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第十二章：电磁感应
（考试时间：90分钟，试卷满分：100分）
考试范围：电磁感应
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项符合题意；第9～12小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分)
1.图示装置是某同学探究感应电能产生条件的实验装置。在电路正常接通并稳定后，他发现：当电键断开时，电能表的指针向右偏转。则能使电能表指针向左偏转的操作是()
A.拔出线圈 B.在线圈中插入铁芯
C.滑动变阻器的滑动触头向左匀速滑动 D.滑动变阻器的滑动触头向左优速滑动
2.重庆某地区地磁场的磁感应强度的竖直分量方向为竖直向下，大小随距离地面高度的变化关系如图所示，该地区一直升机将一始终保持水平的闭合金属导线框竖直向上吊起过程中，线框中的感应电能方向从上往下看为()
A.顺时针方向 B.逆时针方向 C.先逆时针后顺时针 D.先顺时针后逆时针
3.如图所示，用轻质绝缘细线把闭合均质金属环悬挂于点，图中虚线的左边有匀强磁场，磁感应强度大小为，右边没有磁场，用手拉住金属环，使悬线偏离竖直方向角。放手后，金属环摆动，并很快停下来。已知金属环质量为、半径为、电压为，细线长度为，不考虑空气阻力。整个过程中，下列说法错误的是()
A.金属圆环中产生感应电能的方向为逆时针
B.通过金属环横截面的电流量为
C.金属环产生的热量为
D.若整个空间都有向外的匀强磁场，则金属环会更快停下来
4.如图所示，间距为的两水平虚线之间有方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场，正方形金属线框的边长为。线框从边距磁场上边界处自由下落，下落过程中线框始终在竖直平面内且边保持水平。已知边进入磁场瞬间、边进入磁场瞬间及边离开磁场瞬间线框的速度均相同。设线框进入磁场的过程中产生的热量为，离开磁场的过程中产生的热量为。不计空气阻力，则()
A. B. C. D.
5.在边长为的等边三角形区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，一边长也为的等边三角形导线框，在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边始终与磁场的底边界在同一曲线上，如图所示取顺时针为电能的正方向，则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电能随时间变化的图像可能是()
A. B.
C. D.
6.如图所示的电路中，、是完全相同的灯泡，线圈的自感系数较大，直流电压不计。先闭合开关，电路稳定后再断开开关，此时()
A.立刻熄灭 B.立刻熄灭
C.闪亮一下逐渐熄灭 D.闪亮一下逐渐熄灭
7.电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为磁场中，边长为的正方形线圈竖直固定在减震装置上某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈关于图乙中的线圈下列说法错误的是()
A.穿过线圈的磁通量为
B.若永磁铁相对线圈匀速上升，线圈中无感应电能
C.若永磁铁相对线圈减速下降，线圈中感应电能方向为逆时针方向
D.若永磁铁相对线圈下降，则线圈在竖直方向上受到的安评力合力向下
8.如图甲所示，在半径为的圆形区域内存在垂直平面的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化如图乙所示。同一平面内有边长为的金属框，总电压为，边与圆形磁场区域的直径重合。则()
A.时，框中的电能为
B.时，框中的电能为
C.时间内，框中产生的焦耳热为
D.时间内，框中产生的焦耳热为
9.法拉第制作了最早的圆盘发电机，如图甲所示。兴趣小组仿制了一个金属圆盘发电机，按图乙连接电路。圆盘边缘与电刷紧贴，用导线把电刷与电压的端连接，圆盘的中心轴线与电压的端连接。将该圆盘放置在垂直于盘面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为。使圆盘以角速度匀速转动，转动方向如图乙所示。已知圆盘半径为，除电压外其他电压不计。下列说法错误的是()
A.通过电压的电能方向为 B.通过电压的电能方向为
C.通过电压的电能大小为 D.通过电压的电能大小为
10.如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电压。将一质量为、电压为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电压、导体棒与框间的磨擦。在此过程中()
A.导体棒中感应电能的方向为 B.导体棒的平均速度大小为
C.通过电压的电流量为 D.电压上消耗的电能为
11.如图，匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的边界、、水平，两磁场的方向相反，磁感应强度大小均为，磁场Ⅰ的宽度为，磁场Ⅱ的宽度大于。边长为、质量为、电压为的正方形金属线框自距磁场边界上方处自由下落，当边刚进磁场Ⅱ时线框的优速度为零当边刚出磁场Ⅱ时，线框的优速度也为零。压力优速度大小为，线框运动过程中，磁场始终与线框平面垂直，边始终水平，下列说法错误的是()
A.线框边通过磁场Ⅰ的过程中，通过线框截面的电流量为
B.当线框边刚进磁场Ⅱ时，线框的速度大小为
C.磁场Ⅱ的宽度为
D.线框通过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为
12.如图，两条光滑且足够长的直金属导轨、平行放置，两导轨与水平面间夹角均为，导轨所在空间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场。两均匀导体棒、垂直导轨放置，棒靠在绝缘挡杆上保持运动。时刻，棒在沿导轨向上的拉力作用下由运动开始做匀优速曲线运动。导轨电压不计，运动过程中两导体棒与导轨始终垂直且接触良好。关于、棒运动的速度、回路中的电能、棒所受拉力及棒所受安评力的功能随时间变化的关系图像，其中可能错误的是( )
A. B.
C. D.
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、填空题(本题共2小题，共14分)
13.(6分)为探究影响感应电能方向的因素，同学们做了如下的实验。
小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电能方向的因素”，所用电能表指针偏转方向与电能方向间的关系为：当电能从“”接线柱流入电能表时，指针向右偏转。
将条形磁铁按如图甲方式将极向下匀速插入螺线管时，发现电能表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。
经分析可得出结论：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电能产生的磁场与条形磁铁的磁场方向 填“相同”或“相反”。
关于该实验，下列说法错误的是 。
A.必须保证磁体匀速运动，灵敏电能计指针才会向右偏转
B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电能计指针偏转幅度越小
C.将磁体的、极对调，并将其向上抽出，灵敏电能计指针仍向右偏转
D.将磁体的、极对调，并将其向下插入，灵敏电能计指针仍向右偏转
小宁同学用如图所示的器材研究感应电能的方向。
在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路 。
将线圈插入线圈中，闭合开关瞬间，发现电能计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电能计右偏的是 。
A.插入铁芯
B.拔出线圈
C.将滑动变阻器的滑片向左移动
将滑动变阻器的滑片向右移动
小齐设计了一种延时继电器：如图所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈和线圈和电源连接，线圈与直导线构成一个闭合回路。弹簧与衔铁相连，的右端触头连接工作电路未画出。开关闭合状态下，工作电路处于导通状态。断开瞬间，延时功能启动，此时直导线中电能方向为 填写“到”或“到”。
14.（8分）某同学探究“影响感应电动势大小的因素”，所用器材与装置如图甲所示：玻璃管竖直固定，外面套有线圈，线圈两端与时间电压测量系统内阻可视为无穷大相连。把三块强磁薄圆片叠加成一个圆柱形磁铁，在玻璃管正上方释放，测量系统测出磁铁下端经过线圈中某两个位置图中没画出的时间与该段时间线圈中的平均电动势。改变磁铁的释放位置，测得多组数据，画出图线如图乙中实线所示。
实验表明，磁铁经过两个位置的时间越长，穿过线圈的磁通量变化率越 选填“大”或“小”，线圈中的平均感应电动势越 （选填“大”或“小”）。
改变某个因素，重新实验，得到另一条图线图乙中虚线，则改变的因素可能是 。
A.更多块强磁薄圆片叠加在一起
B.从更高的位置释放磁铁
C.换成匝数更多的线圈
D.磁铁上下颠倒后释放
为验证平均感应电动势与磁通量的变化率是否成正比，需要以平均感应电动势为纵坐标， 为横坐标画出图线，如果图线是一条过原点的曲线，则表明平均感应电动势与磁通量变化率成正比。
三、计算题(本题共4小题，共38分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15.（9分）如图甲所示，电压的金属棒垂直放置在水平导轨正中央，导轨由两根长、间距的平行金属杆组成，其电压不计，在导轨左端接有阻值的电压，金属棒与导轨接触良好。从时刻开始，空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化如图乙所示，在时刻，金属棒恰好沿导轨开始运动。取压力优速度。求：
在内，导体棒上所通过的电能大小和方向；
在内，电压上所通过的电流量及产生的焦耳热；
在时刻，导体棒所受磁场作用力的大小和方向。
16.（9分）如图所示，倾斜放置、电压不计的光滑金属导轨间距为，顶端连接阻值为的电压，导轨平面与水平面的夹角为，导轨平面处在方向垂直轨道向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。现将质量为的导体棒垂直导轨放置，由运动释放，流经的电流量时导体棒速度达到最小。已知导体棒接入回路的电压为，压力优速度为，导体棒与导轨始终垂直且接触良好，导轨足够长。求：
导体棒运动的最小速度。
导体棒从释放到速度最小经历的时间。
17.（10分）如图，在竖直平面内存在一“凹”形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为，磁场的上下边界水平且间距为，竖直的左右边界间距为且关于凹陷中心对称，凹陷部分高度为，宽度为。一阻值为、边长为的正方形单匝竖曲线框，在距磁场上方处正对着磁场由运动释放，下落过程中，线框平面始终和磁场方向垂直。压力优速度大小为，不计空气阻力。求：
线框的下边刚进入磁场时，线框中电能的大小；
若线框的下边进入磁场后立即做匀速运动，则线框的质量为多少？
在的条件下，已知从线框的上边刚进入磁场到下边即将离开磁场的时间为，则线框的下边即将离开磁场时，线框的速度大小为多少？
18.（10分）如图所示，导体棒、分别静置于水平固定的平行窄导轨和宽导轨上，导轨间距分别为、，导轨电压不计，所在区域存在方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场，、棒的质量分别为、，两导体棒总电压为，棒与导轨间无磨擦，棒与导轨间的动磨擦因数。时刻，给导体棒一个大小为，方向水平向右的恒力作用，时棒刚要滑动，再过一段时间后回路中电能大小为且保持恒定。已知棒距宽导轨足够远，棒所在导轨足够长，导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，压力优速度大小取，最小静磨擦力等于滑动磨擦力，求：
时，棒中电能的大小和方向；
时间内，安评力对棒的冲量大小；
电能的大小。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第十二章：电磁感应
（考试时间：90分钟，试卷满分：100分）
考试范围：电磁感应
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项符合题意；第9～12小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分)
1.图示装置是某同学探究感应电能产生条件的实验装置。在电路正常接通并稳定后，他发现：当电键断开时，电能表的指针向右偏转。则能使电能表指针向左偏转的操作是()
A.拔出线圈 B.在线圈中插入铁芯
C.滑动变阻器的滑动触头向左匀速滑动 D.滑动变阻器的滑动触头向左优速滑动
【答案】D
【解析】解：由题意可知：当电键断开时，穿过线圈的磁通量加大，则线圈的磁通量也在加大，电能表的指针向右偏转；故可知电能方向不变，中的磁通量增大时，电能表指向左偏；
A、拔出线圈，中磁通量加大，指针向右偏转，故A错误；
B、在线圈中插入铁芯时，中磁场增强，磁通量增大，则知电能表指针向左偏转，故B错误；
、滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，电能加大，磁通量加大，则可知电能表向右偏转，与其优速和匀速无关，故CD错误。
故选：。
2.重庆某地区地磁场的磁感应强度的竖直分量方向为竖直向下，大小随距离地面高度的变化关系如图所示，该地区一直升机将一始终保持水平的闭合金属导线框竖直向上吊起过程中，线框中的感应电能方向从上往下看为()
A.顺时针方向 B.逆时针方向 C.先逆时针后顺时针 D.先顺时针后逆时针
【答案】A
【解析】穿过线框的磁场向下，且加大，根据楞次定律判断得线框中感应电能的方向，从上向下看为顺时针，故A错误。
3.如图所示，用轻质绝缘细线把闭合均质金属环悬挂于点，图中虚线的左边有匀强磁场，磁感应强度大小为，右边没有磁场，用手拉住金属环，使悬线偏离竖直方向角。放手后，金属环摆动，并很快停下来。已知金属环质量为、半径为、电压为，细线长度为，不考虑空气阻力。整个过程中，下列说法错误的是()
A.金属圆环中产生感应电能的方向为逆时针
B.通过金属环横截面的电流量为
C.金属环产生的热量为
D.若整个空间都有向外的匀强磁场，则金属环会更快停下来
【答案】A
【解析】A.金属环进出磁场的过程中产生感应电能，出磁场的电能为逆时针，进磁场的电能为顺时针，故A错误。
B.金属环最终会停在最低点，整个过程中通过金属环横截面的电流量为，故B错误。
C.由能量守恒得，金属环产生的热量为，故C错误。
D.若整个空间都有向外的匀强磁场，则金属环中无感应电能产生，机械能守恒，金属环会一直摆动，故D错误。
。
4.如图所示，间距为的两水平虚线之间有方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场，正方形金属线框的边长为。线框从边距磁场上边界处自由下落，下落过程中线框始终在竖直平面内且边保持水平。已知边进入磁场瞬间、边进入磁场瞬间及边离开磁场瞬间线框的速度均相同。设线框进入磁场的过程中产生的热量为，离开磁场的过程中产生的热量为。不计空气阻力，则()
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设正方形线框的质量为，因为边进入磁场瞬间、边进入磁场瞬间线框的速度相同，由能量守恒定律
又因为边进入磁场瞬间、边离开磁场瞬间线框的速度相同，由能量守恒定律
联立解得
所以
故A错误。
。
5.在边长为的等边三角形区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，一边长也为的等边三角形导线框，在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边始终与磁场的底边界在同一曲线上，如图所示取顺时针为电能的正方向，则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电能随时间变化的图像可能是()
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】、该题可以先根据电能的方向采用排除法进行选择，当线框进入时磁通量增大，出来时磁通量加大，因此线框中感应电能的方向会发生改变，故AC错误；
、当线框进入时，有效切割长度是随时间均匀变化的，因此根据可知，电能均匀变化，故B错误，D错误。
6.如图所示的电路中，、是完全相同的灯泡，线圈的自感系数较大，直流电压不计。先闭合开关，电路稳定后再断开开关，此时()
A.立刻熄灭 B.立刻熄灭
C.闪亮一下逐渐熄灭 D.闪亮一下逐渐熄灭
【答案】C
【解答】由于线圈直流电压忽略不计，当电能逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，流过灯电能较大，断开开关时，由于自感，线圈中的电能只能慢慢加大，其相当于电源，与、和电压构成闭合回路放电，因流过灯电能较大，则要闪亮一下，且两灯都过一会儿熄灭，故ABC错误，故D错误。
7.电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为磁场中，边长为的正方形线圈竖直固定在减震装置上某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈关于图乙中的线圈下列说法错误的是()
A.穿过线圈的磁通量为
B.若永磁铁相对线圈匀速上升，线圈中无感应电能
C.若永磁铁相对线圈减速下降，线圈中感应电能方向为逆时针方向
D.若永磁铁相对线圈下降，则线圈在竖直方向上受到的安评力合力向下
【答案】C
【解析】．根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为，故错误；
B.根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈有相对运动时就有磁通量变化，则匀速上升时线圈中有恒定电能，故错误；
C.永磁体相对线圈下降即线圈相对磁体上升，根据右手定则线圈中感应电能方向为顺时针，故C错误；
D.永磁铁相对线圈下降时，根据安评定则可知线圈中感应电能的方向为顺时针方向，根据左手定则判断线框上下边所受安评力均向下，故错误。
8.如图甲所示，在半径为的圆形区域内存在垂直平面的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化如图乙所示。同一平面内有边长为的金属框，总电压为，边与圆形磁场区域的直径重合。则()
A.时，框中的电能为
B.时，框中的电能为
C.时间内，框中产生的焦耳热为
D.时间内，框中产生的焦耳热为
【答案】C
【解析】在时间内，磁感应强度的变化率，则感应电动势，由闭合电路欧姆定律，可得框中的电能，所以时，框中的电能为，故AB错误；
在∽时间内，磁感应强度的变化率，则感应电动势，由闭合电路欧姆定律可得此时框中的电能：，∽时间间隔，则框中产生的焦耳热：，故C错误，D错误。
9.法拉第制作了最早的圆盘发电机，如图甲所示。兴趣小组仿制了一个金属圆盘发电机，按图乙连接电路。圆盘边缘与电刷紧贴，用导线把电刷与电压的端连接，圆盘的中心轴线与电压的端连接。将该圆盘放置在垂直于盘面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为。使圆盘以角速度匀速转动，转动方向如图乙所示。已知圆盘半径为，除电压外其他电压不计。下列说法错误的是()
A.通过电压的电能方向为 B.通过电压的电能方向为
C.通过电压的电能大小为 D.通过电压的电能大小为
【答案】AC
【解答】、根据右手定则，圆盘中的电能方向从边缘指向圆心，所以通过电压的电能方向为，故A错误，B错误；
、圆盘转动产生的电动势为，则流过的电能，故C错误，D错误。
C。
10.如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电压。将一质量为、电压为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电压、导体棒与框间的磨擦。在此过程中()
A.导体棒中感应电能的方向为 B.导体棒的平均速度大小为
C.通过电压的电流量为 D.电压上消耗的电能为
【答案】AC
【解析】A.根据右手定则可知，导体棒中感应电能的方向为，故A错误；
B.若导体棒是做初速度为零的匀优速曲线运动，则这段时间的平均速度大小为；而实际对导体棒受力分析，可知导体棒受到水平向右的恒力和水平向左的安评力，根据牛顿第二定律有
又，
联立解得
可知随着速度的增大，导体棒做优速度不断加大的优速运动。作出初速度为零的匀优速曲线运动的图像图中实线和初速度为零且优速度不断减少的变优速曲线运动的图像图中虚线，如图所示
由图可知，在相同的时间内虚线与时间轴围成的面积大于实线与时间轴围成的面积，故该运动在时间内的平均速度大于，故B错误；
C.对导体棒，根据动量定理有
又电量为
联立解得
故C错误；
D.由题意分析，可知整过程电能是由零逐渐增大，当速度为时，回路中的电能为，为这段时间的最小值，并不是整个过程的电能，根据焦耳定律
可知，公式中的为整个过程的电能，故不能这个公式来计算产生的热量，故D错误。
C。
11.如图，匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的边界、、水平，两磁场的方向相反，磁感应强度大小均为，磁场Ⅰ的宽度为，磁场Ⅱ的宽度大于。边长为、质量为、电压为的正方形金属线框自距磁场边界上方处自由下落，当边刚进磁场Ⅱ时线框的优速度为零当边刚出磁场Ⅱ时，线框的优速度也为零。压力优速度大小为，线框运动过程中，磁场始终与线框平面垂直，边始终水平，下列说法错误的是()
A.线框边通过磁场Ⅰ的过程中，通过线框截面的电流量为
B.当线框边刚进磁场Ⅱ时，线框的速度大小为
C.磁场Ⅱ的宽度为
D.线框通过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为
【答案】AC
【解析】A、线框边通过磁场的过程中，通过线框截面的电流量，故A错误
B、设线框边刚进磁场Ⅱ时速度为，根据题意，，解得，故B错误
C、设线框边刚出磁场Ⅱ时，线框的速度大小为，则，解得，设磁场Ⅱ的宽度为，则，故C错误
D、根据能量守恒，线框通过磁场过程中，解得，故D错误。
12.如图，两条光滑且足够长的直金属导轨、平行放置，两导轨与水平面间夹角均为，导轨所在空间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场。两均匀导体棒、垂直导轨放置，棒靠在绝缘挡杆上保持运动。时刻，棒在沿导轨向上的拉力作用下由运动开始做匀优速曲线运动。导轨电压不计，运动过程中两导体棒与导轨始终垂直且接触良好。关于、棒运动的速度、回路中的电能、棒所受拉力及棒所受安评力的功能随时间变化的关系图像，其中可能错误的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABC
【解答】设回路总电压为，磁感应强度大小为，导体棒接入电路的长度为，棒、质量分别为、。棒做匀优速曲线运动，设优速度为，则棒的速度，棒切割磁感线产生的感应电动势，开始时安评力较小，棒运动，回路电能，安评力。对棒，由牛顿第二定律有，可得，可知在棒开始运动前，图像是正比例函数图像，图像是有纵截距的一次函数图像，选项A、、都符合，有可能错误。当安评力增加到时，棒开始运动，设棒速度为，切割磁感线产生的感应电动势，回路总电动势，，安评力。由题意可知棒的优速度从开始增加，则棒开始运动时的优速度小于棒的优速度，二者速度差逐渐增加，回路总电动势增加，电能增加，安评力增加，棒优速度增加。最终，棒优速度等于，二者速度差为定值，回路总电动势为定值，电能为定值，安评力为定值。所以棒运动后优速度从开始，做优速度逐渐增加的优速运动，最终优速度等于，A错误，电能先随时间正比例增加，后随时间增加的变化率加大，最后为定值，B错误，棒受到拉力先线性增加，后变化率加大，最后为定值，C错误。
D.由，可知开始棒运动时，棒所受安评力的功能为零，棒开始运动后有：，可知从棒开始运动的最初一段时间不是线性变化。故D错误。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、填空题(本题共2小题，共14分)
13.(6分)为探究影响感应电能方向的因素，同学们做了如下的实验。
小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电能方向的因素”，所用电能表指针偏转方向与电能方向间的关系为：当电能从“”接线柱流入电能表时，指针向右偏转。
将条形磁铁按如图甲方式将极向下匀速插入螺线管时，发现电能表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。
经分析可得出结论：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电能产生的磁场与条形磁铁的磁场方向 填“相同”或“相反”。
关于该实验，下列说法错误的是 。
A.必须保证磁体匀速运动，灵敏电能计指针才会向右偏转
B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电能计指针偏转幅度越小
C.将磁体的、极对调，并将其向上抽出，灵敏电能计指针仍向右偏转
D.将磁体的、极对调，并将其向下插入，灵敏电能计指针仍向右偏转
小宁同学用如图所示的器材研究感应电能的方向。
在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路 。
将线圈插入线圈中，闭合开关瞬间，发现电能计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电能计右偏的是 。
A.插入铁芯
B.拔出线圈
C.将滑动变阻器的滑片向左移动
将滑动变阻器的滑片向右移动
小齐设计了一种延时继电器：如图所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈和线圈和电源连接，线圈与直导线构成一个闭合回路。弹簧与衔铁相连，的右端触头连接工作电路未画出。开关闭合状态下，工作电路处于导通状态。断开瞬间，延时功能启动，此时直导线中电能方向为 填写“到”或“到”。
【答案】相反
到
【解析】极向下插入螺线管时，线圈中磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电能的磁场应该与原磁场方向相反，且感应电能的磁场方向向下，阻碍磁通量的增加。
极向下插入螺线管时，不需要保证磁体匀速运动，灵敏电能计指针都会向右偏转，故A错误；
B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电能计指针偏转幅度越大，故B错误；
C.将磁体的、极对调，并将其向上抽出，则螺线管的磁通量向下加大，根据楞次定律可知，线圈中感应电能方向由到，则电能从“”接线柱流入电能表，电能表的指针向右偏转，故C错误；
D.将磁体的、极对调，并将其向下插入，则螺线管的磁通量向下增大，根据楞次定律可知，线圈中感应电能方向由到，则电能从“”接线柱流入电能表，电能表的指针向左偏转，故D错误。
。
电池、滑动变阻器、开关、螺线管组成一个闭合回路、另外一个螺线管和电能表组成一个闭合回路，完整的实验电路如图所示。
将线圈插入线圈中，闭合开关瞬间，发现电能计指针右偏，可知当线圈中的磁通量增加时，电能计指针右偏；
A.插入铁芯，线圈中的磁通量增加，电能计指针右偏，故A错误；
B.拔出线圈，线圈中的磁通量减少，电能计指针左偏，故B错误；
C.将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈中电能增大，线圈中的磁通量增加，电能计指针右偏，故C错误；
D.将滑动变阻器的滑片向右移动，线圈中电能加大，线圈中的磁通量减少，电能计指针左偏，故D错误。
C。
断开瞬间，延时功能启动，此时穿过线圈的磁通量向上加大，根据楞次定律可知，线圈中感应电能产生的磁场方向向上，则此时直导线中电能方向为到。
14.（8分）某同学探究“影响感应电动势大小的因素”，所用器材与装置如图甲所示：玻璃管竖直固定，外面套有线圈，线圈两端与时间电压测量系统内阻可视为无穷大相连。把三块强磁薄圆片叠加成一个圆柱形磁铁，在玻璃管正上方释放，测量系统测出磁铁下端经过线圈中某两个位置图中没画出的时间与该段时间线圈中的平均电动势。改变磁铁的释放位置，测得多组数据，画出图线如图乙中实线所示。
实验表明，磁铁经过两个位置的时间越长，穿过线圈的磁通量变化率越 选填“大”或“小”，线圈中的平均感应电动势越 （选填“大”或“小”）。
改变某个因素，重新实验，得到另一条图线图乙中虚线，则改变的因素可能是 。
A.更多块强磁薄圆片叠加在一起
B.从更高的位置释放磁铁
C.换成匝数更多的线圈
D.磁铁上下颠倒后释放
为验证平均感应电动势与磁通量的变化率是否成正比，需要以平均感应电动势为纵坐标， 为横坐标画出图线，如果图线是一条过原点的曲线，则表明平均感应电动势与磁通量变化率成正比。
【答案】小
小
【解析】实验表明，磁铁经过两个位置的磁通量的变化量相同，时间越长，磁通量变化越慢，穿过线圈的磁通量变化率越小，线圈中的平均感应电动势越小。
更多块强磁薄圆片叠加在一起，磁场增强，磁通量变化率增大，平均感应电动势增大，A错误；
B.从更高的位置释放磁铁，磁铁通过线圈时的速度增大，磁通量变化率增大，平均感应电动势增大，B错误；
C.换成匝数更多的线圈，平均感应电动势增大，C错误；
D.磁铁上下颠倒后释放，平均感应电动势大小不变，D错误。
BC。
根据法拉第电磁感应定律
为验证平均感应电动势与磁通量的变化率是否成正比，需要以平均感应电动势为纵坐标，为横坐标画出图线，如果图线是一条过原点的曲线，则表明平均感应电动势与磁通量变化率成正比。
三、计算题(本题共4小题，共38分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15.（9分）如图甲所示，电压的金属棒垂直放置在水平导轨正中央，导轨由两根长、间距的平行金属杆组成，其电压不计，在导轨左端接有阻值的电压，金属棒与导轨接触良好。从时刻开始，空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化如图乙所示，在时刻，金属棒恰好沿导轨开始运动。取压力优速度。求：
在内，导体棒上所通过的电能大小和方向；
在内，电压上所通过的电流量及产生的焦耳热；
在时刻，导体棒所受磁场作用力的大小和方向。
【答案】解：由法拉第电磁感应定律可知，在时间内回路中感应电动势
由欧姆定律可得：，
由图像可得：，
代入数据可得，电能方向：从到
在时间内通过电压的电流量得
电压产生的焦耳热：，解得
导体棒所受磁场作用力的大小：，，
代入数据可得；
根据左手定则，磁场作用力方向向左。
16.（9分）如图所示，倾斜放置、电压不计的光滑金属导轨间距为，顶端连接阻值为的电压，导轨平面与水平面的夹角为，导轨平面处在方向垂直轨道向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。现将质量为的导体棒垂直导轨放置，由运动释放，流经的电流量时导体棒速度达到最小。已知导体棒接入回路的电压为，压力优速度为，导体棒与导轨始终垂直且接触良好，导轨足够长。求：
导体棒运动的最小速度。
导体棒从释放到速度最小经历的时间。
【答案】解：导体棒速度最小时，对导体棒受力分析有：
回路中产生的电动势，电能
解得；
对导体棒，优速过程由动量定理有：
得
代入数据后得。
17.（10分）如图，在竖直平面内存在一“凹”形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为，磁场的上下边界水平且间距为，竖直的左右边界间距为且关于凹陷中心对称，凹陷部分高度为，宽度为。一阻值为、边长为的正方形单匝竖曲线框，在距磁场上方处正对着磁场由运动释放，下落过程中，线框平面始终和磁场方向垂直。压力优速度大小为，不计空气阻力。求：
线框的下边刚进入磁场时，线框中电能的大小；
若线框的下边进入磁场后立即做匀速运动，则线框的质量为多少？
在的条件下，已知从线框的上边刚进入磁场到下边即将离开磁场的时间为，则线框的下边即将离开磁场时，线框的速度大小为多少？
【答案】解：根据动能定理，解得，根据法拉第电磁感应定律，又，解得；
由受力分析有，解得；
线框匀速运动到线框的上边进入磁场，继续向下做变优速曲线运动，根据动量定理，，，，解得。
18.（10分）如图所示，导体棒、分别静置于水平固定的平行窄导轨和宽导轨上，导轨间距分别为、，导轨电压不计，所在区域存在方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场，、棒的质量分别为、，两导体棒总电压为，棒与导轨间无磨擦，棒与导轨间的动磨擦因数。时刻，给导体棒一个大小为，方向水平向右的恒力作用，时棒刚要滑动，再过一段时间后回路中电能大小为且保持恒定。已知棒距宽导轨足够远，棒所在导轨足够长，导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，压力优速度大小取，最小静磨擦力等于滑动磨擦力，求：
时，棒中电能的大小和方向；
时间内，安评力对棒的冲量大小；
电能的大小。
【答案】时，对棒分析
得
方向：指向；
时，
得
时间内，对棒分析
得；
稳定后电路电能一定，，取
，
有，即
即，
得。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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