安徽省宿州市泗县第一中学2020-2021学年高二下学期物理第二次月考试卷
一、单选题
1．（2021高二下·蚌埠月考）关于物理学史、以及原理，以下说法正确的是
A．奥斯特心系“磁生电”，总结出了电磁感应定律
B．洛伦兹力始终不做功，所以动生电动势的产生与洛伦兹力无关
C．线圈的磁通量与线圈的匝数无关，线圈中产生的感应电动势也与线圈的匝数无关
D．涡流跟平时说的感应电流一样，都是由于穿过导体的磁通量的变化而产生
2．（2021高二下·泗县月考）如图，一个半径为L的半圆形硬导体AB以速度 ，在水平U型框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B，回路中的电阻为 ，半圆形硬导体AB的电阻为 ，其余电阻不计，则半圆形导体AB切割磁感线产生感应电动势的大小及AB之间的电势差分别为( )
A． ， B． ，
C． ， D． ，
3．（2019高二下·会宁期中）如图所示，处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正方向，则下图能反映线圈感应电流I随时间t变化的图线是( )
A． B．
C． D．
4．（2019高二上·辽宁月考）如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向内．一个三角形闭合导线框，由位置1（左）沿纸面匀速运动到位置2（右）．取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点（t=0），规定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流号时间关系的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（2021高二下·泗县月考）法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分別与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（ ）
A．无论圆盘怎样转动，流过电阻R的电流均为零
B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿b到a的方向流动
C．若圆盘转动方向变化，则电流方向发生变化
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的8倍
6．（2021高二下·泗县月考）某同学利用如图所示电路研究自感现象。电源的电动势为E，内阻不计，电感线圈L的电阻不计。在 时刻闭合开关S，电路稳定后，在 时刻断开S，发现灯泡L闪亮一下后逐渐熄灭。若取由A到B的电流方向为电流的正方向，则下列图中表示通过灯泡D的电流随时间t变化的图像中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
7．（2019高二下·宜昌期中）如图所示是一交变电流的i-t图象，则该交流电电流的有效值为( )
A． A B． C．4A D．
8．（2019高二下·福州月考）如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )
A．整个过程都做匀速运动
B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动
C．整个过程都做匀减速运动
D．穿出时的速度一定小于初速度
二、多选题
9．（2021高二下·泗县月考）如图，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上，M与电源、开关、滑动变阻器相连，P为滑动变阻器的滑片，开关S处于闭合状态，N与电阻R相连。下列说法正确的是 （ ）
A．当P向右移动时，通过R的电流方向为由b到a
B．当P向右移动时，通过R的电流方向为由a到b
C．断开S的瞬间，通过R的电流方向为由b到a
D．断开S的瞬间，通过R的电流方向为由a到b
10．（2019高二上·如东月考）如图所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220V,50Hz的交流电源，以下叙述中正确的是( )
A．改接220V,100Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯亮度不变
B．改接220V,100Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变
C．改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗
D．改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变
11．（2021高二下·泗县月考）如图（a）所示，一个半径为r1、匝数为n、电阻值为R的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路，导线的电阻不计。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的图像如图（b）所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，下列关于0~t1时间内的分析正确的是（ ）
A．R1中电流的方向由a到b
B．电流的大小为
C．线圈两端的电压为
D．通过电阻R1的电荷量为
12．（2021高二下·泗县月考）如图所示，金属框 竖直放置且足够长，电阻为R，其他电阻均可忽略， 是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与 、 保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中。当导体棒 从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后（ ）
A．导体棒 可能做匀速直线运动
B．导体棒 的加速度不可能大于g
C．导体棒 最终的速度与S闭合的时刻有关
D．导体棒 的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒
三、填空题
13．（2021高二下·泗县月考）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是向 （填“上”、“下”）；图(3)中的电流表G的指针向 偏（填“左”、“右”）图(4)中的条形磁铁下端为 极（填“N”、“S”）。
14．（2021高二下·泗县月考）如下图所示，矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内、一半在匀强磁场外。已知磁感应强度为 ，线圈面积为 ，现使线圈从图示位置开始匀速转动；如果转动轴为 ，则在线圈转动 的过程中，磁通量的改变量大小为 ，线圈中 （填“能”或“不能”）产生感应电流；如果转动轴为 ，则在线圈转动 的过程中，磁通量的改变量大小为 ，线圈中 （填“能”或“不能”）产生感应电流。
四、解答题
15．（2021高二下·泗县月考）如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N =100匝，线圈ab的边长为 bc的边长为 ，在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的 轴匀速转动，转动的角速度 ，若线圈自身电阻为r=1Ω，负载电阻R=9Ω。试求：
（1）感应电动势的最大值 ；
（2）设时间t =0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）1分钟时间内电阻R上产生的焦耳热Q的大小；
（4）线圈从图示位置转过 的过程中，通过R的电荷量。
16．（2021高二下·泗县月考）如图所示，边长为L的N匝正方形金属线框质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于有水平边界的方向垂直纸面向内的匀强磁场中，线框的上一半处于磁场内，下一半处于磁场外，磁场的磁感应强度大小随时间的变化规律为 。重力加速度为g，细线能够承受的最大拉力为 。
（1）请在图中标出感应电流的方向；
（2）求线框静止时线框中感应电流的大小；
（3）求从计时开始到细线断裂经历的时间。
17．（2021高二下·泗县月考）如图所示，在匀强磁场中有倾斜的平行金属导轨，导轨间距为 ，长为2d， ，上半段d导轨光滑，下半段d导轨的动摩擦因数为 ，导轨平面与水平面的夹角为 匀强磁场的磁感应强度大小为 ，方向与导轨平面垂直。质量为 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在粗糙的下半段一直做匀速运动，导体棒始终与导轨垂直，接在两导轨间的电阻为 ，导体棒的电阻为 ，其他部分的电阻均不计，重力加速度取 ，求：
（1）导体棒到达轨道底端时的速度大小；
（2）导体棒进入粗糙轨道前，通过电阻R上的电量q；
（3）整个运动过程中，电阻R产生的焦耳热Q。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】法拉第心系“磁生电”，通过近十年的艰苦探索终于发现了“磁生电”的条件，A不符合题意；因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势，导体中的自由电荷随导体在磁场中运动，受到洛伦兹力，而向导体一端移动，动生电动势是洛仑兹力的分力对导体中自由电荷做功而引起的，B不符合题意；线圈的磁通量与线圈的匝数无关，而线圈中产生的感应电动势与线圈的匝数成正比，C不符合题意；涡流跟平时说的感应电流一样，都是由于穿过导体的磁通量的变化而产生，D符合题意．
故答案为：D
【分析】根据物理学史和常识答题。
2．【答案】D
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】半圆形导体AB切割磁感线的有效长度为2L，根据法拉第电磁感应定律，AB切割磁感线产生感应电动势的大小为E=B 2Lv=2BLv；AB相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律得AB之间的电势差U= ．
故答案为：D
【分析】根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律进行求解分析。
3．【答案】C
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】在t＝0时刻线圈与磁场方向平行，此时线圈磁通量变化率最大，产生的感应电流最大，此时线圈的cd边离开纸面向外运动，此后穿过线圈的磁通量增大，则根据楞次定律可得产生的感应电流方向为a→b→c→d→a，为正，所以C符合题意；
故答案为：C
【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，利用法拉第电磁感应定律和欧姆定律分析求解电流的大小变化。
4．【答案】A
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】线框进入磁场的过程，磁通量向里增加，根据楞次定律得知感应电流的磁场向外，由安培定则可知感应电流方向为逆时针，电流i应为正方向，BC不符合题意；线框进入磁场的过程，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由E=BLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；线框完全进入磁场的过程，磁通量不变，没有感应电流产生．线框穿出磁场的过程，磁通量向里减小，根据楞次定律得知感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流方向为顺时针，电流i应为负方向；线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由 ，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小，A符合题意，D不符合题意．
故答案为：A
【分析】先由楞次定律依据磁通量的变化可以判定感应电流的方向，再由感应电动势公式 和欧姆定律，分段分析感应电流的大小，即可选择图象．
5．【答案】C
【知识点】右手定则；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】ABC．若从上向下看，圆盘顺时针转动，根据右手定则，则电流沿a到b的方向流动，如果圆盘转动方向变化，则电流方向也变化。AB不符合题意，C符合题意；
D．根据转动切割产生的电动势 可知，若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电动势也变为原来的两倍，根据热功率 可知，在R上的热功率也变为原来的4倍。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据右手定则判断出感应电流的方向，再结合切割电动势和热功率公式进行求解。
6．【答案】A
【知识点】自感与互感；欧姆定律
【解析】【解答】开关闭合时，在0~t1时间内，流过线圈以及灯泡D的电流均为由上向下的稳定电流，为正方向电流；断开开关后，线圈L、电阻R和电灯D构成一闭合回路，发生自感现象，线圈的电流要保持由上向下的电流方向，流进灯泡D由下向上形成回路，线圈相当于电源，因为小灯泡会发生闪亮现象，可知流过灯泡的电流大于流过灯泡以前的电流，然后逐渐减小到零，A符合题意，BCD不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据自感现象和和闭合回路的分析进行判断。
7．【答案】A
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】由图可知，交流电的周期 ，设交流电电流的有效值为 ，据有效值的规定可得， ，代入数据为： ，解得： 。A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用焦耳定律结合周期可以求出电流的有效值大小。
8．【答案】D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】小球在进、出磁场过程中穿过小球的磁通量发生变化，有感应电流产生，小球要受到阻力，球的机械能一部分转化为电能，再转化为内能， 故进、出磁场过程中均做减速运动，但小球完全进入磁场中运动时， 无感应电流产生，小球匀速运动，A、B、C均错误，D符合题意。
故答案为：D
【分析】由于进出磁场会产生感应电流受到安培力的作用，而且由于有效长度变化，所以安培力不是恒力导致线圈进出磁场做的是变减速直线运动；所以末速度一定小于初速度的大小。
9．【答案】A,D
【知识点】安培定则；楞次定律
【解析】【解答】AB．当P向右移动，导致电流增大，根据右手螺旋定则可知，线圈M先是左端是N极，右端是S极。则线圈N的左端是N极，右端是S极。导致向右穿过线圈N的磁通量变大，则由楞次定律可得：感应电流方向由b流向a；A符合题意，B不符合题意；
CD．当断开S的瞬间，导致电流减小，根据右手螺旋定则可知，线圈M先是左端是N极，右端是S极。则线圈N左端是N极，右端是S极。导致向右穿过线圈N的磁通量变小，则由楞次定律可得：感应电流方向由a流向b；C不符合题意，D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】根据右手螺旋定则和楞次定律进行判断电流的方向。
10．【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、三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过A灯泡所在支路的电流变大，流过灯泡B所在支路的电流变小，流过灯泡C所在支路的电流不变，故灯泡A变亮，灯泡B变暗，灯泡C亮度不变，B符合题意，A不符合题意；
CD、改接220V的直流电源时，电容器隔直流，电感线圈通低频，所以A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变，D符合题意，C不符合题意；
故答案为：BD。
【分析】电感的特性值通直流阻交流，电流的频率越大，电感的阻抗就越大，电容的特性是通交流阻直流，电流的频率越小，电容的阻抗就越大，结合电路中电流的变化分析即可。
11．【答案】B,D
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】AB．由题图分析可知，0~t1时间内，由法拉第电磁感应定律有
面积为S＝πr22，由闭合电路欧姆定律有
联立以上各式解得，通过电阻R1上的电流大小为
由楞次定律可知，通过电阻R1上的电流方向为由b到a，A项错误，B项正确；
C．线圈两端的电压大小为U＝I1·2R＝
C项错误；
D．通过电阻R1的电荷量为q＝I1t1＝
D项正确。
故答案为：BD。
【分析】根据法拉第电磁感应定律和闭合回路欧姆定律求得感应电流的大小，从而求得线圈两端的电压和通过电阻R1的电荷量。
12．【答案】A,D
【知识点】能量守恒定律；牛顿第二定律
【解析】【解答】AB．电键闭合后，导体棒受到的合力为
当合力为零时，导体棒做匀速直线运动，当合力为mg时，导体棒的加速度为g，A符合题意，B不符合题意；
C．导体棒最终匀速运动，其速度为
C不符合题意；
D．根据功能关系，导体棒的机械能的减少量等于克服安培力所做的功，而克服安培力做的功等于电路中产生的电能，所以导体棒 的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒。D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据牛顿第二定律对导体棒进行受力分析得出加速度，再判断导体棒的运动情况，根据功能关系判断导体棒 的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒。
13．【答案】下；右；S
【知识点】安培定则；楞次定律
【解析】【解答】指针左偏说明线圈中电流方向向下，感应电流产生的磁场方向向下，原磁场方向向上，二者方向相反，说明线圈中磁通量增加，由楞次定律分析可磁铁要靠近线圈，故条形磁铁的运动方向是向下。由楞次定律分析，原磁场方向向下，线圈中磁通量增大，为阻碍磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则可知线圈中电流方向向上，电流从右端流入电流表，故电流表G的指针向右偏。指针右偏说明线圈中电流方向向上，感应电流产生的磁场方向向上，因磁铁远离线圈，线圈磁通量减小，为阻碍磁通量减小，原磁场和感应电流产生的磁场方向相同，说明原磁场方向也向上，故条形磁铁下端为S极。
【分析】根据楞次定律和安培定则进行判断。
14．【答案】0；不能；；能
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】在线圈以bc为轴转动 的过程中，磁通量不变，即磁通量的改变量大小为0；线圈中不能产生感应电流；如果转动轴为 ，则在线圈转动 的过程中，磁通量的改变量大小为
线圈中能产生感应电流。
【分析】根据感应电流产生的条件进行判断分析。
15．【答案】（1）解：感应电动势的最大值：
（2）解：线圈从中性面开始计时，则表达式为：
（3）解：电动势的有效值为：
电流有效值为：
由 得
（4）解：流过R的电荷量为：
平均电流为：
平均电动势为：
联立三式可得：
从 起转过 过程中， 内流过R的电荷量为：
代入数据得：
【知识点】焦耳定律；欧姆定律；法拉第电磁感应定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】根据感应电动势最大值公式求出最大电动势，从而求出电动势的有效值，进一步求出感应电动势的瞬时值表达式；根据焦耳定律结合闭合电路欧姆定律求出R上产生的焦耳热；根据平均感应电动势的公式和闭合回路欧姆定律结合电荷量公式求出R的电荷量。
16．【答案】（1）解：根据磁场大小随时间的变化规律为 ，可知磁场在均匀增加，依据楞次定律可知，穿过线图垂直纸面向里的磁场增强，那么感应磁场垂直纸面向外，由右手螺旋定则，则有感应电流的方向逆时针方向
（2）解：根据法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律有
解得
（3）解：安培力大小公式为
解得
对线框处于平衡状态，设拉力为T，则有
解得
【知识点】共点力平衡条件的应用；安培力；右手定则；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】根据右手定则判断感应电流的方向；根据法拉第电磁感应定律和闭合回路欧姆定律求出感应电流的大小；根据平衡结合安培力公式求出从计时开始到细线断裂经历的时间。
17．【答案】（1）解：导体棒在粗糙轨道上受力平衡mgsin θ=μmgcosθ+BIL
E=BLv
解得v=1.5m/s
（2）解：进入粗糙导轨前
解得q=
（3）解：整个运动过程由动能定理得
则电阻R产生的焦耳热
【知识点】共点力平衡条件的应用；动能定理的综合应用
【解析】【分析】根据平衡和闭合回路欧姆定律求出 导体棒到达轨道底端时的速度 ；根据电荷量公式以及闭合回路欧姆定律求出通过R的电量；根据动能定理求出R上产生的焦耳热。
安徽省宿州市泗县第一中学2020-2021学年高二下学期物理第二次月考试卷
一、单选题
1．（2021高二下·蚌埠月考）关于物理学史、以及原理，以下说法正确的是
A．奥斯特心系“磁生电”，总结出了电磁感应定律
B．洛伦兹力始终不做功，所以动生电动势的产生与洛伦兹力无关
C．线圈的磁通量与线圈的匝数无关，线圈中产生的感应电动势也与线圈的匝数无关
D．涡流跟平时说的感应电流一样，都是由于穿过导体的磁通量的变化而产生
【答案】D
【知识点】物理学史
【解析】【解答】法拉第心系“磁生电”，通过近十年的艰苦探索终于发现了“磁生电”的条件，A不符合题意；因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势，导体中的自由电荷随导体在磁场中运动，受到洛伦兹力，而向导体一端移动，动生电动势是洛仑兹力的分力对导体中自由电荷做功而引起的，B不符合题意；线圈的磁通量与线圈的匝数无关，而线圈中产生的感应电动势与线圈的匝数成正比，C不符合题意；涡流跟平时说的感应电流一样，都是由于穿过导体的磁通量的变化而产生，D符合题意．
故答案为：D
【分析】根据物理学史和常识答题。
2．（2021高二下·泗县月考）如图，一个半径为L的半圆形硬导体AB以速度 ，在水平U型框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B，回路中的电阻为 ，半圆形硬导体AB的电阻为 ，其余电阻不计，则半圆形导体AB切割磁感线产生感应电动势的大小及AB之间的电势差分别为( )
A． ， B． ，
C． ， D． ，
【答案】D
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】半圆形导体AB切割磁感线的有效长度为2L，根据法拉第电磁感应定律，AB切割磁感线产生感应电动势的大小为E=B 2Lv=2BLv；AB相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律得AB之间的电势差U= ．
故答案为：D
【分析】根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律进行求解分析。
3．（2019高二下·会宁期中）如图所示，处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正方向，则下图能反映线圈感应电流I随时间t变化的图线是( )
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】在t＝0时刻线圈与磁场方向平行，此时线圈磁通量变化率最大，产生的感应电流最大，此时线圈的cd边离开纸面向外运动，此后穿过线圈的磁通量增大，则根据楞次定律可得产生的感应电流方向为a→b→c→d→a，为正，所以C符合题意；
故答案为：C
【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，利用法拉第电磁感应定律和欧姆定律分析求解电流的大小变化。
4．（2019高二上·辽宁月考）如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向内．一个三角形闭合导线框，由位置1（左）沿纸面匀速运动到位置2（右）．取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点（t=0），规定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流号时间关系的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】线框进入磁场的过程，磁通量向里增加，根据楞次定律得知感应电流的磁场向外，由安培定则可知感应电流方向为逆时针，电流i应为正方向，BC不符合题意；线框进入磁场的过程，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由E=BLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；线框完全进入磁场的过程，磁通量不变，没有感应电流产生．线框穿出磁场的过程，磁通量向里减小，根据楞次定律得知感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流方向为顺时针，电流i应为负方向；线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由 ，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小，A符合题意，D不符合题意．
故答案为：A
【分析】先由楞次定律依据磁通量的变化可以判定感应电流的方向，再由感应电动势公式 和欧姆定律，分段分析感应电流的大小，即可选择图象．
5．（2021高二下·泗县月考）法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分別与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（ ）
A．无论圆盘怎样转动，流过电阻R的电流均为零
B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿b到a的方向流动
C．若圆盘转动方向变化，则电流方向发生变化
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的8倍
【答案】C
【知识点】右手定则；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】ABC．若从上向下看，圆盘顺时针转动，根据右手定则，则电流沿a到b的方向流动，如果圆盘转动方向变化，则电流方向也变化。AB不符合题意，C符合题意；
D．根据转动切割产生的电动势 可知，若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电动势也变为原来的两倍，根据热功率 可知，在R上的热功率也变为原来的4倍。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据右手定则判断出感应电流的方向，再结合切割电动势和热功率公式进行求解。
6．（2021高二下·泗县月考）某同学利用如图所示电路研究自感现象。电源的电动势为E，内阻不计，电感线圈L的电阻不计。在 时刻闭合开关S，电路稳定后，在 时刻断开S，发现灯泡L闪亮一下后逐渐熄灭。若取由A到B的电流方向为电流的正方向，则下列图中表示通过灯泡D的电流随时间t变化的图像中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】自感与互感；欧姆定律
【解析】【解答】开关闭合时，在0~t1时间内，流过线圈以及灯泡D的电流均为由上向下的稳定电流，为正方向电流；断开开关后，线圈L、电阻R和电灯D构成一闭合回路，发生自感现象，线圈的电流要保持由上向下的电流方向，流进灯泡D由下向上形成回路，线圈相当于电源，因为小灯泡会发生闪亮现象，可知流过灯泡的电流大于流过灯泡以前的电流，然后逐渐减小到零，A符合题意，BCD不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据自感现象和和闭合回路的分析进行判断。
7．（2019高二下·宜昌期中）如图所示是一交变电流的i-t图象，则该交流电电流的有效值为( )
A． A B． C．4A D．
【答案】A
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】由图可知，交流电的周期 ，设交流电电流的有效值为 ，据有效值的规定可得， ，代入数据为： ，解得： 。A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用焦耳定律结合周期可以求出电流的有效值大小。
8．（2019高二下·福州月考）如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )
A．整个过程都做匀速运动
B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动
C．整个过程都做匀减速运动
D．穿出时的速度一定小于初速度
【答案】D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】小球在进、出磁场过程中穿过小球的磁通量发生变化，有感应电流产生，小球要受到阻力，球的机械能一部分转化为电能，再转化为内能， 故进、出磁场过程中均做减速运动，但小球完全进入磁场中运动时， 无感应电流产生，小球匀速运动，A、B、C均错误，D符合题意。
故答案为：D
【分析】由于进出磁场会产生感应电流受到安培力的作用，而且由于有效长度变化，所以安培力不是恒力导致线圈进出磁场做的是变减速直线运动；所以末速度一定小于初速度的大小。
二、多选题
9．（2021高二下·泗县月考）如图，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上，M与电源、开关、滑动变阻器相连，P为滑动变阻器的滑片，开关S处于闭合状态，N与电阻R相连。下列说法正确的是 （ ）
A．当P向右移动时，通过R的电流方向为由b到a
B．当P向右移动时，通过R的电流方向为由a到b
C．断开S的瞬间，通过R的电流方向为由b到a
D．断开S的瞬间，通过R的电流方向为由a到b
【答案】A,D
【知识点】安培定则；楞次定律
【解析】【解答】AB．当P向右移动，导致电流增大，根据右手螺旋定则可知，线圈M先是左端是N极，右端是S极。则线圈N的左端是N极，右端是S极。导致向右穿过线圈N的磁通量变大，则由楞次定律可得：感应电流方向由b流向a；A符合题意，B不符合题意；
CD．当断开S的瞬间，导致电流减小，根据右手螺旋定则可知，线圈M先是左端是N极，右端是S极。则线圈N左端是N极，右端是S极。导致向右穿过线圈N的磁通量变小，则由楞次定律可得：感应电流方向由a流向b；C不符合题意，D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】根据右手螺旋定则和楞次定律进行判断电流的方向。
10．（2019高二上·如东月考）如图所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220V,50Hz的交流电源，以下叙述中正确的是( )
A．改接220V,100Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯亮度不变
B．改接220V,100Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变
C．改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗
D．改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变
【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、三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过A灯泡所在支路的电流变大，流过灯泡B所在支路的电流变小，流过灯泡C所在支路的电流不变，故灯泡A变亮，灯泡B变暗，灯泡C亮度不变，B符合题意，A不符合题意；
CD、改接220V的直流电源时，电容器隔直流，电感线圈通低频，所以A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变，D符合题意，C不符合题意；
故答案为：BD。
【分析】电感的特性值通直流阻交流，电流的频率越大，电感的阻抗就越大，电容的特性是通交流阻直流，电流的频率越小，电容的阻抗就越大，结合电路中电流的变化分析即可。
11．（2021高二下·泗县月考）如图（a）所示，一个半径为r1、匝数为n、电阻值为R的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路，导线的电阻不计。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的图像如图（b）所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，下列关于0~t1时间内的分析正确的是（ ）
A．R1中电流的方向由a到b
B．电流的大小为
C．线圈两端的电压为
D．通过电阻R1的电荷量为
【答案】B,D
【知识点】欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】AB．由题图分析可知，0~t1时间内，由法拉第电磁感应定律有
面积为S＝πr22，由闭合电路欧姆定律有
联立以上各式解得，通过电阻R1上的电流大小为
由楞次定律可知，通过电阻R1上的电流方向为由b到a，A项错误，B项正确；
C．线圈两端的电压大小为U＝I1·2R＝
C项错误；
D．通过电阻R1的电荷量为q＝I1t1＝
D项正确。
故答案为：BD。
【分析】根据法拉第电磁感应定律和闭合回路欧姆定律求得感应电流的大小，从而求得线圈两端的电压和通过电阻R1的电荷量。
12．（2021高二下·泗县月考）如图所示，金属框 竖直放置且足够长，电阻为R，其他电阻均可忽略， 是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与 、 保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中。当导体棒 从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后（ ）
A．导体棒 可能做匀速直线运动
B．导体棒 的加速度不可能大于g
C．导体棒 最终的速度与S闭合的时刻有关
D．导体棒 的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒
【答案】A,D
【知识点】能量守恒定律；牛顿第二定律
【解析】【解答】AB．电键闭合后，导体棒受到的合力为
当合力为零时，导体棒做匀速直线运动，当合力为mg时，导体棒的加速度为g，A符合题意，B不符合题意；
C．导体棒最终匀速运动，其速度为
C不符合题意；
D．根据功能关系，导体棒的机械能的减少量等于克服安培力所做的功，而克服安培力做的功等于电路中产生的电能，所以导体棒 的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒。D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据牛顿第二定律对导体棒进行受力分析得出加速度，再判断导体棒的运动情况，根据功能关系判断导体棒 的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒。
三、填空题
13．（2021高二下·泗县月考）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是向 （填“上”、“下”）；图(3)中的电流表G的指针向 偏（填“左”、“右”）图(4)中的条形磁铁下端为 极（填“N”、“S”）。
【答案】下；右；S
【知识点】安培定则；楞次定律
【解析】【解答】指针左偏说明线圈中电流方向向下，感应电流产生的磁场方向向下，原磁场方向向上，二者方向相反，说明线圈中磁通量增加，由楞次定律分析可磁铁要靠近线圈，故条形磁铁的运动方向是向下。由楞次定律分析，原磁场方向向下，线圈中磁通量增大，为阻碍磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则可知线圈中电流方向向上，电流从右端流入电流表，故电流表G的指针向右偏。指针右偏说明线圈中电流方向向上，感应电流产生的磁场方向向上，因磁铁远离线圈，线圈磁通量减小，为阻碍磁通量减小，原磁场和感应电流产生的磁场方向相同，说明原磁场方向也向上，故条形磁铁下端为S极。
【分析】根据楞次定律和安培定则进行判断。
14．（2021高二下·泗县月考）如下图所示，矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内、一半在匀强磁场外。已知磁感应强度为 ，线圈面积为 ，现使线圈从图示位置开始匀速转动；如果转动轴为 ，则在线圈转动 的过程中，磁通量的改变量大小为 ，线圈中 （填“能”或“不能”）产生感应电流；如果转动轴为 ，则在线圈转动 的过程中，磁通量的改变量大小为 ，线圈中 （填“能”或“不能”）产生感应电流。
【答案】0；不能；；能
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】在线圈以bc为轴转动 的过程中，磁通量不变，即磁通量的改变量大小为0；线圈中不能产生感应电流；如果转动轴为 ，则在线圈转动 的过程中，磁通量的改变量大小为
线圈中能产生感应电流。
【分析】根据感应电流产生的条件进行判断分析。
四、解答题
15．（2021高二下·泗县月考）如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N =100匝，线圈ab的边长为 bc的边长为 ，在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的 轴匀速转动，转动的角速度 ，若线圈自身电阻为r=1Ω，负载电阻R=9Ω。试求：
（1）感应电动势的最大值 ；
（2）设时间t =0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）1分钟时间内电阻R上产生的焦耳热Q的大小；
（4）线圈从图示位置转过 的过程中，通过R的电荷量。
【答案】（1）解：感应电动势的最大值：
（2）解：线圈从中性面开始计时，则表达式为：
（3）解：电动势的有效值为：
电流有效值为：
由 得
（4）解：流过R的电荷量为：
平均电流为：
平均电动势为：
联立三式可得：
从 起转过 过程中， 内流过R的电荷量为：
代入数据得：
【知识点】焦耳定律；欧姆定律；法拉第电磁感应定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】根据感应电动势最大值公式求出最大电动势，从而求出电动势的有效值，进一步求出感应电动势的瞬时值表达式；根据焦耳定律结合闭合电路欧姆定律求出R上产生的焦耳热；根据平均感应电动势的公式和闭合回路欧姆定律结合电荷量公式求出R的电荷量。
16．（2021高二下·泗县月考）如图所示，边长为L的N匝正方形金属线框质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于有水平边界的方向垂直纸面向内的匀强磁场中，线框的上一半处于磁场内，下一半处于磁场外，磁场的磁感应强度大小随时间的变化规律为 。重力加速度为g，细线能够承受的最大拉力为 。
（1）请在图中标出感应电流的方向；
（2）求线框静止时线框中感应电流的大小；
（3）求从计时开始到细线断裂经历的时间。
【答案】（1）解：根据磁场大小随时间的变化规律为 ，可知磁场在均匀增加，依据楞次定律可知，穿过线图垂直纸面向里的磁场增强，那么感应磁场垂直纸面向外，由右手螺旋定则，则有感应电流的方向逆时针方向
（2）解：根据法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律有
解得
（3）解：安培力大小公式为
解得
对线框处于平衡状态，设拉力为T，则有
解得
【知识点】共点力平衡条件的应用；安培力；右手定则；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】根据右手定则判断感应电流的方向；根据法拉第电磁感应定律和闭合回路欧姆定律求出感应电流的大小；根据平衡结合安培力公式求出从计时开始到细线断裂经历的时间。
17．（2021高二下·泗县月考）如图所示，在匀强磁场中有倾斜的平行金属导轨，导轨间距为 ，长为2d， ，上半段d导轨光滑，下半段d导轨的动摩擦因数为 ，导轨平面与水平面的夹角为 匀强磁场的磁感应强度大小为 ，方向与导轨平面垂直。质量为 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在粗糙的下半段一直做匀速运动，导体棒始终与导轨垂直，接在两导轨间的电阻为 ，导体棒的电阻为 ，其他部分的电阻均不计，重力加速度取 ，求：
（1）导体棒到达轨道底端时的速度大小；
（2）导体棒进入粗糙轨道前，通过电阻R上的电量q；
（3）整个运动过程中，电阻R产生的焦耳热Q。
【答案】（1）解：导体棒在粗糙轨道上受力平衡mgsin θ=μmgcosθ+BIL
E=BLv
解得v=1.5m/s
（2）解：进入粗糙导轨前
解得q=
（3）解：整个运动过程由动能定理得
则电阻R产生的焦耳热
【知识点】共点力平衡条件的应用；动能定理的综合应用
【解析】【分析】根据平衡和闭合回路欧姆定律求出 导体棒到达轨道底端时的速度 ；根据电荷量公式以及闭合回路欧姆定律求出通过R的电量；根据动能定理求出R上产生的焦耳热。
