场中的线圈先闭合，然后再提升直至离开磁场．操作时通过手摇轮轴A 和定滑轮O 来提升线圈．假设该线圈可简化为水平长为L ，上下宽度为d 的矩形线圈，其匝数为n ，总质量为M ，总电阻为R ，如图12所示．开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐．若转动手摇轮轴A .在时间t 内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场．此过程中，流过线圈中每匝导线横截面的电量为q ，求：图12(1)磁场的磁感应强度．(2)在转动轮轴时，人至少需做多少功？(不考虑摩擦影响)．解析 (1)设磁场的磁感应强度为B ，在匀速提升过程中线圈运动速度v ＝d t① 线圈中感应电动势E ＝nBLv ② 产生的感应电流I ＝E R③ 流过导线横截面的电量q ＝It ④ 联立①②③④得B ＝qR nLd(2)匀速提拉过程中，要克服重力和安培力做功即W ＝W G ＋W B ⑤ 又W G ＝Mgd ⑥W B ＝nBILd ⑦联立①②③⑤⑥⑦可得W ＝Mgd ＋q 2Rt答案 (1)qR nLd (2)Mgd ＋q 2Rt14．(8分)如图13所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L 的单匝正方形线框abcd ，在外力的作用下以恒定的速率v 向右运动进入磁感应强度为B 的有界匀强磁场区域．线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab 边始终平行于磁场的边界．已知线框的四个边的电阻值相等，均为R .求：图13(1)在ab 边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小． (2)在ab 边刚进入磁场区域时，ab 边两端的电压． (3)在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量．解析 (1)ab 边切割磁感线产生的电动势为E ＝BLv 所以通过线框的电流为I ＝E 4R ＝BLv4R(2)ab 边两端电压为路端电压 U ab ＝I ·3R 所以U ab ＝3BLv4(3)线框被拉入磁场的整个过程所用时间t ＝L v线框中电流产生的热量Q ＝I 2·4R ·t ＝B 2L 3v4R答案 (1)BLv 4R (2)3BLv 4 (3)B 2L 3v4R15．(10分)图14甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN 、PQ 平行地固定在同一水平面上，两导轨间距L ＝0.20 m ，电阻R ＝0.40 Ω，导轨上停放一质量m ＝0.10 kg 的金属杆ab ，位于两导轨之间的金属杆的电阻r ＝0.10 Ω，导轨的电阻可忽略不计．整个装置处于磁感应强度B ＝0.50 T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．现用一水平外力F 水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U 随时间t 变化的关系如图14乙所示．从金属杆开始运动经t ＝5.0 s 时，求：图14(1)通过金属杆的感应电流的大小和方向； (2)金属杆的速度大小；(3)外力F 的瞬时功率．解析 (1)由图象可知，t ＝5.0 s 时的U ＝0.40 V 此时电路中的电流(即通过金属杆的电流)I ＝U R＝1.0 A 用右手定则判断出，此时电流的方向为由b 指向a (2)金属杆产生的感应电动势E ＝I (R ＋r )＝0.50 V 因E ＝BLv ，所以5.0 s 时金属杆的速度大小v ＝EBL＝5.0 m/s (3)金属杆速度为v 时，电压表的示数应为U ＝RR ＋rBLv 由图象可知，U 与t 成正比，由于R 、r 、B 及L 均为不变量，所以v 与t 成正比，即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动．金属杆运动的加速度a ＝v t＝1.0 m/s 2根据牛顿第二定律，在5.0 s 末时对金属杆有F －BIL ＝ma ，解得F ＝0.20 N此时F 的瞬时功率P ＝Fv ＝1.0 W答案 (1)1.0 A b →a (2)5.0 m/s (3)1.0 W16．(10分)如图15所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab ＝0.25 m ，宽度bc ＝0.20 m ，共有n ＝100匝，总电阻r ＝1.0 Ω，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO ′转动．线圈处于磁感应强度B ＝0.40 T 的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡，当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W ．(不计转动轴与电刷的摩擦)图15(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式E m ＝nBS ω(其中S 表示线圈的面积)； (2)求线圈转动的角速度ω；(3)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能．解析 (1)线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大，设ab 边的线速度为v ，该边产生的感应电动势为E 1＝BL ab v线圈的cd 边产生的感应电动势为E 2＝BL cd v 线圈产生的总感应电动势为：E m ＝n (E 1＋E 2) 因为L ab ＝L cd ，所以E m ＝2nBL ab v 线速度v ＝ω·12L bc ，所以E m ＝nBL ab L bc ω＝nBS ω(其中S ＝L ab L bc 表示线圈的面积) (2)设小灯泡正常发光时的电流为I ，则I ＝P 额U 额＝0.60 A 设灯泡正常发光时的电阻为R ，R ＝U 2额P＝5.0 Ω根据闭合电路欧姆定律得：E ＝I (R ＋r )＝3.6 V 发电机感应电动势最大值为E m ＝2E ，E m ＝nBS ω 解得ω＝E mnBS＝1.8 2 rad/s ＝2.5 rad/s (3)发电机产生的电能为Q ＝IEt ，t ＝100T ＝100×2πω s解得Q ＝5.0×102J 答案 (1)见解析 (2)2.5 rad/s (3)5.0×102J。

人教版高中物理选修3-2全册同步练习测试解析版[92页]

知能综合检测(A 卷)................................................................. 64 知能综合检测(B 卷) ................................................................. 68 第6章第 1 节........................................................................ 73
A．Ba＝Bb＝Bc，Φa＝Φb＝Φc C．Ba＞Bb＞Bc，Φa＞Φb＞Φc
B．Ba＞Bb＞Bc，Φa＜Φb＜Φc D．Ba＞Bb＞Bc，Φa＝Φb＝Φc
解析：根据通电螺线管产生的磁场特点，Ba＞Bb＞Bc，由 Φ＝BS，可得 Φa＞Φb＞Φc，故 C 正确．答案： C 4． (2011·永安高二检测)如图所示，有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动．下
人教版高中物理选修 3-2 全册同步练习解析版目录
第4章第4章第4章第4章第4章第 1、2 节 ................................................................... 1 第 3 节.......................................................................... 5 第 4 节........................................................................ 10 第 6 节........................................................................ 16 第 7 节........................................................................ 21

人教版高二物理选修3-2 6-2、3 同步练习习题(含答案解析)

人教版高二物理选修3-2 6-2、3 同步练习习题（含答案解析）第6章第2~3节1．关于传感器的作用，下列说法正确的有()A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量答案：BC解析：传感器是将感受到的非电学量转换为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．2．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是()A．应变片是由导体材料制成B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大答案：BD解析：应变片多用半导体材料制成，故选项A错．传感器输出的是上、下两应变片的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，故C错，D对．3．下列说法中正确的是()A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现出高电阻状态答案：B解析：电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．4．为随时发现大坝内的裂痕等安全隐患，在修建三峡大坝时，应在坝内埋入以下哪一种传感器() A．温度传感器B．位移传感器C．光纤传感器D．湿度传感器答案：C解析：当大坝出现裂缝时，埋没于其中的传感光纤受到拉剪作用，引起光纤产生微弯，并引发光强损耗，通过光损耗变化大小、分布状态的距离，从而迅速检测出裂缝的位置、宽度等．5．关于测温仪，下列说法中正确的是()A．测温用的金属热电阻的阻值不能随温度的变化而变化B．在非典期间，机场车站用的测温仪非常迅速的测出人的体温，它是利用了红外线敏感元件C．热敏电阻的特点是随温度的升高而电阻变小D．课本提到的各种温度计材料，都是随温度的变化电阻会有明显的变化答案：BCD6.如图所示会议室中和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是()A．进入罩内的烟雾遮挡住了光线，使光线三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确答案：C解析：由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在光电三极管上电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．7.如图所示为某型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，k为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个外接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是()A．A与B接信号电压，C与D可跟被控制电路串联B．A与B接信号电压，C与D可跟被控制电路并联C．C与D接信号电压，A与B可跟被控制电路串联D．C与D接信号电压，A与B可跟被控制电路并联答案：A解析：由图可知A 、B 是电磁继电器线圈，所以A 、B 应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或相斥，从而使C 、D 接通或断开，进而起到控制的作用，所以A 正确．8．热敏电阻有两种，一种是正温度系数电阻，即PTC 元件，它的阻值随着温度的升高而增大；另一种是负温度系数电阻，即NTC 元件，它的阻值随温度的升高而减小，将一个热敏电阻和欧姆表相连，如果电阻是NTC 元件，现对其表面喷洒一些酒精，将会发现欧姆表的读数__________(填“增大”或“减小”)．如果电阻是PTC 元件，现用吹风机对其吹热风，将会发现欧姆表读数__________(填“增大”或“减小”)．答案：增大增大解析：将酒精喷洒一些在NTC 元件表面上，由于酒精迅速蒸发，NTC 元件表面上温度降低，因NTC 元件，它的电阻随温度的降低而增大；将会发现欧姆表的读数变大；用吹风机向PTC 元件吹热风，它的电阻值随温度的升高而增大． 9.如图所示，为大型电子地磅电路图，电源电动势为E ，内阻不计．不称物体时，滑片P 在A 端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称物体时，在压力作用下使滑片P 下滑，滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大．这样把重力值转换成电信号，将电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值。

高中创新设计物理教科版选修3-2：期中综合检测

期中综合检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题||，每小题4分||，共40分)1．与x 轴夹角为30°的匀强磁场的磁感应强度为B ||，如图1所示||，长为L 的金属杆在匀强磁场中运动时始终与xOy 平面垂直(图中小圆为其截面)||，以下哪些情况一定能在杆中获得方向相同、大小为BLv 的感应电动势( )图1①杆以2v 速率向＋x 方向运动 ②杆以速率v 垂直磁场方向运动 ③杆以速率233v 沿＋y 方向运动 ④杆以速率233v 沿－y 方向运动 A ．①和②B ．①和③C ．②和④D ．①和④2．两个闭合的金属环穿在一根光滑的绝缘杆上||，如图2所示||，当条形磁铁的S 极自右向左插向圆环时||，环的运动情况是( )图2A ．两环同时向左移动||，间距增大B ．两环同时向左移动||，间距变小C ．两环同时向右移动||，间距变小D ．两环同时向左移动||，间距不变3．如图3所示||，MSNO 为同一根导线制成的光滑导线框||，竖直放置在水平方向的匀强磁场中||，OC 为一可绕O 轴始终在轨道上滑动的导体棒||，当OC 从M 点无初速度释放后||，下列说法中正确的是( )图3A ．由于无摩擦存在||，导体棒OC 可以在轨道上往复运动下去B ．导体棒OC 的摆动幅度越来越小||，机械能转化为电能C ．导体棒OC 在摆动中总受到阻碍它运动的磁场力D ．导体棒OC 只有在摆动加快时才受到阻碍它运动的磁场力4．一无限长直导体薄板宽为l ||，板面与z 轴垂直||，板的长度方向沿y 轴||，板的两侧与一个电压表相接||，如图4所示||，整个系统放在磁感应强度为B 的均匀磁场中||，B 的方向沿z 轴正方向．如果电压表与导体平板均以速度v 向y 轴正方向移动||，则电压表指示的电压值为( )图4A ．0B.12vBl C ．vBl D ．2vBl 5．如图5甲所示||，光滑导体框架abcd 水平放置||，质量为m 的导体棒PQ 平行于bc 放在ab 、cd 上||，且正好卡在垂直于轨道平面的四枚光滑小钉之间||，回路总电路为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B 随时间t 的变化情况如图乙所示(规定磁感应强度方向向上为正)||，则在时间0～t 内||，关于回路内的感应电流I 及小钉对PQ 的弹力N ||，下列说法中正确的是( )图5A ．I 的大小是恒定的B ．I 的方向是变化的C ．N 的大小是恒定的D ．N 的方向是变化的6．铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号||，以确定火车的位置．有一种磁铁能产生匀强磁场||，被安装在火车首节车厢下面||，如图6所示(俯视图)||，当它经过安装在两铁轨之间的线圈时||，便会产生一种电信号被控制中心接收到．当火车以恒定的速度v 通过线圈时||，下面四个选项中的图象能正确表示线圈两端的电压随时间变化的关系是( )图67．如图7所示||，线圈的自感系数L 和电容器的电容C 都很小(如：L ＝1mH||，C ＝200pF)||，此电路的作用是( )图7A ．阻直流、通交流||，输出交流B ．阻交流、通直流、输出直流C ．阻低频、通高频、输出高频交流D ．阻高频、通低频、输出低频交流和直流8．有一边长为L 的正方形导线框||，质量为m ||，由高度H 处自由下落||，如图8所示||，其下边ab 进入匀强磁场区域后||，线圈开始减速运动||，直到其上边cd 刚好穿出磁场时||，速度减为ab 边刚进入磁场时速度的一半||，此匀强磁场的宽度也是L ||，线框在穿过匀强磁场的过程中产生的电热是( )图8A ．2mgLB ．2mgL ＋mgHC ．2mgL ＋34mgHD ．2mgL ＋14mgH 9．如图9所示||，两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中||，磁场垂直于导轨所在的平面向里||，金属棒ab 可沿导轨自由滑动||，导轨一端跨接一个定值电阻R ||，导轨电阻不计||，现将金属棒沿导轨由静止向右拉．若保持拉力恒定||，当速度为v 时||，加速度为a 1||，最终以速度2v 做匀速运动；若保持拉力的功率恒定||，当速度为v 时||，加速度为a 2||，最终也以速度2v 做匀速运动||，则( )图9A ．a 2＝a 1B ．a 2＝2a 1C ．a 2＝3a 1D ．a 2＝4a 110．在生产实际中||，有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈||，当电路中的开关S由闭合到断开时||，线圈中产生很高的自感电动势||，使开关S 处产生电弧||，危及操作人员的人身安全．为了避免电弧的产生||，可在线圈处并联一个元件||，如图所示的方案中可行的11．(6分)如图10所示||，两水平放置的金属板相距为d ||，用导线与一个n 匝线圈连接||，线圈置于方向竖直向上的变化磁场中．若金属板间有一质量m 、带电荷量＋q 的微粒恰好处于平衡状态||，则磁场的变化情况是________||，磁通量的变化率为________．12．(6分)由于国际空间站的运行轨道上各处的地磁场强弱及方向均有所不同||，所以在运行过程中||，穿过其外壳地磁场的磁通量将不断变化||，这样将会导致________产生||，从而消耗空间站的能量．为了减少这类损耗||，国际空间站的外壳材料的电阻率应尽可能选用______(填“大”或“小”)一些的．图10姓名：________ 班级：________ 学号：________ 得分：________三、计算题(本题共4小题||，共48分)13．(10分)如图11所示||，电阻为r 0的金属棒OA 以O 为轴可以在电阻为4r 0的圆环上滑动||，外电阻R 1＝R 2＝4r 0||，其他电阻不计．如果OA 棒以某一角速度匀速转动时电阻R 1的电功率最小值为P 0||，求OA 棒匀速转动的角速度．图1114．(12分)两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内||，导轨间距为l ||，电阻不计||，M 、M ′处接有如图12所示的电路||，电路中各电阻的阻值均为R ||，电容器的电容为C .长度也为l 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置||，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中．ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触||，在ab 运动距离为s 的过程中||，整个回路中产生的焦耳热为Q .求：图12(1)ab 运动速度v 的大小；(2)电容器所带的电荷量q .15．(10分)光滑平行金属导轨长L ＝2.0m||，两条导轨之间的距离d ＝0.10m||，它们所在的平面与水平方向之间的夹角θ＝30°||，导轨上端接一个阻值为R ＝0.80Ω的电阻||，其他电阻不计．导轨放在竖直向上的匀强磁场中||，磁感应强度B ＝0.4T||，有一金属棒ab 其质量m ＝500g||，垂直放在导轨的最上端||，如图13所示．当ab 从最上端由静止开始滑下||，直到滑离轨道时||，电阻R 上放出的热量Q ＝1J||，g ＝10m/s 2||，求ab 在下滑的过程中||，通过R 上的最大电流．图1316．(16分)如图14所示||，abcd 为静止于水平面上宽度为L 、长度很长的U 形金属滑轨||，bc 边接有电阻R ||，其他部分电阻不计．ef 为一可在滑轨平面上滑动、质量为m 的均匀金属棒．现金属棒通过一水平细绳跨过定滑轮||，连接一质量为M 的重物||，一匀强磁场B 垂直滑轨平面．重物从静止开始下落||，不考虑滑轮的质量||，且金属棒在运动过程中均保持与bc 边平行．忽略所有摩擦力．则：图14(1)当金属棒做匀速运动时||，其速率是多少？(忽略bc 边对金属棒的作用力)；(2)若重物从静止开始至匀速运动时下落的总高度为h ||，求这一过程中电阻R 上产生的热量．期中综合检测答案1．D [根据E ＝BLv sin θ可知四种情况下产生的感应电动势均为BLv ||，再由右手定则判断四种情况下电流的方向||，符合题意的是D.]2．B [由楞次定律可知||，两金属环将向左运动||，来阻碍穿过它们的磁通量的增加．另外||，两金属环中会产生同方向的感应电流||，因此它们还会因相互吸引而靠近．]3．BC [导体棒OC 在摆动时||，OCSN 组成的闭合回路的磁通量不断变化||，回路中产生感应电流||，使导体棒摆动时的机械能转化为电能||，故A 错误||，B 正确；无论导体棒向哪个方向运动||，安培力总是阻碍其运动||，故C 正确||，D 错误．]4．A [整个金属板在切割磁感线||，相当于是个边长为l 的导线在切割磁感线||，而连接电压表的边也在切割磁感线||，这两个边是并联关系||，整个回路中电流为零||，所以电压表测得的数值为0.]5．AD [由E ＝ΔB Δt ·S ||，ΔB Δt恒定||，所以回路中感应电动势E 恒定||，I 的大小和方向均恒定||，A 正确||，B 错误；水平方向||，导体棒PQ 受力平衡||，由N ＝F 安＝BIL 可知||，N 将随B 的大小和方向的变化而变化||，故C 错误||，D 正确．]6．C [当火车下面的磁场刚接触线圈时||，线圈中有一边切割磁感线||，产生的感应电动势为E ＝BLv ；当磁场完全进入时||，穿过线圈的磁通量不发生变化||，无感应电动势；当磁场要离开线圈时||，线圈中又有另一边在切割磁感线||，产生感应电动势E ＝BLv .根据右手定则判断知||，两段时间内产生的感应电动势方向相反．故选项C 正确．]7．D [因自感系数L 很小||，所以对低频成分的阻碍作用很小||，这样直流和低频成分能顺利通过线圈||，电容器并联在电路中||，起旁路作用||，因电容C 很小||，对低频成分的阻碍作用很大||，而对部分通过线圈的高频成分阻碍作用很小||，被它旁路||，最终输出的是低频交流和直流．]8．C [线圈穿过磁场的过程中||，由动能定理2mgL －W F ＝12m (v 2)2－12mv 2||，而v 2＝2gH ；则产生的电热为Q ＝W F ＝2mgL ＋34mgH .] 9．C [第一种模式拉动时||，设拉力为F ||，由于最终速度为2v ||，即匀速||，有F ＝BI 1L ||，I 1＝BL 2v R ||，所以F ＝2B 2L 2v R||，当速度是v 时ab 棒所受安培力为F 1. 同理可得F 1＝B 2L 2v R||，此时的加速度为a 1. 由牛顿第二定律得F －F 1＝ma 1.联立以上各式得a 1＝B 2L 2v mR. 第二种模式拉动时||，设外力的恒定功率为P ||，最终的速度也是2v ||，由能量关系可知P ＝I 21R ＝4B 2L 2v 2R. 速度为v 时||，ab 棒所受的外力为F 2||，有P ＝F 2v ||，此时的加速度为a 2||，ab 棒所受的安培力仍为F 1||，根据牛顿第二定律得F 2－F 1＝ma 2||，联立有关方程可以解得a 2＝3B 2L 2v mR||，所以有a 2＝3a 1.]10．D [在D 选项中||，S 闭合||，二极管不导通||，线圈中有由小到大的电流||，稳定后电流保持不变；断开S||，二极管与线圈L 构成回路||，二极管处于导通状态||，可避免开关S 处产生电弧．]11．均匀减弱 mgd nq解析微粒处于平衡状态表明电场稳定||，电压稳定||，故B 应均匀变化||，又由楞次定律知||，B 应减弱．由q U d ＝mg 又由U ＝E ＝n ΔΦΔt 得ΔΦΔt ＝mgd nq. 12．涡流大解析穿过空间站外壳的磁通量发生变化||，金属材料的外壳中将自成回路||，产生感应电流．为了降低这个损耗||，应让产生的感应电流越小越好||，也就是说||，材料的电阻率越大越好．第一个空可填“涡流”或“电磁感应”；第二个空填“大”． 13.8P 0r 0BL 2解析 OA 棒转动时感应电动势为E ＝12BL 2ω||，等效电路如图所示||，棒转动时||，R 1的功率变化||，当棒的A 端处于环的最上端时||，环的电阻最大||，此时r 1＝r 2＝2r 0||，总电阻为R ＝r 0＋r 1r 2r 1＋r 2＋R 1R 2R 1＋R 2＝4r 0||，R 1的最小功率为P 0＝⎝⎛⎭⎫E 2R 2R 1＝B 2L 4ω264r 0||，解得ω＝8P 0r 0BL 2. 14．(1)4QR B 2l 2s (2)CQR Bls解析 (1)设ab 上产生的感应电动势为E ||，回路中电流为I ||，ab 运动距离s ||，所用的时间为t ||，则有E ＝BlvI ＝E 4Rv ＝s tQ ＝I 2(4R )t由上述方程得v ＝4QR B 2l 2s(2)设电容器两极板间的电势差为U ||，则有U ＝IR电容器所带电荷量q ＝CU解得q ＝CQR Bls15．0.174A解析棒ab 在导轨的最上端由静止下滑的过程中||，开始一段时间内||，速度逐渐增大||，回路产生的感应电流也逐渐增大||，ab 所受安培力逐渐增大||，ab 所受的的合力逐渐减小||，加速度也逐渐减小．可能出现两种情况||，一种情况是ab 棒离开导轨前||，加速度已减为0||，这时以最大速度匀速下滑；另一种情况是ab 棒离开导轨时||，ab 仍然有加速度．根据题中条件||，无法判定ab 离开导轨时||，是否已经达到匀速下滑的过程．但无论哪种情况||，ab 离开导轨时的速度||，一定是运动过程中的最大速度||，求解运动过程不太清楚的问题||，用能量守恒比较方便．设ab 棒离开导轨时的速度为v m ||，由能量守恒定律得mgL sin θ＝12mv 2m＋Q ||，上式表明||，ab 在下滑过程中||，重力势能的减少量||，等于ab 离开导轨时的动能和全过程中产生的热量的总和||，由上式可得v m ＝2mgL sin30°－2Q m＝2×0.5×10×2×0.5－2×10.5m/s ＝4m/s最大感应电动势E m ＝B ⊥dv m ||，B ⊥是B 垂直ab 棒运动速度方向上的分量||，由题图可知B ⊥＝B cos30°||，E m ＝B ⊥dv m ＝Bdv m cos30°＝0.4×0.1×4×32V ＝0.139V 最大电流I m ＝E m R ＝0.1390.8A ＝0.174A. 16．(1)MgRB 2L 2 (2)Mg [2hB 4L 4－(M ＋m )MgR 2]2B 4L 4解析视重物M 与金属棒m 为一系统||，使系统运动状态改变的力只有重物的重力与金属棒受到的安培力．由于系统在开始的一段时间里处于加速运动状态||，由此产生的安培力是变化的||，安培力做功属于变力做功．系统的运动情况分析可用简图表示如下：棒的速度v ↑BLv||，棒中产生的感应电动势E ↑E /R||，通过棒的感应电流I ↑――→BIL棒所受安培力F 安↑――→Mg －F 安棒所受合力F 合↓――→F 合/(M ＋m )棒的加速度a ↓.(1)当金属棒做匀速运动时||，金属棒受力平衡||，即当a ＝0时||，有Mg －F 安＝0||，又F 安＝BIL ||，I ＝E R ||，E ＝BLv ||，解得v ＝MgR B 2L2 (2)题设情况涉及的能量转化过程可用简图表示如下：M 的重力势能−−−−→重力做功⎣⎡系统匀速运动时的动能||，被转化||，的动能――→||，安培力做负功电能――→电流做功内能||，由能量守恒定律有Mgh ＝(M ＋m )v 22＋Q ||，解得Q ＝Mg [2hB 4L 4－(M ＋m )MgR 2]2B 4L 4.。

人教版高中物理选修3-2全册同步检测试题解析版

高二物理同步训练试题解析第四章第1、2节1．首先发现电流的磁效应和电磁感应的物理学家分别是()A．安培和法拉第B．法拉第和楞次C．奥斯特和安培D．奥斯特和法拉第答案：D解析：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，选项D正确．2．关于感应电流，下列说法中正确的是()A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生B．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生C．线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生D．只要闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流产生答案：C解析：对闭合电路而言，只有磁通量变化．闭合电路中才有感应电流产生，光有磁通量，不变化，是不会产生感应电流的，故A选项错．螺线管必须是闭合的，否则也没有感应电流产生，故B错．线框不闭合，穿过线框的磁通量发生变化，线框中没有感应电流产生，故C选项正确．闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，但是若穿过闭合电路的磁通量不变，也没有感应电流产生，故D选项错误．3．如图所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有()A．Φ1>Φ2B．Φ1＝Φ2C．Φ1<Φ2D．无法确定答案：B解析：磁通量的定义是穿过某一面积的磁感线条数，尽管1、2面积不一样，但穿过磁感线的有效面积一样，磁感线条数一样，所以穿过两环的磁通量相同．4.如图所示，环形金属软弹簧所处平面与某一匀强磁场垂直，将弹簧沿半径方向向外拉成圆形，则以下措施不能使该金属弹簧中产生电磁感应现象的是()A．保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成方形B．保持该圆的周长不变，将弹簧由圆形拉成三角形C．保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成方形D．保持该圆的面积不变，将弹簧由圆形拉成三角形答案：CD解析：磁场不变，线圈平面与磁场方向的夹角也不变，若面积大小变化，穿过线圈的磁通量就变化，线圈中就会产生电磁感应现象，反之，就不会产生电磁感应现象．周长不变，圆形变成方形或三角形，面积肯定发生变化，就会产生电磁感应现象．5.如图所示，将一个矩形线圈放入匀强磁场中，若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中，哪些在线圈中会产生感应电流()A．矩形线圈做平行于磁感线的平移运动B．矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动C．矩形线圈绕ab边转动D．矩形线圈绕bc边转动答案：C解析：根据产生感应电流的条件可知，判断闭合线圈中是否产生感应电流，关键是判断线圈中磁通量是否发生变化．选项A中，矩形线圈做平行于磁感线的平移运动，磁通量不变化，无感应电流产生．选项B中，矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动，磁通量不发生变化，始终为零，不产生感应电流．选项C中，矩形线圈绕ab边转动，穿过线圈的磁通量必定变化，会产生感应电流．选项D中，矩形线圈绕bc边转动，穿过线圈的磁通量不变化．无感应电流产生．6．如图所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图所示，另在导线环A所在的平面内画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外，则穿过B圆内的磁通量()A．为零B．垂直向里C．垂直向外D．条件不足，无法判断答案：B解析：本题实际是考查环形电流的磁感线分布：中心密，外部稀疏，所以，穿过B圆的总磁通量是向里的，选B.7．我国已经制定了登月计划，假如航天员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流计和一个小线圈，则下列推断中正确的是()A．直接将电流计放于月球表面，看是否有示数来判断磁场有无B．将电流计与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流计无示数，则判断月球表面无磁场C．将电流计与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流计有示数，则判断月球表面有磁场D．将电流计与线圈组成闭合回路，使线圈分别绕两个互相垂直的轴转动，月球表面若有磁场，则电流计至少有一次示数不为零答案：CD解析：电流计有示数时可判断有磁场存在，沿某一方向运动而无示数不能确定月球上磁场是否存在．D项中线圈分别绕互相垂直的轴转动，若月球存在磁场，则至少有一次穿过线圈(可正穿也可斜穿)的磁通量的变化不为零，故电流计有示数，C、D正确．8.如图所示，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果中可能的是()A．先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转B．S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转C．先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转D．S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转答案：AD解析：回路A中有电源，当S1闭合后，回路中有电流，在回路的周围产生磁场，回路B中有磁通量，在S1闭合或断开的瞬间，回路A中的电流从无到有或从有到无，电流周围的磁场发生变化，从而使穿过回路B的磁通量发生变化，产生感应电动势，此时若S2是闭合的，则回路B中有感应电流，电流计指针偏转，所以选项A、D正确．9.如图所示，线圈abcd有一半在稍宽一些的回路ABCD内，两线圈彼此绝缘，当开关S闭合瞬间abcd线圈中()A．有感应电流产生B．无感应电流产生C．可能有也可能没有感应电流D．无法确定答案：A解析：S接通前，线圈abcd内磁通量为零；S闭合瞬间回路ABCD内部的磁场比外部的磁场强一些，两者方向相反，线圈abcd的合磁通量Φ＝Φ内－Φ外，不为零．磁通量发生变化，产生感应电流．10.带负电的圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面内，如图所示，则()A．只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流产生B．圆环不管怎样转动，小线圈内都没有感应电流产生C．圆环在做变速转动时，小线圈内一定有感应电流产生D．圆环做匀速转动时，小线圈内没有感应电流产生答案：CD解析：圆环变速转动时，相当于环形电流的大小发生变化，小线圈磁通量发生变化，小线圈内有感应电流，故C对；如果圆环匀速转动，相当于环形电流的大小恒定，其磁场也恒定，小线圈的磁通量不变，小线圈内无感应电流，故D对．11．如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是()答案：CD解析：利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是：靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱．所以，A中穿过圆形线圈的磁通量如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流．B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流．C 中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC ≠0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量ΦC 减小为0，所以C 中有感应电流产生．D 中线圈的磁通量ΦD 不为0，当电流切断后，ΦD 最终也减小为0，所以D 中也有感应电流产生．12．有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L ＝0.20 m 的正方形，放在磁感应强度B ＝0.50 T 的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？答案：5.5×10－3 Wb解析：线圈横截面是正方形时的面积S 1＝L 2＝(0.20)2m 2＝4.0×10－2 m 2穿过线圈的磁通量Φ1＝BS 1＝0.50×4.0×10－2 Wb ＝2.0×10－2 Wb圆形时横截面积大小 S 2＝π(2L /π)2＝16100πm 2 穿过线圈的磁通量：Φ2＝BS 2＝0.50×16100πWb ≈2.55×10－2 Wb 所以，磁通量的变化ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(2.55－2.0)×10－2 Wb ＝5.5×10－3 Wb.13．法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，如图甲所示，线圈A 的电路在开关S 接触或断开的瞬间，线圈B 中产生瞬时电流．法拉第发现，铁环并不是必需的，拿走铁环，再做这个实验，电磁感应现象仍然发生．只是线圈B 中的电流弱些，如图乙所示．思考：(1)为什么在开关断开和闭合的瞬间线圈B中有感应电流产生？(2)开关断开或者闭合以后线圈B中还有电流产生吗？(3)你能否由此总结出产生感应电流的条件？答案：见解析解析：(1)开关断开和闭合时，A电路中电流发生变化，从而使A线圈产生的磁场发生变化，穿过B线圈磁通量发生变化，从而使B中产生感应电流．(2)当开关断开或闭合后，A电路稳定，周围的磁场不发生变化，穿过B线圈的磁通量不变化，B线圈中无感应电流产生．(3)产生感应电流需两个条件：①闭合电路，②磁通量发生变化．14．法拉第通过精心设计的一系列实验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来．在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是()A．既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流B．既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流C．既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势D．既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流答案：A解析：电磁感应现象的产生条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化．静止导线上的稳恒电流产生恒定的磁场，静止导线周围的磁通量没有发生变化，近旁静止线圈中不会有感应电流产生，A错；而B、C、D三项中都会产生电磁感应现象，有感应电动势(或感应电流)产生．高二物理同步训练试题解析第四章第3节1．在电磁感应现象中，下列说法正确的是()A．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化B．感应电流的磁场方向总是与引起它的磁场方向相反C．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的磁通量D．感应电流的磁场延缓了原磁场磁通量的变化答案：AD解析：由楞次定律可知，A、D说法是正确的．2.如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中()A．始终有自a向b的感应电流流过电流表GB．始终有自b向a的感应电流流过电流表GC．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流D．将不会产生感应电流答案：C解析：当条形磁铁进入螺线管的时候，闭合线圈中的磁通量增加；当条形磁铁穿出螺线管时，闭合线圈中的磁通量减少，根据楞次定律判断C正确．3.如图所示，在匀强磁场中有一个用比较软的金属导线制成的闭合圆环．在此圆环的形状由圆形变成正方形的过程中()A．环中有感应电流，方向a→d→c→bB．环中有感应电流，方向a→b→c→dC．环中无感应电流D．条件不够，无法确定答案：A解析：由圆形变成正方形的过程中，面积减小，磁通量减小，由楞次定律可知正方形中产生a→d→c→b方向的电流，A对．4.边长为h的正方形金属导线框，从图所示位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向水平，且垂直于线框平面，磁场区高度为H，上、下边界如图中虚线所示，H>h，从线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中()A．线框中总有感应电流存在B．线框中感应电流方向是先顺时针后逆时针C．线框中感应电流方向是先逆时针后顺时针D．线框受到磁场力的方向有时向上，有时向下答案：C解析：因为H>h，当线框全部处于磁场区域内时线框内磁通量不变，线框中无感应电流，A错误；根据右手定则可知，线框进入磁场时感应电流是逆时针，线框离开磁场时感应电流是顺时针，C正确，B错；在C的基础上结合左手定则可知，线框在进出磁场过程中受到磁场力的方向总是向上，D错误．5.通电长直导线中有恒定电流I，方向竖直向上，矩形线框与直导线在同一竖直面内，现要使线框中产生如图所示方向的感应电流，则应使线框()A．稍向左平移B．稍向右平移C．稍向上平移D．以直导线为轴匀速转动答案：B解析：由楞次定律或右手定则可以判断，线框左移，磁通量增加，感应电流的方向与图示方向相反；选项C、D磁通量不变，无感应电流产生．故选项B正确．6．如图所示，当把滑动变阻器的滑片P从右向左端滑动时，在线圈A中感应电流的方向是从__________端流进电流表，从__________端流出；在线圈B中感应电流的方向是从__________端流进电流表，从__________端流出．答案：a b d c解析：当滑片P从右向左滑动时，电流减小，由右手螺旋定则可知，铁芯中向左的磁感应强度减小．由楞次定律可知，线圈A、B中感应电流的磁场方向向左．再由右手螺旋定则可知，在线圈A中感应电流的方向是从a端流进电流表，从b端流出；在线圈B中感应电流的方向是从d端流进电流表，从c端流出．7.如图所示，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合，为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是()A．N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动B．N极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动C．磁铁在线圈平面内顺时针转动D．磁铁在线圈平面内逆时针转动答案：A解析：当N极向纸内，S极向纸外转动时，穿过线圈的磁场由无到有并向里，感应电流的磁场应向外，电流方向为逆时针，A选项正确；当N极向纸外，S极向纸内转动时，穿过线圈的磁场向外并增加，电流方向为顺时针，B选项错误；当磁铁在线圈平面内绕O点转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，因而不产生感应电流，C、D选项错误．8.如图所示，两个大小不同的绝缘金属圆环叠放在一起，小圆环有一半面积在大圆环内．当大圆环通有顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是() A．顺时针方向B．逆时针方向C．左半圆顺时针方向，右半圆逆时针方向D．无感应电流答案：B解析：大圆环通电瞬间在小圆环内产生磁场有向里的也有向外的，合磁通向里，瞬间合磁通量增大．由楞次定律可知，小圆环中感应电流方向应该是逆时针方向．9.两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环．当A从如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则() A．A可能带正电且转速减小B．A可能带正电且转速增大C．A可能带负电且转速减小D．A可能带负电且转速增大答案：BC解析：若A带正电，由穿过B环的磁通量向里，当转速增大时，磁通量增加，由楞次定律和右手螺旋定则可判定，B中感应电流与图示方向相同，故A错，B对；若A带负电，则穿过B环的磁通量向外，当转速减小时，磁通量减小，由楞次定律和右手螺旋定则可判定，B中感应电流方向与图示方向相同，故C对，D错．10.如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里．导体棒的电阻可忽略．当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是()A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b答案：B解析：导体棒PQ向左滑动时，根据右手定则可判断PQ上电流的方向向下，则流过R、r的电流方向均向上．11.我国成功研制的一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车的车速已达到每小时500 km，可载5人．如图所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环．将超导圆环B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中()A．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失B．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在C．如A的N极朝上，B中感应电流的方向如图中所示D．如A的N极朝上，B中感应电流的方向与图中所示的相反答案：BD解析：在线圈B放入磁场过程中，穿过线圈的磁通量从无到有，即磁通量发生了变化，在线圈B中产生感应电流．由于B线圈是用高温超导材料制成的，电阻为零，故稳定后感应电流仍存在，B正确，B线圈受到安培力向上而悬浮，将B看成小磁针，下端是N极，由安培定则判定B中感应电流方向与图中所示的相反，故D正确．12.如图所示，用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d0≪L，先将线框拉开到如图所示位置，松开后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦，下列说法正确的是()A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→aB．金属框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→aC．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D．金属线框最终将在磁场内做简谐运动答案：D解析：线框在进入磁场过程中，由楞次定律可判得电流方向为a→d→c→b→a.而摆出磁场过程中，同样由楞次定律可判得电流方向为a→b→c→d→a，所以A、B项均错误．因为线框在进入和离开磁场过程中，线圈中产生了感应电流，通过电阻发出了热量，而动能会逐渐减少，所以速度会逐渐减小，所以选项C错误．线框最终在磁场中摆动过程中，由于磁通量不再发生变化，回路中不再产生感应电流，没有热能的产生，只有机械能的转化与守恒，所以线框最终会在磁场中做简谐运动，则选项D正确．13．如图所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A和B.将线圈B的两端与漆包线CD相连，使CD平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行．试判断合上开关的瞬间，小磁针N极的偏转情况？线圈A中电流稳定后，小磁针又怎样偏转？答案：在开关合上的瞬间，小磁针的N极向纸内偏转．当线圈A内的电流稳定以后，小磁针又回到原来的位置解析：在开关合上的瞬间，线圈A内有了由小变大的电流，根据安培定则可判断出此时线圈A在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场．由楞次定律可知，线圈B内感应电流的磁场应该阻碍铁钉内的磁场在线圈B内的磁通量的增加，即线圈B内感应电流的磁场方向是向左的．由安培定则可判断出线圈B内感应电流流经CD时的方向是由C到D.再由安培定则可以知道直导线CD内电流所产生的磁场在其正下方垂直于纸面向里，因此，小磁针N极应该向纸内偏转．线圈A内电流稳定后，CD内不再有感应电流，所以，小磁针又回到原来位置．14．如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是()A．同时向左运动，间距增大B．同时向左运动，间距减小C．同时向右运动，间距减小D．同时向右运动，间距增大答案：B解析：当条形磁铁向左靠近两环时，两环中的磁通量都增加．根据楞次定律，两环的运动都要阻碍磁铁相对环的运动，即阻碍“靠近”，那么两环都向左运动．又由于两环中的感应电流方向相同，两环相互吸引，因而两环间距离要减小，故选项B正确．高二物理同步训练试题解析第四章第4节1．关于感应电动势的大小，下列说法正确的是()A．穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大B．穿过闭合回路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零C．穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零D．穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零答案：D解析：磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系，故A、B错误；当磁通量由不为零变为零时，闭合回路的磁通量一定改变，一定有感应电流产生，有感应电流就一定有感应电动势，故C错，D对．2．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 V B．线圈中感应电动势每秒减少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：因穿过线圈的磁通量均匀变化，所以磁通量的变化率ΔΦ/Δt为一定值，又因为是单匝线圈，据E＝ΔΦ/Δt可知选项D正确．3.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()A．0～2 s B．2 s～4 sC．4 s～5 s D．5 s～10 s答案：D解析：图象斜率越小，表明磁通量的变化率越小，感应电动势也就越小．4.材料、粗细相同，长度不同的电阻丝做成ab、cd、ef三种形状的导线，分别放在电阻可忽略的光滑金属导轨上，并与导轨垂直，如图所示，匀强磁场方向垂直导轨平面向内．外力使导线水平向右做匀速运动，且每次外力所做功的功率相同，已知三根导线在导轨间的长度关系是L ab<L cd<L ef，则()A．ab运动速度最大B．ef运动速度最大C．三根导线每秒产生的热量相同D．因三根导线切割磁感线的有效长度相同，故它们产生的感应电动势相同答案：BC解析：三根导线长度不同，故它们连入电路的阻值不同，有R ab <R cd <R ef .但它们切割磁感线的有效长度相同，根据P ＝F v ，I ＝Bl v R ，F ＝BIl ，可得v 2＝PR B 2l 2，所以三根导线的速度关系为v ab <v cd <v ef ，A 错，B 对．根据E ＝Bl v ，可知三者产生的电动势不同，D 错．运动过程中外力做功全部转化为内能，故C 对．5．如图所示，半径为r 的n 匝线圈套在边长为L 的正方形abcd 之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形，当磁感应强度以ΔB Δt的变化率均匀变化时，线圈中产生感应电动势大小为( )A ．πr 2ΔB ΔtB ．L 2ΔB ΔtC ．nπr 2ΔB ΔtD ．nL 2ΔB Δt答案：D解析：根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势的大小E ＝n ΔΦΔt ＝nL 2ΔB Δt. 6．用相同导线绕制的边长为L 或2L 的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如下图所示．在每个导线框进入磁场的过程中，M 、N 两点间的电压分别为U a 、U b 、U c 和U d .下列判断正确的是( )A ．U a <U b <U c <U dB ．U a <U b <U d <U cC ．U a ＝U b <U c ＝U dD ．U b <U a <U d <U c答案：B解析：导线框进入磁场时，M 、N 切割磁感线产生感应电动势，M 、N 两点间的电压为以MN 为电源、其他三边电阻为外电路电阻的路端电压．则U a ＝34BL v ，U b ＝56BL v ，U c ＝34。

(人教版)高中物理选修3-2(全册)课时同步练习汇总

(人教版 )高中物理选修3 -2 (全册 )课时同步练习汇总第四章电磁感应章末检测时间：90分钟分值：100分第一卷(选择题共48分)一、选择题(此题有12小题 ,每题4分 ,共48分．其中1～11题为单项选择题 ,12题为多项选择题)1．我国发射的 "玉兔号〞月球车成功着陆月球 ,不久的将来中国人将真正实现飞天梦 ,进入那神秘的广寒宫．假设有一宇航员登月后 ,想探测一下月球外表是否有磁场 ,他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈 ,那么以下推断正确的选项是( ) A．直接将电流表放于月球外表 ,看是否有示数来判断磁场的有无B．将电流表与线圈组成闭合回路 ,使线圈沿某一方向运动 ,如电流表无示数 ,那么可判断月球外表无磁场C．将电流表与线圈组成闭合回路 ,使线圈沿某一方向运动 ,如电流表有示数 ,那么可判断月球外表有磁场D．将电流表与线圈组成的闭合回路 ,使线圈在某一平面内沿各个方向运动 ,如电流表无示数 ,那么可判断月球外表无磁场【解析】电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时 ,回路中有感应电流产生．A中 ,即使有一个恒定的磁场 ,也不会有示数 ,A错误；同理 ,将电流表与线圈组成回路 ,使线圈沿某一方向运动 ,如电流表无示数 ,也不能判断出没有磁场 ,因为磁通量可能是恒定的 ,B错误；电流表有示数那么说明一定有磁场 ,C正确；将电流表与线圈组成闭合回路 ,使线圈在某一个与磁场平行的平面内沿各个方面运动 ,也不会有示数 ,D 错误．【答案】C2.如以下图 ,两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置 ,通过它们的电流方向如以下图 ,线圈L的平面跟纸面平行．现将线圈从位置A沿M、N连线中垂线迅速平移到B位置 ,那么在平移过程中 ,线圈中的感应电流( )A．沿顺时针方向 ,且越来越小B．沿逆时针方向 ,且越来越大C．始终为零D．先顺时针 ,后逆时针【解析】整个过程中 ,穿过线圈的磁通量为0.【答案】C3.在光滑的桌面上放有一条形磁铁 ,条形磁铁的(中&央 )位置的正上方水平固定一铜质小圆环 ,如以下图．那么以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的选项是( ) A．释放圆环 ,环下落时环的机械能守恒B．释放圆环 ,环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C．给磁铁水平向右的初速度 ,磁铁滑出时做匀速运动D．给磁铁水平向右的初速度 ,圆环产生向左的运动趋势【解析】根据条形磁铁的电场线的分布 ,铜质小圆环在下落过程中 ,磁通量始终为零 ,无电磁感应现象 ,释放圆环 ,环下落时环的机械能守恒 ,磁铁对桌面的压力等于磁铁的重力 ,故A对 ,B错．当磁铁左右移动时 ,铜质小圆环的磁通量发生变化 ,产生电磁感应现象 ,根据楞次定律可以判断 ,电磁感应的机械效果是阻碍它们之间的相对运动 ,给磁铁水平向右的初速度 ,磁铁滑出时做减速运动 ,C错．线圈有向右运动的趋势 ,D错．【答案】A4.如图 ,与直导线AB共面的轻质闭合金属圆环竖直放置 ,两者彼此绝缘 ,环心位于AB 的上方．当AB中通有由A至B的电流且强度不断增大的过程中 ,关于圆环运动情况以下表达正确的选项是( )A．向下平动B．向上平动C．转动：上半部向纸内 ,下半部向纸外D．转动：下半部向纸内 ,上半部向纸外【解析】由题意可知 ,当AB中通有A到B电流且强度在增大时 ,根据楞次定律可知 ,圆环中产生顺时针感应电流；假设直导线固定不动 ,根据右手螺旋定那么知 ,直导线上方的磁场垂直纸面向外 ,下方磁场垂直纸面向里．在环形导线的上方和下方各取小微元电流 ,根据左手定那么 ,上方的微元电流所受安培力向下 ,下方的微元电流所受安培力向下 ,那么环形导线的运动情况是向下运动．故A正确 ,B、C、D错误．【答案】A5.如右图所示 ,一导体棒处在竖直向下的匀强磁场中 ,导体棒在竖直平面内做匀速圆周运动 ,且导体棒始终垂直于纸面 ,在导体棒由圆周最高点M运动到与圆心等高的N点的过程中 ,导体棒中感应电动势的大小变化情况是( )A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．无法判断【解析】导体棒由圆周的最高点M运动到圆心等高的N点的过程中 ,线速度大小不变 ,方向始终与半径垂直即时刻在改变 ,导致线速度方向与磁场方向夹角θ减小 ,由E＝BLv sinθ知导体棒中感应电动势越来越小 ,故正确答案为B.【答案】B6．一环形线圈放在匀强磁场中 ,设第 1 s内磁感线垂直线圈平面向里 ,如图甲所示．假设磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示 ,那么以下选项正确的选项是( )A．第1 s内线圈中感应电流的大小逐渐增加B．第2 s内线圈中感应电流的大小恒定C．第3 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向D．第4 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向【解析】此题考查电磁感应问题 ,意在考查学生对感应电流方向的判定及感应电流大小的计算．由图象分析可知 ,磁场在每1 s内为均匀变化 ,斜率恒定 ,线圈中产生的感应电流大小恒定 ,因此A错误、B正确；由楞次定律可判断出第3 s、第4 s内线圈中感应电流的方向为逆时针方向 ,C、D错误．【答案】B7．如以下图 ,甲、乙两个矩形线圈同处在纸面内 ,甲的ab边与乙的cd边平行且靠得较近 ,甲、乙两线圈分别处在垂直纸面方向的匀强磁场中 ,穿过甲的磁感应强度为B1 ,方向指向纸面内 ,穿过乙的磁感应强度为B2 ,方向指向纸面外 ,两个磁场可同时变化 ,当发现ab边和cd边之间有排斥力时 ,磁场的变化情况可能是( )A．B1变小 ,B2变大B．B1变大 ,B2变大C．B1变小 ,B2变小D．B1不变 ,B2变小【解析】ab边与cd边有斥力 ,那么两边通过的电流方向一定相反 ,由楞次定律可知 ,当B1变小 ,B2变大时 ,ab边与cd边中的电流方向相反．【答案】A8.如以下图 ,一正方形线圈的匝数为n ,边长为a ,线圈平面与匀强磁场垂直 ,且一半处在磁场中．在Δt时间内 ,磁感应强度的方向不变 ,大小由B均匀地增大到2B.在此过程中 ,线圈中产生的感应电动势为 ( )A.Ba22ΔtB.nBa22ΔtC.nBa2ΔtD.2nBa2Δt【解析】由法拉第电磁感应定律知线圈中产生的感应电动势E＝n ΔΦΔt＝nΔBΔt·S＝n 2B－BΔt·a22,得E＝nBa22Δt,选项B正确．【答案】B9.如以下图 ,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置 ,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放 ,并落至底部 ,那么小磁块( )A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大【解析】小磁块能将铜管磁化 ,故小磁块在铜管中下落时 ,由于电磁阻尼作用 ,不做自由落体运动 ,而在塑料管中不受阻力作用而做自由落体运动 ,因此在P中下落得慢 ,用时长 ,到达底端速度小 ,C项正确 ,A、B、D错误．【答案】C10．如图甲所示 ,垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a ,磁感应强度的大小为B.一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置开始沿水平向右方向以速度v 匀速穿过磁场区域 ,在图乙中线框A、B两端电压U AB与线框移动距离的关系图象正确的选项是( )【解析】进入磁场时 ,注意U AB是路端电压 ,应该是电动势的四分之三 ,此时E＝Bav ,所以U AB＝3Bav/4；完全进入后 ,没有感应电流 ,但有感应电动势 ,大小为Bav ,穿出磁场时电压应该是电动势的四分之一 ,U AB＝Bav/4 ,电势差方向始终相同 ,即φA>φB,由以上分析可知选D.【答案】D11．如以以下图所示 ,甲、乙两图是两个与匀强磁场垂直放置的金属框架 ,乙图中除了一个电阻极小、自感系数为L的线圈外 ,两图其他条件均相同．如果两图中AB杆均以相同初速度、相同加速度向右运动相同的距离 ,外力对AB杆做功的情况是( )A．甲图中外力做功多B．两图中外力做功相等C．乙图中外力做功多D．无法比拟【解析】两图中AB杆均做加速运动 ,电流将增大 ,图乙中由于线圈的自感的阻碍作用 ,感应电流较甲图小 ,安培阻力也较小 ,又加速度相同 ,那么外力较甲图小 ,甲图中外力做功多 ,A正确．【答案】A12.如以下图 ,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上 ,两相同的金属导体棒a、b 垂直于导轨静止放置 ,且与导轨接触良好 ,匀强磁场垂直穿过导轨平面．现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点 ,使其向上运动．假设b始终保持静止 ,那么它所受摩擦力可能( )A．变为0 B．先减小后不变C．等于F D．先增大再减小【解析】a导体棒在恒力F作用下加速运动 ,闭合回路中产生感应电流 ,导体棒b受到安培力方向应沿斜面向上 ,且逐渐增大．最后不变 ,b受到的安培力大小与a受到的安培力相等 ,方向沿斜面向上．所以b导体棒受摩擦力可能先减小后不变 ,可能减小到0保持不变 ,也可能减小到0然后反向增大保持不变 ,所以选项A、B正确 ,C、D错误．【答案】AB第二卷(非选择题共52分)二、实验题(此题有2小题 ,共15分 ,请将答案写在题中的横线上)13．(6分)在探究产生感应电流条件的实验中 ,实验室给提供了以下器材：电源、开关、电流表、大小螺线管、铁芯、滑动变阻器、导线假设干 ,如以下图．请按照实验的要求连好实验电路．【解析】大螺线管和电流表组成闭合电路；带铁芯的小螺线管、滑动变阻器、电源、开关组成闭合回路．如以下图．【答案】见解析14．(9分)如以下图 ,上海某校操场上 ,两同学相距L 为10 m 左右 ,在东偏北 ,西偏南11°的沿垂直于地磁场方向的两个位置上 ,面对面将一并联铜芯双绞线 ,像甩跳绳一样摇动 ,并将线的两端分别接在灵敏电流计上 ,双绞线并联后的电阻R 约为2 Ω ,绳摇动的频率配合节拍器的节奏 ,保持频率在2 Hz 左右．如果同学摇动绳子的最大圆半径h 约为1 m ,电流计读数的最大值I 约为 3 mA .(1)试估算地磁场的磁感应强度的数值约为________；数学表达式B ＝________.(由R ,I ,L ,f ,h 等量表示)(2)将两人站立的位置 ,改为与刚刚方向垂直的两点上 ,那么电流计计数约为________．【解析】 (1)摇动绳子的过程中 ,绳切割地磁场 ,当摆动速度与地磁场垂直时 ,感应电动势最大 ,电流最大 ,由E ＝BLv ,v ＝ωh ,ω＝2πf ,E ＝IR ,得B ＝IR 2πfLh.(2)绳与磁均平行 ,不切割磁感线 ,电统计读数为0.【答案】 (1)5×10－5 T IR 2πfLh(2)0 三、计算题(此题有3小题 ,共37分 ,解容许写出必要的文字说明﹑方程式和重要的演算步骤 ,只写出最后答案的不能得分 ,有数值计算的题 ,答案中必须明确写出数值和单位)15．(10分)如以下图 ,匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金属框架 ,框架宽为L ,右端接有电阻R ,磁感应强度为B ,一根质量为m 、电阻不计的金属棒以v 0的初速度沿框架向左运动 ,棒与框架的动摩擦因数为μ ,测得棒在整个运动过程中 ,通过任一截面的电量为q ,求：(1)棒能运动的距离；(2)R 上产生的热量．【解析】 (1)设在整个过程中 ,棒运动的距离为l ,磁通量的变化量ΔΦ＝BLl ,通过棒的任一截面的电量q ＝IΔt＝ΔΦR ,解得l ＝qR BL. (2)根据能的转化和守恒定律 ,金属棒的动能的一局部克服摩擦力做功 ,一局部转化为电能 ,电能又转化为热能Q ,即有12mv 20＝μmgl＋Q ,解得Q ＝12mv 20－μmgl＝12mv 20－μmgqR BL. 【答案】 (1)qR BL (2)12mv 20－μmgqR BL16．(13分)U 形金属导轨abcd 原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上 ,范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面 ,一根与bc 等长的金属棒PQ 平行bc 放在导轨上 ,棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e 、f.磁感应强度B ＝0.8 T ,导轨质量M ＝2 kg ,其中bc 段长0.5 m 、电阻r ＝0.4 Ω ,其余局部电阻不计 ,金属棒PQ 质量m ＝0.6 kg 、电阻R ＝0.2 Ω、与导轨间的摩擦因数μ＝0.2.假设向导轨施加方向向左、大小为F ＝2 N 的水平拉力 ,如以下图．求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度(设导轨足够长 ,g 取10 m /s 2)．【解析】导轨受到PQ 棒水平向右的摩擦力F f ＝μmg ,根据牛顿第二定律并整理得F －μmg－F 安＝Ma ,刚拉动导轨时 ,I 感＝0 ,安培力为零 ,导轨有最大加速度a m ＝F －μmg M ＝2－0.2×0.6×102m /s 2＝0.4 m /s 2 随着导轨速度的增大 ,感应电流增大 ,加速度减小 ,当a ＝0时 ,速度最大．设速度最大值为v m ,电流最大值为I m ,此时导轨受到向右的安培力F 安＝BI m L ,F －μmg－BI m L ＝0I m ＝F －μmg BL代入数据得I m ＝2－0.2×0.6×100.8×0.5A ＝2 A I ＝E R ＋r ,I m ＝BLv m R ＋rv m ＝I m R ＋r BL ＝2×0.2＋0.40.8×0.5m /s ＝3 m /s . 【答案】 0.4 m /s 22 A3 m /s17．(14分)如以下图 ,a 、b 是两根平行直导轨 ,MN 和OP 是垂直跨在a 、b 上并可左右滑动的两根平行直导线 ,每根长为l ,导轨上接入阻值分别为R 和2R 的两个电阻和一个板长为L′、间距为d 的平行板电容器．整个装置放在磁感应强度为B 、垂直导轨平面的匀强磁场中．当用外力使MN 以速率2v 向右匀速滑动、OP 以速率v 向左匀速滑动时 ,两板间正好能平衡一个质量为m 的带电微粒 ,试问：(1)微粒带何种电荷 ?电荷量是多少 ?(2)外力的功率和电路中的电功率各是多少 ?【解析】 (1)当MN 向右滑动时 ,切割磁感线产生的感应电动势E 1＝2Blv ,方向由N 指向M.OP 向左滑动时产生的感应电动势E 2＝Blv ,方向由O 指向P.两者同时滑动时 ,MN 和OP 可以看成两个顺向串联的电源 ,电路中总的电动势：E ＝E 1＋E 2＝3Blv ,方向沿NMOPN.由全电路欧姆定律得电路中的电流强度I ＝E R ＋2R ＝Blv R,方向沿NMOPN. 电容器两端的电压相当于把电阻R 看做电源NM 的内阻时的路端电压 ,即U ＝E 1－IR ＝2Blv －Blv R·R＝Blv 由于上板电势比下板高 ,故在两板间形成的匀强电场的方向竖直向下 ,可见悬浮于两板间的微粒必带负电．设微粒的电荷量为q ,由平衡条件mg ＝Eq ＝U d q ,得q ＝mgd U ＝mgd Blv(2)NM 和OP 两导线所受安培力均为F ＝BIl ＝B Blv R l ＝B 2l 2v R,其方向都与它们的运动方向相反．两导线都匀速滑动 ,由平衡条件可知所加外力应满足条件F 外＝F ＝B 2l 2v R因此 ,外力做功的机械功率P 外＝F·2v＋Fv ＝3Fv ＝3B 2l 2v 2R. 电路中产生感应电流总的电功率P 电＝IE ＝Blv R ·3Blv＝3B 2l 2v 2R可见 ,P 外＝P 电 ,这正是能量转化和守恒的必然结果．【答案】 (1)负电 mgd Blv (2)3B 2l 2v 2R 3B 2l 2v 2R4.1 划时代的发现 4.2 探究感应电流的产生条件课时作业根底达标1．首先发现电磁感应现象的科学家是( )A．奥斯特B．麦克斯韦C．安培D．法拉第【解析】1831年8月29日 ,法拉第发现了电磁感应现象．【答案】D2．如以下图 ,虚线框内有匀强磁场 ,大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环 ,分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量 ,那么有( )A．Φ1>Φ2B．Φ1<Φ2C．Φ1＝Φ2D．无法确定【解析】磁通量Φ＝BS ,指B与S垂直且S指的是有效面积 ,应选C.【答案】C3．如以下图 ,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路 ,在铁芯的右端套有一个外表绝缘的铜环a ,以下各种情况铜环a中不产生感应电流的是( )A．线圈中通以恒定的电流B．通电时 ,使变阻器的滑片P匀速移动C．通电时 ,使变阻器的滑片P加速移动D．将开关突然断开的瞬间【解析】线圈中通以恒定电流时 ,铜环a处磁场不变 ,穿过铜环的磁通量不变 ,铜环中不产生感应电流 ,故A对；变阻器滑片移动或开关断开时 ,线圈中电流变化 ,铜环a处磁场变化 ,穿过铜环的磁通量变化 ,产生感应电流 ,故B、C、D错误．【答案】A4．如以下图的实验中 ,在一个足够大的磁体产生的磁场中 ,如果AB沿水平方向运动 ,速度的大小为v1 ,两磁极沿水平方向运动 ,速度的大小为v2 ,那么( )A．当v1＝v2 ,且方向相同时 ,可以产生感应电流B．当v1＝v2 ,且方向相反时 ,可以产生感应电流C．当v1≠v2 ,时 ,方向相同或相反都可以产生感应电流D．当v2＝0时 ,v1的方向改为与磁感线的夹角为θ ,且θ<90° ,可以产生感应电流【解析】当v1＝v2,且方向相同时 ,二者无相对运动 ,AB不切割磁感线 ,回路中无感应电流 ,A错误．当v1＝v2,且方向相反时 ,AB切割磁感线 ,穿过回路的磁通量发生变化 ,有感应电流产生 ,B正确．当v1≠v2时 ,无论方向相同或相反 ,二者都有相对运动 ,穿过回路的磁通量都会发生变化 ,有感应电流产生 ,C正确．当v2＝0 ,v1的方向与磁感线的夹角θ<90°时 ,v1有垂直磁感线方向的分量 ,即AB仍在切割磁感线 ,穿过回路的磁通量发生变化 ,有感应电流产生 ,D正确．【答案】BCD5.如以下图 ,矩形线圈与磁场垂直 ,且一半在匀强磁场内 ,一半在匀强磁场外 ,下述过程中能使线圈产生感应电流的是( )A．以bc边为轴转动45°B．以ad边为轴转动45°C．将线圈向下平移D．将线圈向上平移【解析】如果线圈以bc边为轴转动45° ,ad刚好到达分界面 ,穿过线圈的磁通量不会发生变化 ,A错误；如果线圈以ad边为轴转动 ,线圈在垂直于磁场方向上的投影面积减小 ,穿过线圈的磁通量发生变化 ,应选项B正确；如果将线圈向下或向上平移 ,穿过线圈的磁通量不发生变化 ,故线圈中不产生感应电流 ,C、D错误．【答案】B6.一条形磁铁与导线环在同一平面内 ,磁铁的中心恰与导线环的圆心重合 ,如以下图 ,为了在导线环中产生感应电流 ,磁铁应( )A．绕垂直于纸面且过O点的轴转动B．向右平动C．向左平动D．N极向外 ,S极向里转动【解析】图中位置穿过导线环平面的磁通量为零 ,要使导线环中有感应电流 ,只要让导线环中有磁通量穿过 ,就会有磁通量的变化 ,A、B、C的运动 ,导线环内磁通量始终为零 ,只有D正确．【答案】D7.如以下图 ,在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P ,现用力从四周拉弹簧线圈 ,使线圈包围的面积变大 ,那么以下关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中 ,正确的选项是( )A．磁通量增大 ,有感应电流产生B．磁通量增大 ,无感应电流产生C．磁通量减小 ,有感应电流产生D．磁通量减小 ,无感应电流产生【解析】此题中条形磁铁磁感线的分布如以下图(从上向下看)．磁通量是指穿过一个面的磁感线的多少 ,由于垂直纸面向外的和垂直纸面向里的磁感线要抵消一局部 ,当弹簧线圈P的面积扩大时 ,垂直纸面向里的磁感线条数增加 ,而垂直纸面向外的磁感线条数是一定的 ,故穿过这个面的磁通量将减小 ,回路中会有感应电流产生 ,故C正确．【答案】C8.一圆形线圈位于纸面垂直向里的匀强磁场中 ,如以下图．以下操作中 ,始终保证整个线圈在磁场中 ,能使线圈中产生感应电流的是( )A．把线圈向右拉动B．把线圈向上拉动C．垂直纸面向外运动D．以圆线圈的任意直径为轴转动【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化．而把线圈向右、向上和垂直于纸面向外运动几种情况 ,穿过线圈的磁通量都保持不变 ,故线圈中都没有感应电流 ,故A、B、C都错 ,以线圈的任意直径为轴转动时 ,穿过线圈的磁通量发生变化 ,有感应电流产生 ,应选D.【答案】D9.如以下图 ,在一个平面内有四根彼此绝缘的通电直导线 ,各通电直导线的电流大小相同 ,方向不同 ,a、b、c、d四个区域的面积相同 ,那么垂直指向纸内磁通量最大区域是哪个 ?垂直指向纸外磁通量最大区域是哪个 ?【解析】由安培定那么可判断 ,b区向里最大 ,c区向外最大．【答案】b区向里最大c区向外最大能力提升1.如以下图 ,ab是水平面上一个圆的直径 ,在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef.ef 平行于ab ,当ef竖直向上平移时 ,穿过圆面积的磁通量将( )A．逐渐增大B．逐渐减小C．始终为零D．不为零 ,但保持不变【解析】利用安培定那么判断直线电流产生的磁场 ,作出俯视图 ,如以下图．考虑到磁场具有对称性 ,可以知道穿过圆面积的磁感线的条数与穿出圆面积的磁感线的条数是相等的 ,应选C.【答案】C2.某同学做观察电磁感应现象的实验 ,将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如以下图的实验电路 ,当他接通或断开开关时 ,电流表的指针都没有偏转 ,其原因是( )A．开关位置接错B．电流表的正、负接线柱接反C．线圈B的接头3、4接反D．蓄电池的正、负极接反【解析】电流表的指针发生偏转的条件是接通或断开开关瞬间线圈B中的磁通量发生变化 ,开关的正确接法是接在线圈A所在的电路中 ,接在线圈B所在的电路中 ,不会产生感应电流．而B、C、D三项中的操作不会影响感应电流的产生．【答案】A3．如以下图 ,一有限范围的匀强磁场 ,宽度为d ,将一边长为l的正方形导线框以速度为v匀速地通过磁场区域 ,假设d>l ,那么线圈中不产生感应电流的时间应等于( )A.dvB.lvC .d －l vD .d －2l v【解析】当线圈刚刚完全进入磁场时至线圈刚刚出磁场时 ,通过线圈的磁通量不发生变化 ,线圈中不会产生感应电流．【答案】 C4．如以下图 ,当导体棒MN 以速度v 0开始向右沿导轨滑动的瞬间(导轨间有磁场 ,方向垂直纸面向里) ,以下说法正确的选项是( )A ．导体棒和导轨组成的闭合回路中有感应电流B ．导体棒和导轨组成的闭合回路中没有感应电流C ．圆形金属环B 中有感应电流D ．圆形金属环B 中没有感应电流【解析】导线MN 开始向右滑动瞬间 ,导体棒和导轨组成的闭合回路里磁通量发生变化 ,有感应电流产生 ,A 正确；电磁铁A 在圆形金属环B 中产生的磁通量从零开始增加 ,金属环B 中一定产生感应电流 ,C 正确．【答案】 AC5.如以下图 ,金属三角形MON 与导体棒DE 构成回路 ,MO 、NO 为固定导轨 ,DE 是可沿导轨移动的导体棒 ,B 为垂直纸面向里的磁场 ,磁感应强度B ＝0.1 T ,试求以下情况下磁通量的变化：(1)在图中 ,假设DE 从O 点出发 ,向右以1 m /s 的速度匀速运动4 s 过程中 ,回路中磁通量变化为多少 ?(2)在图中 ,假设令回路面积S ＝8 m 2保持不变 ,而B 从0.1 T 变到0.8 T ,那么穿过回路中磁通量变化为多少 ?(3)在图中 ,假设回路的面积从S 0＝0.08 m 2变到S t ＝0.1 m 2 ,在磁感应强度由B 0＝0.1 T 变到B t ＝0.8 T ,求磁通量的变化．【解析】 (1)ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BΔS＝12Bvt·vt·tan 45°＝12×0.1×4×4×1＝0.8Wb(2)ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝ΔB·S＝(0.8－0.1)×8＝5.6 Wb(3)ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝B t S t－B0S0＝(0.8×0.1－0.1×0.08)Wb＝0.072 Wb【答案】(1)0.8 Wb(2)5.6 Wb(3)0.072 Wb6．如以以下图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图 ,铁芯上有两个线圈A和B.线圈A跟电源连接 ,线圈B两端连接在一起 ,构成一个闭合电路．在断开开关S的时候 ,弹簧E并不能立刻将衔铁D拉起 ,因而不能使触头C(连接工作电路)立即离开 ,过一段时间后触头C才能离开 ,延时继电器就是这样得名的．试说明这种继电器原理．【解析】线圈A与电源连接 ,闭合电键S,线圈A中流过恒定电流 ,产生磁场 ,有磁感线穿过线圈B ,但穿过线圈B的磁通量不变化 ,线圈B中无感应电流 ,断开电键S的瞬间 ,线圈A中的电流迅速减小为零 ,穿过线圈B的磁通量迅速减少 ,由于电磁感应 ,线圈B中产生感应电流 ,由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用 ,触头C不离开；经过一小段时间后感应电流减弱 ,感应电流形成的磁场对衔铁D的吸引力减弱 ,弹簧E的作用比磁场力大 ,才将衔铁拉起 ,触头C断开．【答案】见解析4.3 楞次定律课时作业根底达标1．在电磁感应现象中 ,以下说法正确的选项是( )A．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量的变化B．感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反C．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量D．感应电流的磁场阻止了引起感应电流原磁场磁通量的变化【解析】根据楞次定律 ,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场磁通量的变化 ,A对 ,C错；同时阻碍不是阻止 ,只是延缓了原磁场磁通量的变化 ,D错；感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系是 "增反减同〞 ,选项B错误．【答案】A2.。

《创新设计》2014-2015学年高中物理鲁科版选修3-2第1章章末整合

例4 金属杆MN和PQ间距为l， MP间接有电阻R，磁场如图所示，磁感应强度为B.金属棒AB长为2l，由图示位置以A为轴，以角速度ω 匀速转过90°(顺时针)．求该过程中(其他电阻不计)．
(1)R上的最大电功率； (2)通过R的电荷量．
A
章末整合
(1)当 B 端恰转至 N 时
Em＝B·2l·0＋22lω＝2Bωl2
③磁感应强度B和回路面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝ Φ1－Φ0计算并判断磁通量是否发生变化．
④线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时．
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例1 某同学在实验室重做法拉第发现电磁感应现象的实验，他将电流表、线圈A 和B、蓄电池、开关用导线连接成如图1所示的实验装置．当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是( )
e
g
h
f
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二、感应电动势的计算
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1．法拉第电磁感应定律 E＝nΔΔΦt (1)E＝nΔΔΦt 是计算感应电动势普遍适用的公式，但对于回路中的磁感应强度 B 发生变化时求解较方便；
(2)E＝nΔΔΦt 一般计算的是平均感应电动势．但当 Δt→0 时，比如利用 Φ－t 图象求 E 时ΔΔΦt 也可求瞬时值．
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例2 如图所示，导轨是水平的，间距L1＝0.5 m，ab杆与导轨左端的距离L2＝0.8 m，由导轨与ab杆所构成的回路的总电阻R＝0.2 Ω，方向竖直向下的匀强磁场的磁感应强度B0＝1 T．现使磁场以ΔB/Δt＝0.2 T/s的变化率均匀地增大，求当t＝5 s时，杆受到的安培力是多大？(整个过程中ab 杆没有运动)
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【创新设计】高中物理人教版选修3-2同步训练_6.3实验传感器的应用

光控开关电路分析1．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图639所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄，日落灯亮的效果．图639解析电路连接如图所示．当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，电磁继电器B工作，吸住衔铁使触点断开，路灯熄灭，当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大．控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮．答案见解析温度报警器电路分析2．如图6310甲所示，一热敏电阻阻值随温度变化图象，请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路，当温度高于某一值后红色指示灯亮，而温度低于这一值时绿色指示灯亮．图6310给你的器材有：如图6310乙所示的继电器一只(a、b为常闭触点，c、d为常开触点)，热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干等，并且请说明滑动变阻器的作用．解析设计的控制电路如图所示．此方案中滑动变阻器的作用：主要是通过调节满足对热敏电阻的要求．答案见解析自动控制电路的分析与设计3.图6311某仪器部电路如图6311所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是( )A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮解析当汽车向右加速时，M向左移动，与a接触，乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，与c 接触，甲灯亮．答案B4．如图6312所示，A是浮子，B是金属触头，C为住宅楼房顶上的蓄水池，M是带水泵的电动机，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，S1、S2分别为触点开关，S为开关，J为电池．请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置．图6312(1)连接电路图；(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)．答案(1)连接线路如图所示．(2)按图连接好电路，合上开关S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到S1时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁F有磁力，拉下衔铁E，使S2断开，电动机M不工作，停止注水，当水位下降使B与S1脱离，电路停止工作，F无磁性，D拉动E，使S2接通，M工作.(时间：60分钟)题组一光控开关电路分析1．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图6313甲所示电路连接，制成光电报警装置．当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声．①光敏电阻：光敏电阻受光照后，阻值会变小．②干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图6313乙所示，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态．当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下回复到分离状态．试说明光电报警器的工作原理．图6313答案当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态，蜂鸣器电路接通，蜂鸣器发声；反之，当没有光照射或光照很微弱时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小，干簧管的两个铁质簧片处于分离状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声．2．一路灯控制装置如图6314所示，R G 为光敏电阻，光照射R G 时，R G 变小．白天时，继电器J 两端电压是较大还是较小？要使路灯比平时早一些时间亮起来，应如何调节R 1?图6314解析由题可知，按照逻辑分析法，引起电路状态变化的原因是照射光敏电阻R G 的光的强弱．白天光照强，R G 的阻值较小，R 1两端的电压U 1＝ER 1R G ＋R 1较大，即A 点电势较高，则Y 端为低电平，继电器两端电压较小，不工作，路灯不亮．而夜间的情形恰好相反．所以白天时，继电器J 两端电压较小．若使路灯早一些亮时，首先要明确继电器的动作电压U J 一定，Y 端电平一定，A 端电平一定，则R 1两端的电压U 1一定，因U 1＝ER 1R G ＋R 1＝E R G R 1＋1，则可知要使路灯早些亮时，环境光线仍较强，R G 较小，要保证U 1一定，必须调节R 1使其变小．答案较小调节R 1使其变小题组二温控开关电路分析3.图6315如图6315所示为电阻R 随温度T 变化的图线，下列说法中正确的是( )A ．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B ．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C ．图线1的材料化学稳定性好、测温围大、灵敏度高D ．图线2的材料化学稳定性差、测温围小、灵敏度高解析热敏电阻由半导体材料制成，电阻随温度升高而减小，且灵敏度高，金属热电阻随温度升高电阻增大，灵敏度不高，但测温围大，化学性质稳定，故B 、D 正确．答案BD4．如图6316所示，现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程．图6316解析(1)电路图如图所示．(2)工作过程：闭合S，当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通电炉丝加热，当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热，当温度低于设计值，又重复前述过程．答案见解析5．型号为74LS14的集成块里面有6个非门，其引脚如图6317甲所示，这种非门由于性能特别，称为斯密特触发器．当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4V)．斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，而这正是进行自动控制所必须的．图6317现用斯密特触发器与热敏电阻R T组成温度报警器，电路如图6317乙所示，图中蜂鸣器可以选用YMD或HMB型，它两端的直流电压为4V～6V时会发出鸣叫声；R T为热敏电阻，常温下阻值约几百欧，温度升高时阻值减小．R1的最大电阻可在1kΩ～2kΩ间选择．接通电源后，先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声．再用热水使热敏电阻的温度上升，到达某一温度时就会发出报警声．请你说明这个电路的工作原理．想一想：怎样能够使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？解析该电路的工作原理是：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻R T阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，报警温度不同．要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高．答案见解析题组三自动控制电路的分析与设计6.图6318如图6318所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门排除污水．以下说法中正确的是( )A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中解析铁芯被通电螺线管磁化．答案AD7.图6319如图6319所示，是一个简单的磁控防盗报警装置．门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框与M 相对的位置嵌入干簧管H，并且将干簧管接入图示的电路．睡觉前连接好电路，当盗贼开门时，蜂鸣器就会叫起来．请说明它的工作原理，最好通过实验模拟这个电路的工作．答案磁控防盗报警器的主要元件是自动控制开关——干簧管．干簧管部有两个软磁性簧片，软磁性物质的特性是易于磁化而又易于失去磁性．磁场存在时，簧片与磁场互相吸引；移去磁铁，即磁场消失，簧片失去磁性而恢复原状．当门闭着时，永久磁铁使干簧管接通，斯密特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平，则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时，没有磁铁作用，干簧管不通，斯密特触发器输入端为高电平，则输出端为低电平，则蜂鸣器通电，发声报警．8．太阳能是一种清洁、绿色的能源．在举办的2010年世博会上，大量使用了太阳能电池．太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能；在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组通过实验，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I U特性．所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流传感器，电压传感器，滑动变阻器R，开关S及导线若干．(1)为了描绘出完整的IU特性曲线，在图6320甲中A处接________传感器，B处接________传感器，并将图甲连成完整的实验电路图．图6320(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图6320乙的IU图象，图中PQ为过P 点的垂线．由图可知，当电压小于2.0V时，太阳能电池的电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.8V时，太阳能电池的电阻约为________Ω.解析A，B两处分别接电压表与电流表，电压表并联在电路中，电流表串联在电路中，所以A 接的是电压传感器，B接的是电流传感器，从图可知电路使用的是分压电路，从图象上得电压为2.8V时，太阳能电池的电阻约为1.0×103Ω.电路图如图所示．答案(1)电压电流电路图如解析图所示．(2)很大1.0×103(965～1040)。