階段驗(yàn)收評(píng)價(jià)（二） 電磁感應(yīng)及其應(yīng)用

階段驗(yàn)收評(píng)價(jià)（二）電磁感應(yīng)及其應(yīng)用(本試卷滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．如圖是一種充電鞋的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)人走動(dòng)時(shí)，會(huì)驅(qū)動(dòng)磁性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使線圈中產(chǎn)生電流，產(chǎn)生的電流進(jìn)入鞋面上鋰聚合物電池。這種充電鞋的工作原理是()A．電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．電流的磁效應(yīng)C．磁極間的相互作用D．通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選A當(dāng)人走動(dòng)時(shí)，會(huì)驅(qū)動(dòng)磁性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使線圈中產(chǎn)生電流，該過(guò)程為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，與電流的磁效應(yīng)、磁極間的相互作用、線圈的受力無(wú)關(guān)。故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。2．如圖甲、乙、丙、丁所示，關(guān)于感應(yīng)電流的產(chǎn)生及方向，下列描述正確的是()A．在圖甲中，導(dǎo)體ad向右切割磁感線時(shí)，回路中將產(chǎn)生沿abcda方向的感應(yīng)電流B．在圖乙中，磁鐵通過(guò)圖示位置向下插入螺線管中時(shí)，導(dǎo)線中將產(chǎn)生沿ba方向的感應(yīng)電流C．在圖丙中，將開(kāi)關(guān)閉合，電路穩(wěn)定后，電流表示數(shù)恒定且不為零D．在圖丁中，通有恒定電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線及閉合線圈在同一豎直平面內(nèi)，線圈向上平移時(shí)，線圈中將產(chǎn)生abcda方向的感應(yīng)電流解析：選B導(dǎo)體向右切割磁感線時(shí)，磁場(chǎng)的方向向下，由右手定則可知，回路中將產(chǎn)生沿adcba方向的感應(yīng)電流，A錯(cuò)誤；磁鐵通過(guò)題圖乙所示位置向下插入螺線管中時(shí)，螺線管內(nèi)磁場(chǎng)向下增大，根據(jù)楞次定律可知，螺線管中產(chǎn)生向上的磁場(chǎng)，根據(jù)安培定則可知導(dǎo)線中將產(chǎn)生沿ba方向的感應(yīng)電流，B正確；開(kāi)關(guān)閉合，電路穩(wěn)定后，線圈內(nèi)的磁場(chǎng)不變，閉合回路中磁通量的變化量為零，根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知，電路中沒(méi)有感應(yīng)電流，所以電流表示數(shù)為零，C錯(cuò)誤；通有恒定電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線和閉合線圈在同一豎直平面內(nèi)，線圈向上平移時(shí)，線圈中的磁通量保持不變，磁通量的變化量為零，所以不產(chǎn)生感應(yīng)電流，D錯(cuò)誤。3.如圖所示，水平地面上方有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，等腰三角形的金屬框由底邊呈水平位置開(kāi)始沿豎直平面的電磁場(chǎng)由靜止開(kāi)始下降，下落過(guò)程中三角形平面始終在豎直平面內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，a、b落到地面的順序是()A．a(chǎn)先落地 B．b先落地C．a(chǎn)、b同時(shí)落地 D．無(wú)法判定解析：選A線框下落由右手定則判斷a端聚集正電荷，在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力向下，b端聚集負(fù)電荷，受電場(chǎng)力向上，a先落地。4.磁力剎車(chē)是游樂(lè)場(chǎng)中過(guò)山車(chē)采用的一種新型剎車(chē)裝置，比靠摩擦力剎車(chē)更穩(wěn)定，如圖所示為該新型裝置的原理圖(從后面朝前看)：過(guò)山車(chē)的兩側(cè)裝有銅片，停車(chē)區(qū)的軌道兩側(cè)裝有強(qiáng)力磁鐵，當(dāng)過(guò)山車(chē)進(jìn)入停車(chē)區(qū)時(shí)，銅片與強(qiáng)力磁鐵的相互作用能使過(guò)山車(chē)很快停下來(lái)。下列說(shuō)法正確的是()A．磁力剎車(chē)?yán)昧穗娏鞯拇判?yīng)B．若將銅片換成有機(jī)玻璃片，也能達(dá)到相同的剎車(chē)效果C．磁力剎車(chē)的過(guò)程中動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化成熱能D．過(guò)山車(chē)的質(zhì)量越大，進(jìn)入停車(chē)區(qū)時(shí)由電磁作用引起的剎車(chē)的阻力越大解析：選C磁力剎車(chē)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生渦流，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并非是電流的磁效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；磁力剎車(chē)裝置有兩個(gè)磁力很強(qiáng)的磁鐵長(zhǎng)條，當(dāng)金屬片(通常是銅或銅鋁合金)切割磁感線時(shí)，會(huì)在金屬片內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這將生成一個(gè)磁場(chǎng)來(lái)阻礙過(guò)山車(chē)的運(yùn)動(dòng)，由此可知，磁力剎車(chē)的過(guò)程中動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，這種電能最終轉(zhuǎn)化成了熱能，故C正確；把銅片換成有機(jī)玻璃片，由于有機(jī)玻璃不導(dǎo)電，因此不能形成感應(yīng)磁場(chǎng)，從而不會(huì)對(duì)過(guò)山車(chē)的運(yùn)動(dòng)有阻礙作用，故B錯(cuò)誤；過(guò)山車(chē)的速度越大，進(jìn)入停車(chē)區(qū)時(shí)由電磁作用引起的剎車(chē)的阻力越大，和質(zhì)量無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。5.如圖所示，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa、φb、φc。已知bc邊的長(zhǎng)度為l。下列判斷正確的是()A．φa＞φc，金屬框中無(wú)電流B．φb＞φc，金屬框中電流方向沿a→b→c→aC．Ubc＝－eq\f(1,2)Bl2ω，金屬框中無(wú)電流D．Uac＝eq\f(1,2)Bl2ω，金屬框中電流方向沿a→c→b→a解析：選C法一：在三角形金屬框內(nèi)，有兩邊切割磁感線，其一為bc邊，根據(jù)E＝Blv可得電動(dòng)勢(shì)大小為eq\f(1,2)Bl2ω；其二為ac邊，ac邊有效的切割長(zhǎng)度為l，根據(jù)E＝Blv可得電動(dòng)勢(shì)大小也為eq\f(1,2)Bl2ω；由右手定則可知金屬框內(nèi)無(wú)電流，且φc＞φb＝φa，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；Ubc＝Uac＝－eq\f(1,2)Bl2ω，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。法二：三角形金屬框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，穿過(guò)線框的磁通量不變，故三角形金屬框中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，但產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而排除選項(xiàng)B和D；在電源內(nèi)部，電流是從電源的負(fù)極流向正極的，則φc＞φb＝φa，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；Ubc＝Uac＝－eq\f(1,2)Bl2ω，故選項(xiàng)C正確。6．如圖，力傳感器固定在天花板上，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形勻質(zhì)導(dǎo)線框abcd用不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛于力傳感器的測(cè)力端，導(dǎo)線框與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框的bcd部分處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，b、d兩點(diǎn)位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的水平邊界線上。若在導(dǎo)線框中通以大小為I、方向如圖所示的恒定電流，導(dǎo)線框處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，力傳感器的示數(shù)為F1，只改變電流方向，其他條件不變，力傳感器的示數(shù)為F2，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A.eq\f(F2－F1,4IL) B.eq\f(F1－F2,4IL)C.eq\f(\r(2)F2－F1,4IL) D.eq\f(\r(2)F1－F2,4IL)解析：選C線框在磁場(chǎng)中受到安培力的等效長(zhǎng)度為bd＝eq\r(2)L，當(dāng)電流方向?yàn)閳D示方向時(shí)，由左手定則可知導(dǎo)線框受到的安培力豎直向上，大小為F＝eq\r(2)BIL，因此對(duì)導(dǎo)線框受力平衡可得F1＋F＝mg，當(dāng)導(dǎo)線框中的電流反向，則安培力方向豎直向下，此時(shí)有mg＋F＝F2，聯(lián)立可得B＝eq\f(\r(2)F2－F1,4IL)，故C正確。7.如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ，導(dǎo)軌的下端接有電阻。當(dāng)導(dǎo)軌所在空間沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，使導(dǎo)體棒ab以平行導(dǎo)軌平面的初速度v0沖上導(dǎo)軌平面，ab上升的最大高度為H；當(dāng)導(dǎo)軌所在空間存在方向與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，再次使ab以相同的初速度從同一位置沖上導(dǎo)軌平面，ab上升的最大高度為h。兩次運(yùn)動(dòng)中ab始終與兩導(dǎo)軌垂直且接觸良好。關(guān)于上述情景，下列說(shuō)法中正確的是()A．兩次上升的最大高度比較，有H＝hB．兩次上升的最大高度比較，有H<hC．無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)軌下端的電阻中有電熱產(chǎn)生D．有磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)軌下端的電阻中有電熱產(chǎn)生解析：選D沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，沒(méi)有電熱產(chǎn)生，C項(xiàng)錯(cuò)誤；有磁場(chǎng)時(shí)，ab切割磁感線，重力和安培力均做負(fù)功，機(jī)械能減小，有電熱產(chǎn)生，故ab上升的最大高度變小，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。8．如圖甲所示，梯形硬導(dǎo)線框abcd固定在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直，圖乙表示該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系，t＝0時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。在0～5t0時(shí)間內(nèi)，設(shè)垂直ab邊向上為安培力的正方向，線框ab邊受到該磁場(chǎng)對(duì)它的安培力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖為()解析：選D0～2t0時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E1＝Seq\f(ΔB,Δt)＝Seq\f(B0,t0)，為定值，3t0～5t0時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E2＝Seq\f(ΔB,Δt)＝Seq\f(B0,t0)，也為定值，因此感應(yīng)電流也為定值，那么安培力F＝BIL∝B。由于0～t0時(shí)間內(nèi)，B逐漸減小到零，故安培力逐漸減小到零，根據(jù)楞次定律，可知，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，依據(jù)左手定則，可知，線框ab邊受到安培力方向向上，即為正；同理，t0～2t0時(shí)間內(nèi)，安培力方向向下，為負(fù)，大小增大，而在2t0～3t0時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有安培力；在3t0～4t0時(shí)間內(nèi)，安培力方向向上，為正，大小減?。辉?t0～5t0時(shí)間內(nèi)，安培力方向向下，為負(fù)，大小增大，故D項(xiàng)正確，A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)9．水力發(fā)電站和火力發(fā)電站都采用旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)，但是發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)一般不同。水力發(fā)電站常采用圖甲所示原理的發(fā)電機(jī)，A、B、C、D均為線圈；火力發(fā)電站常采用圖乙所示原理的發(fā)電機(jī)，A、B、C、D均為沿軸方向的導(dǎo)線。當(dāng)圖中固定有磁鐵的轉(zhuǎn)子順時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，某同學(xué)在兩圖中標(biāo)示了電流方向，下列說(shuō)法正確的是()A．圖甲中A、C線圈電流標(biāo)示方向正確B．圖甲中B、D線圈電流標(biāo)示方向正確C．圖乙中A、B導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確D．圖乙中C、D導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確解析：選AC題圖甲中，A、B、C、D線圈中磁場(chǎng)均減弱，根據(jù)磁場(chǎng)減弱方向，結(jié)合楞次定律和安培定則，可知A、C線圈電流標(biāo)示方向正確，B、D線圈電流標(biāo)示方向錯(cuò)誤，A正確，B錯(cuò)誤；題圖乙中，磁鐵運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生電流，由右手定則可知，A、B導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確，C、D導(dǎo)線電流標(biāo)示方向錯(cuò)誤，C正確，D錯(cuò)誤。10.如圖所示的電路中，三個(gè)燈泡A、B、C完全相同，電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R的阻值相等，D為理想二極管(具有單向?qū)щ娦?，下列判斷正確的是()A．閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，燈泡A和C同時(shí)亮B．閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，只有燈泡C亮C．閉合開(kāi)關(guān)S穩(wěn)定后，燈泡A、C一樣亮，B不亮D．在電路穩(wěn)定后，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，燈泡B、C均要先亮一下再熄滅解析：選BC閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，由于二極管具有單向?qū)щ娦?，所以無(wú)電流通過(guò)B，由于線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的阻礙，A燈逐漸亮，所以閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，只有燈泡C亮，A錯(cuò)誤，B正確；由于二極管具有單向?qū)щ娦?，電路穩(wěn)定后也無(wú)電流通過(guò)B，B不亮，電感L的直流電阻與定值電阻R的阻值相等，因此電路穩(wěn)定后A、C一樣亮，C正確；電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R的阻值相等，所以在電路穩(wěn)定后，A、C所在的兩個(gè)支路的電流是相等的，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，L由于產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，反向放電燈泡B、C并聯(lián)，所以B要先亮一下再熄滅，同時(shí)由于B與C并聯(lián)，此時(shí)流過(guò)C的電流一定比電路穩(wěn)定時(shí)的電流小，所以C不能閃亮一下，而是逐漸熄滅，D錯(cuò)誤。11．如圖，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知PQ進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度恰好為零。從PQ進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到MN離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)橹?，流過(guò)PQ的電流隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是()解析：選ADPQ剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，加速度為零，則mgsinθ＝BIL，I＝eq\f(mgsinθ,BL)，即電流恒定；由題意知，MN剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)與PQ剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度相同。情形1：若MN剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，PQ已離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域，則對(duì)MN，由mgsinθ＝BIL及右手定則知，通過(guò)PQ的電流大小不變，方向相反，故I-t圖像如圖A所示。情形2：若MN剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，PQ未離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域，由于兩導(dǎo)體棒速度相等，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)等大、反向，故電流為0，但兩導(dǎo)體棒在重力作用下均加速直至PQ離開(kāi)磁場(chǎng)，此后MN為電源，由E＝BLv，I＝eq\f(E,R總)，BIL－mgsinθ＝ma知，MN減速，電流減小，可能的I-t圖像如圖D所示。12．速度可以用光電門(mén)測(cè)量，物理興趣小組的同學(xué)設(shè)想了一個(gè)通過(guò)測(cè)量速度來(lái)得到磁感應(yīng)強(qiáng)度的方法。他們用密度為d、電阻率為ρ、橫截面積為A的薄金屬條制成邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的閉合正方形線框cbb′c′。裝置前視圖如圖甲所示，金屬方框水平放在磁極的狹縫間，方框平面與磁場(chǎng)方向平行。設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于相對(duì)磁極之間，其他地方的磁場(chǎng)忽略不計(jì)?？烧J(rèn)為方框的cc′邊和bb′邊都處在磁極間，裝置俯視圖如圖乙所示。方框從靜止開(kāi)始釋放，其平面在下落過(guò)程中保持水平(不計(jì)空氣阻力)。設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域在豎直方向上足夠長(zhǎng)，若測(cè)得方框下落的最大速度為vmax，則下列說(shuō)法正確的是()A．線框切割磁感線產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2BLvmaxB．線框下落速度為eq\f(1,2)vmax時(shí)所受的安培力大小為eq\f(1,2)mgC．線框下落速度為eq\f(1,2)vmax時(shí)的加速度大小為eq\f(1,4)gD．磁極間磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為2eq\r(\f(ρgd,vmax))解析：選ABD方框被釋放后受到重力、安培力作用，由于安培力隨速度的增大而增大，由牛頓第二定律知，方框被釋放后先做速度增大、加速度逐漸減小的加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度等于零時(shí)方框的速度達(dá)到最大，此后方框以最大速度vmax勻速下落。當(dāng)方框以最大速度vmax勻速下落時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為2BLvmax，故A正確；方框下落速度為eq\f(1,2)vmax時(shí)其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流均為最大值的一半，由安培力公式可知，其所受安培力F′也為最大值F(等于重力mg)的一半，由牛頓第二定律可知mg－F′＝ma，解得方框的加速度大小為a＝eq\f(1,2)g，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；速度最大時(shí)，依據(jù)二力平衡條件得mg＝F，質(zhì)量m＝4AdL，方框所受安培力的合力F＝2BIL，方框中電流I＝eq\f(E,R)，方框切割磁感線產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝2BLvmax，方框電阻R＝eq\f(4ρL,A)，聯(lián)立上述各式解得磁極間磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝2eq\r(\f(ρgd,vmax))，選項(xiàng)D正確。三、非選擇題(本題共6小題，共60分)13．(6分)如圖所示，在圖(1)中，G為指針在中央的靈敏電流計(jì)，連接在直流電路中時(shí)的偏轉(zhuǎn)情況。今使它與一線圈串聯(lián)進(jìn)行電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，則圖(2)中的條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向是________；圖(3)中電流計(jì)的指針將向________偏轉(zhuǎn)；圖(4)中的條形磁鐵上端為_(kāi)_______極。解析：題圖(1)可知，當(dāng)電流從電流計(jì)的左接線柱流入時(shí)，電流計(jì)指針向左偏。題圖(2)中指針向左偏，可知感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針，根據(jù)楞次定律知，條形磁鐵向下插入。題圖(3)當(dāng)條形磁鐵N極向下插入時(shí)，根據(jù)楞次定律，可知，感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針，則電流計(jì)指針向右偏。題圖(4)中可知指針向右偏，則有感應(yīng)電流的方向逆時(shí)針，由楞次定律可知，條形磁鐵S極向上拔出，則上端為N極。答案：向下插入右N14．(8分)某興趣小組的一同學(xué)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的原線圈A、副線圈B、電流計(jì)及開(kāi)關(guān)按圖示方式連接來(lái)研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(1)將原線圈A插入副線圈B中，閉合開(kāi)關(guān)瞬間，副線圈中感應(yīng)電流與原線圈中電流的方向________(選填“相同”或“相反”)。(2)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)：在原線圈A放在副線圈B中的情況下，將開(kāi)關(guān)接通的瞬間電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，則開(kāi)關(guān)閉合后將變阻器的滑片P快速向接線柱C移動(dòng)過(guò)程中，電流計(jì)指針將________(選填“左偏”“右偏”或“不偏”)。(3)若要看到電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)你說(shuō)出兩種具體做法：①_______________________________________________________________________。②_________________________________________________________________________。解析：(1)將原線圈A插入副線圈B中，閉合開(kāi)關(guān)瞬間，穿過(guò)副線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，副線圈中感應(yīng)電流與原線圈中電流的方向相反。(2)在原線圈A放在副線圈B中的情況下，將開(kāi)關(guān)接通時(shí)，通過(guò)副線圈的磁通量增大，接通開(kāi)關(guān)的瞬間電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，這說(shuō)明通過(guò)副線圈的磁通量增大時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流使電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后將變阻器的滑片P快速向接線柱C移動(dòng)過(guò)程中，線圈A中電流增大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)增大，穿過(guò)副線圈的磁通量增大，電流計(jì)指針將右偏。(3)要使電流計(jì)指針向右偏，穿過(guò)副線圈的磁通量應(yīng)增大，由電路圖可知，此時(shí)應(yīng)該：滑動(dòng)變阻器滑片向右滑動(dòng)，或閉合開(kāi)關(guān)瞬間。答案：(1)相反(2)右偏(3)①滑動(dòng)變阻器滑片向右滑動(dòng)②閉合開(kāi)關(guān)瞬間15．(8分)如圖甲所示，圓形線圈匝數(shù)n＝100匝、面積S＝0.03m2、阻值r＝1Ω，線圈中心區(qū)域有垂直紙面的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，面積S′＝0.02m2，取圖示的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较?，磁感?yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，線圈外接一定值電阻R＝3Ω，電壓表為理想電表。(1)求在t＝0.1s時(shí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并判斷A、B哪端與電壓表的“＋”接線柱相連。(2)通過(guò)計(jì)算在圖丙中畫(huà)出0～1.0s時(shí)間內(nèi)線圈中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖線。解析：(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在0～0.2s內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E1＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S′＝100×eq\f(1.2－0,0.2)×0.02V＝12V，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?，A端與電壓表的“＋”接線柱相連。(2)由題圖乙所示圖像可知，0～0.2s內(nèi)和0.8～1.0s感應(yīng)電流大小都是：I1＝eq\f(E1,R＋r)＝eq\f(12,3＋1)A＝3A，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向均為順時(shí)針?lè)较颍?．2～0.8s內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E2＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S′＝100×eq\f(1.2－－1.2,0.8－0.2)×0.02V＝8V，感應(yīng)電流：I2＝eq\f(E2,R＋r)＝eq\f(8,3＋1)A＝2A，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较颍琁t圖像如圖所示。答案：(1)12VA端(2)見(jiàn)解析16．(8分)如圖甲所示，足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，金屬導(dǎo)軌寬度L＝1.0m，導(dǎo)軌上放有垂直導(dǎo)軌的金屬桿P，金屬桿質(zhì)量為m＝0.1kg，空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。連接在導(dǎo)軌左端的電阻R＝3.0Ω，金屬桿的電阻r＝1.0Ω，其余部分電阻不計(jì)。某時(shí)刻給金屬桿一個(gè)水平向右的恒力F，金屬桿P由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，圖乙是金屬桿P運(yùn)動(dòng)過(guò)程的vt圖像，導(dǎo)軌與金屬桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5。在金屬桿P運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，第一個(gè)2s內(nèi)通過(guò)金屬桿P的電荷量與第二個(gè)2s內(nèi)通過(guò)金屬桿P的電荷量之比為3∶5。g取10m/s2。求：(1)水平恒力F的大??；(2)前4s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量。解析：(1)由題圖乙可知金屬桿P先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，2s后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)t＝2s時(shí)，v1＝4m/s，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv1，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R＋r)，安培力F′＝BIL＝eq\f(B2L2v1,R＋r)根據(jù)牛頓第二定律有F－F′－μmg＝0，解得F＝0.75N。(2)t時(shí)間內(nèi)，通過(guò)金屬桿P的電荷量q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(\x\to(E),R＋r)·t其中eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,t)＝eq\f(BLx,t)，x為P的位移，所以q＝eq\f(BLx,R＋r)∝x設(shè)第一個(gè)2s內(nèi)金屬桿P的位移為x1，第二個(gè)2s內(nèi)P的位移為x2則由題圖乙可知，x2＝8m，ΔΦ1＝BLx1，ΔΦ2＝BLx2又由于q1∶q2＝3∶5，聯(lián)立解得x1＝4.8m前4s內(nèi)，由能量守恒定律得F(x1＋x2)＝eq\f(1,2)mv2＋μmg(x1＋x2)＋Qr＋QR，其中Qr∶QR＝r∶R＝1∶3，代入數(shù)據(jù)解得QR＝1.8J。答案：(1)0.75N(2)1.8J17．(14分)如圖所示，兩根互相平行的金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，相距d＝1m、且足夠長(zhǎng)、不計(jì)電阻。AC、BD區(qū)域光滑，其他區(qū)域粗糙且動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，并在AB的左側(cè)和CD的右側(cè)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T。在導(dǎo)軌中央放置著兩根質(zhì)量均為m＝1kg，電阻均為R＝2Ω的金屬棒a、b，用一鎖定裝置將一彈簧壓縮在金屬棒a、b之間(彈簧與a、b不拴連)，此時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能E＝9J?，F(xiàn)解除鎖定，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，a、b棒剛好進(jìn)入磁場(chǎng)，且b棒向右運(yùn)動(dòng)x＝0.8m后停止，g取10m/s2，求：(1)a、b棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大??；(2)金屬棒b剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度大小；(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電路中產(chǎn)生的焦耳熱。解析：(1)解除鎖定彈簧釋放的過(guò)程，對(duì)a、b棒及彈簧組成的系統(tǒng)，取向左為正方向，由動(dòng)量守恒定律得0＝mva－mvb。由機(jī)械能守恒定律得E＝eq\f(1,2)mva2＋eq\f(1,2)mvb2。聯(lián)立解得va＝vb＝3m/s。(2)當(dāng)a、b棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，兩棒均切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)串聯(lián)，則Ea＝Eb＝Bdva＝2×1×3V＝6V回路中感應(yīng)電流I＝eq\f(2Ea,2R)＝3A對(duì)b棒，由牛頓第二定律得BId＋μmg＝mab。解得ab＝8m/s2。(3)a、b棒速率時(shí)刻相等，滑行相同距離后停止。對(duì)系統(tǒng)，由能量守恒定律得E＝2μmgx＋Q解得Q＝5.8