第二章電磁感應(yīng) （綜合復(fù)習(xí)與測試）- 人教版高中物理選修二-(解析版+原卷版)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

?綜合復(fù)習(xí)與測試
第二章電磁感應(yīng)

知識體系·思維導(dǎo)圖

考點(diǎn)整合·素養(yǎng)提升
主題1　右手定則、左手定則、安培定則和楞次定律
1.楞次定律是判斷感應(yīng)電流方向的普遍規(guī)律，右手定則主要適用于導(dǎo)體切割磁感線的特殊情況。
2.感應(yīng)電流的“效果”總是要“阻礙”引起感應(yīng)電流的“原因”，常見的有阻礙原磁通量的變化——增反減同；阻礙導(dǎo)體的相對運(yùn)動——來拒去留；改變線圈的面積來“反抗”磁通量的變化——增縮減擴(kuò)；阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）。利用以上楞次定律的擴(kuò)展含義，可幫助我們對問題做出快速判斷。
【典例1】（多選）如圖所示，在紙面內(nèi)有用導(dǎo)線構(gòu)成的abcd回路，回路內(nèi)部有垂直于線圈平面變化著的磁場，在ab邊的正上方靜止著一小磁針。閉合開關(guān)K的瞬間發(fā)現(xiàn)小磁針S極向紙面外偏轉(zhuǎn)，則下列說法正確的是（　?。?br />
A.回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba
B.回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda
C.回路中變化的磁場可能是垂直紙面向里正逐漸增加
D.回路中變化的磁場可能是垂直紙面向里正逐漸減小
[解析]　根據(jù)小磁針N極指向紙面內(nèi)，可知ab邊中電流在其上方產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，根據(jù)右手螺旋定則可知，回路中的電流方向?yàn)閍dcba，A正確，B錯誤；根據(jù)楞次定律可知回路中變化的磁場可能是垂直紙面向里正逐漸增加，或垂直紙面向外正逐漸減小，故C正確，D錯誤。
[答案]　AC
【變式1】（多選）如圖所示，金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動時(shí)，銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管排斥（　?。?br />
A.向右做勻速運(yùn)動
B．向左做加速運(yùn)動
C．向右做減速運(yùn)動
D．向右做加速運(yùn)動
[解析]導(dǎo)體棒ab向右或向左做勻速運(yùn)動時(shí)，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，螺線管產(chǎn)生的磁場是穩(wěn)定的，穿過c的磁通量不變，c中沒有感應(yīng)電流，線圈c不受安培力作用，不會被螺線管排斥，A錯誤；導(dǎo)體棒ab向左做加速運(yùn)動時(shí)，根據(jù)右手定則判斷得到，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a，感應(yīng)電流增大，螺線管產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，穿過c的磁通量增大，根據(jù)楞次定律得知，c中產(chǎn)生順時(shí)針方向（從左向右看）的感應(yīng)電流，右側(cè)相當(dāng)于N極，螺線管左側(cè)是N極，則線圈c被螺線管排斥，B正確；導(dǎo)體棒ab向右做減速運(yùn)動時(shí)，根據(jù)右手定則判斷得到，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b，感應(yīng)電流減小，螺線管產(chǎn)生的磁場減弱，穿過c的磁通量減小，根據(jù)楞次定律得知，c中產(chǎn)生順時(shí)針方向（從左向右看）的感應(yīng)電流，右側(cè)相當(dāng)于N極，螺線管左側(cè)是S極，則線圈c被螺線管吸引，C錯誤；導(dǎo)體棒ab向右做加速運(yùn)動時(shí)，根據(jù)右手定則判斷得到，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b，感應(yīng)電流增大，螺線管產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，穿過c的磁通量增大，根據(jù)楞次定律得知，c中產(chǎn)生逆時(shí)針方向（從左向右看）的感應(yīng)電流，右側(cè)相當(dāng)于S極，螺線管左側(cè)是S極，則線圈c被螺線管排斥，D正確。
[答案]BD
【變式２】（多選）將一段金屬導(dǎo)線繞成如圖甲所示的路徑，并固定在水平面（紙面）內(nèi)，ab邊與kl邊足夠長且間距相等，abkl區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場I，cdef區(qū)域內(nèi)有周期性變化的勻強(qiáng)磁場Ⅱ，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，垂直紙面向里為磁場Ⅱ的正方向，hi邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場Ⅲ中，導(dǎo)體棒MN垂直ab放在ab和kl上，始終與ab、kl保持良好的接觸，MN在外力的作用下從t＝0時(shí)刻開始向右做勻速直線運(yùn)動。則下列說法正確的是（　　）

A．邊hi在0～時(shí)間內(nèi)受到的安培力方向一定向右
B．邊hi在～時(shí)間內(nèi)受到的安培力方向一定向左
C．邊hi在～時(shí)間內(nèi)受到的安培力一定大于～T時(shí)間內(nèi)受到的安培力
D．邊hi在～時(shí)間內(nèi)受到的安培力大小可能為零
[解析]導(dǎo)體棒MN向右做勻速直線運(yùn)動，由右手定則可知，MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，電流I1＝＝大小不變；由楞次定律可知，在0～時(shí)間內(nèi)，cdef處產(chǎn)生的感應(yīng)電流I2沿逆時(shí)針方向，由于不知道電流I1、I2的大小關(guān)系，電路總電流既可能沿順時(shí)針方向，也可能沿逆時(shí)針方向，由左手定則可知，hi受到的安培力既可能向左，也可能向右，故A錯誤；由楞次定律可知，在～時(shí)間內(nèi)，cdef處產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，電路總電流沿順時(shí)針方向，由左手定則可知，hi邊受到的安培力向左，故B正確；由楞次定律可知，在～時(shí)間，cdef處產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，與MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，在～T時(shí)間內(nèi)，cdef處產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，與MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反，在～時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流大小大于～T內(nèi)的感應(yīng)電流，由F＝BIL可知，邊hi在～時(shí)間內(nèi)受到的安培力一定大于～T時(shí)間內(nèi)受到的安培力，故C正確；由楞次定律可知，在～時(shí)間，cdef處產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，與MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，電路總電流不為零，由F＝BIL可知，邊hi在～時(shí)間內(nèi)受到的安培力大小不可能為零，故D錯誤。
[答案]　BC
主題2　電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題

（1）由于通有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場中受安培力的作用，電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起，基本分析方法：
①用法拉第電磁感應(yīng)定律求感應(yīng)電動勢的大小。
②用楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。
③用閉合電路的歐姆定律求解回路中的電流大小。
④分析研究導(dǎo)體的受力情況。
⑤列動力學(xué)方程或平衡方程求解。
（2）導(dǎo)體在安培力及其他力的共同作用下做非勻變速直線運(yùn)動，最終趨于穩(wěn)定狀態(tài)，這類問題的基本分析方法：
做好受力情況、運(yùn)動情況的動態(tài)分析，導(dǎo)體運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢→產(chǎn)生感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→感應(yīng)電動勢變化，周而復(fù)始循環(huán)，最終加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)；
導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的平衡方程往往是解答該類問題的突破口。
【典例2】（多選）（2019·全國卷Ⅲ）如圖，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上。t＝0時(shí)，棒ab以初速度v0向右滑動。運(yùn)動過程中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，兩者速度分別用v1、v2表示，回路中的電流用I表示。下列圖像中可能正確的是（　　）
　　　　　
[解析]　由題意可知，兩棒組成的系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律得mv0＝2mv′，最終兩棒共速，速度為，此時(shí)電路中電流為0，故C正確，D錯誤；由C知，I不是線性變化，又由I＝（R為每個棒的電阻）知，v不是線性變化，v1是逐漸減小到，v2是逐漸增大到，故A正確，B錯誤。
[答案]　AC
【變式３】如圖甲所示，兩根足夠長的光滑直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L，M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略，用與導(dǎo)軌平行且向上的恒定拉力F作用在金屬桿上，金屬桿ab沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動，最終將做勻速運(yùn)動，當(dāng)改變拉力F的大小時(shí)，相對應(yīng)的勻速運(yùn)動速度v也會改變，v和F的關(guān)系如圖乙所示。

（1）金屬桿ab在勻速運(yùn)動之前做什么運(yùn)動？
（2）運(yùn)動過程中金屬桿ab受到的安培力的表達(dá)式？
（3）若m＝0.25 kg，L＝0.5 m，R＝0.5 Ω，取重力加速度g＝10 m/s2，試求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小及θ角的正弦值sin θ。
[解析]（1）金屬桿在上升的過程中受重力、拉力、支持力、沿斜面向下的安培力，速度增大，感應(yīng)電動勢增大，感應(yīng)電流增大，安培力增大，則加速度減小所以棒做加速度減小的加速運(yùn)動。（或變速運(yùn)動、或變加速運(yùn)動、加速運(yùn)動）
（2）感應(yīng)電動勢為：E＝BLv
感應(yīng)電流為：I＝
ab桿所受的安培力為：
F安＝BIL＝
（3）F－mg sin θ－＝ma
當(dāng)a＝0時(shí)，速度v達(dá)最大，保持不變，桿做勻速運(yùn)動
v＝－
結(jié)合v-F圖像知：
斜率為：k＝＝＝2 m/（N·s），
橫軸上截距為：
c＝mg sin θ＝2 N
代入數(shù)據(jù)解得：
B＝1 T，sin θ＝0.8
[答案]　（1）金屬桿ab在勻速運(yùn)動之前做加速度減小的加速運(yùn)動
（2）F安＝?。?）1 T　 0.8
【變式４】（多選）如圖所示為磁懸浮列車模型，質(zhì)量M＝1 kg的絕緣板底座靜止在動摩擦因數(shù)μ＝0.1的粗糙水平地面上，位于磁場中的正方形金屬框ABCD為動力源，其質(zhì)量m＝1 kg，邊長為1 m，電阻為 Ω。O、O′分別為AD、BC的中點(diǎn)，在金屬框內(nèi)有可隨金屬框同步移動的磁場，OO′CD區(qū)域內(nèi)磁場如圖a所示，CD恰在磁場邊緣以外；OO′BA區(qū)域內(nèi)磁場如圖b所示，AB恰在磁場邊緣以內(nèi)，若絕緣板足夠長且認(rèn)為絕緣板與地面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，若金屬框固定在絕緣板上，則金屬框從靜止釋放后（　?。?br />
A．通過金屬框的電流為16 A
B．金屬框所受的安培力為8 N
C．金屬框的加速度為3 m/s2
D．金屬框的加速度為7 m/s2
[解析]　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝＝0.5 V
則回路中的電流為I＝＝8 A，A錯誤；所受安培力的大小為：F＝BIl＝8 N，故B正確；根據(jù)牛頓第二定律有：F－f＝（M＋m）a，f＝（M＋m）gμ，代入數(shù)據(jù)解得a＝3 m/s2，故C正確，D錯誤。
[答案]　BC
主題３　電磁感應(yīng)中的功能關(guān)系問題

1.能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法：
（1）能量轉(zhuǎn)化。

（2）求解焦耳熱Q的幾種方法。

2.用能量觀點(diǎn)解答電磁感應(yīng)問題的一般步驟：
（1）用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定電動勢的大小和方向。
（2）畫出等效電路，求出回路消耗電功率的表達(dá)式。
（3）分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的關(guān)系式。
【典例３】（多選）如圖所示，兩根電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌傾角為θ，導(dǎo)軌下端接有電阻R，勻強(qiáng)磁場垂直于斜面向上。質(zhì)量為m，電阻不計(jì)的金屬棒ab在沿斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，上升高度為h。在這一過程中（　?。?br />
A.金屬棒所受各力的合力所做的功等于零
B．金屬棒所受各力的合力所做的功等于mgh和電阻R產(chǎn)生的焦耳熱之和
C．恒力F與重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和
D．恒力F和重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱
[解析]　金屬棒勻速上升過程中，根據(jù)動能定理得：WF＋WG＋W安＝0，注意克服安培力所做功即為回路電阻中產(chǎn)生的熱量，故有：金屬棒上的各個力的合力所做的功等于零，A正確，B錯誤；WF＋WG＝－W安，恒力F與重力的合力所做的功等于克服安培力所做功，克服安培力所做功即為回路電阻中產(chǎn)生的熱量，C錯誤，D正確。
[答案]　AD
【變式５】如圖所示，質(zhì)量為m、邊長為L的正方形閉合線圈從有理想邊界的水平勻強(qiáng)磁場上方h高處由靜止下落，磁場區(qū)域的邊界水平，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈的電阻為R，線圈平面始終在豎直面內(nèi)并與磁場方向垂直，ab邊始終保持水平，若線圈一半進(jìn)入磁場時(shí)恰好開始做勻速運(yùn)動，重力加速度為g，求：

（1）線圈一半進(jìn)入磁場時(shí)勻速運(yùn)動的速度v；
（2）從靜止起到達(dá)到勻速運(yùn)動的過程中，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q；
（3）請?jiān)谒o的坐標(biāo)系中大體畫出線圈在整個下落過程中運(yùn)動的v-t圖像。
[解析]　（1）線圈勻速運(yùn)動時(shí)，受到的重力和安培力平衡mg＝BIL
I＝
得：v＝
（2）線圈從開始下落到勻速運(yùn)動過程中，由能量守恒定律
mg（h＋）＝mv2＋Q
得：Q＝mg（h＋）－
（3）設(shè)線圈進(jìn)入磁場過程中的加速度為a
mg－＝ma
a＝g－
隨著速度的增加，加速度大小在減小，因而做加速度減小的加速運(yùn)動，直到進(jìn)入一半時(shí)，線圈開始做勻速直線運(yùn)動，當(dāng)完全進(jìn)入時(shí)，做加速度為g 的勻加速運(yùn)動。
因此線圈在整個下落過程中運(yùn)動的v-t圖像如圖如示：

[答案]（1）?。?）mg（h＋）－（3）見解析圖
【變式６】　(多選)如圖所示，一根水平光滑的絕緣直槽軌連接一個豎直放置的半徑為R＝0.50 m的絕緣光滑圓槽軌。槽軌處在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，磁感強(qiáng)度B＝0.5 T，有一質(zhì)量為m＝0.10 g的帶正電的電量為q＝1.6×10－3 C的小球在水平軌道上向右運(yùn)動，小球恰好能通過光滑圓槽軌的最高點(diǎn)，重力加速度g取
10 m/s2，則下列說法正確的是(　　)

A．小球在最高點(diǎn)只受到洛倫茲力和重力的作用
B．小球在最高點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力為1×10－3 N
C．小球到達(dá)最高點(diǎn)的線速度是1 m/s
D．小球在水平軌道上的初速度v0為6 m/s
[解析]　設(shè)小球在最高點(diǎn)的速度為v，則小球在最高點(diǎn)所受洛倫茲力為：F＝qvB，方向豎直向上；由于小球恰好能通過最高點(diǎn)，故小球在最高點(diǎn)由洛倫茲力和重力共同提供向心力，故A正確；由上可知：mg－F＝m，小球運(yùn)動過程機(jī)械能守恒：mv＝mv2＋mg·2R，聯(lián)立得：v＝1 m/s，
F＝8×10－4 N，v0＝4.6 m/s，故B、D錯誤，C正確。
[答案]　AC
綜合測試

一、單選題：
1．電磁爐采用感應(yīng)電流(渦流)的加熱原理，其原理圖如圖所示。它是通過電子線路產(chǎn)生交變磁場，把鐵鍋放在爐面上時(shí)，在鐵鍋底部產(chǎn)生交變電流。它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。下列關(guān)于電磁爐的說法正確的是(　　)

A．電磁爐面板可采用陶瓷材料，發(fā)熱部分為鐵鍋底部
B．電磁爐面板可采用金屬材料，通過面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品
C．電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱
D．電磁爐的鍋具一般用鐵鍋，是因?yàn)殇X鍋、銅鍋中不能形成渦流
【答案】A
【解析】電磁爐面板如果采用金屬材料，在交變磁場中產(chǎn)生渦流發(fā)熱，會使線圈燒毀，故B錯誤；用陶瓷器皿作為鍋具不能形成渦流，不能對食品加熱，故C錯誤；鋁鍋、銅鍋在電磁爐上也能形成渦流，但由于鋁、銅導(dǎo)磁性弱，通過它們的磁場只是一小部分，因此在鋁鍋、銅鍋中形成的渦流遠(yuǎn)比鐵鍋中的小，不是不能形成渦流，故D錯誤，A正確。
故選A。
2.如圖所示，左側(cè)閉合電路中的電流大小為I1，ab為一段長直導(dǎo)線；右側(cè)平行金屬導(dǎo)軌的左端連接有與ab平行的長直導(dǎo)線cd，在遠(yuǎn)離cd導(dǎo)線的右側(cè)空間存在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場，在磁場區(qū)域放置垂直導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)體棒MN，當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動時(shí)，可以在cd上產(chǎn)生大小為I2的感應(yīng)電流。已知I1>I2，用f1和f2分別表示導(dǎo)線cd產(chǎn)生的磁場對ab的安培力大小和ab產(chǎn)生的磁場對cd的安培力大小，下列說法正確的是(　　)

A．若MN向左運(yùn)動，ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引，f1＝f2
B．若MN向右運(yùn)動，ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引，f1＝f2
C．若MN向左運(yùn)動，ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引，f1>f2
D．若MN向右運(yùn)動，ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引，f1>f2
【答案】B
【解析】若MN向左運(yùn)動，由右手定則可知cd中的電流方向由d→c，而ab中的電流方向由a→b，故二者方向相反，相互排斥。由牛頓第三定律可知，f1＝f2，故A、C均錯誤。同理可知，當(dāng)MN向右運(yùn)動時(shí)，cd中的電流方向由c→d，ab與cd兩導(dǎo)線電流方向相同，相互吸引，且f1＝f2，B正確，D錯誤。
故選B。
3.如圖所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd，ab邊長大于bc邊長，線框置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場外，線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場，兩次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab邊平行MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，通過導(dǎo)體線框橫截面的電荷量為q1；第二次bc邊平行MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，通過導(dǎo)體線框橫截面的電荷量為q2，則(　　)

A．Q1＞Q2　q1＝q2　　　　 B．Q1＞Q2　q1＞q2
C．Q1＝Q2　q1＝q2 D．Q1＝Q2　q1＞q2
【答案】A
【解析】設(shè)線框ab邊長為l1，bc邊長為l2，進(jìn)入磁場的速度為v，電阻為R。ab邊平行MN進(jìn)入磁場時(shí)，根據(jù)功能關(guān)系，線框進(jìn)入磁場的過程中產(chǎn)生的熱量等于克服安培力做的功，即Q1＝·l2，通過線框?qū)w橫截面的電荷量q1＝＝，同理得bc邊平行MN進(jìn)入磁場時(shí)，Q2＝·l1，q2＝＝。故q1＝q2，由于l1＞l2，因此Q1＞Q2，A項(xiàng)正確。
故選A。
4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用。工業(yè)上探測物件表面層內(nèi)部是否存在缺陷的渦流探傷技術(shù)原理圖如圖甲所示。其原理是將線圈中通入電流，使被測物件內(nèi)產(chǎn)生渦流，借助探測線圈內(nèi)電流變化測定渦流的改變，從而獲得被測物件內(nèi)部是否斷裂及位置的信息。一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來的跳環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示，將一個套環(huán)置于線圈L上且使鐵芯穿過其中，閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)將立即跳起。關(guān)于對以上兩個應(yīng)用實(shí)例理解正確的是(　　)

A．能被探測的物件和實(shí)驗(yàn)所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料
B．渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理，跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示了自感現(xiàn)象
C．以上兩個應(yīng)用實(shí)例中的線圈所連接電源都必須是變化的交流電源
D．以上兩個應(yīng)用實(shí)例中的線圈所連接電源也可以都是恒壓直流電源
【答案】A
【解析】渦流探傷技術(shù)其原理是線圈通電后，使物件內(nèi)產(chǎn)生渦流，借助探測線圈測定渦流的改變，所以能被探測的物體和實(shí)驗(yàn)所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料，故A正確。跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示線圈接在直流電源上，閉合開關(guān)的瞬間，穿過套環(huán)的磁通量仍然會改變，套環(huán)中會產(chǎn)生感應(yīng)電流并跳動，屬于演示楞次定律的實(shí)驗(yàn)，故B錯誤。金屬探傷時(shí)，探測器中通過交變電流，產(chǎn)生變化的磁場，當(dāng)金屬處于該磁場中時(shí)，該金屬中會感應(yīng)出渦流；演示跳環(huán)的實(shí)驗(yàn)中，線圈接在直流電源上，閉合開關(guān)的瞬間，穿過套環(huán)的磁通量仍然會改變，套環(huán)中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，會跳動，故C、D錯誤。
故選A。
5.如圖所示，水平虛線MN的上方有一勻強(qiáng)磁場，矩形導(dǎo)線框abcd從某處以v0的速度豎直上拋，向上運(yùn)動高度H后進(jìn)入與線圈平面垂直的勻強(qiáng)磁場，此過程中導(dǎo)線框的ab邊始終與邊界MN平行。在導(dǎo)線框從拋出到速度減為零的過程中，以下四個選項(xiàng)中能正確反映導(dǎo)線框的速度與時(shí)間關(guān)系的是(　　)　　　　　　　　　　
【答案】C
【解析】在導(dǎo)線框從拋出到ab邊接近MN時(shí)，導(dǎo)線框做勻減速直線運(yùn)動。在ab邊進(jìn)入磁場后切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力作用加速度瞬時(shí)變大，速度迅速變小。隨著速度減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流減小，安培力減小，加速度減小，所以能正確反映導(dǎo)線框的速度與時(shí)間關(guān)系的是C選項(xiàng)。
故選C。
6.法拉第發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機(jī)，如圖所示，圓形金屬盤安置在電磁鐵的兩個磁極之間，兩電刷M、N分別與盤的邊緣和中心點(diǎn)接觸良好，且與靈敏電流計(jì)相連。金屬盤繞中心軸沿圖示方向轉(zhuǎn)動，則(　　)

A．電刷M的電勢高于電刷N的電勢
B．若只將電刷M移近N，電流計(jì)的示數(shù)變大
C．若只提高金屬盤轉(zhuǎn)速，電流計(jì)的示數(shù)變大
D．若只將滑動變阻器滑片向左滑動，電流計(jì)的示數(shù)變大
【答案】C
【解析】由電流的流向，根據(jù)安培定則可知電磁鐵的左端為N極，右端為S極，兩磁極間的磁場方向向右；根據(jù)金屬盤的轉(zhuǎn)動方向，結(jié)合右手定則可以判斷，電刷N的電勢高于電刷M的電勢，A錯誤。若只將電刷M移近N，則電路中的感應(yīng)電動勢減小，電流計(jì)的示數(shù)減小，B錯誤；若只提高金屬盤的轉(zhuǎn)速，則金屬盤中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增大，電流計(jì)的示數(shù)增大，C正確；若只將滑動變阻器滑片向左滑動，滑動變阻器接入電路的電阻增大，則電磁鐵中的電流減小，兩磁極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，圓盤中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢減小，電流計(jì)的示數(shù)減小，D錯誤。
故選C。
7.光滑水平面上的邊長為a的閉合正三角形金屬框架底邊與磁場邊界平行，完全處于垂直于框架平面的勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)把框架沿與磁場邊界垂直的方向勻速拉出磁場，如圖所示，E、F外、P分別表示金屬框架產(chǎn)生的電動勢、所受水平外力及外力功率，則各物理量與位移x關(guān)系圖像正確的是(　　)
　　　　　
【答案】金屬正三角形框架勻速運(yùn)動的位移x與切割磁感線的導(dǎo)體有效長度l的關(guān)系l＝＝x，即把框架勻速拉出磁場時(shí)，產(chǎn)生的電動勢E＝Blv＝，且E∝x。當(dāng)x＝a時(shí)，E最大，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯誤；所受水平外力F外＝BIl＝Bl＝，且F外∝x2，其中R為框架的總電阻，當(dāng)x＝a時(shí)，F(xiàn)外最大，選項(xiàng)C錯誤；外力功率P＝F外v＝，且P∝x2，當(dāng)x＝a時(shí)，P最大，選項(xiàng)D錯誤。
故選B。
8.如圖所示，導(dǎo)體軌道OPQS固定，其中PQS是半圓弧，Q為半圓弧的中點(diǎn)，O為圓心。軌道的電阻忽略不計(jì)。OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動的金屬桿，M端位于PQS上，OM與軌道接觸良好?？臻g存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B?，F(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過程Ⅰ)；再使磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以一定的變化率從B增加到B′(過程Ⅱ)。在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過OM的電荷量相等，則等于(　　)

A．　　　　　　　　 B．
C． D．2
【答案】C
【解析】根據(jù)牛頓第二定律可得，導(dǎo)體棒下滑過程中的加速度a＝＝g sin θ－，由此可知，速度增大則a減小，所以導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前做加速度減小的加速運(yùn)動，A選項(xiàng)正確；由A選項(xiàng)可知，a＝
g sin θ－，當(dāng)速度v′＝v時(shí)，加速度為零，即g sin θ＝，當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí)，加速度a＝g sin θ－＝g sin θ－＝g sin θ，B選項(xiàng)正確；根據(jù)右手定則可得，導(dǎo)體棒中的電流方向?yàn)閍→b，由于導(dǎo)體棒為電源，所以b端電勢高，C選項(xiàng)錯誤；導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，根據(jù)能量守恒定律可得，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱等于重力所做的功，D選項(xiàng)正確。
故選C。
9.如圖所示，M為水平放置的橡膠圓盤，在其外側(cè)面均勻地帶有負(fù)電荷。在M正上方用絲線懸掛一個閉合鋁環(huán)N，鋁環(huán)也處于水平面中，且M盤和N環(huán)的中心在同一條豎直線O1O2上，現(xiàn)讓橡膠盤由靜止開始繞O1O2軸按圖示方向逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是(　　)

A．鋁環(huán)N有沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
B．鋁環(huán)N有擴(kuò)大的趨勢
C．橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向豎直向下
D．橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向豎直向上
【答案】D
【解析】橡膠盤M由靜止開始繞其軸線O1O2按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動，形成環(huán)形電流，環(huán)形電流的大小增大，又因?yàn)橄鹉z圓盤帶有負(fù)電荷，根據(jù)右手螺旋定則知，通過環(huán)N的磁通量向下且增大，根據(jù)楞次定律知環(huán)N的面積有縮小的趨勢，且有向上的運(yùn)動趨勢，所以，橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向豎直向上，故D正確，B、C錯誤。依據(jù)楞次定律可知，穿過環(huán)N的磁通量向下且增大，因此環(huán)N有沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，故A錯誤。
故選D。
１０.如圖所示，A、B、C是三個完全相同的燈泡，L是一個自感系數(shù)較大的線圈(直流電阻可忽略不計(jì))。則(　　)

A．電路接通穩(wěn)定后，三個燈亮度相同
B．電路接通穩(wěn)定后，S斷開時(shí)，C燈立即熄滅
C．S閉合時(shí)，A燈立即亮，然后逐漸熄滅
D．S閉合時(shí)，B燈立即亮，然后逐漸熄滅
【答案】C
【解析】電路接通穩(wěn)定后，A燈被線圈短路而熄滅，B、C燈并聯(lián)，電壓相同，亮度相同，故A錯誤；電路接通穩(wěn)定后，S斷開時(shí)，C燈中原來的電流立即減至零，但是由于線圈中電流要減小，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的減小，線圈中電流不會立即消失，自感電流通過C燈，所以C燈逐漸熄滅，故B錯誤；電路中A燈與線圈并聯(lián)后與B燈串聯(lián)，再與C燈并聯(lián)，S閉合時(shí)，三個燈同時(shí)立即發(fā)光，由于線圈的電阻可忽略不計(jì)，逐漸將A燈短路，A燈逐漸熄滅，兩端的電壓逐漸降低，B燈兩端的電壓逐漸增大，B燈逐漸變亮，故C正確，D錯誤。
故選C。
１１.如圖所示，在一水平光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽，有一帶正電小球質(zhì)量為m，電荷量為q，在槽內(nèi)沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動，現(xiàn)加一豎直向上的均勻變化的勻強(qiáng)磁場，且B逐漸增大，則(　　)

A．小球速度變大 B．小球速度變小
C．小球速度不變 D．以上三種情況都有可能
【答案】A
【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度豎直向上，B隨時(shí)間成正比增加，由楞次定律可知，變化的磁場產(chǎn)生的感生電場沿順時(shí)針方向；小球帶正電，小球所受電場力沿順時(shí)針方向，與小球的運(yùn)動方向相同，小球做加速運(yùn)動，速度逐漸增加，故A正確，B、C、D錯誤。
故選A。
１２.如圖所示，在光滑的水平桌面上有兩個完全相同的等邊三角形線框M、N，其底邊都平行于有界勻強(qiáng)磁場(方向豎直向下)的上、下邊界P、Q，邊界P、Q間的距離等于等邊三角形線框的高度h?，F(xiàn)使兩個線框在拉力作用下沿垂直于磁場邊界的方向以大小相同的速度勻速通過磁場，設(shè)線框M、N受到的拉力大小在剛進(jìn)入磁場時(shí)分別為FM1和FN1，在磁場中運(yùn)動距離為時(shí)分別為FM2和FN2，剛要完全出磁場時(shí)分別為FM3和FN3，進(jìn)、出磁場過程中流過線框M、N的電流分別用I1和I2表示，進(jìn)入磁場的過程中流過線框M、N某一橫截面的電荷量分別為q1和q2，則(　　)

A．FM1>FN1，F(xiàn)M2>FN2，F(xiàn)M3FN1，F(xiàn)M2＝FN2，F(xiàn)M3FN1；線框M、N在磁場中運(yùn)動距離為時(shí)，兩線框的有效切割長度相同，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相同，感應(yīng)電流相同，由F＝BIL知，F(xiàn)M2＝FN2，線框M、N剛要完全出磁場時(shí)，線框M的有效切割長度為0，線框N的有效切割長度為線框的邊長，則線框M中無感應(yīng)電流，線框N中有感應(yīng)電流，由F＝BIL知，F(xiàn)M3