資源簡介

章末測評驗收卷(二)　電磁感應及其應用　
(滿分：100分)
一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中只有一項是符合題目要求的。)
1.(2024·山東菏澤期末)電磁感應現象揭示了電與磁之間的內在聯系，根據這一發(fā)現，發(fā)明了很多電器設備，下列電器設備中利用電磁感應原理工作的是(　　)
電飯鍋 電磁爐
充電寶 白熾燈
2.如圖甲所示，在虛線所示的區(qū)域有垂直紙面向里的勻強磁場，磁場的變化規(guī)律如圖乙所示，面積為S的單匝金屬線框處在磁場中，線框與電阻R相連，若金屬線框的電阻為，下列說法正確的是(　　)
流過電阻R的感應電流由b到a
線框cd邊受到的安培力方向向上
感應電動勢大小為
a、b間的電壓大小為
3.如圖甲所示，單匝半圓形金屬線框處在磁場方向垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。取垂直于紙面向外為磁場的正方向，順時針方向為感應電流i的正方向。下列圖像中能正確反映線框中產生的感應電流隨時間變化關系的是(　　)
A B
C D
4.法拉第發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機，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接觸良好，且與靈敏電流計相連。金屬盤繞中心軸沿圖示方向轉動，則(　　)
電刷M的電勢高于電刷N的電勢
若只將電刷M移近N，電流計的示數變大
若只提高金屬盤轉速，電流計的示數變大
若只將滑動變阻器滑片向左滑動，電流計的示數變大
5.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磁場中。現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的關系圖像正確的是(　　)
A B
C D
6.(2022·浙江1月選考，13)如圖所示，將一通電螺線管豎直放置，螺線管內部形成方向豎直向上、磁感應強度大小B＝kt的磁場，在內部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管，其電阻率為ρ、高度為h、半徑為r、厚度為d(d r)，則(　　)
從上向下看，圓管中的感應電流為逆時針方向
圓管的感應電動勢大小為
圓管的熱功率大小為
輕繩對圓管的拉力隨時間減小
7.(2023·重慶卷，7)如圖所示，與水平面夾角為θ的絕緣斜面上固定有光滑U型金屬導軌。質量為m、電阻不可忽略的導體桿MN沿導軌向下運動，以大小為v的速度進入方向垂直于導軌平面向下的勻強磁場區(qū)域，在磁場中運動一段時間t后，速度大小變?yōu)?v。運動過程中桿與導軌垂直并接觸良好，導軌的電阻忽略不計，重力加速度為g。桿在磁場中運動的此段時間內(　　)
流過桿的感應電流方向從N到M
桿沿軌道下滑的距離為vt
流過桿感應電流的平均電功率等于重力的平均功率
桿所受安培力的沖量大小為mgtsin θ－mv
二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)
8.如圖所示，A、B兩燈泡的電阻均為R。閉合S1、S2，電路穩(wěn)定后，兩燈亮度相同，則(　　)
只斷開S2，兩燈亮度不變
在只斷開S1的瞬間，通過S2的電流從c→b
只斷開S1，B燈立即熄滅，A燈閃亮一下再熄滅
只斷開S1，A燈立即熄滅，B燈閃亮一下再熄滅
9.如圖所示，在磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中，有一水平固定的U形導軌，導軌左端連接一阻值為R的電阻，導軌電阻不計。導軌間距為L，在導軌上垂直放置一根金屬棒MN，并與導軌接觸良好，金屬棒接入電路的電阻為r，用外力拉著金屬棒向右以速度v做勻速運動。則金屬棒運動過程中(　　)
金屬棒中的電流方向為由N到M
電阻R兩端的電壓為BLv
金屬棒受到的安培力大小為
電阻R產生焦耳熱的功率為
10.兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感應強度方向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電阻為0.005 Ω的正方形導線框abcd位于紙面內，cd邊與磁場邊界平行，如圖(a)所示。已知導線框一直向右做勻速直線運動，cd邊在t＝0時刻進入磁場。導線框中感應電動勢隨時間變化的圖像如圖(b)所示(感應電流的方向為順時針時，感應電動勢取正)。下列說法正確的是(　　)
磁感應強度的大小為0.5 T
導線框運動速度的大小為0.5 m/s
磁感應強度的方向垂直于紙面向外
在t＝0.4 s至t＝0.6 s這段時間內，導線框所受的安培力大小為0.1 N
三、非選擇題(本題共5小題，共54分)
11.(8分)“研究電磁感應現象”的實驗裝置如圖所示。
(1)將圖中所缺的導線補接完整。(2分)
(2)如果在閉合開關時發(fā)現靈敏電流計的指針向右偏轉了一下，那么閉合開關后進行下述操作時可能出現的情況是：
①將通電線圈迅速插入感應線圈時，靈敏電流計指針將________。(2分)
②通電線圈插入感應線圈后，將滑動變阻器的滑片迅速向左滑動時，靈敏電流計指針將________。(2分)
(3)在實驗時，如果感應線圈兩端不接任何元件，則感應線圈電路中將________。(2分)
A.因電路不閉合，無電磁感應現象
B.有電磁感應現象，但無感應電流，只有感應電動勢
C.不能用楞次定律和安培定則判斷感應電動勢方向
D.可以用楞次定律和安培定則判斷感應電動勢方向
12.(8分)如圖所示，一足夠長的固定金屬框架MON所在平面與勻強磁場B垂直，導體棒ab能緊貼金屬框架運動，且始終與導軌ON垂直。t＝0時導體棒ab從O點開始勻速向右平動，速度為v0，試求bOc回路中某時刻的感應電動勢隨時間變化的函數關系式。
13.(10分)一硬質細導線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導線做成邊長為a的n匝正方形線框固定在紙面內，如圖甲所示，虛線MN過正方形線框上下兩邊的中點。現在虛線MN左側空間加一個方向垂直紙面、大小隨時間變化的磁場。t＝0時磁感應強度的方向如圖甲所示，磁感應強度B隨時間的變化關系如圖乙所示。求：
(1)(3分)t＝0時刻，穿過線框的磁通量Φ以及線框中感應電流的方向；
(2)(3分)在t＝0到t＝t0時間內，線框中產生的感應電動勢E的大小；
(3)(4分)在t＝0到t＝t0時間內，線框中產生的感應電流I的大小。
14.(14分)如圖甲所示，兩水平放置的光滑平行金屬導軌MN、PQ固定在絕緣水平面上，導軌間距離為L＝1 m。M、P間接有阻值為R＝10 Ω的定值電阻，理想電壓表接在定值電阻兩端。導軌處在垂直于導軌平面向上的勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為B＝1 T。一根質量m＝0.1 kg的金屬棒放在導軌上，金屬棒接入電路的電阻也為R＝10 Ω。現對金屬棒施加一個水平向右的拉力，使金屬棒由靜止開始向右運動，金屬棒運動后電壓表的示數U隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，金屬棒運動過程中與導軌接觸良好且始終與導軌垂直，導軌電阻不計。求：
(1)(4分)t＝5 s時，拉力F的大小；
(2)(5分)金屬棒在運動的前5 s內，拉力F的沖量大小；
(3)(5分)金屬棒運動10 s時，撤去拉力F，則撤去拉力后金屬棒運動0.5 m時速度的大小。
15.(14分)(2023·新課標卷，26)一邊長為L、質量為m的正方形金屬細框，每邊電阻為R0，置于光滑的絕緣水平桌面(紙面)上。寬度為2L的區(qū)域內存在方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度大小為B，兩虛線為磁場邊界，如圖(a)所示。
　
(1)(7分)使金屬框以一定的初速度向右運動，進入磁場。運動過程中金屬框的左、右邊框始終與磁場邊界平行，金屬框完全穿過磁場區(qū)域后，速度大小降為它初速度的一半，求金屬框的初速度大小；
(2)(7分)在桌面上固定兩條光滑長直金屬導軌，導軌與磁場邊界垂直，左端連接電阻R1＝2R0，導軌電阻可忽略，金屬框置于導軌上，如圖(b)所示，讓金屬框以與(1)中相同的初速度向右運動，進入磁場。運動過程中金屬框的上、下邊框處處與導軌始終接觸良好。求在金屬框整個運動過程中，電阻R1產生的熱量。
章末測評驗收卷(二)　電磁感應及其應用
1.B　[電飯鍋是利用電流的熱效應工作的，A錯誤；電磁爐利用電磁感應原理使金屬鍋底產生渦流，渦流的熱效應將食物加熱，B正確；充電寶是可充電的電源，一般用鋰離子電池，未利用電磁感應原理，C錯誤；白熾燈工作原理是電流的熱效應，D錯誤。]
2.D　[穿過線框的磁通量在增大，根據楞次定律結合安培定則可得感應電流沿逆時針方向，故流過電阻R的感應電流由a到b，選項A錯誤；金屬線框cd邊，電流從c到d，根據左手定則可得線框cd邊受到的安培力方向向下，選項B錯誤；根據法拉第電磁感應定律可得E＝＝，選項C錯誤；根據閉合電路的歐姆定律可得a、b間的電壓大小為U＝E＝，選項D正確。]
3.B　[由于磁場是均勻變化的，結合法拉第電磁感應定律E＝可知，感應電動勢是恒定的，則由歐姆定律可知感應電流為I＝，則電流是恒定電流，A、C錯誤；根據楞次定律可知，感應電流方向一直都是順時針方向且大小不變，B正確，D錯誤。]
4.C　[由電磁鐵中電流的流向，根據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；根據金屬盤的轉動方向，結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M、N間的感應電動勢變小，電流計的示數變小，B錯誤；若只提高金屬盤的轉速，則金屬盤中產生的感應電動勢變大，電流計的示數變大，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變大，則電磁鐵中的電流變小，兩磁極間的磁感應強度變小，圓盤中產生的感應電動勢變小，電流計的示數變小，D錯誤。]
5.B　[閉合正三角形金屬框架勻速運動的位移x與切割磁感線的導體有效長度L的關系L＝2·＝x，即把框架勻速拉出磁場的過程，產生的電動勢E＝BLv＝∝x。當x＝a時，E最大，選項B正確，A錯誤；所受水平外力F外＝ILB＝LB＝∝x2，其中R為框架的總電阻，當x＝a時，F外最大，選項C錯誤；外力功率P＝F外v＝∝x2，當x＝a時，P最大，選項D錯誤。]
6.C　[通電螺線管內部磁場方向向上，穿過圓管的磁通量逐漸增加，根據楞次定律可知，從上向下看，圓管中的感應電流為順時針方向，選項A錯誤；根據法拉第電磁感應定律可得圓管中的感應電動勢為E＝＝πr2＝kπr2，選項B錯誤；圓管導體的電阻R＝ρ，導體長度L指的是電流流動的長度2πr，將金屬薄管展開，則導體橫截面積為dh，所以圓管的熱功率大小P＝＝＝，選項C正確；根據左手定則可知，圓管中各段所受的安培力方向均指向圓管的軸線，因此輕繩對圓管的拉力的合力始終等于圓管的重力，不隨時間變化，選項D錯誤。]
7.D　[根據右手定則，判斷知流過桿的感應電流方向從M到N，故A錯誤；依題意，設桿切割磁感線的有效長度為L，電阻為R。桿在磁場中運動的此段時間內，桿受到重力，軌道支持力及沿軌道向上的安培力作用，根據牛頓第二定律可得mgsin θ－F安＝ma，F安＝ILB，I＝，聯立可得桿的加速度a＝gsin θ－，桿在磁場中運動的此段時間內做加速度逐漸減小的加速運動；若桿做勻加速直線運動，則桿運動的距離為s＝t＝vt，根據v－t圖像圍成的面積表示位移，可知桿在時間t內速度大小由v變?yōu)?v，桿真實運動的距離大于勻加速情況發(fā)生的距離，即大于vt，故B錯誤；由于在磁場中運動的此段時間內，桿做加速度逐漸減小的加速運動，桿的動能增大，由動能定理可知，重力對桿所做的功大于桿克服安培力所做的功，根據＝可得安培力的平均功率小于重力的平均功率，也即流過桿感應電流的平均電功率小于重力的平均功率，故C錯誤；桿在磁場中運動的此段時間內，根據動量定理，可得mgtsin θ－I安＝m·2v－mv，得桿所受安培力的沖量大小為I安＝mgtsin θ－mv，故D正確。]
8.AB　[只斷開S2，電路連接方式不變，兩燈亮度不變，故A正確；只斷開S1，由于自感現象，電流從c→b經過S2和燈A構成回路，B燈立即熄滅，由于原來L中電流與A燈中電流相等，則A燈不會閃亮一下，而是逐漸熄滅，故B正確，C、D錯誤。]
9.AC　[由右手定則判斷得知金屬棒MN中的電流方向為由N到M，故A正確；MN產生的感應電動勢E＝BLv，回路中的感應電流大小I＝＝，則電阻R兩端的電壓U＝IR＝，故B錯誤；金屬棒MN受到的安培力大小F＝ILB＝，故C正確；電阻R產生焦耳熱的功率P＝I2R＝R＝，故D錯誤。]
10.BC　[由題圖(b)可知，導線框勻速直線運動的速度大小v＝＝ m/s＝0.5 m/s，B項正確；導線框進入磁場的過程中，cd邊切割磁感線，由E＝BLv得B＝＝ T＝0.2 T，A項錯誤；導線框進入磁場的過程中，感應電流的方向為順時針方向，根據楞次定律可知，磁感應強度方向垂直紙面向外，C項正確；在0.4～0.6 s這段時間內，導線框正在出磁場，回路中的電流大小I＝＝ A＝2 A，則導線框受到的安培力大小F＝ILB＝2×0.1×0.2 N＝0.04 N，D項錯誤。]
11.(1)見解析圖　(2)①向右偏轉　②向左偏轉　(3)BD
解析　(1)連線如圖所示。
(2)根據穿過感應線圈的磁通量的變化情況與靈敏電流計的指針偏轉方向進行判斷，可得①中靈敏電流計指針將向右偏轉，②中靈敏電流計指針將向左偏轉。
(3)只要穿過感應線圈的磁通量發(fā)生變化，就會產生電磁感應現象，就有感應電動勢，但電路不閉合，無感應電流。用楞次定律和安培定則可以判斷感應電動勢的方向，選項B、D正確。
12.E＝Bvt
解析　設導體棒ab從O點出發(fā)時開始計時，經過時間t，導體棒ab勻速運動的距離為s，則有s＝v0t
在ΔbOc中，tan 30°＝，則＝v0ttan 30°
在回路bOc中，導體棒切割磁感線產生的感應電動勢為E＝Bv0＝Bvttan 30°
可得回路bOc中，某時刻的感應電動勢隨時間變化的函數關系式為E＝Bvt。
13.(1)B0　順時針方向　(2)　(3)
解析　(1)穿過線框的磁通量Φ＝B0S0＝B0，此時線框中的磁通量正在減小，由楞次定律可知，線框中的感應電流方向為順時針方向。
(2)由法拉第電磁感應定律可知電動勢大小為
E＝n＝n＝n＝。
(3)線框的電阻為
R＝ρ＝
由閉合電路歐姆定律有
I＝＝＝。
14.(1)0.7 N　(2)2.25 N·s　(3)19.75 m/s
解析　(1)由于金屬棒兩端的電壓與時間成正比，根據歐姆定律知，電路中的電流與時間成正比，電路中的電動勢與時間成正比，由E＝BLv可知，速度與時間成正比，即金屬棒做勻加速直線運動。
根據速度時間關系可得v＝at
則電壓U＝BLv＝BLat
結合題圖乙可知t＝5 s時，U＝5 V
解得a＝2 m/s2
t5＝5 s時，金屬棒的速度大小為v5＝at5＝10 m/s
根據牛頓第二定律可得F－＝ma
解得F＝0.7 N。
(2)根據(1)可知，
F＝＋ma＝·t＋ma＝(0.1t＋0.2)N
由于拉力F隨時間t線性變化，因此拉力F的沖量
I沖＝t5＝×5 N·s＝2.25 N·s。
(3)金屬棒運動10 s時速度大小為v1＝at′＝20 m/s
撤去拉力F后，金屬棒做減速運動。設金屬棒減速運動0.5 m時速度大小為v2
根據動量定理可得－ILBΔt＝mΔv
根據歐姆定律可得I＝
根據法拉第電磁感應定律可得E＝＝
聯立可得－＝m(v2－v1)
解得v2＝19.75 m/s。
15.(1)　(2)
解析　(1)設金屬框的初速度大小為v0，則金屬框完全穿過磁場的過程，由動量定理有
－2BLt＝m－mv0
通過金屬框的電流＝
根據法拉第電磁感應定律有＝
聯立解得v0＝。
(2)金屬框進入磁場的過程，有
－B′Lt′＝mv1－mv0
閉合電路的總電阻R總＝R0＋＝R0
通過金屬框的電流′＝
根據法拉第電磁感應定律有′＝
解得v1＝
金屬框完全在磁場中時繼續(xù)做加速度逐漸減小的減速運動，金屬框的右邊框和左邊框為電源，兩電源并聯給外電路供電，假設金屬框的右邊框沒有出磁場右邊界，則有
－B″Lt″＝－mv1
通過金屬框的電流 ″＝
根據法拉第電磁感應定律有 ″＝
解得x＝L
故假設成立，金屬框的右邊框恰好停在磁場右邊界處，對金屬框進入磁場過程分析，由能量守恒定律有
Q總＝mv－mv
電阻R1產生的熱量為Q1＝·Q總
金屬框完全在磁場中運動過程，有Q總′＝mv
電阻R1產生的熱量為Q1′＝Q總′
電阻R1產生的總熱量為Q1總＝Q1＋Q1′
解得Q1總＝。(共38張PPT)
章末測評驗收卷(二)
第二章　電磁感應及其應用
(時間：75分鐘　滿分：100分)
B
一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中只有一項是符合題目要求的。)
1.(2024·山東菏澤期末)電磁感應現象揭示了電與磁之間的內在聯系，根據這一發(fā)現，發(fā)明了很多電器設備，下列電器設備中利用電磁感應原理工作的是(　　)
A.電飯鍋 B.電磁爐 C.充電寶 D.白熾燈
解析　電飯鍋是利用電流的熱效應工作的，A錯誤；電磁爐利用電磁感應原理使金屬鍋底產生渦流，渦流的熱效應將食物加熱，B正確；充電寶是可充電的電源，一般用鋰離子電池，未利用電磁感應原理，C錯誤；白熾燈工作原理是電流的熱效應，D錯誤。
D
B
3.如圖甲所示，單匝半圓形金屬線框處在磁場方向垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。取垂直于紙面向外為磁場的正方向，順時針方向為感應電流i的正方向。下列圖像中能正確反映線框中產生的感應電流隨時間變化關系的是(　　)
C
4.法拉第發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機，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接觸良好，且與靈敏電流計相連。金屬盤繞中心軸沿圖示方向轉動，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，電流計的示數變大
C.若只提高金屬盤轉速，電流計的示數變大
D.若只將滑動變阻器滑片向左滑動，電流計的示數變大
解析　由電磁鐵中電流的流向，根據安培定則可
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；根據金屬盤的轉動方向，結合右
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M、N間的
感應電動勢變小，電流計的示數變小，B錯誤；若只提高金屬盤的轉速，則金屬盤中產生的感應電動勢變大，電流計的示數變大，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變大，則電磁鐵中的電流變小，兩磁極間的磁感應強度變小，圓盤中產生的感應電動勢變小，電流計的示數變小，D錯誤。
B
5.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磁場中。現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的關系圖像正確的是(　　)
C
6.(2022·浙江1月選考，13)如圖所示，將一通電螺線管豎直放置，螺線管內部形成方向豎直向上、磁感應強度大小B＝kt的磁場，在內部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管，其電阻率為ρ、高度為h、半徑為r、厚度為d(d r)，則(　　)
D
7.(2023·重慶卷，7)如圖所示，與水平面夾角為θ的絕緣斜面上固定有光滑U型金屬導軌。質量為m、電阻不可忽略的導體桿MN沿導軌向下運動，以大小為v的速度進入方向垂直于導軌平面向下的勻強磁場區(qū)域，在磁場中運動一段時間t后，速度大小變?yōu)?v。運動過程中桿與導軌垂直并接觸良好，導軌的電阻忽略不計，重力加速度為g。桿在磁場中運動的此段時間內(　　)
AB
二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)
8.如圖所示，A、B兩燈泡的電阻均為R。閉合S1、S2，電路穩(wěn)定后，兩燈亮度相同，則(　　)
A.只斷開S2，兩燈亮度不變
B.在只斷開S1的瞬間，通過S2的電流從c→b
C.只斷開S1，B燈立即熄滅，A燈閃亮一下再熄滅
D.只斷開S1，A燈立即熄滅，B燈閃亮一下再熄滅
解析　只斷開S2，電路連接方式不變，兩燈亮度不變，故A正確；只斷開S1，由于自感現象，電流從c→b經過S2和燈A構成回路，B燈立即熄滅，由于原來L中電流與A燈中電流相等，則A燈不會閃亮一下，而是逐漸熄滅，故B正確，C、D錯誤。
AC
9.如圖所示，在磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中，有一水平固定的U形導軌，導軌左端連接一阻值為R的電阻，導軌電阻不計。導軌間距為L，在導軌上垂直放置一根金屬棒MN，并與導軌接觸良好，金屬棒接入電路的電阻為r，用外力拉著金屬棒向右以速度v做勻速運動。則金屬棒運動過程中(　　)
BC
10.兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感應強度方向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電阻為0.005 Ω的正方形導線框abcd位于紙面內，cd邊與磁場邊界平行，如圖(a)所示。已知導線框一直向右做勻速直線運動，cd邊在t＝0時刻進入磁場。導線框中感應電動勢隨時間變化的圖像如圖(b)所示(感應電流的方向為順時針時，感應電動勢取正)。下列說法正確的是(　　)
A.磁感應強度的大小為0.5 T
B.導線框運動速度的大小為0.5 m/s
C.磁感應強度的方向垂直于紙面向外
D.在t＝0.4 s至t＝0.6 s這段時間內，導線框
所受的安培力大小為0.1 N
三、非選擇題(本題共5小題，共54分)
11.(8分)“研究電磁感應現象”的實驗裝置如圖所示。
(1)將圖中所缺的導線補接完整。
(2)如果在閉合開關時發(fā)現靈敏電流計的指針向右偏轉了一下，那么閉合開關后進行下述操作時可能出現的情況是：
①將通電線圈迅速插入感應線圈時，靈敏電流
計指針將________。
②通電線圈插入感應線圈后，將滑動變阻器的
滑片迅速向左滑動時，靈敏電流計指針將________。
(3)在實驗時，如果感應線圈兩端不接任何元件，則感應線圈電路中將________。
A.因電路不閉合，無電磁感應現象
B.有電磁感應現象，但無感應電流，只有感應電動勢
C.不能用楞次定律和安培定則判斷感應電動勢方向
D.可以用楞次定律和安培定則判斷感應電動勢方向
答案　(1)見解析圖　(2)①向右偏轉 ②向左偏轉　(3)BD
解析　(1)連線如圖所示。
(2)根據穿過感應線圈的磁通量的變化情況與靈敏電流計的指針偏轉方向進行判斷，可得①中靈敏電流計指針將向右偏轉，②中靈敏電流計指針將向左偏轉。
(3)只要穿過感應線圈的磁通量發(fā)生變化，就會產生電磁感應現象，就有感應電動勢，但電路不閉合，無感應電流。用楞次定律和安培定則可以判斷感應電動勢的方向，選項B、D正確。
12.(8分)如圖所示，一足夠長的固定金屬框架MON所在平面與勻強磁場B垂直，導體棒ab能緊貼金屬框架運動，且始終與導軌ON垂直。t＝0時導體棒ab從O點開始勻速向右平動，速度為v0，試求bOc回路中某時刻的感應電動勢隨時間變化的函數關系式。
解析　設導體棒ab從O點出發(fā)時開始計時，經過時間t，導體棒ab勻速運動的距離為s，則有s＝v0t
13.(10分)一硬質細導線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導線做成邊長為a的n匝正方形線框固定在紙面內，如圖甲所示，虛線MN過正方形線框上下兩邊的中點。現在虛線MN左側空間加一個方向垂直紙面、大小隨時間變化的磁場。t＝0時磁感應強度的方向如圖甲所示，磁感應強度B隨時間的變化關系如圖乙所示。求：
(1)t＝0時刻，穿過線框的磁通量Φ以及線框中感應電流的方向；
(2)在t＝0到t＝t0時間內，線框中產生的感應電動勢E的大小；
(3)在t＝0到t＝t0時間內，線框中產生的感應電流I的大小。
(2)由法拉第電磁感應定律可知電動勢大小為
14.(14分)如圖甲所示，兩水平放置的光滑平行金屬導軌MN、PQ固定在絕緣水平面上，導軌間距離為L＝1 m。M、P間接有阻值為R＝10 Ω的定值電阻，理想電壓表接在定值電阻兩端。導軌處在垂直于導軌平面向上的勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為B＝1 T。一根質量m＝0.1 kg的金屬棒放在導軌上，金屬棒接入電路的電阻也為R＝10 Ω。現對金屬棒施加一個水平向右的拉力，使金屬棒由靜止開始向右運動，金屬棒運動后電壓表的示數U隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，金屬棒運動過程中與導軌接觸良好且始終與導軌垂直，導軌電阻不計。求：
(1)t＝5 s時，拉力F的大小；
(2)金屬棒在運動的前5 s內，拉力F的沖量大小；
(3)金屬棒運動10 s時，撤去拉力F，則撤去拉力
后金屬棒運動0.5 m時速度的大小。
答案　(1)0.7 N　(2)2.25 N·s　(3)19.75 m/s
解析　(1)由于金屬棒兩端的電壓與時間成正比，根據歐姆定律知，電路中的電流與時間成正比，電路中的電動勢與時間成正比，由E＝BLv可知，速度與時間成正比，即金屬棒做勻加速直線運動。
根據速度時間關系可得v＝at
結合題圖乙可知t＝5 s時，U＝5 V
解得a＝2 m/s2
t5＝5 s時，金屬棒的速度大小為v5＝at5＝10 m/s
解得F＝0.7 N。
(2)根據(1)可知，
由于拉力F隨時間t線性變化，因此拉力F的沖量
(3)金屬棒運動10 s時速度大小為v1＝at′＝20 m/s
撤去拉力F后，金屬棒做減速運動。設金屬棒
減速運動0.5 m時速度大小為v2
根據動量定理可得－ILBΔt＝mΔv
解得v2＝19.75 m/s。
15.(14分)(2023·新課標卷，26)一邊長為L、質量為m的正方形金屬細框，每邊電阻為R0，置于光滑的絕緣水平桌面(紙面)上。寬度為2L的區(qū)域內存在方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度大小為B，兩虛線為磁場邊界，如圖(a)所示。
　
(1)使金屬框以一定的初速度向右運動，進入磁場。運動過程中金屬框的左、右邊框始終與磁場邊界平行，金屬框完全穿過磁場區(qū)域后，速度大小降為它初速度的一半，求金屬框的初速度大小；
(2)在桌面上固定兩條光滑長直金屬導軌，導軌與磁場邊界垂直，左端連接電阻R1＝2R0，導軌電阻可忽略，金屬框置于導軌上，如圖(b)所示，讓金屬框以與(1)中相同的初速度向右運動，進入磁場。運動過程中金屬框的上、下邊框處處與導軌始終接觸良好。求在金屬框整個運動過程中，電阻R1產生的熱量。
解析　(1)設金屬框的初速度大小為v0，則金屬框完全穿過磁場的過程，由動量定理有
(2)金屬框進入磁場的過程，有
金屬框完全在磁場中時繼續(xù)做加速度逐漸減小的減速運動，金屬框的右邊框和左邊框為電源，兩電源并聯給外電路供電，假設金屬框的右邊框沒有出磁場右邊界，則有
解得x＝L
故假設成立，金屬框的右邊框恰好停在磁場右邊
界處，對金屬框進入磁場過程分析，由能量守恒定律有

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