(時(shí)間：90分鐘，滿分：100分)
一、(本題共12小題，每小題5分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)
1．(2011年惠陽高二檢測(cè))關(guān)于磁通量的概念，以下說法中正確的是( )
A．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，穿過閉合回路的磁通量也越大
B．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，線圈面積越大，則磁通量也越大
C．穿過線圈的磁通量為零，但磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零
D．磁通量發(fā)生變化，一定是磁場(chǎng)發(fā)生變化引起的
解析：選C.穿過閉合回路的磁通量大小取決于磁感應(yīng)強(qiáng)度、回路所圍面積以及兩者夾角三個(gè)因素，所以只了解其中一個(gè)或兩個(gè)因素?zé)o法確定磁通量的變化情況，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；同樣由磁通量的特點(diǎn)，也無法判斷其中一個(gè)因素的情況，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．
圖4－9
2．如圖4－9所示，若套在條形磁鐵上的彈性金屬導(dǎo)線圈Ⅰ突然縮小為線圈Ⅱ，則關(guān)于線圈的感應(yīng)電流及其方向(從上往下看)是( )
A．有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
B．有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流
C．先逆時(shí)針后順時(shí)針方向的感應(yīng)電流
D．無感應(yīng)電流
解析：選A.穿過線圈的磁通量包括磁體內(nèi)和磁體外的一部分，合磁通量是向上的．當(dāng)線圈突然縮小時(shí)合磁通量增加，原因是磁體外向下穿過線圈的磁通量減少．故由楞次定律判斷，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(從上往下看)．
圖4－10
3.如圖4－10所示是電表中的指針和電磁阻器，下列說法中正確的是( )
A．2是磁鐵，在1中產(chǎn)生渦流
B．1是磁鐵，在2中產(chǎn)生渦流
C．該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動(dòng)
D．該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定
解析：選AD.1在2中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到安培力作用阻礙1的轉(zhuǎn)動(dòng)，A、D對(duì)．
圖4－11
4．(2010年高考廣東卷)如圖4－11所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從N處勻速運(yùn)動(dòng)到′N′的過程中，棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨時(shí)間t變化的圖示，可能正確的是( )
圖4－12
解析：選A.由E＝Blv可以直接判斷選項(xiàng)A正確．
圖4－13
5.穿過某線圈的磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系，如圖4－13所示，在下列幾段時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小的是( )
A．0～2 s
B．2 s～4 s
C．4 s～5 s
D．5 s～10 s
解析：選D.圖象斜率越小，表明磁通量的變化率越小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就越�。�
圖4－14
6. (2011年高考江蘇卷)如圖4－14所示，固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行．線框由靜止釋放，在下落過程中( )
A．穿過線框的磁通量保持不變
B．線框中感應(yīng)電流方向保持不變
C．線框所受安培力的合力為零
D．線框的機(jī)械能不斷增大
解析：選B.直線電流的磁場(chǎng)離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感線越稀，故線圈在下落過程中磁通量一直減小，A錯(cuò)；由于上、下兩邊電流相等，上邊磁場(chǎng)較強(qiáng)，線框所受合力不為零，C錯(cuò)；由于電磁感應(yīng)，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，機(jī)械能減小，D錯(cuò)．故B對(duì)．
7．(2010年高考江蘇卷)一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直．先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1 s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原的兩倍．接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1 s時(shí)間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原的一半．先后兩個(gè)過程中，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為( )
A.12 B．1
C．2 D．4
解析：選B.在相同時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)過程中磁通量的變化量相同，由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝ΔΦΔt可以判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小也相同，即兩次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為1，選項(xiàng)B正確．
圖4－15
8.如圖4－15所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP′和QQ′都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電阻R，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)在垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒N，用一水平向右的力F拉動(dòng)導(dǎo)體棒N，以下關(guān)于導(dǎo)體棒N中感應(yīng)電流方向和它所受安培力的方向的說法正確的是( )
A．感應(yīng)電流方向是N→
B．感應(yīng)電流方向是→N
C．安培力水平向左
D．安培力水平向右
解析：選AC.磁場(chǎng)方向向下，導(dǎo)體棒N的運(yùn)動(dòng)方向向右，由右手定則，感應(yīng)電流方向是N→，再由左手定則，安培力水平向左，所以A、C正確．
圖4－16
9．(2011年廈門高二檢測(cè))如圖4－16所示的電路中，電電動(dòng)勢(shì)為E，線圈L的電阻不計(jì)．以下判斷正確的是( )
A．閉合S，穩(wěn)定后，電容器兩端電壓為E
B．閉合S，穩(wěn)定后，電容器的a極帶正電
C．?dāng)嚅_S的瞬間，電容器的a極板將帶正電
D．?dāng)嚅_S的瞬間，電容器的a極板將帶負(fù)電
解析：選C.閉合S，穩(wěn)定后，由于線圈L的直流電阻為零，所以線圈兩端電壓為零，又因?yàn)殡娙萜髋c線圈并聯(lián)，所以電容器兩端電壓也為零，A、B錯(cuò)誤；斷開S的瞬間，線圈L中電流減小，線圈中產(chǎn)生與原電流方向相同的自感電動(dòng)勢(shì)，并作用在電容器上，所以，此時(shí)電容器a極板將帶正電，b極板將帶負(fù)電，C正確、D錯(cuò)誤．
圖4－17
10．(2011年深圳高二檢測(cè))如圖4－17所示，垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，有一位于紙面的、電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd，現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以v、3v速度勻速拉出磁場(chǎng)，則導(dǎo)體框從兩個(gè)方向移出磁場(chǎng)的兩個(gè)過程中( )
A．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同
B．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同
C．導(dǎo)體框ad邊兩端電勢(shì)差相同
D．通過導(dǎo)體框截面的電量相同
解析：選AD.由楞次定律，從兩個(gè)方向移出磁場(chǎng)過程中感應(yīng)電流方向都是a→d→c→b→a，A項(xiàng)正確；
以v拉出磁場(chǎng)時(shí)，cd邊等效為電
E1＝Blv，I1＝E1R＝BlvR，t＝lv，
所以產(chǎn)生的焦耳熱Q1＝I21Rt＝B2l3vR，
ad邊電勢(shì)差Uad＝I1×R4＝Blv4
通過的電量q1＝I1t＝Bl2R
以3v拉出磁場(chǎng)時(shí)，ad邊等效為電
Q2＝3B2L3vR，Uad＝9Blv4，q2＝Bl2R，
故B、C錯(cuò)，D對(duì)．
圖4－18
11.如圖4－18所示，通有恒定電流的螺線管豎直放置，一銅環(huán)R沿螺線管的軸線加速下落，在下落過程中，環(huán)面始終保持水平．銅環(huán)先后經(jīng)過軸上1、2、3位置時(shí)的加速度分別為a1、a2、a3.位置2處于螺線管的中心，位置1、3與位置2等距，則( )
A．a(chǎn)1<a2＝g B．a(chǎn)3<a1<g
C．a(chǎn)1＝a3<a2 D．a(chǎn)3<a1<a2
解析：選ABD.圓環(huán)落入螺線管及從螺線管飛出時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流所受安培力向上，故a1<g，a3<g，但經(jīng)過3時(shí)速度較快，ΔΦΔt較大，所受安培力較大，故a3<a1<g.圓環(huán)經(jīng)過位置2時(shí)，磁通量不變，不受安培力，a2＝g，故A、B、D正確．
圖4－19
12.(2009年高考天津卷)如圖4－19所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于( )
A．棒的機(jī)械能增加量 B．棒的動(dòng)能增加量
C．棒的重力勢(shì)能增加量 D．電阻R上放出的熱量
解析：選A.棒加速上升時(shí)受到重力、拉力F及安培力．根據(jù)機(jī)械能守恒的條件可知力F與安培力做的功的代數(shù)和等于棒的機(jī)械能的增加量，A選項(xiàng)正確．
二、(本題共4小題，共40分．解答時(shí)應(yīng)寫出必要的字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
圖4－20
13.(8分)如圖4－20所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框，質(zhì)量為，電阻為R，用細(xì)線把它懸掛于一個(gè)有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊緣，金屬框的上半部處于磁場(chǎng)內(nèi)，下半部處于磁場(chǎng)外．磁場(chǎng)隨時(shí)間變化規(guī)律為B＝kt(k>0)，已知細(xì)線所能承受的最大拉力為2g，求從t＝0開始，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間細(xì)線會(huì)被拉斷？
解析：由題意知ΔBΔt＝k(1分)
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝ΔBΔt•S＝k•L22(2分)
當(dāng)細(xì)線剛要斷時(shí)：g＝F安＝BIL.(2分)
I＝ER＝kL22R，B＝kt，(2分)
聯(lián)立以上各式解得：t＝2gRk2L3.(1分)
答案：2gRk2L3
圖4－21
14．(8分)如圖4－21所示，線圈abcd每邊長(zhǎng)l＝0.20 ，線圈質(zhì)量1＝0.10 kg，電阻R＝0.10 Ω ，砝碼質(zhì)量2＝0.14 kg.線圈上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，方向垂直線圈平面向里，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為h＝l＝0.20 ．砝碼從某一位置下降，使ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)開始做勻速運(yùn)動(dòng)．求線圈做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小.
解析：該題的研究對(duì)象為線圈，線圈在勻速上升時(shí)受到的安培力F安、繩子的拉力F和重力1g相互平衡，
即F＝F安＋1g(2分)
砝碼受力也平衡F＝2g(1分)
線圈勻速上升，在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流
I＝Blv/R(1分)
因此線圈受到向下的安培力F安＝BIl(1分)
聯(lián)立解得v＝(2－1)gR/(B2l2)，(2分)
代入數(shù)據(jù)得v＝4 /s.(1分)
答案：4 /s
圖4－22
15．(12分)(2010年高考江蘇卷)如圖4－22所示，兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L(zhǎng)，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直．一質(zhì)量為、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h處靜止釋放．導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻．求：
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B；
(2)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v；
(3)流經(jīng)電流表電流的最大值I.
解析：(1)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，則有
BIL＝g①(2分)
解得B＝gIL.②(1分)
(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv③(1分)
感應(yīng)電流I＝ER④(1分)
由②③④式解得v＝I2Rg.(1分)
(3)由題意知，導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng) 時(shí)的速度最大，設(shè)為v
由機(jī)械能守恒定律得12v2＝gh(2分)
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值E＝BLv，(2分)
感應(yīng)電流的最大值I＝ER(1分)
解得I＝g2ghIR.(1分)
答案：(1)gIL (2)I2Rg (3)g2ghIR
圖4－23
16．(12分)(2010年高考天津理綜卷)如圖4－23所示，質(zhì)量1＝0.1 kg，電阻R1＝0.3 Ω，長(zhǎng)度l＝0.4 的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上．框架質(zhì)量2＝0.2 kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2.相距0.4 的′、NN′相互平行，電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)，電阻R2＝0.1 Ω的N垂直于′.整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T．垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運(yùn)動(dòng)，始終與′、NN′保持良好接觸．當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)，框架開始運(yùn)動(dòng)．設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10 /s2.
(1)求框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)ab速度v的大��；
(2)從ab開始運(yùn)動(dòng)到框架開始運(yùn)動(dòng)的過程中，N上產(chǎn)生的熱量Q＝0.1 J，求該過程ab位移x的大�。�
解析：(1)ab對(duì)框架的壓力F1＝1g(1分)
框架受水平面的支持力FN＝2g＋F1(1分)
依題意，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力F2＝μFN(1分)
ab中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv(1分)
N中電流I＝ER1＋R2(1分)
N受到的安培力F安＝IlB(1分)
框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)F安＝F2(1分)
由上述各式代入數(shù)據(jù)解得v＝6 /s.(1分)
(2)閉合回路中產(chǎn)生的總熱量Q總＝R1＋R2R2Q(1分)
由能量守恒定律，得Fx＝121v2＋Q總(2分)
代入數(shù)據(jù)解得x＝1.1 ．(1分)
答案：(1)6 /s (2)1.1
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