高考物理專題訓練：電磁感應（兩套 附詳細答案解析）

Page1高考物理專題訓練：電磁感應（基礎卷）一、(本題共13小題，每小題4分，共52分。在每小題給出的四個選項中，第1～8題只有一項符合題目要求，第9～13題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．關于安培力，下列說法正確的是()A．通電直導線在某處所受安培力的方向跟該處的磁場方向相同B．通電直導線在某處不受安培力的作用，則該處沒有磁場C．通電直導線所受安培力的方向可以跟導線垂直，也可以不垂直D．通電直導線跟磁場垂直時受到的安培力一定最大【答案】D【解析】安培力的方向一定與磁場垂直，也一定與導線垂直，選項A、C錯誤；當通電直導線與磁場平行放置時，不受安培力作用，選項B錯誤。2．在重復奧斯特電流磁效應的實驗時，需要考慮減少地磁場對實驗的影響，則以下關于奧斯特實驗的說法中正確的是()A．通電直導線豎直放置時，實驗效果最好B．通電直導線沿東西方向水平放置時，實驗效果最好C．通電直導線沿南北方向水平放置時，實驗效果最好D．只要電流足夠大，不管通電直導線怎樣放置實驗效果都很好【答案】C【解析】由于在地球表面小磁針靜止時北極指北、南極指南，所以通電直導線沿南北方向水平放置時，電流在小磁針所在位置的磁場方向為東西方向，此時的效果最好。3．科學研究發(fā)現，在地球的南極或北極所看到的美麗極光，是由來自太陽的高能帶電粒子受到地磁場的作用后，與大氣分子劇烈碰撞或摩擦所產生的結果，如圖所示。則下列關于地磁場的說法中，正確的是()A．若不考慮磁偏角的因素，則地理南極處的磁場方向豎直向下B．若不考慮磁偏角的因素，則地理北極處的磁場方向豎直向上C．在地球赤道表面，小磁針靜止時南極指向北的方向D．在地球赤道表面，小磁針靜止時南極指向南的方向【答案】D【解析】在不考慮磁偏角的情況下，地球的南極相當于磁體的北極，故該處的磁場方向豎直向上，選項A、B錯誤；赤道處的地磁場方向向北，所以小磁針的南極指向南的方向，D正確。4．在某磁場區(qū)域中畫出了如圖所示的三條磁感線，則下列關于磁場中a、b兩點的說法中正確的是()A．a處沒有磁感線，所以a點的磁感應強度Ba＝0B．a處的磁感應強度小于b處的磁感應強度C．同一通電導線放在a處所受到的安培力比放在b處所受到的安培力大D．同一通電導線放在a處所受到的安培力比放在b處所受到的安培力小【答案】B【解析】畫出的磁感線僅為示意圖，a處的磁感應強度不為零，選項A錯；磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小，選項B正確；安培力的大小除跟該處的磁感應強度的大小以及I、L有關外，還跟導線放置的方向與磁感應強度的方向的夾角有關，C、D錯誤。5．如圖所示為在科學研究中用來束縛某種粒子的磁場的磁感線分布情況，以圖中白點O為坐標原點，沿Z軸正方向的磁感應強度大小的變化最有可能的是()【答案】C【解析】磁感線的疏密表示磁感應強度的大小，以圖中白點O為坐標原點，沿Z軸正方向磁感應強度B大小的變化最有可能為C。6．關于帶電粒子在勻強磁場中受到的洛倫茲力，下列說法正確的是()A．帶電粒子的速度越大，洛倫茲力一定越大B．當帶電粒子的速度與磁場方向平行時，洛倫茲力最大C．洛倫茲力的方向可以跟速度方向垂直，也可以不垂直D．洛倫茲力不做功，所以洛倫茲力一定不會改變帶電粒子的速度大小【答案】D【解析】當帶電粒子的速度與磁場方向平行時，不受洛倫茲力作用，選項A、B錯；洛倫茲力的方向既跟速度垂直，也跟磁場垂直，選項C錯。7．不計重力的帶電粒子穿過飽和蒸汽時，在它走過的路徑上飽和蒸汽便凝成小液滴，從而顯示出粒子的徑跡，這是云室的原理，圖示是在云室中拍攝的正、負電子運動徑跡的照片。若已知在云室處有方向垂直于照片向內的勻強磁場，圖中Oa、Ob、Oc、Od是從O點發(fā)出的四個粒子的徑跡，則下列說法中正確的是()A．打到a、b點的粒子是正電子B．打到c、d點的粒子是正電子C．打到c點的粒子受到的洛倫茲力最小D．打到d點的粒子受到的洛倫茲力最大【答案】A【解析】根據左手定則可知，打到a、b點的粒子是正電子，選項A正確；根據軌跡圖可知，打到c點的粒子的半徑最大，速度最大，所以其受到的洛倫茲力最大，選項C、D錯誤。8．如圖，邊長為l的正方形abcd內存在勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面(abcd所在平面)向外。ab邊中點有一電子發(fā)源O，可向磁場內沿垂直于ab邊的方向發(fā)射電子。已知電子的比荷為k。則從a、d兩點射出的電子的速度大小分別為()A．， B．，C．， D．，【答案】B【解析】a點射出粒子半徑Ra＝＝，得va＝，d點射出粒子半徑Rb＝，同理可得vd＝，故B選項符合題意。9．物理學家勞倫斯于1932年發(fā)明回旋加速器。如圖所示為一種改進后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場的電場強度恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P0處由靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經加速后再進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動，圖中P1、P2、P3分別為帶電粒子在磁場做圓周運動三個相鄰軌跡的最右邊緣的點，對于這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是()A．帶電粒子每運動一周就被加速一次B．帶電粒子每運動一周就被加速二次C．P1P2＝P2P3D．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關【答案】AD【解析】帶電粒子每運動一周就被加速一次，加速電場方向不需要做周期性的變化，選項A正確、B錯誤；由nqU＝m，rn＝，解得rn＝，由此可知，P1P2≠P2P3，選項C錯誤；當加速粒子的速度最大時，有＝m，選項D正確。10．如圖所示，在虛線所包圍的圓形區(qū)域內有方向垂直于圓面向里的勻強磁場，從磁場邊緣的A點沿半徑方向射入一束速率不同的質子，這些質子在磁場里運動的過程中，以下說法正確的是()A．周期相同，但運動時間不同，速率大的運動時間長B．運動半徑越大的質子運動時間越短，偏轉角越小C．質子在磁場中的運動時間均相等D．運動半徑不同，運動半徑越大的質子向心加速度越大【答案】BD【解析】由Bqv＝m，可得r＝，v越大，則r越大。周期T＝，則周期與運動速度大小無關，運動時間t＝T，其中tan，所以v越大，則r越大、θ越小、t越小，選項A、C錯，B正確。向心加速度a＝，r越大，則v越大，a也越大，選項D正確。11．霍爾元件廣泛應用于測量和自動控制等領域，霍爾元件一般用半導體材料做成，有的半導體中的載流子(自由電荷)是自由電子，有的半導體中的載流子是空穴(相當于正電荷)。如圖所示為用半導體材料做成的霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應強度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入電流I的方向如圖所示，C、D兩側面會形成電勢差。則下列說法中正確的是()A．若元件的載流子是自由電子，則D側面的電勢高于C側面的電勢B．若元件的載流子是空穴，則D側面的電勢高于C側面的電勢C．在測地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應保持豎直D．在測地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應保持水平【答案】AC【解析】若載流子為自由電子，由左手定則可判斷電子受洛倫茲力作用使其偏向C側面，則C側面的電勢會低于D側面，選項A正確；若載流子為空穴，根據左手定則，空穴在洛倫茲力的作用下也是向C側面聚集，C側面的電勢會高于D側面，選項B錯誤；地球赤道上方的地磁場的方向水平向北，霍爾元件的工作面應保持豎直才能讓地磁場垂直其工作面，選項C正確，D錯誤。12．如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B。在xOy平面內，從原點O處沿與x軸正方向成θ角(0＜θ＜π)以速率v發(fā)射一個帶正電的粒子(重力不計)。則下列說法正確的是()A．若v一定，θ越大，則粒子在磁場中運動的時間越短B．若v一定，θ越大，則粒子離開磁場的位置距O點越遠C．若θ一定，v越大，則粒子在磁場中運動的角速度越大D．若θ一定，則粒子在磁場中運動的時間與v無關【答案】AD【解析】由左手定則可知，帶正電的粒子向左偏轉，若v一定，θ越大，則粒子在磁場中運動的時間越短，選項A正確；若v一定，θ等于90°時，粒子離開磁場的位置距O點最遠，選項B錯誤；若θ一定，粒子在磁場中運動的周期與v無關，則粒子在磁場中運動的角速度也與v無關，粒子在磁場中運動的時間與v無關，選項C錯誤、D正確。13．如圖所示，在直角三角形AOC的三條邊為邊界的區(qū)域內存在著磁感應強度為B的勻強磁場，已知∠A＝60°，邊AO的長度為a。現在O點放置一個可以向各個方向發(fā)射某種帶負電粒子的粒子源，已知粒子的比荷為，發(fā)射的速度大小都為v0，且滿足v0＝。粒子發(fā)射的方向可由圖中速度與邊CO的夾角θ表示，不計重力作用，則粒子進入磁場后()A．粒子有可能打到A點B．以θ＝60°飛入的粒子在磁場中的運動時間最短C．以θ＜30°飛入的粒子在磁場中的運動的時間都相等D．在AC邊界上只有一半區(qū)域有粒子射出【答案】AD【解析】粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑r＝＝a，當粒子以θ＝0飛入磁場區(qū)域時，最終將從AC邊的中點射出，隨著θ的增大，粒子在AC邊上的射出點將向A點靠攏，當θ＝60°時，粒子將從A點射出磁場區(qū)域，選項A、D正確；粒子的速度大小相等，在磁場中做圓周運動的軌跡弧長越小，運動時間越短，過O點做AC邊的垂線，找出垂足位置，當粒子從該垂足位置射出時粒子在磁場中的運動時間最短，選項B錯誤；以θ<30°飛入的粒子在磁場中運動軌跡圓弧的長度不同，運動時間不相等，選項C錯誤。二、(本題共4小題，共48分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)14．(9分)海水中含有大量的正、負離子，這些離子隨海流做定向運動，如果有磁場能使這些正、負離子向相反方向偏轉，便有可能發(fā)出電來。如圖所示為一利用海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機原理的示意圖，上、下兩塊金屬板M、N水平正對放置，浸沒在海水里，金屬板相距d＝100m，在金屬板之間加一勻強磁場，磁感應強度大小B＝0.05T，方向由南向北，海水從東向西以速度v＝5m/s流過兩金屬板之間，且將在兩板之間形成電勢差。(1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，哪塊金屬板的電勢較高?(2)該磁流體發(fā)電機產生的電動勢E為多大?【解析】(1)由左手定則得，N板的電勢較高。(3分)(2)當海水中流動的帶電離子進入磁場后，將在兩板之間形成電勢差，當帶電離子所受到的電場力F與洛倫茲力f相平衡時達到穩(wěn)定狀態(tài)，有：q＝qvB(3分)代入有關數據得電動勢E＝25V。(3分)15．(12分)如圖所示，為某研究性學習小組設計的一只電流表的原理圖如圖所示。在質量為m、長度為L1的勻質細金屬棒MN的中點處通過一絕緣掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，彈簧的勁度系數為k。在矩形區(qū)域abcd內有勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標尺上的示數，MN的長度大于ab，ab＝cd＝L2。當MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，且指針指到刻度尺的0刻度位置，重力加速度為g。(1)若要使該電流表能正常工作，則待測電流必須從金屬棒的哪一端流入?(2)刻度尺上距0刻度為x處對應的電流大小是多少?(3)若彈簧在彈性限度內的最大伸長量為xm，則該電流表的最大量程為多少?【解析】(1)由左手定則得，電流必須從金屬棒是M端流入。(2分)(2)指針指在0刻度處時，有mg＝kx0(2分)指針指在x處時，有mg+BIL2＝k(x0+x)(2分)聯立解得：I＝。(2分)(3)彈簧伸長量最大時，有mg+BImL＝kxm(2分)得：Im＝。(2分)16．(12分)如圖，在直角三角形OPN區(qū)域內存在勻強磁場，磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶正電的粒子從靜止開始經電壓U加速后，沿平行于x軸的方向射入磁場；一段時間后，該粒子在OP邊上某點以垂直于x軸的方向射出。已知O點為坐標原點，N點在y軸上，OP與x軸的夾角為30°，粒子進入磁場的入射點與離開磁場的出射點之間的距離為d，不計重力。求：(1)帶電粒子的比荷；(2)帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間。【解析】(1)設帶電粒子的質量為m，電荷量為q，加速后的速度大小為v，根據動能定理得：(1分)設帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為r，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有：(1分)由幾何關系可知：(2分)聯立解得：(2分)(2)由幾何關系知，帶電粒子射入磁場后運動到x軸所經過的路程為：(2分)帶電粒子從射入磁場到運動至軸過程中，運動的時間為：(2分)聯立解得：(2分)17．(15分)如圖所示，在等腰三角形△ABC區(qū)域內有垂直紙面向外的勻強磁場，三角形的底邊AB＝2L，θ＝45°，O為底邊的中點?，F有一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子從靜止開始經過電勢差為U的電場加速后，從O點垂直AB進入磁場，不計粒子的重力與空氣阻力的影響。(1)求粒子經電場加速后射入磁場時的速度。(2)若已知磁感應強度大小B＝，則粒子從何處射出磁場?(3)磁感應強度B為多少時，粒子在磁場中能以最大的圓周半徑偏轉后打到OA板?【解析】(1)由qU＝mv2(2分)得v＝。(2分)(2)粒子進入磁場后做勻速圓周運動，有：qvB＝m(3分)得r＝＝L(2分)故粒子從AC連線上距A點L處射出。(3)要使粒子能射到OA連線上且半徑最大，則粒子的軌跡應與AC邊相切，如圖所示。設此時粒子軌跡的半徑為R，由幾何關系有：R+＝L(2分)以及qvB＝m(2分)得B＝。(2分)高考物理專題訓練：電磁感應（提高卷）一、(本題共13小題，每小題4分，共52分。在每小題給出的四個選項中，第1～8題只有一項符合題目要求，第9～13題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．下列沒有利用渦流的是()A．金屬探測器B．變壓器中用互相絕緣的硅鋼片疊成鐵芯C．用來冶煉合金鋼的真空冶煉爐D．車站的安檢門【答案】B【解析】金屬探測器和安檢門都利用了渦流；用來冶煉合金鋼的真空冶煉爐利用爐內的金屬中產生渦流，渦流產生的熱量使金屬熔化；變壓器的鐵芯用互相絕緣的硅鋼片疊壓而成，是為了減小渦流，故B正確。2．如圖所示，光滑固定的金屬導軌M、N水平放置，兩根初速為零、質量均為m的導體棒P、Q平行放置在導軌上，形成一個閉合回路。一質量為M的條形磁鐵從a處由靜止下落，當下落到b處時，磁鐵的速度為v0，兩個導體棒的速度均為v。重力加速度設為g，a、b之間的高度為h，不計空氣阻力，在磁鐵自a到b的下落過程中，以下說法正確的是()A．因為P、Q中的感應電流方向相反，故P、Q之間的安培力為斥力，P、Q將相互遠離B．P、Q受到的安培力豎直向下C．回路中產生的熱為D．回路中的磁通量一直在增加【答案】D【解析】磁鐵靠近回路，回路磁通量增大，根據楞次定律，導體棒阻礙磁通量增加，所以面積會減小，所以P、Q相互靠近，導體棒在安培力作用下運動，所以安培力沿水平方向，A、B錯誤；根據能量守恒有：，解得：，C錯誤；相互靠近過程中，回路磁感應強度增大，磁通量增大，D正確。3．如圖甲所示，水平地面上有一邊長為L的正方形ABCD區(qū)域，其下方埋有與地面平行的金屬管線．為探測地下金屬管線的位置、走向和埋覆深度，先讓金屬管線載有電流，然后用閉合的試探小線圈P(穿過小線圈的磁場可視為勻強磁場)在地面探測。如圖乙所示，將暴露于地面的金屬管接頭接到電源的一端，將接地棒接到電源的另一端，這樣金屬管線中就有沿管線方向的電流。使線圈P在直線AC上的不同位置保持靜止(線圈平面與地面平行)，線圈中沒有感應電流．將線圈P靜置于B處，當線圈平面與地面平行時，線圈中有感應電流，當線圈平面與射線BD成45°角時，線圈中感應電流消失。下列判斷正確的是()A．圖乙中的電源為恒定直流電源B．金屬管線沿BD走向C．金屬管線的埋覆深度為LD．線圈P在D處，當它與地面的夾角為45°時，P中的感應電流可能最大【答案】D【解析】如果是恒定直流電源，則線圈P中不可能有感應電流，選項A錯誤；線圈中沒有感應電流，說明磁通量的變化率為零，即穿進與穿出的磁通量抵消，線圈P在直線AC上的不同位置保持靜止(線圈平面與地面平行)，線圈中沒有感應電流，說明金屬管線沿AC走向，選項B錯誤；當線圈平面與射線BD成45°角時，線圈中感應電流消失，由幾何關系知，金屬管線的埋覆深度為eq\f(\r(2),2)L，選項C錯誤；線圈P在D處，如果它與地面夾角為45°(與題中所述線圈平面與射線BD成45°角的情況下的平面垂直)時，線圈就與磁感線垂直，穿過P的磁通量最大，P中的感應電流就最大，選項D正確。4．如圖所示，導體桿OP在作用于OP中點且垂直于OP的力作用下，繞O點沿以O為圓心、半徑為r的光滑半圓形金屬導軌在勻強磁場中以一定的角速度轉動，磁場的磁感應強度為B，A、O間接有阻值為R的定值電阻，導體桿和導軌的電阻不計，回路中的電功率為P，則()A．外力的大小為2Breq\r(\f(P,R))B．外力的大小為Breq\r(PR)C．導體桿轉動的角速度大小為eq\f(2\r(PR),Br2)D．導體桿轉動的角速度大小為eq\f(2,Br2)eq\r(\f(P,R))【答案】C【解析】設導體桿轉動的角速度為ω，則導體桿轉動切割磁感線產生的感應電動勢E＝eq\f(1,2)Br2ω，電流I＝eq\f(E,R)，回路中的電功率P＝EI，設維持導體桿勻速轉動的外力為F，則有P＝Feq\f(v,2)，v＝rω，聯立解得F＝Breq\r(\f(P,R))，ω＝eq\f(2\r(PR),Br2)，選項C正確，選項A、B、D錯誤。5．如圖所示，在光滑的水平面上有一豎直向下的勻強磁場，該磁場分布在寬為L的區(qū)域內。現有一個邊長為a(a<L)的正方形閉合導線圈以初速度v0垂直于磁場邊界滑過磁場后，速度變?yōu)関(v<v0)，則()A．線圈完全進入磁場時的速度大于eq\f(v0＋v,2)B．線圈完全進入磁場時的速度等于eq\f(v0＋v,2)C．線圈完全進入磁場時的速度小于eq\f(v0＋v,2)D．以上情況A、B均有可能，而C是不可能的【答案】B【解析】設線圈電阻為R，完全進入磁場時的速度為vx.線圈在穿過磁場的過程中所受的合外力為安培力。對于線圈進入磁場的過程，根據動量定理可得－FΔt＝－Baeq\f(ΔΦ,R)＝－Baeq\f(Ba2,R)＝mvx－mv0，對于線圈穿出磁場的過程，據動量定理可得－F′Δt′＝－Baeq\f(ΔΦ,R)＝－Baeq\f(Ba2,R)＝mv－mvx，聯立可得vx＝eq\f(v0＋v,2)，選項B正確。6．圖甲和圖乙是教材中演示自感現象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈．實驗時，斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是()A．圖甲中，A1與L1的電阻值相同B．圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C．圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等【答案】C【解析】圖甲中，斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃亮，所以斷開開關S1之前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時，流經L1的電流大于流經A1的電流，L1的電阻值小于A1的阻值，A、B選項錯誤；圖乙中，閉合開關S2，最終完全相同的燈A2與A3的亮度相同，即最終A2與A3的電流相同，所以變阻器R與L2的電阻值相同，C選項正確；閉合S2瞬間，L2對電流有阻礙作用，L2中電流小于變阻器R中電流，D選項錯誤。7．如圖，在水平桌面上放置兩條相距l(xiāng)的平行光滑導軌ab與cd，阻值為R的電阻與導軌的a、c端相連．質量為m、電阻不計的導體棒垂直于導軌放置并可沿導軌自由滑動。整個裝置放于勻強磁場中，磁場的方向豎直向上，磁感應強度的大小為B。導體棒的中點系一不可伸長的輕繩，繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與一個質量也為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)?，F若從靜止開始釋放物塊，用h表示物塊下落的高度（物塊不會觸地），g表示重力加速度，其他電阻不計，則下列說法錯誤的是()A．電阻R中的感應電流方向由a到cB．物體下落的最大加速度為0.5gC．若h足夠大，物體下落的最大速度為D．通過電阻R的電量為【答案】A【解析】從靜止開始釋放物塊，導體棒切割磁感線產生感應電流，由右手定則可知，電阻R中的感應電流方向由c到a，故A錯誤；設導體棒所受的安培力大小為F，根據牛頓第二定律得：物塊的加速度，當F＝0，即剛釋放導體棒時，a最大，最大值為，故B正確；物塊和滑桿先做加速運動，后做勻速運動，此時速度最大，則有mg＝F，而F＝BIl，，解得物體下落的最大速度為，故C正確；通過電阻R的電量，故D正確。8．如圖所示，寬為L的平行金屬導軌由光滑的傾斜部分和足夠長的粗糙水平部分平滑連接，右端接阻值為R的電阻c，矩形區(qū)域MNPQ內有豎直向上、大小為B的勻強磁場。在傾斜部分同一高度h處放置兩根細金屬棒a和b，由靜止先后釋放，a離開磁場時b恰好進入磁場，a在水平導軌上運動的總距離為s。a、b質量均為m，電阻均為R，與水平導軌間的動摩擦因數均為μ，與導軌始終垂直且接觸良好。導軌電阻不計，重力加速度為g。則整個運動過程中()A．a棒中的電流方向不變B．a棒兩端的最大電壓為C．電阻c消耗的電功率一直減小D．電阻c產生的焦耳熱為【答案】D【解析】當a棒進入磁場中做切割磁感線運動時，由右手定則可判斷感應電流的方向為垂直紙面向外，當a棒離開磁場時b棒剛好進入磁場，同理可判斷通過a棒的電流方向為垂直紙面向里，故通過a棒的電流方向會發(fā)生改變，故A錯誤；a棒從斜面靜止釋放過程中有：，解得進入水平軌道的速度大小為，a棒進入磁場后受到安培力和摩擦力的作用做減速運動，剛進入磁場時速度最大，最大感應電動勢為，此時a棒作為等效電源，b棒與電阻c并聯，并聯電阻大小為，則總電阻為，故a棒兩端的最大電壓為，故B錯誤；a棒進入磁場后做減速運動，根據可知，電流逐漸減小，故電阻c消耗的電功率由逐漸減?。划攁棒離開磁場時b棒剛好進入磁場，此時b棒的速度與a棒剛進入磁場時的速度相等，則電阻c消耗的電功率仍由逐漸減小，故電阻c消耗的電功率并非一直減小，故C錯誤；由能量守恒定律可知，整個過程中產生的總熱量為，且，其中，則電阻c產生的焦耳熱為，故D正確。9．如圖所示，將若干匝線圈固定在光滑絕緣桿上，另一個金屬環(huán)套在桿上且與線圈共軸．當開關閉合瞬間，線圈中產生磁場，金屬環(huán)就可被加速彈射出去?，F在線圈左側同一位置處先后放置形狀、大小相同的銅環(huán)和鋁環(huán)(兩環(huán)分別用橫截面積相等的銅和鋁導線制成)，且鋁的電阻率大于銅的電阻率，閉合開關S的瞬間，下列描述正確的是()A．從左側看，環(huán)中感應電流沿順時針方向B．線圈沿軸向有伸長的趨勢C．銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力D．若金屬環(huán)出現斷裂，不會影響其向左彈射【答案】AC【解析】線圈中通電瞬間，由安培定則可知，磁場方向向左，通過金屬環(huán)的磁通量增加，從左側看，環(huán)中有順時針方向的感應電流，A正確；同向電流相互吸引，故線圈有收縮的趨勢，B錯誤；因銅環(huán)的電阻小，故銅環(huán)中感應電流大，受到的安培力大，C正確；若金屬環(huán)出現斷裂，就不能構成閉合回路，環(huán)中有感應電動勢，但無感應電流，不受安培力作用，是不會被向左彈出的，D錯誤。10．某探究性學習小組研制了一種發(fā)電裝置如圖甲所示，圖乙為其俯視圖。將8塊外形相同的磁鐵交錯放置組合成一個高h＝0.5m、半徑r＝0.2m的圓柱體，其可繞固定軸OO′逆時針(俯視)轉動，角速度ω＝100rad/s。設圓柱外側附近每個磁場區(qū)域的磁感應強度大小均為B＝0.2T、方向都垂直于圓柱體側表面。緊靠圓柱體外側固定一根長度與圓柱體高相等、電阻為R1＝0.5Ω的細金屬桿ab，桿ab與軸OO′平行。圖丙中阻值R＝1.5Ω的電阻與理想電流表A串聯后接在桿ab兩端。下列說法正確的是()A．電流表A的示數為1AB．桿ab產生感應電動勢的最大值約為2.83VC．電阻R消耗的電功率為2WD．在圓柱體轉過一周的時間內，流過電流表A的總電荷量為零【答案】AD【解析】桿ab切割磁感線產生的最大感應電動勢為Em＝Bhv，又v＝ωr，解得Em＝2V；因為B的大小及v的大小均不變，所以最大電動勢的大小不變，且電動勢的有效值E＝Em＝2V，選項B錯誤；電流表A的示數為I＝eq\f(E,R＋R1)＝eq\f(2,1.5＋0.5)A＝1A，選項A正確；PR＝I2R＝12×1.5W＝1.5W，選項C錯誤；在圓柱體轉過一周的時間內，流過電流表A的平均電流為零，即流過電表A的總電荷量為零，選項D正確。11．如圖所示，在邊長為a的正方形區(qū)域內有勻強磁場，磁感應強度為B，其方向垂直紙面向外，一個邊長也為a的單匝正方形導線框EFGH正好與上述磁場區(qū)域的邊界重合，導線框的電阻為R?，F使導線框以周期T繞其中心O點在紙面內勻速轉動，經過eq\f(T,8)導線框轉到圖中虛線位置，則在這eq\f(T,8)時間內()A．順時針方向轉動時，感應電流方向為E→F→G→H→EB．平均感應電動勢大小等于eq\f(8（3－2\r(2)）a2B,T)C．平均感應電動勢大小等于eq\f(16a2B,9T)D．通過導線框橫截面的電荷量為eq\f(（3－2\r(2)）a2B,R)【答案】BD【解析】由于虛線位置是經過eq\f(T,8)到達的，若線框順時針方向轉動時，通過線框的磁通量是變小的，根據楞次定律，感應電流產生的磁場跟原磁場方向相同，即感應電流產生的磁場方向為垂直紙面向外，根據安培定則，我們可以判斷出感應電流的方向為：E→H→G→F→E，故A錯誤；根據法拉第電磁感應定律得：平均感應電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BΔS,Δt)，OC＝eq\f(\r(2),2)a，OA＝eq\f(1,2)a，AB＝AC；根據幾何關系找出有磁場穿過面積的變化ΔS＝(3－2eq\r(2))a2，解得：E＝eq\f(8（3－2\r(2)）a2B,T)，故B正確，C錯誤；通過導線框橫截面的電荷量q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(\x\to(E),R)t＝eq\f(8（3－2\r(2)）a2B,T·R)·eq\f(T,8)＝eq\f(（3－2\r(2)）a2B,R)，故D正確。12．如圖，兩條光滑平行金屬導軌固定，所在平面與水平面夾角為θ，導軌電阻忽略不計。虛線ab、cd均與導軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導軌所在平面的勻強磁場。將兩根相同的導體棒PQ、MN先后自導軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導軌垂直且接觸良好。已知PQ進入磁場時加速度恰好為零，從PQ進入磁場開始計時，到MN離開磁場區(qū)域為止，流過PQ的電流隨時間變化的圖象可能正確的是()【答案】AD【解析】由于PQ進入磁場時加速度為零，若PQ出磁場時MN仍然沒有進入磁場，則PQ出磁場后至MN進入磁場的這段時間，由于磁通量φ不變，無感應電流。由于PQ、MN同一位置釋放，故MN進入磁場時與PQ進入磁場時的速度相同，所以電流大小也應該相同，A正確、B錯誤；若PQ出磁場前MN已經進入磁場，由于磁通量φ不變，PQ、MN均加速運動，PQ出磁場后，MN由于加速故電流比PQ進入磁場時電流大，故C正確、D錯誤。13．空間存在一方向與直面垂直、大小隨時間變化的勻強磁場，其邊界如圖（基礎卷）中虛線MN所示，一硬質細導線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內，圓心O在MN上。t＝0時磁感應強度的方向如圖（基礎卷）所示，磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖（提高卷）所示，則在t＝0到t＝t1的時間間隔內()A．圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B．圓環(huán)中的感應電流始終沿順時針方向C．圓環(huán)中的感應電流大小為D．圓環(huán)中的感應電動勢大小為【答案】BC【解析】根據B－t圖象，由楞次定律可知，線圈中感應電流方向一直為順時針，但在t0時刻，磁場的方向發(fā)生變化，故安培力方向FA的方向在t0時刻發(fā)生變化，則A錯誤，B正確；由閉合電路歐姆定律得：，又根據法拉第電磁感應定律得：，又根據電阻定律得：，聯立得：，則C正確，D錯誤。二、(本題共4小題，共48分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)14．(10分)如圖所示，兩根半徑r為1m的eq\f(1,4)圓弧軌道間距L也為1m，其頂端a、b與圓心處等高，軌道光滑且電阻不計，在其上端連有一阻值為R的電阻，整個裝置處于輻向磁場中，圓弧軌道所在處的磁感應強度大小均為B，且B＝0.5T。將一根長度稍大于L、質量m為0.2kg、電阻為R0的金屬棒從軌道頂端ab處由靜止釋放。已知當金屬棒到達如圖所示的cd位置時，金屬棒與軌道圓心的連線和水平面夾角θ為60°，金屬棒的速度達到最大；當金屬棒到達軌道底端ef時，對軌道的壓力為3N。g取10m/s2。(1)當金屬棒的速度最大時，求流經電阻R的電流大小和方向；(2)金屬棒滑到軌道底端ef的整個過程中，流經電阻R的電荷量為0.1π，則整個回路中的總電阻為多少？【解析】(1)金屬棒速度最大時，在軌道切線方向上所受合力為0，則有mgcosθ＝BIL(2分)解得I＝eq\f(mgcosθ,BL)＝2A，流經R的電流方向為a→R→b。(3分)(2)金屬棒滑到軌道底端的整個過程中，穿過回路的磁通量變化量為ΔΦ＝BS＝B·L·eq\f(πr,2)＝eq\f(πBLr,2)(1分)平均電動勢為eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)(1分)平均電流為eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋R0)(1分)則流經電阻R的電荷量q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(ΔΦ,R＋R0)＝eq\f(BLπr,2（R＋R0）)＝0.1π(1分)解得整個回路中的總電阻為R＋R0＝2.5Ω。(1分)15．(10分)兩根足夠長的平行導軌處在與水平方向成θ＝37°的斜面上，導軌電阻不計，間距為L＝0.3m，在斜面加有磁感應強度為B＝1T方向垂直于導軌平面的勻強磁場，導軌兩端各接一個阻值為R0＝2Ω的電阻，一質量為m＝1kg，電阻為r＝2Ω的金屬棒橫跨在平行軌道間。棒與軌道間動摩擦因數為0.5，金屬棒以平行于軌道向上的初速度為v0＝10m/s上滑直至上升到最高點過程中，通過上端電阻電量為Δq＝0.1C，求：(1)上升過程中棒發(fā)生的位移；(2)上端電阻R0產生的焦耳熱。【解析】(1)金屬棒上升到最高點的過程中，通過上端電阻的電量Δq＝0.1C，即金屬棒中通過的電量為2Δq，設金屬棒中的平均電流為：eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)＝eq\f(ΔΦ,RΔt)＝eq\f(BLΔsmax,RΔt)(2分)通過金屬棒的電量為：eq\x\to(I)Δt＝2Δq(2分)聯立解得：Δsmax＝2m。(2分)(2)上端電阻與下端電阻相等，并聯后電阻為1Ω，再與金屬棒的電阻r＝2Ω串聯，外電路產生的焦耳熱為全電路焦耳熱的eq\f(1,3)，上端電阻產生的焦耳熱Q又為外電路焦耳熱的eq\f(1,2)，設全電路產生的焦耳熱為6Q。由能量守恒可知：mg(sinθ＋μcosθ)smax＋6Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)(2分)解得：Q＝5J。(2分)16．(12分)如圖甲所示，在水平面上固定寬為L＝1m、足夠長的光滑平行金屬導軌，左端接有R＝0.5Ω的定值電阻，在垂直導軌且距導軌左端d＝2.5m處有阻值r＝0.5Ω、質量m＝2kg的光滑導體棒，導軌其余部分電阻不計。磁場垂直于導軌所在平面，磁感應強度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。第1s內導體棒在拉力F作用下始終處于靜止狀態(tài)。1s后，拉力F保持與第1s末相同，導體棒從靜止直至剛好達到最大速度過程中，拉力F做功為W