1、第十一单元 电磁感应（B）注意事项：1答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1在安培时代，关于验证“电流磁效应”设想的实验中，下列不属于电流磁效应的是()A把闭合线圈放在变化的
2、磁场中，闭合线圈中产生感应电流B把磁针放在“沿南北放置的通电导线”上方，磁针发生了偏转C把通有同向电流的两根导线平行放置，发现两根通电导线相互吸引D把磁针放在通电螺线管中，磁针发生了偏转2水平放置的玻璃板上方有一用细线悬挂的可自由旋转的小磁针，下方有一水平放置的铜圆盘。圆盘的轴线与小磁针悬线在同一直线上，初始时小磁针与圆盘均处于静止状态。当圆盘绕轴逆时针方向匀速转动时，下列说法正确的是()A小磁针不动B小磁针逆时针方向转动C小磁针顺时针方向转动D由于圆盘中没有磁通量的变化，圆盘中没有感应电流3电动汽车刹车时若能回收动能，把动能转换为电能再次储存，可以增加汽车续航。某同学在实验室设计了如图甲所示
3、的装置。圆盘a上面分布有特殊物质，该物质在接到刹车指令后瞬间被磁化，正常行驶时，物质退磁，圆盘a固定在车轮上。绝缘材质制成的圆盘b中有固定线圈，线圈在接到刹车指令后与车载电池接通并为电池蓄电。b固定在与a正对的车身上。图乙为装置b自右向左的侧视图，在图乙中设计线圈和a物质形成的磁场，实现动能回收效果最佳的是()4如图甲，电阻为r0.1 、边长为0.2 m的正方形闭合金属线框内存在一个边长为0.1m的正方形磁场区域。磁场的磁感应强度随时间变化如图乙（开始时磁场方向为垂直纸面向里）。则()A01 s内，线框感应电流大小为0.08 AB24 s内，流过线框的电荷量为0.04 CC线框在23 s内的感
4、应电流方向与34 s内的感应电流方向相反D线框01 s内的感应电流与23 s内的感应电流大小之比为125如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和3L的两只闭合线框a和b，现将两线框分别以va、vb的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，若va2vb，则外力对线框做的功Wa、Wb之比为()A13 B29 C21 D236如图所示，变化的匀强磁场垂直穿过金属框架MNQP，金属杆ab在恒力F作用下沿框架从静止开始运动，t0时磁感应强度大小为B0，为使ab中不产生感应电流，下列能正确反映磁感应强度B随时间t变化的图像是()7如图所示，abcd为一矩形金属线框，其中abcdL，ab边
5、接有定值电阻R，cd边的质量为m，其他部分的电阻和质量均不计，整个装置用两根绝缘轻弹簧悬挂起来。线框下方处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。初始时刻，使两弹簧处于自然长度，且给线框一竖直向下的初速度v0，在cd边第一次运动至最下端的过程中，R中产生的焦耳热为Q，此过程及以后的运动过程中ab边未进入磁场、cd边始终未离开磁场，已知重力加速度大小为g。下列说法中不正确的是()A初始时刻cd边所受安培力的大小为B线框中产生的最大感应电流可能为C在cd边第一次到达最下端的时刻，两根弹簧具有的弹性势能总量大于mvQD在cd边反复运动过程中，R中产生的焦耳热最多为mv8如图甲所示，
6、MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成30角固定，间距为L1 m，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其阻值忽略不计。空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B0.5 T。P、M间接有阻值为R1的定值电阻，Q、N间接电阻箱R。现从静止释放ab，改变电阻箱的阻值R，测得最大速度为v，得到与的关系如图乙所示。若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g取10 m/s2，则()A金属杆中感应电流方向为a指向bB金属杆所受的安培力沿轨道向下C定值电阻的阻值为0.1 D金属杆的质量为0.1 kg二、多项选择题:本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4
7、分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，一铜环R沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平。铜环先后经过轴上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3。位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距，则()Aa1a2g Ba3a1gCa1a3a2 Da3a1a210如图所示，金属杆ab以恒定的速度v在光滑的平行导轨上向下滑行。设整个电路中总电阻为R（恒定不变）。整个装置置于垂直导轨平面的匀强磁场中、杆ab下滑的过程中，下列说法正确的是()A杆ab的重力势能不断减少B杆ab的动能不断增加C电阻R上产生的热量不断增加D电阻R上消耗的电功率保
8、持不变11目前，许多停车场门口都设置车辆识别系统，在自动栏杆前、后的地面各自铺设相同的传感器线圈A、B，两线圈各自接入相同的电路，电路a、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，如图所示。工作过程回路中流过交变电流，当以金属材质为主体的汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数会发生变化，导致线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压就会有所变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作。下列说法正确的是()A汽车接近线圈A时，该线圈的自感系数增大B汽车离开线圈B时，回路电流将减少C汽车接近线圈B时，c、d两端电压升高D汽车离开线圈A时，c、d两端电压升高12如
9、图所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面MN对称，绝缘轻线上端固定在M点，下端与一个粗细均匀的铜制圆环相接。现将圆环由P处无初速释放，圆环第一次向右摆动最远能到达Q处（图中未画出）。已知圆环始终在同一竖直平面内摆动，则在圆环从P摆向Q的过程中，下列说法正确的是()A位置P与Q可能在同一高度B感应电流方向始终逆时针C感应电流方向先逆时针后顺时针D圆环整体安培力一直做负功13如图所示，半径为2l的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长也为2l、电阻为2R的金属棒ab一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴OO上，由电动机A带动旋转。在金属
10、导轨区域内存在垂直于导轨平面、大小为B的匀强磁场，金属导轨区域中心半径为l的区域内磁场竖直向上，其余部分磁场竖直向下。另有一质量为m、长为l、电阻为R的金属棒MN放置于导轨后面并与固定在竖直平面内的平行导轨保持良好接触，导轨间距为l，处于大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。从圆形金属导轨引出导线和通过电刷从转轴引出导线平行导轨连接。MN处于静止状态，MN与竖直平行导轨间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是()AMN中电流方向由M到NBMN两端电压为Bl2CMN与平行导轨间的动摩擦因数至少为D电路总电功率为14如图，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和d
11、c边平行，和bc边垂直。ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行。经过一段时间后()A. 金属框的速度大小趋于恒定值B. 金属框的加速度大小趋于恒定值C. 导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D. 导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值三、非选择题：本题共4小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题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(8分
12、)如图甲所示，一对足够长的平行光滑轨道固定在水平面上，两轨道间距l0.5 m，左侧接一阻值为R1 的电阻。有一金属棒静止地放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面竖直向下的匀强磁场中。t0时，用一外力F沿轨道方向拉金属棒，使金属棒以加速度a0.2 m/s2做匀加速运动，外力F与时间t的关系如图乙所示。求：(1)金属棒的质量m；(2)磁感应强度B。16(8分)如图所示，两根半径r为1 m的圆弧轨道间距L也为1 m，其顶端a、b与圆心处等高，轨道光滑且电阻不计，在其上端连有一阻值为R的电阻，整个装置处于辐向磁场中，圆弧轨道所在处的磁感应强度大小均为B，且B
13、0.5 T。将一根长度稍大于L、质量m0.2 kg、电阻为R0的金属棒从轨道顶端ab处由静止释放。已知当金属棒到达如图所示的cd位置时，金属棒与轨道圆心的连线和水平面夹角为60，金属棒的速度达到最大；当金属棒到达轨道底端ef时，对轨道的压力为3 N。g取10 m/s2。(1)当金属棒的速度最大时，求流经电阻R的电流大小和方向；(2)金属棒滑到轨道底端ef的整个过程中，流经电阻R的电荷量为0.1，则整个回路中的总电阻为多少？17(14分)如图所示，在一倾角为的光滑斜面上有一粗细均匀的单匝“L”型线圈，质量为m，相邻两边均垂直，且feeddcl0，faab2l0线圈下方一矩形区域内有匀强磁场，磁感
14、应强度为B，宽度d2l0，方向垂直于斜面向下，且磁场上下边界与线圈ab边平行。“L”型线圈从离磁场上边界2l0处静止释放，当ab边刚进入磁场上边界时线圈做匀速运动，当fe边出磁场下边界前线圈又已开始匀速，线圈在通过整个磁场区域的过程中产生的焦耳热为Q。已知重力加速度为g，求：(1)“L”型线圈的电阻；(2) fe边出磁场下边界前匀速运动的速度大小是ab边刚进入磁场上边界时的几倍；(3)ab边刚进入磁场上边界到fe边出磁场下边界整个过程经历的时间。18(16分)如图所示，有两条相距L1 m的平行的金属导轨，轨道左侧的光滑斜面倾斜角30，右侧水平轨道分为3个区域，第I区域的长度x10.5 m，动摩
15、擦因数10.1；第II光滑区域的长度x2m，第III区域的长度x31 m，动摩擦因数20.2，在右侧轨道接阻值R2 的定值电阻。在轨道第II光滑区域存在竖直向下的磁场，磁感应强度的大小为B2 T。一质量m12 kg、电阻R12 的导体棒a从t0时刻无初速度释放，初始位置与水平轨道间的高度差H0.45 m。另一m21 kg的导体棒b静止于倾斜轨道和第I区域连接处，导体棒b的电阻R21 。a棒下滑后平滑进入水平轨道（转角处无机械能损失），并与b棒发生弹性碰撞。导体棒始终与导轨垂直并接触良好，轨道的电阻和电感不计。重力加速度g取10 m/s2。(1)导体棒a与导体棒b碰撞后瞬间的速度分别为多少？(2
16、)导体棒b刚进入磁场瞬间受到的安培力大小。(3)判断导体棒b能否进入区域III，若能，求出进入区域III前瞬间速度是多少，导体棒a和导体棒b在整个运动过程中所产生的总电热和总摩擦生热分别是多少。第十一单元（B）答案一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1【答案】A【解析】A选项中把闭合线圈放在变化的磁场中，闭合线圈中产生感应电流，属于电磁感应（磁生电）实验，不属于电流磁效应；BCD选项中都是由于电流周围产生磁场从而发生的现象，故此题选择A。2【答案】B【解析】铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感
17、应电流（涡流），此电流产生的磁场导致磁针逆时针方向转动，构成电磁驱动。3【答案】D【解析】线圈中磁通量变化可以产生感应电流，选项A、B无磁通量变化，没有感应电流产生；C、D选项中，线圈中磁通量变化都产生感应电流，由图可知D选项线圈效率比C的高，故选D。4【答案】D【解析】01 s内，线框感应电动势，感应电流大小，A错误；24 s内，线框感应电动势，感应电流大小，流过线框的电荷量，B错误；根据楞次定律可知，线框在23 s内的感应电流方向与34 s内的感应电流方向相同，均为顺时针方向，C错误；由AB选项的计算可知，线框01s内的感应电流与23s内的感应电流大小之比为12，D正确。5【答案】B【解析
18、】因为线框做匀速直线运动，根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热，由，所以，B正确。6【答案】C【解析】当通过闭合回路的磁通量不变时，则棒MN中不产生感应电流，设金属杆ab长为L，金属杆ab距离MP的距离为l1，棒的质量为m，则，则，则，所以，随着时间增加，是增大的，且增大的速度越来越快，且非线性关系。7【答案】D【解析】初始时刻，cd边切割磁感线的速度为v0，若此时所受重力不大于安培力，则产生的感应电动势最大，为EBLv0，感应电流最大，为I，cd边所受安培力的大小FBIL，A、B正确；在cd边第一次运动至最下端的过程中，由能量守恒定律有mvmghQEp，
19、在cd边第一次到达最下端的时刻，两根弹簧具有的弹性势能的总量为EpmvQmgh，大于mvQ，C正确；由题意可知，cd边最后静止在初始位置下方，设弹簧的劲度系数为k，由mg2kx得x，由能量守恒定律可知，导体棒的动能和减少的重力势能转化为焦耳热及弹簧的弹性势能，减少的重力势能为，弹性势能为Ep2kx2，则减少的重力势能大于弹簧的弹性势能，所以R中产生的焦耳热应大于mv，D错误。8【答案】D【解析】由右手定则可知，金属杆中感应电流方向为b指向a，故A错误；由左手定则可知，金属杆所受安培力沿斜面向上，故B错误；电路总电阻，通过金属杆ab的电流，金属杆受到的安培力，当达到最大速度时金属棒受力平衡，由平
20、衡条件得，整理得，由图示图像可知，图像的斜率，纵轴截距，即，解得，故C错误，D正确。二、多项选择题:本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9【答案】AB【解析】由于2处的磁场近似是匀强磁场，所小环在2处的磁通量不变，没有感应电流，不受安培力的作用，小环的加速度a2g，小环在1与3处的磁场是不均匀的，磁通量有变化，根据楞次定律，安培力的方向向上，对小环的运动有阻碍作用；小环一直做加速运动，所以小环在3处的速度大于在1处的速度，所以小环在3处的磁通量变化快，根据法拉第电磁感应定律，小环在3处的电动势大于在1处的电动势，
21、所以小环在3处受到的安培力大，由牛顿第二定律可得，小环在3处的加速度比较小。即a3a1a2g，故AB正确，CD错误。10【答案】ACD【解析】金属杆ab向下滑行，高度不断下降，重力势能不断减少，A正确；杆ab做匀速运动，速度不变，动能不变，B错误；杆ab匀速下滑，其重力势能转化为电路的电能，通过电阻R转化为内能，可知电阻R上产生的热量不断增加，C正确；电阻R上消耗的电功率等于重力做功的功率，为Pmgvcos ，保持不变，D正确。11【答案】AD【解析】汽车上有很多钢铁，当汽车接近线圈时，相对于给线圈增加了铁芯，所以线圈的自感系数增大，感抗也增大，在电压不变的情况下，交流回路的电流将减小，所以R
22、两端电压将减小，即c、d两端得电压将减小，A正确，C错误；汽车远离线圈时，线圈的感抗减小，交流回路的电流增大，R两端电压将变大，c、d两端得电压将增大，B错误，D正确。12【答案】CD【解析】圆环从P摆向Q的过程中，由于磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，导致环中磁通量变化，从而产生感应电流，出现焦耳热，则环的重力势能会减小，因此Q不可能与P在同一高度，故A错误；根据楞次定律，环在向下摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在增大，当向上摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在减小，那么感应电流则先逆时针后顺时针，故B错误，C正确；根据左手定则，结合感应电流方向先逆时针后顺时针，及磁场在竖直方
23、向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面MN对称，可知，安培力是阻碍环的运动，但不与运动方向相反，圆环整体安培力一直做负功，故D正确。13【答案】AC【解析】MN处于静止状态，竖直方向上受重力和静摩擦力处于平衡，可知MN所受安培力方向垂直导轨向外，根据左手定则，通过MN中的电流方向由M到N，A正确；由于金属棒ab被分成两部分位于相反的磁场中，所以产生的感应电动势相反，ab产生的总电动势，则MN两端的电压，B错误；MN恰好处于静止时，有，根据闭合电路姆定律得，解得动摩擦因数的最小值，C正确；电路的总电功率，D错误。14【答案】BC【解析】由bc边切割磁感线产生电动势，形成电流，使得导体棒
24、MN受到向右的安培力，做加速运动，bc边受到向左的安培力，向右做加速运动。当MN运动时，金属框的bc边和导体棒MN一起切割磁感线，设导体棒MN和金属框的速度分别为v1、v2，则电路中的电动势EBL(v2v1)，电流中的电流，金属框受到的安培力，与运动方向相反，导体棒MN受到的安培力，与运动方向相同，设导体棒MN和金属框的质量分别为m1、m2，则对导体棒MN有，对金属框有，初始速度均为零，则a1从零开始逐渐增加，a2从开始逐渐减小。当a1a2时，相对速度，大小恒定。整个运动过程用速度时间图象描述如图所示。综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培力也趋于恒定值，BC正确；金属框的速度会一直增大，导
25、体棒到金属框bc边的距离也会一直增大，AD错误。三、非选择题：本题共4小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题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(8分)【解析】(1)由图乙可知 (2分)当，金属棒速度为零，则安培力为零，由牛顿第二定律得代入数据解得。 (2分)(2)金属棒的速度金属棒的感应电动势则电流金属棒所受安培力联立可得 (2分)因为F合是一个常数，所以有代入数据解得。 (2分)16(8分)【解析】(1)金属棒速度最大时，在轨道切线方向上所受合力为0，则有mgcosBIL (2分)解
26、得I2 A，流经R的电流方向为aRb。 (2分)(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中，穿过回路的磁通量变化量为BSBL (1分)平均电动势为 平均电流为 则流经电阻R的电荷量qt (1分)联立解得整个回路中的总电阻：RR02.5 。 (2分)17(14分)【解析】(1)ab边刚进入磁场时的速度v0满足 (1分)求得ab边切割磁感线时产生的感应电动势线圈产生的感应电流ab边受到的安培力 (1分)由于线框匀速运动联立解得。 (2分)(2)设fe边出磁场前的匀速运动阶段速度大小为v1，fe边受到的安培力大小为 (1分) (1分)解得。 (2分)(3)从静止释放到线圈刚出磁场下边界的过程中，由能量守恒
27、得 (2分)解得ab边刚进入磁场上边界到fe边出磁场下边界整个过程，由动量定理得 (2分)又，联立以上式子解得。 (2分)18(16分)【解析】(1)导体棒a滑到底端时速度为v，则m1gHm1v2 (1分)导体棒ab碰撞时由动量守恒和能量守恒关系m1vm1v1m2v2 (1分)m1v2m1v12m2v22 (1分)联立解得：v11 m/s，v24 m/s。 (2分)(2)a棒在区域I运动时：1m1gx1m1v12m1v12 (1分)解得v10，则a棒刚好未进入磁场b棒在区域I运动时：1m2gx1m2v22m2v22 (1分)解得v2m/s即仅导体棒b在磁场中做减速运动，刚进入速度v2m/sEBLv2 (1分)FABIL (1分)联立解得：FAN。 (1分)(3)在I区域：两棒产生的总摩擦热Q11m1gx11m2gx11.5 J (1分)在II区域：设导体棒在区域II中运动，刚出离区域时的速度为v2，则由动量定理得：BLtm2v2m2v2 (1分) (1分)解得v2m/s即导体棒b能进入区域III在区域II 中产生的电热：Q电m2v22m2v225.625 J (1分)在III区域：导体棒b运动的距离1 m则导体棒b摩擦生热Q2m2v221.875 J (1分)总的摩擦热QQ1Q23.375 J。 (1分)
