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安徽省宿州市十三所重点中学2020-2021学年高二下学期物理期中质量检测试卷
一、单选题
1．（2021高二下·宿州期中）下列对科学家研究物理规律的论述，哪一项是正确的（　　）
A．奥斯特首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究
B．安培通过实验发现磁场对电流有作用力，此力的方向总是沿磁场方向
C．楞次在分析实验事实后提出，感应电流的磁场方向，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D．法拉第通过实验得出，只要闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中就一定会产生感应电流
【答案】C
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A．法拉第首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究，A不符合题意；
B．安培通过实验发现磁场对电流有作用力，此力的方向总是与磁场方向垂直，B不符合题意；
C．楞次在分析实验事实后提出，感应电流的磁场方向，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，C符合题意；
D．法拉第通过实验得出，只要闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就一定会产生感应电流，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】法拉第首先引入了电场线和磁感线，安培力的方向总是与磁场方向垂直；只要闭合电路的部分导体在磁场中切割磁感线时其电路一定会产生感应电流。
2．（2021高二下·蚌埠月考）科学家发现一种新型合金材料 ，只要略微加热该材料下面的铜片，这种合金就会从非磁性合金变成强磁性合金。将两个相同的条状新型合金材料竖直放置，在其正上方分别竖直、水平放置两闭合金属线圈，如图甲、乙所示。现对两条状新型合金材料下面的铜片加热，则（　　）
A．甲图线圈有收缩的趋势
B．乙图线圈有收缩的趋势
C．甲图线圈中一定产生逆时针方向的感应电流
D．乙图线圈中一定产生顺时针方向的感应电流
【答案】B
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】AC．对两条状新型合金材料加热，均会从非磁性合金变成强磁性合金，甲图中，穿过线圈的磁通量为零，故甲图线圈中始终无感应电流产生，也不受安培力，无收缩扩张趋势， AC不符合题意；
B．乙图线圈中磁通量增加，依据楞次定律，线圈有收缩并远离趋势， B符合题意；
D．依据感应电流产生条件，乙图线圈中一定产生感应电流，但磁场方向未知，所以感应电流方向不确定， D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】当导致线圈的磁通量变化，从而产生感应电流，感应磁场去阻碍线圈的磁通量变化。
3．（2021高二下·宿州期中）如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导体棒MN在导轨上沿水平方向在磁场中滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B，则（　　）
A．若导体棒向左匀速运动时，B被A排斥
B．若导体棒向左加速运动时，B被A排斥
C．若导体棒向右加速运动时，B被A吸引
D．因导体棒运动方向未知，故不能确定B被A吸引或排斥
【答案】B
【知识点】楞次定律；右手定则
【解析】【解答】A．导体棒向左匀速运动时，切割磁感线产生的感应电动势恒定，感应电流不变。电磁铁A的磁性不变，所以金属环B的磁通量不变，因此A和B间无相互作用力。
BC．导体棒向左加速或向右加速时，导体棒切割磁感线产生的电动势越来越大，电流越来越大，电磁铁A的磁性越来越强，金属环B的磁通量变大，根据楞次定律，A和B间有排斥力。B符合题意，C不符合题意；
D．导体棒加速，A和B间有斥力；导体棒减速，A和B间有引力，与导体棒运动方向无关，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用右手定则结合导体棒速度的变化可以判别感应电流的大小及方向变化，利用磁通量的变化结合楞次定律可以判别线圈的运动。
4．（2021高二下·宿州期中）电磁炉是常用的电器，如图所示，关于电磁炉，以下说法中正确的是（　　）
A．电磁炉是利用变化的磁场在铁质锅底产生涡流，进而对锅内食物加热
B．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流，利用热传导对锅内食物加热
C．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
D．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉将不能起到加热作用
【答案】A
【知识点】涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】电磁灶是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故涡流是由于锅底中的电磁感应产生的；A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】电磁灶时利用变化的磁场产生涡流，利用铁质锅底产生涡流对食物进行加热。
5．（2021高二下·宿州期中）先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化如图甲所示；第二次灯泡两端的电压随时间变化规律如图乙所示（不考虑温度对灯泡电阻影响）。则以下说法正确的是（　　）
A．第一、第二次，灯泡两端的电压之比为1：2
B．第一、第二次，通过灯泡的电流之比是
C．第一、第二次，灯泡电功率之比是
D．第一、第二次，灯泡在相等时间内产生的热量之比是1：5
【答案】D
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．甲图中交流电源的电压有效值为
乙图中交流电源的有效值满足
第一、第二次，灯泡两端的电压之比为
A不符合题意；
B．根据欧姆定律，由 可知，第一、第二次，通过灯泡的电流之比为 ，B不符合题意；
C．根据功率的表达式，有
第一、第二次，灯泡电功率之比为 ，C不符合题意；
D．根据焦耳定律，有
第一、第二次，灯泡在相等时间内产生的热量之比为 ，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用焦耳定律结合热等效原理可以求出两个灯泡电压有效值的大小，结合欧姆定律可以求出电流之比的大小；利用电流和电压的比值可以求出电功率的比值，结合时间可以求出产生热量的比值。
6．（2021高二下·宿州期中）如图，直角三角形金属框 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于 边向上。 两金属棒分别串有电压表、电流表，当金属框绕 边逆时针转动时，下列判断正确的是（　　）
A．电流表没有读数， 电势相等
B．电流表有读数， 电势不相等
C．电压表无读数， 电势不相等
D．电压表有读数， 电势不相等
【答案】C
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】导体棒bc、ac做切割磁感线运动，产生感应电动势， 、 不为零， 电势不相等， 电势不相等，但运动的过程中穿过线圈的磁通量一直为零，不变，故金属框中无电流，电流表没有读数，同时电压表也没有读数；ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用线圈中无磁通量的变化可以判别电流表没有读输，利用右手定则可以比较电势的高低进而判别电压表是否存在读数。
7．（2021高二下·宿州期中）在如图所示的电路中， 、 是两个相同的小灯泡，A、B处的虚线框内各接有一个电学元件a、b两端分别与直流电源和交流电源相连接，且直流电源的电压与交流电源电压的有效值相等；观察两种情况下灯泡的亮度，当接直流电源时， 不发光， 正常发光；当接交流电源时， 发光， 明显变暗，则下列说法正确的是
A．A中接的是电阻，B中接的是电容器
B．A中接的是电容器，B中接的是电感线圈
C．A中接的是电感线圈，B中接的是电容器
D．A中接的是电感线圈，B中接的是电阻
【答案】B
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响
【解析】【解答】当a、b端加直流电压时，L1灯不发光，L2灯正常发光；当加同样电压的交流电源时，L1灯发光，L2灯发光较暗．知线框A中为电容器，因为电容隔直通交．线框B中是电感线圈，因为电感线圈对交流电有阻碍作用，对直流电无阻碍作用．
故答案为：B．
【分析】利用电感和电容对变化电流的作用可以判别其A是电容器其B是电感线圈。
8．（2021高二下·宿州期中）如图所示，匀强磁场边界水平，方向垂直纸面向里，两固定竖直光滑金属导轨电阻不计，完全相同的导体棒 水平置于磁场上方且相距一定距离。现同时由静止释放 进入磁场时恰好做匀速运动， 出磁场时， 刚好进入磁场，已知导体棒与导轨接触良好。竖直导轨足够长，则 在穿越磁场过程中（　　）
A．若 棒到磁场距离足够大， 棒有可能在磁场中向上运动
B．可能做先加速后匀速的运动
C．运动时间小于 在磁场中运动时间
D．克服安培力做的功小于 穿越磁场过程中克服安培力做的功
【答案】C
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】ABC．ab棒进入磁场时，做匀速运动，知安培力等于重力，即
因为cd棒进入磁场的速度大于ab棒进入磁场的速度，所以安培力大于重力，所以cd棒进入磁场先做减速运动，若速度达到ab棒进入磁场的速度会做匀速运动。即cd棒进入磁场可能先减速后匀速，或一直做减速运动，不可能向上运动。不管做哪一种运动，平均速度都大于ab棒进入磁场的速度，则运动的时间小于ab在磁场中运动的时间，AB不符合题意，C符合题意；
D． 因为cd棒在磁场中的速度不小于ab棒的速度，则安培力不小于ab棒所受的安培力，即cd棒克服安培力做功大于ab棒穿越磁场中克服安培力所做的功，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当ab棒进入磁场做匀速直线运动，其安培力等于重力，由于cd棒进入磁场的速度比较大所以先减速后匀速，不可能向上运动；利用速度的比较可以判别cd在磁场中运动的时间；利用速度的比较可以比较安培力的大小进而比较安培力做功的大小。
二、多选题
9．（2021高二下·宿州期中）如图电路 中，电阻R和自感线圈L的电阻值相同，接通K，使电路达到稳定，灯泡S发光。则下列说法正确的是（　　）
A．在电路 中，闭合 立即变亮
B．在电路 中，断开 将渐渐变暗
C．在电路 中，闭合 将渐渐变亮
D．在电路 中，断开 将先变得更亮，然后渐渐变暗
【答案】B,D
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响
【解析】【解答】AB．在电路（a）中，闭合K，由于L中产生自感电动势阻碍电流的增加，可知灯S逐渐变亮；断开K，由于线圈阻碍电流变小，通过线圈的电流在S、L、R中重新组成回路，导致S将逐渐变暗，A不符合题意，B符合题意；
CD．在电路（b）中，闭合K时，S立刻变亮；由于电阻R和自感线圈L的电阻值相同，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开K时，由于线圈阻碍电流变小，导致S将变得更亮，然后逐渐变暗。C不符合题意，D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】在电路a中，开关闭合时由于电感的作用其灯泡逐渐变亮，当断开开关时其电感与电感形成回路其灯泡逐渐变暗；在电路b中，开关闭合时其灯泡立即变亮再慢慢变暗，断开开关时其灯泡先变亮再逐渐变暗。
10．（2021高二下·宿州期中）在炎热酷暑的时候，大量的用电器高负荷工作，一些没有更新升级输电设备的老旧社区，由于输电线老化，线损提高，入户电压降低，远达不到电器正常工作的需要，因此出现一种智能调节变压器的家用稳压设备，其原理就是根据入户电压与用电器工作电压，自动调节原副线圈匝数比的理想变压器，现某用户工作情况如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．现入户电压 ，若要稳压源输出电压 ，则需调节
B．空调制冷启动时，热水器实际功率降低
C．空调制冷停止时，电压表 示数增大
D．若入户电压 减小，仍使用电器正常工作，则电流表 增大
【答案】A,B,D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．根据变压器的变压比可知， ，入户电压 U1=150V，若要稳压源输出电压U2=225V，则需调节 ，A符合题意；
B．空调制冷启动时，消耗功率变大，副线圈干路电流增大，则导线电阻上的电压增大，则热水器两端电压减小，热水器实际功率降低，B符合题意；
C．电压表V2的示数由原线圈的电压和匝数比决定，与空调无关，C不符合题意；
D．若入户电压U1减小，根据变压比可知，副线圈输出电压减小，为了保证用电器正常工作，需要减小匝数比，使副线圈输出电压不变，用电器两端电压不变，副线圈输出电流不变，根据变流比可知，原线圈输入电流增大，即入户电流增大，通过输电线路的电流增大，损耗增大，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用输出电压和输入电压的比值可以求出匝数的比值；当空调开启工作时其干路电流变大，其干路电阻消耗的电压增大则热水器两端电压变小实际功率降低；当空调制冷停止时，由于输入电压决定输出电压则电压表读数不变；当输入电压变小时，需要用电器正常工作则输入电流要变大。
11．（2021高二下·宿州期中）一通电长直导线和矩形导线框 放置于粗糙水平桌面上，当直导线通以如图所示电流时，下面说法正确的是（　　）
A．当直导线电流增大时，线框中感应电流方向为
B．保持直导线电流不变，以AD边为轴转动 过程中线框中电流方向为
C．保持直导线电流不变，线框平行直导线在水平面内向上移动，线框中无感应电流
D．当直导线电流增大时，直导线受到向右的摩擦力
【答案】C,D
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】A．当直导线电流增大时，线框中磁通量垂直纸面向里的增加，根据楞次定律，可知线框中感应电流方向为ADCBA。A不符合题意；
B．保持直导线电流不变，以AD边为轴转动 过程中线框中磁通量垂直纸面向里的减小，根据楞次定律，可知线框中感应电流方向为ABCDA。B不符合题意；
C．保持直导线电流不变，线框平行直导线在水平面内向上移动，线框磁通量不变，故无感应电流。C符合题意；
D．当直导线电流增大时，根据楞次定律，可知直导线有向左运动的趋势，故直导线受到向右的摩擦力。D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】利用导线电流的变化可以判别线圈中磁通量的变化进而判别感应电流的方向；当以AD为轴转动时其磁通量变小，结合楞次定律可以判别感应电流的方向；利用楞次定律可以判别安培力的方向，结合平衡可以判别摩擦力的方向。
12．（2021高二下·宿州期中）如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长是L，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域， 时刻线框全部进入磁场。感应电流大小为I，外力大小为F，位移大小为X，线框中电功率的瞬时值为P，通过导体横截面的电荷量为q，则下列图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B,D
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】导线切割磁感线的速度与时间的关系为 ，速度与位移的关系为 ，所以感应电流为
或者
根据牛顿第二定律得
整理得
线框中电功率的瞬时值为
通过导体横截面的电荷量为
即F与t成一次函数关系，P与t成二次函数关系，I与 成正比例关系，q与x成正比例关系。
故答案为：BD。
【分析】导线做匀加速直线运动，利用速度公式结合电动势的表达式可以求出感应电流和位移的关系；利用牛顿第二定律可以求出外力和时间的关系；利用热功率表达式可以求出功率和时间的关系；利用电流定义式可以求出电荷量和位移的关系。
三、填空题
13．（2021高二下·宿州期中）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框 ，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且 边始终与水平的磁场边界平行。当 边刚进入磁场时，则线框中产生的感应电流的方向为　 　选填“顺时针”或“逆吋针”）；线框中产生的感应电流的大小为　 　； 两点间的电势差大小　 　；
【答案】逆时针；；
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】当 边刚进入磁场时，线框中磁通量增加，根据楞次定律可知则线框中产生的感应电流的方向为逆时针。
边刚进入磁场时，根据动能定理，有
根据法拉第电磁感应定律，有
根据闭合电路欧姆定律，有
联立，可得
两点间的电势差大小为
【分析】当cd边刚进入磁场时其磁通量增加，利用楞次定律可以判别感应电流的方向；利用动能定理可以求出刚进入磁场的速度大小；结合动生电动势的表达式及欧姆定律可以求出cd边两端电势差的大小。
14．（2021高二下·宿州期中）如图所示，导体杆 在作用于 中点且垂直于 的力作用下，绕过圆心O且垂直纸面的轴，沿半径为r的光滑半圆形框架，在匀强磁场中以一定的角速度 转动，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里， 间接有电阻R，杆和框架电阻不计，则 两点中电势较高的点为　 　（选填O或P点）， 两端电压大小　 　，外力的功率　 　。
【答案】P点；；
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】根据右手定则可知OP中的电流方向为O→P，由于OP为电源，在电源内部电流由低电势流向高电势，故P点电势较高；
由于杆OP上的电阻不计，故OP两端的电压等于OP杆转动产生的感应电动势，由感应电动势的公式可得
可得
根据杆匀速转动可知，外力的功率等于电功率，杆在转动过程中产生感应电动势为
恒定电流其电流大小为
根据电功率的计算公式
可得
【分析】利用右手定则可以判别电流的方向，利用电流方向可以判别电势的高低；利用动生电动势的表达式可以求出OP两端的电压大小；利用电功率和外力功率相等结合热功率的表达式和欧姆定律可以求出外力功率的大小。
四、解答题
15．（2021高二下·宿州期中）如图所示，线圈匝数 ，电阻 ，横截面积 ，处在 均匀变化的磁场中。电阻 ，求：
（1）当开关K闭合，电路稳定后通过电阻 的电流大小；
（2）当电路稳定后，断开开关K，通过电阻 的电量。
【答案】（1）开关K闭合时
流经 的电流：
（2）开关K断开前，电容器电压
电容器放电量
解得通过电阻 的电量
【知识点】含容电路分析
【解析】【分析】（1）当开关闭合时，利用法拉第电磁感应定律可以求出电动势的大小，结合欧美定律可以求出通过电阻的电流大小；
（2）开关断开前，利用欧姆定律可以求出电容器两端电压的大小，结合电容器的电容定义式可以求出通过电阻电荷量的大小。
16．（2021高二下·宿州期中）如图所示，一交流发电机的矩形线圈在磁感应强度 的匀强磁场中绕 轴以角速度 匀速转动。已知线圈面积 ，匝数 ，线圈电阻 ，外接电阻 ，电表均为理想电表。求：
（1）S闭合时，电压表示数；
（2）线圈从图示位置转过 的过程中通过电流表的电荷量；
（3）若将线圈转速加倍，写出从图示时刻起通过R的电流瞬时值表达式。
【答案】（1）交流电动势的最大值
电动势的有效值
电流的有效值
则电压表的读数
（2）根据电荷量的计算公式
流过电流表的平均电流
解得
（3）由感应电动势的最大值，和电流的计算公式
线圈从平衡位置开始振动则
（V）
【知识点】交变电流的产生及规律
【解析】【分析】（1）线圈在磁场中转动，利用电动势峰值的表达式可以求出电动势峰值的大小，结合欧姆定律可以求出电压表的读数大小；
（2）已知线圈转过的角度，利用法拉第电磁感应定律及欧姆定律可以求出电荷量的大小；
（3）利用电动势的表达式可以求出电动势的峰值，结合欧姆定律可以求出线圈的电流峰值，结合角速度可以求出电流瞬时值的表达式。
17．（2021高二下·宿州期中）如图，理想变压器原线圈与一个 的交流电源相连，副线圈并联两个不同的小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为 ，正常发光时电阻为 ，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为 ，试计算：
（1）原、副线圈的匝数比；
（2）流过灯泡b的电流。
【答案】（1）设原、副线圈两端电压分别为U1、U2，流经原副线圈的电流分别为 ，灯a正常发光 时，由公式
解得
由题意知 U1=20V，由公式
解得
n1﹕n2=5﹕1
（2）由公式
解得I2=0.6A
【知识点】变压器原理
【解析】【分析】（1）已知两个灯泡正常发光，利用功率的表达式可以求出输出电压的大小；结合输入电压的大小可以求出匝数的比值；
（2）已知匝数之比可以求出副线圈的输出电流大小，利用电功率可以求出经过a的电流大小，利用并联电路的电流特点可以求出流过b的电流大小。
18．（2021高二下·宿州期中）如图甲所示，足够长的粗糙斜面与水平面成 固定放置，斜面上平行虚线 和 之间有垂直斜面向上的有界匀强磁场，间距为 ，磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示。现有一质量为 ，总电阻为 ，边长也为 的正方形单匝金属线圈 ，其初始位置有一半面积位于磁场中，在 时刻，线圈恰好能保持静止，此后在 时，线圈开始沿斜面下滑，下滑过程中线圈 边始终与虚线 保持平行。已知线圈完全进入磁场前已经开始做匀速直线运动。求：（取 ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
（1）线圈与斜面间的动摩擦因数；
（2）线圈在磁场中运动的最大速度；
（3）线圈从开始运动到通过整个磁场的过程中，线圈中产生的焦耳热。
【答案】（1）0~ 时间内，根据法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律可得线圈中的感应电流为
设线圈与斜面间的动摩擦因数为μ。 时，B1=1T，此时线圈恰好能保持静止，则根据平衡条件有
解得 。
（2）线圈在磁场中运动的最大速度即为匀速运动时的速度大小，设为v。此后磁感应强度大小将不再变化，为B2=2T，则线圈此时的感应电动势为
感应电流为
所受安培力大小为
对线圈根据平衡条件得
联立并代入数据解得 。
（3）设线圈从开始运动到通过整个磁场的过程中，线圈中产生的焦耳热为Q，根据能量守恒定律有
代入数据解得 。
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的图像类问题
【解析】【分析】（1）已知磁感应强度与时间的关系，利用法拉第电磁感应定律可以求出电动势的大小；结合欧姆定律可以求出感应电流的大小；结合金属线圈的平衡方程可以求出动摩擦因数的大小；
（2）线圈在磁场中运动，利用欧姆定律结合安培力的表达式和平衡方程可以求出线圈的最大电流；
（3）线圈从开始运动到通过整个磁场的过程，利用能量守恒定律可以求出线圈产生的焦耳热的大小。
1 / 1安徽省宿州市十三所重点中学2020-2021学年高二下学期物理期中质量检测试卷
一、单选题
1．（2021高二下·宿州期中）下列对科学家研究物理规律的论述，哪一项是正确的（　　）
A．奥斯特首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究
B．安培通过实验发现磁场对电流有作用力，此力的方向总是沿磁场方向
C．楞次在分析实验事实后提出，感应电流的磁场方向，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D．法拉第通过实验得出，只要闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中就一定会产生感应电流
2．（2021高二下·蚌埠月考）科学家发现一种新型合金材料 ，只要略微加热该材料下面的铜片，这种合金就会从非磁性合金变成强磁性合金。将两个相同的条状新型合金材料竖直放置，在其正上方分别竖直、水平放置两闭合金属线圈，如图甲、乙所示。现对两条状新型合金材料下面的铜片加热，则（　　）
A．甲图线圈有收缩的趋势
B．乙图线圈有收缩的趋势
C．甲图线圈中一定产生逆时针方向的感应电流
D．乙图线圈中一定产生顺时针方向的感应电流
3．（2021高二下·宿州期中）如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导体棒MN在导轨上沿水平方向在磁场中滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B，则（　　）
A．若导体棒向左匀速运动时，B被A排斥
B．若导体棒向左加速运动时，B被A排斥
C．若导体棒向右加速运动时，B被A吸引
D．因导体棒运动方向未知，故不能确定B被A吸引或排斥
4．（2021高二下·宿州期中）电磁炉是常用的电器，如图所示，关于电磁炉，以下说法中正确的是（　　）
A．电磁炉是利用变化的磁场在铁质锅底产生涡流，进而对锅内食物加热
B．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流，利用热传导对锅内食物加热
C．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
D．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉将不能起到加热作用
5．（2021高二下·宿州期中）先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电。第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化如图甲所示；第二次灯泡两端的电压随时间变化规律如图乙所示（不考虑温度对灯泡电阻影响）。则以下说法正确的是（　　）
A．第一、第二次，灯泡两端的电压之比为1：2
B．第一、第二次，通过灯泡的电流之比是
C．第一、第二次，灯泡电功率之比是
D．第一、第二次，灯泡在相等时间内产生的热量之比是1：5
6．（2021高二下·宿州期中）如图，直角三角形金属框 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于 边向上。 两金属棒分别串有电压表、电流表，当金属框绕 边逆时针转动时，下列判断正确的是（　　）
A．电流表没有读数， 电势相等
B．电流表有读数， 电势不相等
C．电压表无读数， 电势不相等
D．电压表有读数， 电势不相等
7．（2021高二下·宿州期中）在如图所示的电路中， 、 是两个相同的小灯泡，A、B处的虚线框内各接有一个电学元件a、b两端分别与直流电源和交流电源相连接，且直流电源的电压与交流电源电压的有效值相等；观察两种情况下灯泡的亮度，当接直流电源时， 不发光， 正常发光；当接交流电源时， 发光， 明显变暗，则下列说法正确的是
A．A中接的是电阻，B中接的是电容器
B．A中接的是电容器，B中接的是电感线圈
C．A中接的是电感线圈，B中接的是电容器
D．A中接的是电感线圈，B中接的是电阻
8．（2021高二下·宿州期中）如图所示，匀强磁场边界水平，方向垂直纸面向里，两固定竖直光滑金属导轨电阻不计，完全相同的导体棒 水平置于磁场上方且相距一定距离。现同时由静止释放 进入磁场时恰好做匀速运动， 出磁场时， 刚好进入磁场，已知导体棒与导轨接触良好。竖直导轨足够长，则 在穿越磁场过程中（　　）
A．若 棒到磁场距离足够大， 棒有可能在磁场中向上运动
B．可能做先加速后匀速的运动
C．运动时间小于 在磁场中运动时间
D．克服安培力做的功小于 穿越磁场过程中克服安培力做的功
二、多选题
9．（2021高二下·宿州期中）如图电路 中，电阻R和自感线圈L的电阻值相同，接通K，使电路达到稳定，灯泡S发光。则下列说法正确的是（　　）
A．在电路 中，闭合 立即变亮
B．在电路 中，断开 将渐渐变暗
C．在电路 中，闭合 将渐渐变亮
D．在电路 中，断开 将先变得更亮，然后渐渐变暗
10．（2021高二下·宿州期中）在炎热酷暑的时候，大量的用电器高负荷工作，一些没有更新升级输电设备的老旧社区，由于输电线老化，线损提高，入户电压降低，远达不到电器正常工作的需要，因此出现一种智能调节变压器的家用稳压设备，其原理就是根据入户电压与用电器工作电压，自动调节原副线圈匝数比的理想变压器，现某用户工作情况如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．现入户电压 ，若要稳压源输出电压 ，则需调节
B．空调制冷启动时，热水器实际功率降低
C．空调制冷停止时，电压表 示数增大
D．若入户电压 减小，仍使用电器正常工作，则电流表 增大
11．（2021高二下·宿州期中）一通电长直导线和矩形导线框 放置于粗糙水平桌面上，当直导线通以如图所示电流时，下面说法正确的是（　　）
A．当直导线电流增大时，线框中感应电流方向为
B．保持直导线电流不变，以AD边为轴转动 过程中线框中电流方向为
C．保持直导线电流不变，线框平行直导线在水平面内向上移动，线框中无感应电流
D．当直导线电流增大时，直导线受到向右的摩擦力
12．（2021高二下·宿州期中）如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长是L，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域， 时刻线框全部进入磁场。感应电流大小为I，外力大小为F，位移大小为X，线框中电功率的瞬时值为P，通过导体横截面的电荷量为q，则下列图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
三、填空题
13．（2021高二下·宿州期中）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框 ，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且 边始终与水平的磁场边界平行。当 边刚进入磁场时，则线框中产生的感应电流的方向为　 　选填“顺时针”或“逆吋针”）；线框中产生的感应电流的大小为　 　； 两点间的电势差大小　 　；
14．（2021高二下·宿州期中）如图所示，导体杆 在作用于 中点且垂直于 的力作用下，绕过圆心O且垂直纸面的轴，沿半径为r的光滑半圆形框架，在匀强磁场中以一定的角速度 转动，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里， 间接有电阻R，杆和框架电阻不计，则 两点中电势较高的点为　 　（选填O或P点）， 两端电压大小　 　，外力的功率　 　。
四、解答题
15．（2021高二下·宿州期中）如图所示，线圈匝数 ，电阻 ，横截面积 ，处在 均匀变化的磁场中。电阻 ，求：
（1）当开关K闭合，电路稳定后通过电阻 的电流大小；
（2）当电路稳定后，断开开关K，通过电阻 的电量。
16．（2021高二下·宿州期中）如图所示，一交流发电机的矩形线圈在磁感应强度 的匀强磁场中绕 轴以角速度 匀速转动。已知线圈面积 ，匝数 ，线圈电阻 ，外接电阻 ，电表均为理想电表。求：
（1）S闭合时，电压表示数；
（2）线圈从图示位置转过 的过程中通过电流表的电荷量；
（3）若将线圈转速加倍，写出从图示时刻起通过R的电流瞬时值表达式。
17．（2021高二下·宿州期中）如图，理想变压器原线圈与一个 的交流电源相连，副线圈并联两个不同的小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为 ，正常发光时电阻为 ，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为 ，试计算：
（1）原、副线圈的匝数比；
（2）流过灯泡b的电流。
18．（2021高二下·宿州期中）如图甲所示，足够长的粗糙斜面与水平面成 固定放置，斜面上平行虚线 和 之间有垂直斜面向上的有界匀强磁场，间距为 ，磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示。现有一质量为 ，总电阻为 ，边长也为 的正方形单匝金属线圈 ，其初始位置有一半面积位于磁场中，在 时刻，线圈恰好能保持静止，此后在 时，线圈开始沿斜面下滑，下滑过程中线圈 边始终与虚线 保持平行。已知线圈完全进入磁场前已经开始做匀速直线运动。求：（取 ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
（1）线圈与斜面间的动摩擦因数；
（2）线圈在磁场中运动的最大速度；
（3）线圈从开始运动到通过整个磁场的过程中，线圈中产生的焦耳热。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】物理学史
【解析】【解答】A．法拉第首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究，A不符合题意；
B．安培通过实验发现磁场对电流有作用力，此力的方向总是与磁场方向垂直，B不符合题意；
C．楞次在分析实验事实后提出，感应电流的磁场方向，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，C符合题意；
D．法拉第通过实验得出，只要闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就一定会产生感应电流，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】法拉第首先引入了电场线和磁感线，安培力的方向总是与磁场方向垂直；只要闭合电路的部分导体在磁场中切割磁感线时其电路一定会产生感应电流。
2．【答案】B
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】AC．对两条状新型合金材料加热，均会从非磁性合金变成强磁性合金，甲图中，穿过线圈的磁通量为零，故甲图线圈中始终无感应电流产生，也不受安培力，无收缩扩张趋势， AC不符合题意；
B．乙图线圈中磁通量增加，依据楞次定律，线圈有收缩并远离趋势， B符合题意；
D．依据感应电流产生条件，乙图线圈中一定产生感应电流，但磁场方向未知，所以感应电流方向不确定， D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】当导致线圈的磁通量变化，从而产生感应电流，感应磁场去阻碍线圈的磁通量变化。
3．【答案】B
【知识点】楞次定律；右手定则
【解析】【解答】A．导体棒向左匀速运动时，切割磁感线产生的感应电动势恒定，感应电流不变。电磁铁A的磁性不变，所以金属环B的磁通量不变，因此A和B间无相互作用力。
BC．导体棒向左加速或向右加速时，导体棒切割磁感线产生的电动势越来越大，电流越来越大，电磁铁A的磁性越来越强，金属环B的磁通量变大，根据楞次定律，A和B间有排斥力。B符合题意，C不符合题意；
D．导体棒加速，A和B间有斥力；导体棒减速，A和B间有引力，与导体棒运动方向无关，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用右手定则结合导体棒速度的变化可以判别感应电流的大小及方向变化，利用磁通量的变化结合楞次定律可以判别线圈的运动。
4．【答案】A
【知识点】涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】电磁灶是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故涡流是由于锅底中的电磁感应产生的；A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】电磁灶时利用变化的磁场产生涡流，利用铁质锅底产生涡流对食物进行加热。
5．【答案】D
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A．甲图中交流电源的电压有效值为
乙图中交流电源的有效值满足
第一、第二次，灯泡两端的电压之比为
A不符合题意；
B．根据欧姆定律，由 可知，第一、第二次，通过灯泡的电流之比为 ，B不符合题意；
C．根据功率的表达式，有
第一、第二次，灯泡电功率之比为 ，C不符合题意；
D．根据焦耳定律，有
第一、第二次，灯泡在相等时间内产生的热量之比为 ，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用焦耳定律结合热等效原理可以求出两个灯泡电压有效值的大小，结合欧姆定律可以求出电流之比的大小；利用电流和电压的比值可以求出电功率的比值，结合时间可以求出产生热量的比值。
6．【答案】C
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】导体棒bc、ac做切割磁感线运动，产生感应电动势， 、 不为零， 电势不相等， 电势不相等，但运动的过程中穿过线圈的磁通量一直为零，不变，故金属框中无电流，电流表没有读数，同时电压表也没有读数；ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用线圈中无磁通量的变化可以判别电流表没有读输，利用右手定则可以比较电势的高低进而判别电压表是否存在读数。
7．【答案】B
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响
【解析】【解答】当a、b端加直流电压时，L1灯不发光，L2灯正常发光；当加同样电压的交流电源时，L1灯发光，L2灯发光较暗．知线框A中为电容器，因为电容隔直通交．线框B中是电感线圈，因为电感线圈对交流电有阻碍作用，对直流电无阻碍作用．
故答案为：B．
【分析】利用电感和电容对变化电流的作用可以判别其A是电容器其B是电感线圈。
8．【答案】C
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】ABC．ab棒进入磁场时，做匀速运动，知安培力等于重力，即
因为cd棒进入磁场的速度大于ab棒进入磁场的速度，所以安培力大于重力，所以cd棒进入磁场先做减速运动，若速度达到ab棒进入磁场的速度会做匀速运动。即cd棒进入磁场可能先减速后匀速，或一直做减速运动，不可能向上运动。不管做哪一种运动，平均速度都大于ab棒进入磁场的速度，则运动的时间小于ab在磁场中运动的时间，AB不符合题意，C符合题意；
D． 因为cd棒在磁场中的速度不小于ab棒的速度，则安培力不小于ab棒所受的安培力，即cd棒克服安培力做功大于ab棒穿越磁场中克服安培力所做的功，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当ab棒进入磁场做匀速直线运动，其安培力等于重力，由于cd棒进入磁场的速度比较大所以先减速后匀速，不可能向上运动；利用速度的比较可以判别cd在磁场中运动的时间；利用速度的比较可以比较安培力的大小进而比较安培力做功的大小。
9．【答案】B,D
【知识点】电感器与电容器对交变电流的影响
【解析】【解答】AB．在电路（a）中，闭合K，由于L中产生自感电动势阻碍电流的增加，可知灯S逐渐变亮；断开K，由于线圈阻碍电流变小，通过线圈的电流在S、L、R中重新组成回路，导致S将逐渐变暗，A不符合题意，B符合题意；
CD．在电路（b）中，闭合K时，S立刻变亮；由于电阻R和自感线圈L的电阻值相同，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开K时，由于线圈阻碍电流变小，导致S将变得更亮，然后逐渐变暗。C不符合题意，D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】在电路a中，开关闭合时由于电感的作用其灯泡逐渐变亮，当断开开关时其电感与电感形成回路其灯泡逐渐变暗；在电路b中，开关闭合时其灯泡立即变亮再慢慢变暗，断开开关时其灯泡先变亮再逐渐变暗。
10．【答案】A,B,D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．根据变压器的变压比可知， ，入户电压 U1=150V，若要稳压源输出电压U2=225V，则需调节 ，A符合题意；
B．空调制冷启动时，消耗功率变大，副线圈干路电流增大，则导线电阻上的电压增大，则热水器两端电压减小，热水器实际功率降低，B符合题意；
C．电压表V2的示数由原线圈的电压和匝数比决定，与空调无关，C不符合题意；
D．若入户电压U1减小，根据变压比可知，副线圈输出电压减小，为了保证用电器正常工作，需要减小匝数比，使副线圈输出电压不变，用电器两端电压不变，副线圈输出电流不变，根据变流比可知，原线圈输入电流增大，即入户电流增大，通过输电线路的电流增大，损耗增大，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用输出电压和输入电压的比值可以求出匝数的比值；当空调开启工作时其干路电流变大，其干路电阻消耗的电压增大则热水器两端电压变小实际功率降低；当空调制冷停止时，由于输入电压决定输出电压则电压表读数不变；当输入电压变小时，需要用电器正常工作则输入电流要变大。
11．【答案】C,D
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】A．当直导线电流增大时，线框中磁通量垂直纸面向里的增加，根据楞次定律，可知线框中感应电流方向为ADCBA。A不符合题意；
B．保持直导线电流不变，以AD边为轴转动 过程中线框中磁通量垂直纸面向里的减小，根据楞次定律，可知线框中感应电流方向为ABCDA。B不符合题意；
C．保持直导线电流不变，线框平行直导线在水平面内向上移动，线框磁通量不变，故无感应电流。C符合题意；
D．当直导线电流增大时，根据楞次定律，可知直导线有向左运动的趋势，故直导线受到向右的摩擦力。D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】利用导线电流的变化可以判别线圈中磁通量的变化进而判别感应电流的方向；当以AD为轴转动时其磁通量变小，结合楞次定律可以判别感应电流的方向；利用楞次定律可以判别安培力的方向，结合平衡可以判别摩擦力的方向。
12．【答案】B,D
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】导线切割磁感线的速度与时间的关系为 ，速度与位移的关系为 ，所以感应电流为
或者
根据牛顿第二定律得
整理得
线框中电功率的瞬时值为
通过导体横截面的电荷量为
即F与t成一次函数关系，P与t成二次函数关系，I与 成正比例关系，q与x成正比例关系。
故答案为：BD。
【分析】导线做匀加速直线运动，利用速度公式结合电动势的表达式可以求出感应电流和位移的关系；利用牛顿第二定律可以求出外力和时间的关系；利用热功率表达式可以求出功率和时间的关系；利用电流定义式可以求出电荷量和位移的关系。
13．【答案】逆时针；；
【知识点】电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】当 边刚进入磁场时，线框中磁通量增加，根据楞次定律可知则线框中产生的感应电流的方向为逆时针。
边刚进入磁场时，根据动能定理，有
根据法拉第电磁感应定律，有
根据闭合电路欧姆定律，有
联立，可得
两点间的电势差大小为
【分析】当cd边刚进入磁场时其磁通量增加，利用楞次定律可以判别感应电流的方向；利用动能定理可以求出刚进入磁场的速度大小；结合动生电动势的表达式及欧姆定律可以求出cd边两端电势差的大小。
14．【答案】P点；；
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】根据右手定则可知OP中的电流方向为O→P，由于OP为电源，在电源内部电流由低电势流向高电势，故P点电势较高；
由于杆OP上的电阻不计，故OP两端的电压等于OP杆转动产生的感应电动势，由感应电动势的公式可得
可得
根据杆匀速转动可知，外力的功率等于电功率，杆在转动过程中产生感应电动势为
恒定电流其电流大小为
根据电功率的计算公式
可得
【分析】利用右手定则可以判别电流的方向，利用电流方向可以判别电势的高低；利用动生电动势的表达式可以求出OP两端的电压大小；利用电功率和外力功率相等结合热功率的表达式和欧姆定律可以求出外力功率的大小。
15．【答案】（1）开关K闭合时
流经 的电流：
（2）开关K断开前，电容器电压
电容器放电量
解得通过电阻 的电量
【知识点】含容电路分析
【解析】【分析】（1）当开关闭合时，利用法拉第电磁感应定律可以求出电动势的大小，结合欧美定律可以求出通过电阻的电流大小；
（2）开关断开前，利用欧姆定律可以求出电容器两端电压的大小，结合电容器的电容定义式可以求出通过电阻电荷量的大小。
16．【答案】（1）交流电动势的最大值
电动势的有效值
电流的有效值
则电压表的读数
（2）根据电荷量的计算公式
流过电流表的平均电流
解得
（3）由感应电动势的最大值，和电流的计算公式
线圈从平衡位置开始振动则
（V）
【知识点】交变电流的产生及规律
【解析】【分析】（1）线圈在磁场中转动，利用电动势峰值的表达式可以求出电动势峰值的大小，结合欧姆定律可以求出电压表的读数大小；
（2）已知线圈转过的角度，利用法拉第电磁感应定律及欧姆定律可以求出电荷量的大小；
（3）利用电动势的表达式可以求出电动势的峰值，结合欧姆定律可以求出线圈的电流峰值，结合角速度可以求出电流瞬时值的表达式。
17．【答案】（1）设原、副线圈两端电压分别为U1、U2，流经原副线圈的电流分别为 ，灯a正常发光 时，由公式
解得
由题意知 U1=20V，由公式
解得
n1﹕n2=5﹕1
（2）由公式
解得I2=0.6A
【知识点】变压器原理
【解析】【分析】（1）已知两个灯泡正常发光，利用功率的表达式可以求出输出电压的大小；结合输入电压的大小可以求出匝数的比值；
（2）已知匝数之比可以求出副线圈的输出电流大小，利用电功率可以求出经过a的电流大小，利用并联电路的电流特点可以求出流过b的电流大小。
18．【答案】（1）0~ 时间内，根据法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律可得线圈中的感应电流为
设线圈与斜面间的动摩擦因数为μ。 时，B1=1T，此时线圈恰好能保持静止，则根据平衡条件有
解得 。
（2）线圈在磁场中运动的最大速度即为匀速运动时的速度大小，设为v。此后磁感应强度大小将不再变化，为B2=2T，则线圈此时的感应电动势为
感应电流为
所受安培力大小为
对线圈根据平衡条件得
联立并代入数据解得 。
（3）设线圈从开始运动到通过整个磁场的过程中，线圈中产生的焦耳热为Q，根据能量守恒定律有
代入数据解得 。
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的图像类问题
【解析】【分析】（1）已知磁感应强度与时间的关系，利用法拉第电磁感应定律可以求出电动势的大小；结合欧姆定律可以求出感应电流的大小；结合金属线圈的平衡方程可以求出动摩擦因数的大小；
（2）线圈在磁场中运动，利用欧姆定律结合安培力的表达式和平衡方程可以求出线圈的最大电流；
（3）线圈从开始运动到通过整个磁场的过程，利用能量守恒定律可以求出线圈产生的焦耳热的大小。
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