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(時間：90分鐘，滿分：100分)
一、單項(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確)
1. 家用日光燈電路如圖2－11所示，S為啟動器，A為燈管，L為鎮(zhèn)流器，關于日光燈的工作原理下列說法正確的是(　　)
圖2－11
A．鎮(zhèn)流器的作用是將交流變?yōu)橹绷?br>B．在日光燈的啟動階段，鎮(zhèn)流器能提供一個瞬時高壓，使燈管開始工作
C．日光燈正常發(fā)光時，啟動器中的兩個觸片是接觸的
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)流器是一個自感系數(shù)很大的線圈，當流經線圈的電流發(fā)生變化時能產生很大的自感電動勢阻礙電流的變化，在日光燈啟動時，鎮(zhèn)流器提供一個瞬時高壓使其工作；在日光燈正常工作時，自感電動勢方向與原電壓相反，鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用，此時啟動器的兩個觸片是分離的，當燈管內的汞蒸氣被激發(fā)時能產生紫外線，涂在燈管內壁的熒光物質在紫外線的照射下發(fā)出可見光．
2．(2014年德州高二檢測)如圖2－12所示，兩個大小相等互相絕緣的導體環(huán)，B環(huán)與A環(huán)有部分面積重疊，當開關S斷開時(　　)
圖2－12
A．B環(huán)內有順時針方向的感應電流
B．B環(huán)內有逆時針方向的感應電流
C．B環(huán)內沒有感應電流
D．條件不足，無法判定
解析：選A.由安培定則可知穿過環(huán)B的磁通量向里，當S斷開時，磁通量減少，由楞次定律可知B中產生順時針方向的感應電流，A對．
3．如圖2－13所示，用絲線懸掛一個金屬環(huán)，金屬環(huán)套在一個通電螺線管上，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)會受到沿半徑向外拉伸的力
B．圓環(huán)會受到沿半徑向里擠壓的力 圖2－13
C．圓環(huán)會受到向右的力
D．圓環(huán)會受到向左的力
解析：選A.無論通入螺線管的電流是從a流向b還是從b流向a，電流強度增大時，穿過金屬環(huán)的磁通量必增加．由于穿過金屬環(huán)的磁通量由螺線管內、外兩部分方向相反的磁通量共同決定，等效原磁場方向由管內磁場方向決定．根據楞次定律，環(huán)內感應電流的磁場要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，即要阻礙穿過環(huán)的磁通量的增加，因此有使環(huán)擴張的趨勢，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，在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動．金屬線框從右側某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應電流的方向是(　　)
圖2－14
A．a→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，一開始磁通量減小，后來磁通量增大，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，設電流為I1；CD支路由電阻R和電流表A2串聯(lián)而成，設電流為I2.兩支路電阻阻值相同，在接通開關S和斷開開關S的瞬間，會觀察到(　　)
A．S接通瞬間，I1B．S接通瞬間，I1I2
C．S接通瞬間，I1>I2，斷開瞬間I1D．S接通瞬間，I1>I2，斷開瞬間I1＝I2
解析：選A.S接通瞬間，線圈L產生自感，對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金屬棒原來處于靜止狀態(tài)(懸掛)．由于CD棒的運動，導致AB棒向右擺動，則CD棒(　　)
圖2－16
A．向右平動　B．向左平動
C．向里平動 D．向外平動
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棒做切割磁感線運動產生感應電動勢，給AB棒供電，AB棒擺動是通電導體受力問題．AB棒向右擺動，說明它受到的磁場力方向向右，根據左手定則判斷出AB中的電流方向B→A.這說明CD棒的電流方向D→C，再根據右手定則判斷CD棒的切割方向是向外．注意題目中給出的四個選項中，A、B肯定不正確，因為CD棒左、右平動，不切割磁感線，不產生感應電流．
7．如圖2－17所示，通過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動．為了檢測出個別未閉合的不合格線圈．讓傳送帶通過一固定勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶，線圈進入磁場前等距離排列，根據穿過磁場后線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈．通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是(　　)
圖2－17
A．若線圈閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶靜止
B．若線圈不閉合，進入磁場時，線圈相對傳送帶向后滑動
C．從圖中可以看出，第2個線圈是不合格線圈
D．從圖中可以看出，第3個線圈是不合格線圈
解析：選D.若線圈合格，則由于電磁感應現(xiàn)象會向左移動一定距離，且合格線圈移動的距離相等，移動后線圈的間距也等于移動前的間距，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，空間存在兩個磁場，磁感應強度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其邊界，OO′為其對稱軸．一導線折成邊長為l的正方形閉合回路abcd，回路在紙面內以恒定速度v0向右運動，當運動到關于OO′對稱的位置時以下說法不正確的是(　　)
圖2－18
A．穿過回路的磁通量為零
B．回路中感應電動勢大小為2Blv0
C．回路中感應電流的方向為順時針方向
D．回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同
解析：選C.由于兩磁場的磁感應強度大小相等，方向相反，且回路此時關于OO′對稱，因而此時穿過回路的磁通量為零，A項正確；ab、cd均切割磁感線，相當于兩個電源，由右手定則知，回路中感應電流方向為逆時針，兩電源串聯(lián)，感應電動勢為2Blv0，B項正確，C項錯誤；由左手定則知ab、cd所受安培力方向均向左，D項正確．
圖2－19
9．如圖2－19所示，在空間中存在兩個相鄰的、磁感應強度大小相等、方向相反的有界勻強磁場，其寬度均為L.現(xiàn)將寬度也為L的矩形閉合線圈，從圖示位置垂直于磁場方向勻速經過磁場區(qū)域，則在該過程中，能正確反映線圈中所產生的感應電流或其所受的安培力隨時間變化的圖象是(　　)
圖2－20
解析：選D.由楞次定律可知，當正方形導線框進入磁場和出磁場時，磁場力總是阻礙物體的運動，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D是正確的，選項C是錯誤的．當矩形導線框進入磁場時，由法拉第電磁感應定律判斷，感應電流的大小在中間時是最大的，所以選項A、B是錯誤的．
10. (2014年泉州高二檢測)如圖2－21所示，固定放置在同一水平面內的兩根平行長直金屬導軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上磁感應強度大小為B的勻強磁場中．一質量為m(質量分布均勻)的導體桿ab垂直于導軌放置，且與兩導軌保持良好接觸，桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導軌運動距離l時，速度恰好達到最大(運動過程中桿始終與導軌保持垂直)．設桿接入電路的電阻為r，導軌電阻不計，重力加速度大小為g，則此過程(　　)
圖2－21
A．桿的速度最大值為?F－μmg?RB2d2
B．流過電阻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能的變化量
解析：選D.當桿的速度達到最大時，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A錯；流過電阻R的電量為q＝It＝ΔΦR＋r＝BdlR＋r，選項B錯；根據動能定理，恒力F、安培力、摩擦力做功的代數(shù)和等于桿動能的變化量，由于摩擦力做負功，所以恒力F、安培力做功的代數(shù)和大于桿動能的變化量，選項C錯D對．
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“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗中，首先要按圖2－22甲接線，以查明電流表指針的偏轉方向與電流方向之間的關系；然后按圖乙將電流表與線圈B連成一個閉合回路，將線圈A、電池、滑動變阻器和開關串聯(lián)成另一個閉合電路，
在圖甲中，當閉合S時，觀察到電流表指針向左偏，不通電時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的過程中，電流表的指針________；
(2)線圈A放在B中不動時，指針將________
(3)線圈A放在B中不動，突然斷開開關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，其指針向左偏轉．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；
(2)A放在B中不動，磁通量不變，不產生感應電流；
(3)斷開開關，穿過B的磁通量減小，電流表指針向左偏轉．
答案：(1)向右偏轉　(2)不動　(3)向左偏轉
12. 為了演示接通電源的瞬間和斷開電源的電磁感應現(xiàn)象，設計了如圖2－23所示的電路圖，讓L的直流電阻和R相等，開關接通的瞬間，A燈的亮度________(填“大于”“等于”或“小于”)B燈的亮度；通電一段時間后，A燈的亮度________(填“大于”“等于”或“小于”)B燈的亮度；斷開開關的瞬間，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則斷開瞬間，A燈會________(“閃亮”或“不閃亮”)，流過A的電流方向________(“向左”或“向右”)
圖2－23
解析：開關接通的瞬間，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．通電一段時間后電流穩(wěn)定了，L無自感現(xiàn)象，電阻和R一樣，通過兩燈的電流相等，所以兩燈一樣亮．斷電的瞬間，A燈和產生自感現(xiàn)象的L組成回路，隨著電路電流的減小逐漸熄滅．而B燈沒有電流而立即熄滅，若R燈>RL穩(wěn)定時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．解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
13．(10分)(2014年上杭高二檢測)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a、b與定值電阻R相連，穿過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兩點的電勢高低；
(2)求a、b兩點的電勢差．
解析：(1)由Φ－t圖知，穿過M的磁通量均勻增加，根據楞次定律可知a點電勢比b點高．
(2)由法拉第電磁感應定律知
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點高　(2)20 V
14. (10分)如圖2－25所示，電阻不計的光滑U形導軌水平放置，導軌間距d＝0.5 m，導軌一端接有R＝4.0 Ω的電阻．有一質量m＝0.1 kg、電阻r＝1.0 Ω的金屬棒ab與導軌垂直放置．整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中，磁場的磁感應強度B＝0.2 T．現(xiàn)用水平力垂直拉動金屬棒ab，使它以v＝10 m/s的速度向右做勻速運動．設導軌足夠長．
圖2－25
(1)求金屬棒ab兩端的電壓；
(2)若某時該撤去外力，從撤去外力到金屬棒停止運動，求電阻R產生的熱量．
解析：(1)根據法拉第電磁感應定律，
E＝Bdv
根據歐姆定律，I＝ER＋r，U＝IR
由以上各式可得U＝0.8 V.
(2)由能量守恒得，電路中產生的熱量Q＝12mv2，因為串聯(lián)電路電流處處相等，所以QRQ＝RR＋r，
代入數(shù)據求出QR＝4.0 J.
答案：(1)0.8 V　(2)4.0 J
15．(14分)如圖2－26甲所示，兩根足夠長的直金屬導軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導軌間距為l.M、P兩點間接有阻值為R的電阻．一根質量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上，并與導軌垂直．整套裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下．導軌和金屬桿的電阻可忽略．讓ab桿沿導軌由靜止開始下滑，導軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦．
圖2－26
(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請在此圖中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖；
(2)在加速下滑過程中，當ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿中的電流及其加速度的大小．
解析：(1)ab桿受三個力：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ab桿速度為v時，感應電動勢E＝Blv，此時電路中電流I＝ER＝BlvR
ab桿受到的安培力F＝BIl＝B2l2vR
根據牛頓運動定律，有mgsinθ－F＝mgsinθ－B2l2vR＝ma，a＝gsinθ－B2l2vmR.
答案：(1)見解析　(2)BlvR　gsinθ－B2l2vmR
16．(14分)(2014年濰坊高二檢測)如圖2－27甲所示，光滑絕緣水平面上，磁感應強度B＝2 T的勻強磁場以虛線MN為左邊界，MN的左側有一質量m＝0.1 kg，bc邊長L1＝0.2 m，電阻R＝2 Ω的矩形線圈abcd.t＝0時，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運動，經過時間1 s，線圈的bc邊到達磁場邊界MN，此時立即將拉力F改為變力，又經過1 s，線圈恰好完全進入磁場．整個運動過程中，線圈中感應電流i隨時間t變化的圖象如圖乙所示．
圖2－27
(1)求線圈bc邊剛進入磁場時的速度v1和線圈在第1 s內運動的距離s；
(2)寫出第2 s內變力F隨時間t變化的關系式；
(3)求出線圈ab邊的長度L2.
解析：(1)由圖乙可知，線圈剛進入磁場時的感應電流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時間內，線圈中的電流隨時間均勻增加，線圈速度隨時間均勻增加，線圈所受安培力隨時間均勻增加，且大小為F安＝BIL1＝(0.08 t－0.04) N
t＝2 s時線圈的速度v2＝I2RBL1＝1.5 m/s
線圈在第2 s時間內的加速度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時間內，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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