1、第十六单元电磁感应 测试时间：90分钟满分：110分第卷(选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第18小题只有一个选项正确，第912小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1. 2017河南洛阳质检如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则()A无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针B无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大C有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针D有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大
2、小发生变化答案D解析当左侧线圈中通有均匀增大的顺时针方向的电流时，据楞次定律知右侧线圈中的电流为逆时针，且由于磁通量变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中感应电流不变，故A、B错误；当有金属片通过时，不影响接收线圈中的感应电流方向，故C错误；有金属片通过时，金属片中也会产生感应电流，该电流产生的磁场与左侧线圈中电流产生的磁场方向相反，会引起接收线圈中感应电流大小发生变化，故D正确。22017山东菏泽检测如图1所示，固定闭合线圈abcd处于方向垂直纸面向外的磁场中，磁感线分布均匀，磁场的磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图2所示，则下列说法正确的是()At1 s时，ab边受到的安培
3、力方向向左Bt2 s时，ab边受到的安培力为0Ct2 s时，ab边受到的安培力最大Dt4 s时，ab边受到的安培力最大答案B解析由题图2知，02 s内磁感应强度大小逐渐增大，根据楞次定律和左手定则判断知ab边受到的安培力方向向右，故A错误；t2 s时，0，感应电流i0，安培力F0，故B正确，C错误；t4 s时，B0，安培力F0，故D错误。3. 2016湖南十校联考金属杆ab水平放置在某高处，当它被平抛进入方向竖直向上的匀强磁场中时(如图所示)，忽略空气阻力，以下说法中正确的是()A运动过程中感应电动势大小不变，且abB运动过程中感应电动势大小不变，且abD由于速率不断增大，所以感应电动势不断变
4、大，且a0且为常量)，磁场方向水平向右且与线圈平面垂直，电容器的电容为C，两个电阻的阻值分别为r和2r。下列说法正确的是()A电容器下极板带正电B电容器上极板带正电C电容器所带电荷量为D电容器所带电荷量为答案BC解析根据楞次定律，感应电流从线圈的右端流到左端，左端电势高，电容器上极板带正电，故A错误，B正确；线圈与阻值为r的电阻形成闭合回路，线圈是电源，线圈产生的感应电动势恒定，大小为EnSnSk，电容器两极板间的电压等于路端电压，路端电压U，电容器所带电荷量为QCU，故C正确，D错误。122016全国卷法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和
5、铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍答案AB解析设圆盘的半径为r，圆盘转动的角速度为，则圆盘转动产生的电动势为EBr2，可知，转动的角速度恒定，电动势恒定，电流恒定，A项正确；根据右手定则可知，从上向下看，圆盘顺时针转动，圆盘中电流由边缘指向圆心，即电流沿a到b的方向流动，B项正确；圆盘转动方向不变，产
6、生的电流方向不变，C项错误；若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由PI2R可知，电阻R上的热功率变为原来的4倍，D项错误。第卷(非选择题，共62分)二、填空题(本题共2小题，共12分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答)132016福建模拟(6分)如图所示，面积为S的矩形闭合金属线框abcd置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直线框平面向里。ab边与磁场右边界MN重合，此时穿过线框磁通量为_；若将线框从磁场中水平向右移出磁场，则此过程线框中_(填“有”或“无”)感应电流产生；若将线框以ad边为轴在磁场中翻转90，则在此过程中_(填“有”
7、或“无”)感应电流产生。答案BS(2分)有(2分)有(2分)解析将线框从磁场中水平向右移出磁场，则此过程穿过线圈的磁通量减小，所以线框中有感应电流；若将线框以ad边为轴在磁场中翻转90，则在此过程中穿过线圈的磁通量减小，所以有感应电流产生。14. 2017呼和浩特调研(6分)如图所示，在边长为a的等边三角形区域内有匀强磁场B，其方向垂直于纸面向外，一个边长也为a的等边三角形导线框架EFG正好与上述磁场区域的边界重合，而后绕其几何中心O点在纸面内以角速度顺时针方向匀速转动，于是线框EFG中产生感应电动势，若转过60后线框转到图中的虚线位置，则在这段时间内感应电流方向为_，平均感应电动势大小等于_
8、。答案EFGE(3分)(3分)解析根据题意，穿过线框的磁通量变小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场相同，再由安培定则可知感应电流方向为EFGE；根据几何关系可得，磁场穿过线框的有效面积减小了Sa2，根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势B。三、计算题(本题共4小题，共50分。解答应写出必要的文字说明和重要的演算步骤，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. 2016合肥质检(10分)如图所示，一个足够长的“U”型金属导轨NMPQ固定在水平面内，导轨间距L0.50 m，一根质量为m0.50 kg的匀质金属棒ab横跨在导轨上且接触良好，abMP恰好围成
9、一个正方形。该导轨平面处在磁感应强度方向竖直向上、大小可以随时间变化的磁场中，ab棒与导轨间的滑动摩擦力为f1.0 N(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，棒的电阻R0.10 ，其他电阻均不计。开始时，磁感应强度B00.50 T。(1)若从t0时开始，调节磁感应强度的大小，使其以0.40 T/s的变化率均匀增加，求经过多长时间ab棒开始滑动；(2)若保持磁感应强度B0的大小不变，从t0时刻开始，给ab棒施加一个与之垂直且水平向右的拉力F，其大小随时间变化的函数表达式为F(32.5t) N，使棒从静止开始运动，求此棒的加速度大小。解(1)以ab棒为研究对象，当磁感应强度均匀增大时，闭合电路中产生恒定的
10、感应电流I，ab棒受到的安培力逐渐增大，静摩擦力也随之增大，当磁感应强度增大到ab棒所受安培力FA与最大静摩擦力fm相等时，ab棒开始滑动。设磁感应强度对时间的变化率为k，则磁感应强度对时间的变化率k0.40 T/s感应电动势EL2kL20.40.52 V0.10 V(1分)感应电流I A1 A(1分)磁感应强度B1B0tB0kt(1分)安培力FAILB1fmf(1分)联立解得：t3.75 s(1分)(2)用数学方法可证明棒向右做匀加速直线运动，设ab棒的加速度为a，t时刻运动的速度为v。根据牛顿第二定律得FF安fmma(1分)安培力：F安ILB0(1分)感应电流：I(1分)速度：vat(1分
11、)又因为F(32.5t) N当t0，Ffmma联立解得：a4.0 m/s2(1分)16. 2017湖南浏阳检测(12分)半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B0.2 T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a1.0 m，b2.0 m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R2 。一金属棒MN与金属环接触良好，金属棒的电阻为r1 ，环的电阻忽略不计。(1)若棒以v05 m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO的瞬时(如图所示)MN间的电压UMN和流过灯L1的电流I1；(2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O以OO为轴向
12、上翻转90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为 T/s，求L1的功率P1。解(1)金属棒切割磁场产生的感应电动势E1B2av0(2分)电路中的电流I1(1分)UMNE1I1r(1分)IL1I1(1分)联立以上方程可得：UMN1 V(1分)IL10.5 A(1分)(2)撤去金属棒并让磁场均匀变化时，产生的感应电动势E2a2(2分)电路中的电流为I2(1分)灯泡L1消耗的功率P1IR(1分)联立以上方程可得：P10.5 W(1分)17. 2016全国卷(13分)如图，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长
13、的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g。已知金属棒ab匀速下滑。求：(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小。解(1)设两根导线的总的张力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大小为N1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为N2。对于ab棒，由力的平衡条件得2mgsinN1TF(2分)N12mgcos(1分)对于cd棒
14、，同理有mgsinN2T(1分)N2mgcos(1分)联立式得Fmg(sin3cos)(2分)(2)由安培力公式得FBIL(1分)这里I是回路abdca中的感应电流。ab棒上的感应电动势为EBLv(2分)式中，v是ab棒下滑速度的大小。由欧姆定律有I(1分)联立式得v(sin3cos)(2分)182016贵州三校联考(15分)如图甲所示，空间存在B0.5 T，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L0.2 m，R是连在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量m0.1 kg的导体棒。从零时刻开始，对ab施加一个大小为F0.45 N，方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始
15、沿导轨滑动，滑动过程中棒始终保持与导轨垂直且良好接触，图乙是棒的vt图象，其中AO是图象在O点的切线，AB是图象的渐近线。除R以外，其余部分的电阻均不计。设滑动摩擦力等于最大静摩擦力。已知当棒的位移为100 m时，其速度达到了最大速度10 m/s。求：(1)R的阻值；(2)在棒运动100 m过程中电阻R上产生的焦耳热。解(1)由题图乙得导体棒启动瞬间：a2.5 m/s2(2分)由牛顿第二定律得：Ffma(2分)解得f0.2 N(1分)棒最终以速度vm10 m/s匀速运动，则所受到拉力、摩擦力和安培力的合力为零(1分)FfF安0(2分)F安BILBL(2分)联立可得：R0.4 (1分)(2)由功能关系可得：(Ff)xmvQ(3分)解得：Q20 J(1分)