(時(shí)間：90分鐘，滿分：100分)
一、單項(xiàng)(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確)
1. 家用日光燈電路如圖2－11所示，S為啟動(dòng)器，A為燈管，L為鎮(zhèn)流器，關(guān)于日光燈的工作原理下列說(shuō)法正確的是(　　)
圖2－11
A．鎮(zhèn)流器的作用是將交流變?yōu)橹绷?br>B．在日光燈的啟動(dòng)階段，鎮(zhèn)流器能提供一個(gè)瞬時(shí)高壓，使燈管開(kāi)始工作
C．日光燈正常發(fā)光時(shí)，啟動(dòng)器中的兩個(gè)觸片是接觸的
D．日光燈發(fā)出柔和的白光是由汞原子受到激發(fā)后直接輻射的
解析：選B.鎮(zhèn)流器是一個(gè)自感系數(shù)很大的線圈，當(dāng)流經(jīng)線圈的電流發(fā)生變化時(shí)能產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，在日光燈啟動(dòng)時(shí)，鎮(zhèn)流器提供一個(gè)瞬時(shí)高壓使其工作；在日光燈正常工作時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電壓相反，鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用，此時(shí)啟動(dòng)器的兩個(gè)觸片是分離的，當(dāng)燈管內(nèi)的汞蒸氣被激發(fā)時(shí)能產(chǎn)生紫外線，涂在燈管內(nèi)壁的熒光物質(zhì)在紫外線的照射下發(fā)出可見(jiàn)光．
2．(2014年德州高二檢測(cè))如圖2－12所示，兩個(gè)大小相等互相絕緣的導(dǎo)體環(huán)，B環(huán)與A環(huán)有部分面積重疊，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)(　　)
圖2－12
A．B環(huán)內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
B．B環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
C．B環(huán)內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)電流
D．條件不足，無(wú)法判定
解析：選A.由安培定則可知穿過(guò)環(huán)B的磁通量向里，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，磁通量減少，由楞次定律可知B中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，A對(duì)．
3．如圖2－13所示，用絲線懸掛一個(gè)金屬環(huán)，金屬環(huán)套在一個(gè)通電螺線管上，并處于螺線管正中央位置．如通入螺線管中的電流突然增大，則(　　)
A．圓環(huán)會(huì)受到沿半徑向外拉伸的力
B．圓環(huán)會(huì)受到沿半徑向里擠壓的力 圖2－13
C．圓環(huán)會(huì)受到向右的力
D．圓環(huán)會(huì)受到向左的力
解析：選A.無(wú)論通入螺線管的電流是從a流向b還是從b流向a，電流強(qiáng)度增大時(shí)，穿過(guò)金屬環(huán)的磁通量必增加．由于穿過(guò)金屬環(huán)的磁通量由螺線管內(nèi)、外兩部分方向相反的磁通量共同決定，等效原磁場(chǎng)方向由管內(nèi)磁場(chǎng)方向決定．根據(jù)楞次定律，環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即要阻礙穿過(guò)環(huán)的磁通量的增加，因此有使環(huán)擴(kuò)張的趨勢(shì)，從而使環(huán)受到沿半徑向外拉伸的力．答案為A.
4．(2014年龍巖模擬)如圖2－14所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)擺動(dòng)．金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開(kāi)始釋放，在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應(yīng)電流的方向是(　　)
圖2－14
A．a(chǎn)→b→c→d→a
B．d→c→b→a→d
C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a
D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
解析：選B.由楞次定律，一開(kāi)始磁通量減小，后來(lái)磁通量增大，由“增反”“減同”可知電流方向是d→c→b→a→d.
圖2－15
5．如圖2－15所示，AB支路由帶鐵芯的線圈和電流表A1串聯(lián)而成，設(shè)電流為I1；CD支路由電阻R和電流表A2串聯(lián)而成，設(shè)電流為I2.兩支路電阻阻值相同，在接通開(kāi)關(guān)S和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，會(huì)觀察到(　　)
A．S接通瞬間，I1B．S接通瞬間，I1I2
C．S接通瞬間，I1>I2，斷開(kāi)瞬間I1D．S接通瞬間，I1>I2，斷開(kāi)瞬間I1＝I2
解析：選A.S接通瞬間，線圈L產(chǎn)生自感，對(duì)電流有較大的阻礙作用，I1從0緩慢增大，而R中電流不受影響，I16．如圖2－16所示，AB金屬棒原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)(懸掛)．由于CD棒的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致AB棒向右擺動(dòng)，則CD棒(　　)
圖2－16
A．向右平動(dòng)　B．向左平動(dòng)
C．向里平動(dòng) D．向外平動(dòng)
解析：選D.此題是左、右手定則的綜合．AB棒向右擺的原因是：CD棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，給AB棒供電，AB棒擺動(dòng)是通電導(dǎo)體受力問(wèn)題．AB棒向右擺動(dòng)，說(shuō)明它受到的磁場(chǎng)力方向向右，根據(jù)左手定則判斷出AB中的電流方向B→A.這說(shuō)明CD棒的電流方向D→C，再根據(jù)右手定則判斷CD棒的切割方向是向外．注意題目中給出的四個(gè)選項(xiàng)中，A、B肯定不正確，因?yàn)镃D棒左、右平動(dòng)，不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電流．
7．如圖2－17所示，通過(guò)水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈均與傳送帶以相同的速度勻速運(yùn)動(dòng)．為了檢測(cè)出個(gè)別未閉合的不合格線圈．讓傳送帶通過(guò)一固定勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于傳送帶，線圈進(jìn)入磁場(chǎng)前等距離排列，根據(jù)穿過(guò)磁場(chǎng)后線圈間的距離，就能夠檢測(cè)出不合格線圈．通過(guò)觀察圖形，判斷下列說(shuō)法正確的是(　　)
圖2－17
A．若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈相對(duì)傳送帶靜止
B．若線圈不閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng)
C．從圖中可以看出，第2個(gè)線圈是不合格線圈
D．從圖中可以看出，第3個(gè)線圈是不合格線圈
解析：選D.若線圈合格，則由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象會(huì)向左移動(dòng)一定距離，且合格線圈移動(dòng)的距離相等，移動(dòng)后線圈的間距也等于移動(dòng)前的間距，由圖知線圈3與其他線圈間距不符，不合格．
8．(2010年高考山東理綜卷改編)如圖2－18所示，空間存在兩個(gè)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其邊界，OO′為其對(duì)稱軸．一導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)為l的正方形閉合回路abcd，回路在紙面內(nèi)以恒定速度v0向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于OO′對(duì)稱的位置時(shí)以下說(shuō)法不正確的是(　　)
圖2－18
A．穿過(guò)回路的磁通量為零
B．回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2Blv0
C．回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?br>D．回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同
解析：選C.由于兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，且回路此時(shí)關(guān)于OO′對(duì)稱，因而此時(shí)穿過(guò)回路的磁通量為零，A項(xiàng)正確；ab、cd均切割磁感線，相當(dāng)于兩個(gè)電源，由右手定則知，回路中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，兩電源串聯(lián)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2Blv0，B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由左手定則知ab、cd所受安培力方向均向左，D項(xiàng)正確．
圖2－19
9．如圖2－19所示，在空間中存在兩個(gè)相鄰的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其寬度均為L(zhǎng).現(xiàn)將寬度也為L(zhǎng)的矩形閉合線圈，從圖示位置垂直于磁場(chǎng)方向勻速經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，則在該過(guò)程中，能正確反映線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流或其所受的安培力隨時(shí)間變化的圖象是(　　)
圖2－20
解析：選D.由楞次定律可知，當(dāng)正方形導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)和出磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，方向始終向左，所以外力F始終水平向右，因安培力的大小不同，故選項(xiàng)D是正確的，選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的．當(dāng)矩形導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律判斷，感應(yīng)電流的大小在中間時(shí)是最大的，所以選項(xiàng)A、B是錯(cuò)誤的．
10. (2014年泉州高二檢測(cè))如圖2－21所示，固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離l時(shí)，速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)．設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為g，則此過(guò)程(　　)
圖2－21
A．桿的速度最大值為?F－μmg?RB2d2
B．流過(guò)電阻R的電量為BdlR
C．恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量
D．恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量
解析：選D.當(dāng)桿的速度達(dá)到最大時(shí)，安培力F安＝B2d2vR＋r，桿受力平衡，故F－μmg－F安＝0，所以v＝?F－μmg??R＋r?B2d2，選項(xiàng)A錯(cuò)；流過(guò)電阻R的電量為q＝It＝ΔΦR＋r＝BdlR＋r，選項(xiàng)B錯(cuò)；根據(jù)動(dòng)能定理，恒力F、安培力、摩擦力做功的代數(shù)和等于桿動(dòng)能的變化量，由于摩擦力做負(fù)功，所以恒力F、安培力做功的代數(shù)和大于桿動(dòng)能的變化量，選項(xiàng)C錯(cuò)D對(duì)．
二、題(本題共2小題，每小題6分，共12分．按題目要求作答)
11．在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中，首先要按圖2－22甲接線，以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的關(guān)系；然后按圖乙將電流表與線圈B連成一個(gè)閉合回路，將線圈A、電池、滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路，
在圖甲中，當(dāng)閉合S時(shí)，觀察到電流表指針向左偏，不通電時(shí)電流表指針停在正中央．在圖乙中
圖2－22
(1)S閉合后，將螺線管A插入螺線管B的過(guò)程中，電流表的指針________；
(2)線圈A放在B中不動(dòng)時(shí)，指針將________
(3)線圈A放在B中不動(dòng)，突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，電流表指針將________．
解析：(1)由圖甲知電流從左接線柱流入電流表時(shí)，其指針向左偏轉(zhuǎn)．S閉合后，將A插入B中，磁通量增大，由楞次定律和安培定則可判斷B中電流方向向上，從右接線柱流入，故電流表指針向右偏轉(zhuǎn)；
(2)A放在B中不動(dòng)，磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流；
(3)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，穿過(guò)B的磁通量減小，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)．
答案：(1)向右偏轉(zhuǎn)　(2)不動(dòng)　(3)向左偏轉(zhuǎn)
12. 為了演示接通電源的瞬間和斷開(kāi)電源的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了如圖2－23所示的電路圖，讓L的直流電阻和R相等，開(kāi)關(guān)接通的瞬間，A燈的亮度________(填“大于”“等于”或“小于”)B燈的亮度；通電一段時(shí)間后，A燈的亮度________(填“大于”“等于”或“小于”)B燈的亮度；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的瞬間，A燈________(填“立即”或“逐漸”)熄滅，B燈________(填“立即”或“逐漸”)熄滅，若滿足R燈>RL則斷開(kāi)瞬間，A燈會(huì)________(“閃亮”或“不閃亮”)，流過(guò)A的電流方向________(“向左”或“向右”)
圖2－23
解析：開(kāi)關(guān)接通的瞬間，和A燈并聯(lián)的電感電流為零，A燈的電流為R和B燈之和，所以A燈的亮度大于B燈亮度．通電一段時(shí)間后電流穩(wěn)定了，L無(wú)自感現(xiàn)象，電阻和R一樣，通過(guò)兩燈的電流相等，所以兩燈一樣亮．?dāng)嚯姷乃查g，A燈和產(chǎn)生自感現(xiàn)象的L組成回路，隨著電路電流的減小逐漸熄滅．而B(niǎo)燈沒(méi)有電流而立即熄滅，若R燈>RL穩(wěn)定時(shí)I燈答案：大于　等于　逐漸　立即　閃亮　向右
三、(本題共4小題，共48分．解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)
13．(10分)(2014年上杭高二檢測(cè))如圖2－24甲所示，n＝150匝的圓形線圈M，其電阻為R/2，它的兩端點(diǎn)a、b與定值電阻R相連，穿過(guò)線圈的磁通量的變化規(guī)律如圖乙所示．
圖2－24
(1)判斷a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)高低；
(2)求a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差．
解析：(1)由Φ－t圖知，穿過(guò)M的磁通量均勻增加，根據(jù)楞次定律可知a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)高．
(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律知
E＝nΔΦΔt＝150×0.2 V＝30 V.
由閉合電路歐姆定律知：I＝ER＋r＝ER＋R2＝2E3R
Uab＝IR＝2E3＝20 V.
答案：(1)a點(diǎn)高　(2)20 V
14. (10分)如圖2－25所示，電阻不計(jì)的光滑U形導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距d＝0.5 m，導(dǎo)軌一端接有R＝4.0 Ω的電阻．有一質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻r＝1.0 Ω的金屬棒ab與導(dǎo)軌垂直放置．整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2 T．現(xiàn)用水平力垂直拉動(dòng)金屬棒ab，使它以v＝10 m/s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)．設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)．
圖2－25
(1)求金屬棒ab兩端的電壓；
(2)若某時(shí)該撤去外力，從撤去外力到金屬棒停止運(yùn)動(dòng)，求電阻R產(chǎn)生的熱量．
解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，
E＝Bdv
根據(jù)歐姆定律，I＝ER＋r，U＝IR
由以上各式可得U＝0.8 V.
(2)由能量守恒得，電路中產(chǎn)生的熱量Q＝12mv2，因?yàn)榇��?lián)電路電流處處相等，所以QRQ＝RR＋r，
代入數(shù)據(jù)求出QR＝4.0 J.
答案：(1)0.8 V　(2)4.0 J
15．(14分)如圖2－26甲所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為l.M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻．一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直．整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下．導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略．讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦．
圖2－26
(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫(huà)出ab桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力示意圖；
(2)在加速下滑過(guò)程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大�。�
解析：(1)ab桿受三個(gè)力：重力mg，豎直向下；支持力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上．受力示意圖如圖所示．
(2)當(dāng)ab桿速度為v時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，此時(shí)電路中電流I＝ER＝BlvR
ab桿受到的安培力F＝BIl＝B2l2vR
根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，有mgsinθ－F＝mgsinθ－B2l2vR＝ma，a＝gsinθ－B2l2vmR.
答案：(1)見(jiàn)解析　(2)BlvR　gsinθ－B2l2vmR
16．(14分)(2014年濰坊高二檢測(cè))如圖2－27甲所示，光滑絕緣水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)以虛線MN為左邊界，MN的左側(cè)有一質(zhì)量m＝0.1 kg，bc邊長(zhǎng)L1＝0.2 m，電阻R＝2 Ω的矩形線圈abcd.t＝0時(shí)，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開(kāi)始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間1 s，線圈的bc邊到達(dá)磁場(chǎng)邊界MN，此時(shí)立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過(guò)1 s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)．整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示．
圖2－27
(1)求線圈bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v1和線圈在第1 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離s；
(2)寫(xiě)出第2 s內(nèi)變力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系式；
(3)求出線圈ab邊的長(zhǎng)度L2.
解析：(1)由圖乙可知，線圈剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的感應(yīng)電流I1＝0.1 A.
由E＝BL1v1及I1＝ER得v1＝I1RBL1＝0.5 m/s
s＝v12t＝0.25 m
(2)由圖乙，在第2 s時(shí)間內(nèi)，線圈中的電流隨時(shí)間均勻增加，線圈速度隨時(shí)間均勻增加，線圈所受安培力隨時(shí)間均勻增加，且大小為F安＝BIL1＝(0.08 t－0.04) N
t＝2 s時(shí)線圈的速度v2＝I2RBL1＝1.5 m/s
線圈在第2 s時(shí)間內(nèi)的加速度a2＝v2－v1t＝1 m/s2
由牛頓定律得F＝F安＋ma2＝(0.08 t＋0.06) N
(3)在第2 s時(shí)間內(nèi)，線圈的平均速度v＝v1＋v22＝1 m/s L2＝v?t＝1 m.
答案：(1)0.5 m/s　0.25 m
(2)F＝(0.08 t＋0.06) N
(3)1 m


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