黑龙江省鹤岗市第一中学2019-2020学年高二下学期物理4月月考试卷
一、多选题
1．（2017高二上·黑龙江期末）如图电路（a）、（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值都是很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光（ ）
A．在电路（a）中，断开S，A将渐渐变暗
B．在电路（a）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路（b）中，断开S，A将渐渐变暗
D．在电路（b）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
2．（2020高二下·鹤岗月考）安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( )
A．这个安检门也能检查出毒品携带者
B．这个安检门只能检查出金属物品携带者
C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者
D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应
3．（2019高二上·西湖月考）如图，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m电阻不计的金属棒ab，在一水平恒力F作用下由静止向右运动，则（ ）
A．随着ab运动速度的增大，其加速度也增大
B．外力F对ab做的功等于电路中产生的电能
C．当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率
D．无论ab做何运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能
4．（2020高二下·鹤岗月考）如图甲所示，边长L=0.4m的正方形线框总电阻R=1Ω(在图中用等效电阻画出)，方向垂直纸面向外的磁场充满整个线框平面．磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，则下列说法中正确的是( )
A．回路中电流方向沿逆时针方向
B．线框所受安培力逐渐减小
C．5s末回路中的电动势为0.08V
D．0 6s内回路中产生的电热为3.84×10 2J
5．（2020高二下·鹤岗月考）如图所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以 的速度沿光滑导轨（电阻不计）匀速滑到 位置，若 ，则在这两次过程中（ ）
A．回路电流
B．产生的热量
C．通过任一截面的电荷量
D．外力的功率
6．（2020高二下·鹤岗月考）如图所示是圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，它的盘面恰好与匀强磁场垂直，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则（ ）
A．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
B．回路中感应电流大小不变，为
C．回路中感应电流方向不变，为C→D→R→C
D．回路中有周期性变化的感应电流
7．（2020高二下·鹤岗月考）如图所示，有一边长为l的正方形导线框，质量为m，由高h处自由落下，其下边ab进入匀强磁场区域后，线框开始做减速运动，直到其上边cd刚穿出磁场时，速度减小为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是l，则下列结论正确的是（ ）
A．线框穿过磁场区域时做匀减速直线运动
B．线框穿过磁场区域时加速度方向先向上后向下
C．线框进入磁场时的加速度大于穿出磁场时的加速度
D．线框穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为
二、单选题
8．（2017高二上·长沙期末）电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示．现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（ ）
A．从a到b，上极板带正电 B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电 D．从b到a，下极板带正电
9．（2017高二下·江阴期中）如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd．当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是（ ）
A．一起向左运动 B．一起向右运动
C．ab和cd相向运动，相互靠近 D．ab和cd相背运动，相互远离
10．（2020高二下·鹤岗月考）如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示．在 时间内直导线中电流向上，则在 时间内线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（ ）
A．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左
B．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右
C．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右
D．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左
11．（2017高二下·陵川期末）如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R．金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（ ）
A．ab中的感应电流方向由b到a B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变 D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
12．（2019高二上·西湖月考）如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场．当圆环运动到图示位置（∠aOb=90°）时，a、b两点的电势差为（ ）
A． B． C． D．
13．（2019高二上·西湖月考）面积S=4×10-2m2，匝数n=100匝的线圈，放在匀强磁场中且磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，下列判断正确的是( )
A．在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/s
B．在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零
C．在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于0.08 V
D．在第3 s末线圈中的感应电动势等于零
14．（2019高二下·三明月考）图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（ ）
A． B．
C． D．
三、解答题
15．（2020高二下·鹤岗月考）一个边长为a=1 m的正方形线圈，总电阻R=2 Ω，当线圈以v=2 m/s的速度通过磁感应强度为B=0.5 T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直．若磁场的宽度b>1 m，如图所示，求：
（1）线圈进入磁场的过程中感应电流的大小；
（2）线圈在穿过整个磁场的过程中释放的焦耳热．
16．（2020高二下·鹤岗月考）如图所示，在光滑的水平面上有一半径r=10cm、电阻R=1Ω、质量m=1kg的金属环，以速度v=10m/s向一有界磁场滑去．匀强磁场方向垂直于纸面向里，B=0.5T，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环一共释放了32J的热量，求：
（1）此时圆环中电流的瞬时功率；
（2）此时圆环运动的加速度．
17．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数 匝，横截面积 。螺线管导线电阻 ， ， ， 。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度 按如图乙所示的规律变化。求：
（1）螺线管中产生的感应电动势；
（2）闭合 ，电路中的电流稳定后，电阻 的电功率；
（3） 断开后，流经 的电荷量。
18．（2020高二下·鹤岗月考）如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨与水平面成37°夹角放置，导轨间距为L＝1 m，上端接有电阻R＝3 Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m＝0.1
kg、电阻r＝1 Ω的金属杆ab从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下滑过程中始终与导轨垂直并保持良好接触，杆下滑过程中的v-t图像如图乙所示。（g取10 m/s2）求：
（1）磁感应强度B；
（2）杆在磁场中下滑0.1 s过程中电阻R产生的热量。
答案解析部分
1．【答案】A,D
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】解：A、在电路a中，断开S，L、A串联，由于线圈阻碍电流变小，L相当于电源，导致A将逐渐变暗，流过A的电流方向不会发生变化．故A正确，B错误；
C、在电路b中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致A将变得更亮，然后逐渐熄灭．故C错误，D正确；
故选：AD
【分析】电感总是阻碍电流的变化．线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向更原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向更原电流的方向相同，抑制减小，并与灯泡构成电路回路
2．【答案】B,D
【知识点】感应电动势及其产生条件
【解析】【解答】AB、安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，不能检测到毒品，A不符合题意，B符合题意；
C、如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定的磁场，则不能使块状金属产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，C不符合题意；
D、根据A的分析可知，安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，在空间产生交变的磁场，金属物品会产生感应电流；反过来，金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，从而被探测到；恒定电流，只能产生恒定的磁场，则不能使块状金属产生电流。
3．【答案】C,D
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】金属棒所受的安培力为： ， 速度增大，安培力增大，则加速度减小．A不符合题意．根据能量守恒知，外力F对ab做的功等于电路中产生的电能以及ab棒的动能．B不符合题意．当ab棒匀速运动时，外力做的功全部转化为电路中的电能，则外力F做功的功率等于电路中的电功率．C符合题意．根据功能关系知，克服安培力做的功等于电路中产生的电能．D符合题意．
故答案为：CD．
【分析】在电磁感应现象中电路中产生的热量等于外力克服安培力所做的功；在解题时要注意体会功能关系及能量转化与守恒关系．
4．【答案】C,D
【知识点】焦耳定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】由楞次定律可判断出感应电流的方向为顺时针方向，A不符合题意；由图象可知，磁通量变化率是恒定的，根据法拉第电磁感应定律，则有感应电动势一定，依据闭合电路欧姆定律，则感应电流大小也是一定的，再依据安培力表达式F=BIL，安培力大小与磁感强度成正比，B不符合题意；根据感应电动势： ，C符合题意；根据闭合电路欧姆定律，则有感应电流为： ；再根据焦耳定律，那么在0～6s内线圈产生的焦耳热：Q=I2Rt=0.082×1×6=3.84×10-2J，D符合题意；
故答案为：CD．
【分析】本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律、焦耳定律和楞次定律等知识的综合应用，这些都是电磁感应现象遵守的基本规律，要熟练掌握，并能正确应用．
5．【答案】A,B
【知识点】焦耳定律；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．金属棒切割磁感应产生的感应电动势为
感应电流
故
A符合题意；
B．产生的热量
所以
B符合题意；
C．通过任意截面的电荷量
与速度无关，故
C不符合题意；
D．金属棒运动过程中受安培力作用，为使棒匀速运动，外力大小要与安培力相同，则外力的功率
故
D不符合题意。
故答案为：AB
【分析】结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
6．【答案】B,C
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．把铜盘视为闭合回路的一部分，在铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动时，铜盘切割磁感线产生感应电动势，回路中有感应电流，A不符合题意；
BD．铜盘切割磁感线产生感应电动势为E＝ BL2ω
根据闭合电路欧姆定律，回路中感应电流为
B符合题意，D不符合题意；
C．由右手定则可判断出感应电流方向为C→D→R→C，C符合题意。
故答案为：BC
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小。
7．【答案】C,D
【知识点】安培力；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】ABC.线框穿过匀强磁场的过程中，受到重力和安培力作用，设ab边刚进入磁场时的速度为v1，则 ，所以电路中的电流
安培力
由此可知，安培力与速度有关，由牛顿第二定律知
故线框在穿过磁场的过程中加速度随v的减小而减小，随着v的减小，安培力 逐渐减小，但必有 ，所以加速度不可能向下，C符合题意AB不符合题意；
D.线框从释放至穿过磁场的过程中，设产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律得
联立解得
D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
8．【答案】D
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】解：当磁铁N极向下运动时，导致向下穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相反，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下，由于线圈相当于电源，则流过R的电流方向是从b到a，对电容器充电下极板带正电．
故选：D．
【分析】现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，导致线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，线圈中出现感应电流，由楞次定律可判定电流的方向．当线圈中有电动势后，对电阻来说通电后发热，对电容器来说要不断充电直至稳定．
9．【答案】C
【知识点】安培力；电磁感应的发现及产生感应电流的条件；楞次定律；右手定则；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】根据右手螺旋定则知，直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里，电流增强时，磁场增强，根据楞次定律得，回路中的感应电流为abdc，根据左手定则知，ab所受安培力方向向右，cd所受安培力向左，即ab和cd相向运动，相互靠近．故C正确，A、B、D错误．
故选：C．
【分析】根据右手螺旋定则判断直线电流周围的磁场，根据楞次定律判断出回路中的感应电流，再结合左手定则判断ab、cd所受的安培力方向，确定导体棒的运动情况．
10．【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】BD．在 时间内，直导线中的电流向上，由乙可知在 ～T时间内直线电流方向向下，根据安培定则知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流；B项不合题意，D项不合题意．
AC．根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左．离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力所以金属框所受安培力的合力水平向右，A项不合题意，C项符合题意．
故答案为：C
【分析】根据导线的电流方向和磁场的方向，利用左手定则和公式求解安培力的方向，再结合安培力公式求解导体棒受到的安培力大小。
11．【答案】D
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】解：A、磁感应强度均匀减小，磁通量减小，根据楞次定律得，ab中的感应电流方向由a到b，故A错误．
B、由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律 得，感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，故B错误．
C、根据安培力公式F=BIL知，电流不变，B均匀减小，则安培力减小，故C错误．
D、导体棒受安培力和静摩擦力处于平衡，f=F，安培力减小，则静摩擦力减小，故D正确．
故选：D．
【分析】根据楞次定律得出感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律判断感应电流是否不变，根据安培力公式分析安培力是否保存不变，结合平衡分析静摩擦力的变化．
12．【答案】D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】当圆环运动到图示位置，圆环切割磁感线的有效长度为 R；线框刚进入磁场时ab边产生的感应电动势为：E= BRv； 线框进入磁场的过程中a、b两点的电势差由欧姆定律得： ；
故答案为：D．
【分析】本题是电磁感应与电路、力学等知识的综合应用，注意a、b两点的电势差不是感应电动势，而是路端电压．
13．【答案】A
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．磁通量的变化率为 ，A符合题意；
B．磁通量的变化为 ，B不符合题意；
C．感应电动势应为磁通量的变化率乘以线圈的匝数，为8V，C不符合题意；
D．在第3 s末，磁场的大小为零，但是此时磁通量的变化率不为零，故此时的感应电动势不为零，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用斜率可以求出磁通量的变化率；利用初末磁通量大小可以求出磁通量的变化量；利用法拉第电磁感应定律可以求出电动势的大小。
14．【答案】B
【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】开始时bc边进入磁场切割磁感线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针，即为负方向，A不符合题意； 当bc边开始出磁场时，回路中磁通量减小，产生的感应电流为顺时针，方向为正方向，D不符合题意。开始时bc边进入磁场切割磁感线，根据感应电动势大小公式：E=BLv可得，有效切割长度越来越长，感应电动势增大，故感应电流越来越大，且电流方向为负方向；当bc边开始出磁场时，根据感应电动势大小公式：E=BLv可得，切割长度越来越长，感应电动势增大，故感应电流越来越大，且电流方向为正方向，B符合题意，C不符合题意。
故答案为：B
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压，利用欧姆定律求解电流的大小。
15．【答案】（1）解：感应电动势 ，感应电流：
（2）解：线圈进入磁场的时间： ，
则线圈离开磁场的时间也等于0.5s；
线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热：
【知识点】焦耳定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小；
（2）结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
16．【答案】（1）解：从开始进入磁场到有一半进入磁场的过程中，由能量守恒得：
代入数据解得：
此时的感应电动势：
圆环的瞬时功率：
（2）解：感应电流为：
圆环受到的安培力为：
由牛顿第二定律得：
由左手定则可知，安培力水平向左，则加速度水平向左
【知识点】对单物体(质点)的应用；焦耳定律；能量守恒定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，结合功率公式P=U2/R求解功率即可；
（2）利用欧姆定律求解电路中的电流，结合安培力公式求解安培力，利用牛顿第二定律求解加速度即可。
17．【答案】（1）解：根据法拉第电磁感应定律有
代入数据解得
（2）解：根据闭合电路欧姆定律有
电阻 的电功率
（3）解： 断开后流经 的电荷量即为 闭合时电容器极板上所带的电荷量 ； 闭合时，电容器两端的电压
流经 的电荷量
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）利用电磁感应定律可以求出电动势的大小；
（2）利用欧姆定律结合功率的表达式可以求出功率的大小；
（3）利用欧姆定律结合电荷量的表达式可以求出电荷量的大小。
18．【答案】（1）解：由图乙得
0.1 s前，由牛顿第二定律有mgsin θ－f＝ma
代入数据得f＝0.1 N
0.1 s后匀速运动，有mgsin θ－f－FA＝0
而FA＝BIL＝
联立解得
（2）解：杆在磁场中下滑0.1 s过程中的电流
电阻R产生的热量
【知识点】加速度；焦耳定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）利用v-t图像求解物体的加速度，结合牛顿第二定律求解安培力，利用安培力公式求解磁感应强度即可；
（2）结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
黑龙江省鹤岗市第一中学2019-2020学年高二下学期物理4月月考试卷
一、多选题
1．（2017高二上·黑龙江期末）如图电路（a）、（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值都是很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光（ ）
A．在电路（a）中，断开S，A将渐渐变暗
B．在电路（a）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路（b）中，断开S，A将渐渐变暗
D．在电路（b）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
【答案】A,D
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】解：A、在电路a中，断开S，L、A串联，由于线圈阻碍电流变小，L相当于电源，导致A将逐渐变暗，流过A的电流方向不会发生变化．故A正确，B错误；
C、在电路b中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致A将变得更亮，然后逐渐熄灭．故C错误，D正确；
故选：AD
【分析】电感总是阻碍电流的变化．线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向更原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向更原电流的方向相同，抑制减小，并与灯泡构成电路回路
2．（2020高二下·鹤岗月考）安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( )
A．这个安检门也能检查出毒品携带者
B．这个安检门只能检查出金属物品携带者
C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者
D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应
【答案】B,D
【知识点】感应电动势及其产生条件
【解析】【解答】AB、安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，不能检测到毒品，A不符合题意，B符合题意；
C、如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定的磁场，则不能使块状金属产生电流，因而不能检查出金属物品携带者，C不符合题意；
D、根据A的分析可知，安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，在空间产生交变的磁场，金属物品会产生感应电流；反过来，金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，从而被探测到；恒定电流，只能产生恒定的磁场，则不能使块状金属产生电流。
3．（2019高二上·西湖月考）如图，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m电阻不计的金属棒ab，在一水平恒力F作用下由静止向右运动，则（ ）
A．随着ab运动速度的增大，其加速度也增大
B．外力F对ab做的功等于电路中产生的电能
C．当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率
D．无论ab做何运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能
【答案】C,D
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】金属棒所受的安培力为： ， 速度增大，安培力增大，则加速度减小．A不符合题意．根据能量守恒知，外力F对ab做的功等于电路中产生的电能以及ab棒的动能．B不符合题意．当ab棒匀速运动时，外力做的功全部转化为电路中的电能，则外力F做功的功率等于电路中的电功率．C符合题意．根据功能关系知，克服安培力做的功等于电路中产生的电能．D符合题意．
故答案为：CD．
【分析】在电磁感应现象中电路中产生的热量等于外力克服安培力所做的功；在解题时要注意体会功能关系及能量转化与守恒关系．
4．（2020高二下·鹤岗月考）如图甲所示，边长L=0.4m的正方形线框总电阻R=1Ω(在图中用等效电阻画出)，方向垂直纸面向外的磁场充满整个线框平面．磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，则下列说法中正确的是( )
A．回路中电流方向沿逆时针方向
B．线框所受安培力逐渐减小
C．5s末回路中的电动势为0.08V
D．0 6s内回路中产生的电热为3.84×10 2J
【答案】C,D
【知识点】焦耳定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】由楞次定律可判断出感应电流的方向为顺时针方向，A不符合题意；由图象可知，磁通量变化率是恒定的，根据法拉第电磁感应定律，则有感应电动势一定，依据闭合电路欧姆定律，则感应电流大小也是一定的，再依据安培力表达式F=BIL，安培力大小与磁感强度成正比，B不符合题意；根据感应电动势： ，C符合题意；根据闭合电路欧姆定律，则有感应电流为： ；再根据焦耳定律，那么在0～6s内线圈产生的焦耳热：Q=I2Rt=0.082×1×6=3.84×10-2J，D符合题意；
故答案为：CD．
【分析】本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律、焦耳定律和楞次定律等知识的综合应用，这些都是电磁感应现象遵守的基本规律，要熟练掌握，并能正确应用．
5．（2020高二下·鹤岗月考）如图所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以 的速度沿光滑导轨（电阻不计）匀速滑到 位置，若 ，则在这两次过程中（ ）
A．回路电流
B．产生的热量
C．通过任一截面的电荷量
D．外力的功率
【答案】A,B
【知识点】焦耳定律；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．金属棒切割磁感应产生的感应电动势为
感应电流
故
A符合题意；
B．产生的热量
所以
B符合题意；
C．通过任意截面的电荷量
与速度无关，故
C不符合题意；
D．金属棒运动过程中受安培力作用，为使棒匀速运动，外力大小要与安培力相同，则外力的功率
故
D不符合题意。
故答案为：AB
【分析】结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
6．（2020高二下·鹤岗月考）如图所示是圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，它的盘面恰好与匀强磁场垂直，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则（ ）
A．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
B．回路中感应电流大小不变，为
C．回路中感应电流方向不变，为C→D→R→C
D．回路中有周期性变化的感应电流
【答案】B,C
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．把铜盘视为闭合回路的一部分，在铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动时，铜盘切割磁感线产生感应电动势，回路中有感应电流，A不符合题意；
BD．铜盘切割磁感线产生感应电动势为E＝ BL2ω
根据闭合电路欧姆定律，回路中感应电流为
B符合题意，D不符合题意；
C．由右手定则可判断出感应电流方向为C→D→R→C，C符合题意。
故答案为：BC
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小。
7．（2020高二下·鹤岗月考）如图所示，有一边长为l的正方形导线框，质量为m，由高h处自由落下，其下边ab进入匀强磁场区域后，线框开始做减速运动，直到其上边cd刚穿出磁场时，速度减小为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是l，则下列结论正确的是（ ）
A．线框穿过磁场区域时做匀减速直线运动
B．线框穿过磁场区域时加速度方向先向上后向下
C．线框进入磁场时的加速度大于穿出磁场时的加速度
D．线框穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为
【答案】C,D
【知识点】安培力；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】ABC.线框穿过匀强磁场的过程中，受到重力和安培力作用，设ab边刚进入磁场时的速度为v1，则 ，所以电路中的电流
安培力
由此可知，安培力与速度有关，由牛顿第二定律知
故线框在穿过磁场的过程中加速度随v的减小而减小，随着v的减小，安培力 逐渐减小，但必有 ，所以加速度不可能向下，C符合题意AB不符合题意；
D.线框从释放至穿过磁场的过程中，设产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律得
联立解得
D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
二、单选题
8．（2017高二上·长沙期末）电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示．现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（ ）
A．从a到b，上极板带正电 B．从a到b，下极板带正电
C．从b到a，上极板带正电 D．从b到a，下极板带正电
【答案】D
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】解：当磁铁N极向下运动时，导致向下穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相反，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下，由于线圈相当于电源，则流过R的电流方向是从b到a，对电容器充电下极板带正电．
故选：D．
【分析】现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，导致线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，线圈中出现感应电流，由楞次定律可判定电流的方向．当线圈中有电动势后，对电阻来说通电后发热，对电容器来说要不断充电直至稳定．
9．（2017高二下·江阴期中）如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd．当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是（ ）
A．一起向左运动 B．一起向右运动
C．ab和cd相向运动，相互靠近 D．ab和cd相背运动，相互远离
【答案】C
【知识点】安培力；电磁感应的发现及产生感应电流的条件；楞次定律；右手定则；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】根据右手螺旋定则知，直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里，电流增强时，磁场增强，根据楞次定律得，回路中的感应电流为abdc，根据左手定则知，ab所受安培力方向向右，cd所受安培力向左，即ab和cd相向运动，相互靠近．故C正确，A、B、D错误．
故选：C．
【分析】根据右手螺旋定则判断直线电流周围的磁场，根据楞次定律判断出回路中的感应电流，再结合左手定则判断ab、cd所受的安培力方向，确定导体棒的运动情况．
10．（2020高二下·鹤岗月考）如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示．在 时间内直导线中电流向上，则在 时间内线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（ ）
A．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左
B．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右
C．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右
D．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左
【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】BD．在 时间内，直导线中的电流向上，由乙可知在 ～T时间内直线电流方向向下，根据安培定则知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流；B项不合题意，D项不合题意．
AC．根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左．离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力所以金属框所受安培力的合力水平向右，A项不合题意，C项符合题意．
故答案为：C
【分析】根据导线的电流方向和磁场的方向，利用左手定则和公式求解安培力的方向，再结合安培力公式求解导体棒受到的安培力大小。
11．（2017高二下·陵川期末）如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R．金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（ ）
A．ab中的感应电流方向由b到a B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变 D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
【答案】D
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】解：A、磁感应强度均匀减小，磁通量减小，根据楞次定律得，ab中的感应电流方向由a到b，故A错误．
B、由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律 得，感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，故B错误．
C、根据安培力公式F=BIL知，电流不变，B均匀减小，则安培力减小，故C错误．
D、导体棒受安培力和静摩擦力处于平衡，f=F，安培力减小，则静摩擦力减小，故D正确．
故选：D．
【分析】根据楞次定律得出感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律判断感应电流是否不变，根据安培力公式分析安培力是否保存不变，结合平衡分析静摩擦力的变化．
12．（2019高二上·西湖月考）如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场．当圆环运动到图示位置（∠aOb=90°）时，a、b两点的电势差为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】当圆环运动到图示位置，圆环切割磁感线的有效长度为 R；线框刚进入磁场时ab边产生的感应电动势为：E= BRv； 线框进入磁场的过程中a、b两点的电势差由欧姆定律得： ；
故答案为：D．
【分析】本题是电磁感应与电路、力学等知识的综合应用，注意a、b两点的电势差不是感应电动势，而是路端电压．
13．（2019高二上·西湖月考）面积S=4×10-2m2，匝数n=100匝的线圈，放在匀强磁场中且磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，下列判断正确的是( )
A．在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/s
B．在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零
C．在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于0.08 V
D．在第3 s末线圈中的感应电动势等于零
【答案】A
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．磁通量的变化率为 ，A符合题意；
B．磁通量的变化为 ，B不符合题意；
C．感应电动势应为磁通量的变化率乘以线圈的匝数，为8V，C不符合题意；
D．在第3 s末，磁场的大小为零，但是此时磁通量的变化率不为零，故此时的感应电动势不为零，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用斜率可以求出磁通量的变化率；利用初末磁通量大小可以求出磁通量的变化量；利用法拉第电磁感应定律可以求出电动势的大小。
14．（2019高二下·三明月考）图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】开始时bc边进入磁场切割磁感线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针，即为负方向，A不符合题意； 当bc边开始出磁场时，回路中磁通量减小，产生的感应电流为顺时针，方向为正方向，D不符合题意。开始时bc边进入磁场切割磁感线，根据感应电动势大小公式：E=BLv可得，有效切割长度越来越长，感应电动势增大，故感应电流越来越大，且电流方向为负方向；当bc边开始出磁场时，根据感应电动势大小公式：E=BLv可得，切割长度越来越长，感应电动势增大，故感应电流越来越大，且电流方向为正方向，B符合题意，C不符合题意。
故答案为：B
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压，利用欧姆定律求解电流的大小。
三、解答题
15．（2020高二下·鹤岗月考）一个边长为a=1 m的正方形线圈，总电阻R=2 Ω，当线圈以v=2 m/s的速度通过磁感应强度为B=0.5 T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直．若磁场的宽度b>1 m，如图所示，求：
（1）线圈进入磁场的过程中感应电流的大小；
（2）线圈在穿过整个磁场的过程中释放的焦耳热．
【答案】（1）解：感应电动势 ，感应电流：
（2）解：线圈进入磁场的时间： ，
则线圈离开磁场的时间也等于0.5s；
线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热：
【知识点】焦耳定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小；
（2）结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
16．（2020高二下·鹤岗月考）如图所示，在光滑的水平面上有一半径r=10cm、电阻R=1Ω、质量m=1kg的金属环，以速度v=10m/s向一有界磁场滑去．匀强磁场方向垂直于纸面向里，B=0.5T，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环一共释放了32J的热量，求：
（1）此时圆环中电流的瞬时功率；
（2）此时圆环运动的加速度．
【答案】（1）解：从开始进入磁场到有一半进入磁场的过程中，由能量守恒得：
代入数据解得：
此时的感应电动势：
圆环的瞬时功率：
（2）解：感应电流为：
圆环受到的安培力为：
由牛顿第二定律得：
由左手定则可知，安培力水平向左，则加速度水平向左
【知识点】对单物体(质点)的应用；焦耳定律；能量守恒定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，结合功率公式P=U2/R求解功率即可；
（2）利用欧姆定律求解电路中的电流，结合安培力公式求解安培力，利用牛顿第二定律求解加速度即可。
17．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数 匝，横截面积 。螺线管导线电阻 ， ， ， 。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度 按如图乙所示的规律变化。求：
（1）螺线管中产生的感应电动势；
（2）闭合 ，电路中的电流稳定后，电阻 的电功率；
（3） 断开后，流经 的电荷量。
【答案】（1）解：根据法拉第电磁感应定律有
代入数据解得
（2）解：根据闭合电路欧姆定律有
电阻 的电功率
（3）解： 断开后流经 的电荷量即为 闭合时电容器极板上所带的电荷量 ； 闭合时，电容器两端的电压
流经 的电荷量
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）利用电磁感应定律可以求出电动势的大小；
（2）利用欧姆定律结合功率的表达式可以求出功率的大小；
（3）利用欧姆定律结合电荷量的表达式可以求出电荷量的大小。
18．（2020高二下·鹤岗月考）如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨与水平面成37°夹角放置，导轨间距为L＝1 m，上端接有电阻R＝3 Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m＝0.1
kg、电阻r＝1 Ω的金属杆ab从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下滑过程中始终与导轨垂直并保持良好接触，杆下滑过程中的v-t图像如图乙所示。（g取10 m/s2）求：
（1）磁感应强度B；
（2）杆在磁场中下滑0.1 s过程中电阻R产生的热量。
【答案】（1）解：由图乙得
0.1 s前，由牛顿第二定律有mgsin θ－f＝ma
代入数据得f＝0.1 N
0.1 s后匀速运动，有mgsin θ－f－FA＝0
而FA＝BIL＝
联立解得
（2）解：杆在磁场中下滑0.1 s过程中的电流
电阻R产生的热量
【知识点】加速度；焦耳定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）利用v-t图像求解物体的加速度，结合牛顿第二定律求解安培力，利用安培力公式求解磁感应强度即可；
（2）结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
