階段驗收評價（二）電磁感應(yīng)(本試卷滿分：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．如圖是一種充電鞋的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)人走動時，會驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使線圈中產(chǎn)生電流，產(chǎn)生的電流進入鞋面上鋰聚合物電池。這種充電鞋的工作原理是()A．電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．電流的磁效應(yīng)C．磁極間的相互作用D．通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動解析：選A當(dāng)人走動時，會驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使線圈中產(chǎn)生電流，該過程為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，與電流的磁效應(yīng)、磁極間的相互作用、線圈的受力無關(guān)。故選項A正確，選項B、C、D錯誤。2．如圖甲、乙、丙、丁所示，關(guān)于感應(yīng)電流的產(chǎn)生及方向，下列描述正確的是()A．在圖甲中，導(dǎo)體ad向右切割磁感線時，回路中將產(chǎn)生沿abcda方向的感應(yīng)電流B．在圖乙中，磁鐵通過圖示位置向下插入螺線管中時，導(dǎo)線中將產(chǎn)生沿ba方向的感應(yīng)電流C．在圖丙中，將開關(guān)閉合，電路穩(wěn)定后，電流表示數(shù)恒定且不為零D．在圖丁中，通有恒定電流的長直導(dǎo)線及閉合線圈在同一豎直平面內(nèi)，線圈向上平移時，線圈中將產(chǎn)生abcda方向的感應(yīng)電流解析：選B導(dǎo)體向右切割磁感線時，磁場的方向向下，由右手定則可知，回路中將產(chǎn)生沿adcba方向的感應(yīng)電流，A錯誤；磁鐵通過題圖乙所示位置向下插入螺線管中時，螺線管內(nèi)磁場向下增大，依據(jù)楞次定律可知，螺線管中產(chǎn)生向上的磁場，依據(jù)安培定則可知導(dǎo)線中將產(chǎn)生沿ba方向的感應(yīng)電流，B正確；開關(guān)閉合，電路穩(wěn)定后，線圈內(nèi)的磁場不變，閉合回路中磁通量的改變量為零，依據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知，電路中沒有感應(yīng)電流，所以電流表示數(shù)為零，C錯誤；通有恒定電流的長直導(dǎo)線和閉合線圈在同一豎直平面內(nèi)，線圈向上平移時，線圈中的磁通量保持不變，磁通量的改變量為零，所以不產(chǎn)生感應(yīng)電流，D錯誤。3.如圖所示，水平地面上方有正交的勻強電場E和勻強磁場B，電場方向豎直向下，磁場方向垂直紙面對外，等腰三角形的金屬框由底邊呈水平位置起先沿豎直平面的電磁場由靜止起先下降，下落過程中三角形平面始終在豎直平面內(nèi)，不計空氣阻力，a、b落到地面的依次是()A．a(chǎn)先落地B．b先落地C．a(chǎn)、b同時落地 D．無法判定解析：選A線框下落由右手定則推斷a端聚集正電荷，在電場中受電場力向下，b端聚集負(fù)電荷，受電場力向上，a先落地。4.磁力剎車是游樂場中過山車采納的一種新型剎車裝置，比靠摩擦力剎車更穩(wěn)定，如圖所示為該新型裝置的原理圖(從后面朝前看)：過山車的兩側(cè)裝有銅片，停車區(qū)的軌道兩側(cè)裝有強力磁鐵，當(dāng)過山車進入停車區(qū)時，銅片與強力磁鐵的相互作用能使過山車很快停下來。下列說法正確的是()A．磁力剎車?yán)昧穗娏鞯拇判?yīng)B．若將銅片換成有機玻璃片，也能達到相同的剎車效果C．磁力剎車的過程中動能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化成熱能D．過山車的質(zhì)量越大，進入停車區(qū)時由電磁作用引起的剎車的阻力越大解析：選C磁力剎車過程會產(chǎn)生渦流，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并非是電流的磁效應(yīng)，故A錯誤；磁力剎車裝置有兩個磁力很強的磁鐵長條，當(dāng)金屬片(通常是銅或銅鋁合金)切割磁感線時，會在金屬片內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這將生成一個磁場來阻礙過山車的運動，由此可知，磁力剎車的過程中動能轉(zhuǎn)化為電能，這種電能最終轉(zhuǎn)化成了熱能，故C正確；把銅片換成有機玻璃片，由于有機玻璃不導(dǎo)電，因此不能形成感應(yīng)磁場，從而不會對過山車的運動有阻礙作用，故B錯誤；過山車的速度越大，進入停車區(qū)時由電磁作用引起的剎車的阻力越大，和質(zhì)量無關(guān)，故D錯誤。5.如圖所示，導(dǎo)線OA長為l，在方向豎直向上，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度ω沿圖中所示方向繞通過懸點O的豎直軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)線OA與豎直方向的夾角為θ。則OA導(dǎo)線中的感應(yīng)電動勢大小和O、A兩點電勢凹凸?fàn)顩r分別是()A．Bl2ωO點電勢高B．Bl2ωA點電勢高C.eq\f(1,2)Bl2ωsin2θO點電勢高D.eq\f(1,2)Bl2ωsin2θA點電勢高解析：選D導(dǎo)線OA切割磁感線的有效長度等于OA在垂直磁場方向上的投影長度，即l′＝l·sinθ，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝eq\f(1,2)Bl′2ω＝eq\f(1,2)Bl2ωsin2θ，由右手定則可知A點電勢高，所以D正確。6．在甲、乙、丙圖中，除導(dǎo)體棒ab可動外，其余部分均固定不動，圖甲中的電容器C原來不帶電。設(shè)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌的電阻和直流電源的內(nèi)阻均可忽視，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計。圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面(即紙面)向下的勻強磁場中，導(dǎo)軌足夠長。今給導(dǎo)體棒ab一個向右的初速度v0，在圖甲、乙、丙三種情形下導(dǎo)體棒ab的最終運動狀態(tài)是()A．三種情形下導(dǎo)體棒ab最終均做勻速運動B．圖甲、丙中，ab棒最終將以不同的速度做勻速運動；圖乙中，ab棒最終靜止C．圖甲、丙中，ab棒最終將以相同的速度做勻速運動；圖乙中，ab棒最終靜止D．三種情形下導(dǎo)體棒ab最終均靜止解析：選B題圖甲中，導(dǎo)體棒向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使電容器充電，當(dāng)電容器C兩極板間電壓與導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等時，電路中沒有電流，ab棒向右做勻速運動；題圖乙中，導(dǎo)體棒向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過電阻R轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，當(dāng)ab棒的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時，ab棒靜止；題圖丙中，導(dǎo)體棒先受到向左的安培力作用做減速運動，速度減為零后再在安培力作用下向左做加速運動，當(dāng)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電源的電動勢相等時，電路中沒有電流，ab棒向左做勻速運動。所以B項正確。7.如圖所示，在一固定水平放置的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方，有一條形磁鐵，從離地面高h處，由靜止起先下落，最終落在水平地面上。磁鐵下落過程中始終保持豎直方向，并從圓環(huán)中心穿過圓環(huán)，而不與圓環(huán)接觸。若不計空氣阻力，重力加速度為g，下列說法中正確的是()A．在磁鐵下落的整個過程中，圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向先逆時針后順時針(從上向下看圓環(huán))B．磁鐵在整個下落過程中，所受圓環(huán)對它的作用力先豎直向上后豎直向下C．磁鐵在整個下落過程中，它的機械能不變D．磁鐵落地時的速率肯定等于eq\r(2gh)解析：選A由題圖可知，在磁鐵下落過程中，穿過圓環(huán)的磁場方向向下，在磁鐵靠近圓環(huán)時，穿過圓環(huán)的磁通量變大，在磁鐵遠離圓環(huán)時穿過圓環(huán)的磁通量減小，由楞次定律可知，從上向下看，圓環(huán)中的感應(yīng)電流先沿逆時針方向，后沿順時針方向，故A正確；由楞次定律可知，感應(yīng)電流總是阻礙磁鐵和圓環(huán)的相對運動，在磁鐵靠近圓環(huán)的過程中為阻礙磁鐵的靠近，圓環(huán)對磁鐵的作用力豎直向上，在磁鐵穿過圓環(huán)遠離圓環(huán)的過程中，為阻礙磁鐵的遠離，圓環(huán)對磁鐵的作用力豎直向上，則在整個過程中，圓環(huán)對磁鐵的作用力始終豎直向上，故B錯誤；在磁鐵下落過程中，圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，圓環(huán)中有電能產(chǎn)生，磁鐵在整個下落過程中，磁鐵有部分機械能轉(zhuǎn)化為電能，由能量守恒定律可知，磁鐵的機械能削減，故C錯誤；磁鐵做自由落體運動時，v2＝2gh，磁鐵落地時的速度v＝eq\r(2gh)，由于磁鐵下落時能量有損失，磁鐵落地速度肯定小于eq\r(2gh)，故D錯誤。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。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)8．水力發(fā)電站和火力發(fā)電站都采納旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機，但是發(fā)電機的結(jié)構(gòu)一般不同。水力發(fā)電站常采納圖甲所示原理的發(fā)電機，A、B、C、D均為線圈；火力發(fā)電站常采納圖乙所示原理的發(fā)電機，A、B、C、D均為沿軸方向的導(dǎo)線。當(dāng)圖中固定有磁鐵的轉(zhuǎn)子順時針勻速旋轉(zhuǎn)到圖示位置時，某同學(xué)在兩圖中標(biāo)示了電流方向，下列說法正確的是()A．圖甲中A、C線圈電流標(biāo)示方向正確B．圖甲中B、D線圈電流標(biāo)示方向正確C．圖乙中A、B導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確D．圖乙中C、D導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確解析：選AC題圖甲中，A、B、C、D線圈中磁場均減弱，依據(jù)磁場減弱方向，結(jié)合楞次定律和安培定則，可知A、C線圈電流標(biāo)示方向正確，B、D線圈電流標(biāo)示方向錯誤，A正確，B錯誤；題圖乙中，磁鐵運動，導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生電流，由右手定則可知，A、B導(dǎo)線電流標(biāo)示方向正確，C、D導(dǎo)線電流標(biāo)示方向錯誤，C正確，D錯誤。9.如圖所示的電路中，三個燈泡A、B、C完全相同，電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R的阻值相等，D為志向二極管(具有單向?qū)щ娦?，下列推斷正確的是()A．閉合開關(guān)S的瞬間，燈泡A和C同時亮B．閉合開關(guān)S的瞬間，只有燈泡C亮C．閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，燈泡A、C一樣亮，B不亮D．在電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S的瞬間，燈泡B、C均要先亮一下再熄滅解析：選BC閉合開關(guān)的瞬間，由于二極管具有單向?qū)щ娦裕詿o電流通過B，由于線圈中自感電動勢的阻礙，A燈漸漸亮，所以閉合開關(guān)S的瞬間，只有燈泡C亮，A錯誤，B正確；由于二極管具有單向?qū)щ娦裕娐贩€(wěn)定后也無電流通過B，B不亮，電感L的直流電阻與定值電阻R的阻值相等，因此電路穩(wěn)定后A、C一樣亮，C正確；電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R的阻值相等，所以在電路穩(wěn)定后，A、C所在的兩個支路的電流是相等的，斷開開關(guān)S的瞬間，L由于產(chǎn)生自感電動勢，相當(dāng)于電源，反向放電燈泡B、C并聯(lián)，所以B要先亮一下再熄滅，同時由于B與C并聯(lián)，此時流過C的電流肯定比電路穩(wěn)定時的電流小，所以C不能閃亮一下，而是漸漸熄滅，D錯誤。10．(2024·全國卷Ⅰ)如圖，U形光滑金屬框abcd置于水平絕緣平臺上，ab和dc邊平行，和bc邊垂直。ab、dc足夠長，整個金屬框電阻可忽視。一根具有肯定電阻的導(dǎo)體棒MN置于金屬框上，用水平恒力F向右拉動金屬框，運動過程中，裝置始終處于豎直向下的勻強磁場中，MN與金屬框保持良好接觸，且與bc邊保持平行。經(jīng)過一段時間后()A．金屬框的速度大小趨于恒定值B．金屬框的加速度大小趨于恒定值C．導(dǎo)體棒所受安培力的大小趨于恒定值D．導(dǎo)體棒到金屬框bc邊的距離趨于恒定值解析：選BC用水平恒力F向右拉動金屬框，bc邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，回路中有感應(yīng)電流I，bc邊受到水平向左的安培力作用，設(shè)金屬框的質(zhì)量為M，加速度為a1，由牛頓其次定律有F－BIL＝Ma1；導(dǎo)體棒MN受到向右的安培力，向右做加速運動，設(shè)導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，加速度為a2，由牛頓其次定律有BIL＝ma2。設(shè)金屬框bc邊的速度為v時，導(dǎo)體棒的速度為v′，則回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝BL(v－v′)，由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLv－v′,R)，F(xiàn)安＝BIL，可得金屬框bc邊和導(dǎo)體棒MN所受的安培力均為F安＝eq\f(B2L2v－v′,R)，二者加速度之差Δa＝a1－a2＝eq\f(F－F安,M)－eq\f(F安,m)＝eq\f(F,M)－F安eq\f(1,M)＋eq\f(1,m)，隨著所受安培力的增大，二者加速度之差Δa減小，當(dāng)Δa減小到零時，eq\f(F,M)＝eq\f(B2L2v－v′,R)·eq\f(1,M)＋eq\f(1,m)，之后金屬框和導(dǎo)體棒的速度之差Δv＝v－v′＝eq\f(FRm,B2L2m＋M)，保持不變。由此可知，金屬框的速度漸漸增大，金屬框所受安培力趨于恒定值，金屬框的加速度大小趨于恒定值，導(dǎo)體棒所受的安培力F安＝eq\f(B2L2v－v′,R)趨于恒定值，選項A錯誤，B、C正確；由于導(dǎo)體棒的速度小于金屬框的速度，導(dǎo)體棒到金屬框bc邊的距離隨時間的增大而增大，選項D錯誤。三、非選擇題(本題共5小題，共54分)11．(7分)視察如圖所示的試驗裝置，試驗操作中，當(dāng)導(dǎo)體棒AB沿著磁感線方向上下運動時，電流計指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)；當(dāng)導(dǎo)體棒AB垂直磁感線方向左右運動時，電流計指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)；若流入電流計的電流從右接線柱進入，指針就往右偏轉(zhuǎn)，則為使圖中電流計指針往左偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)體棒AB應(yīng)往________(選填“上”“下”“左”或“右”)運動。解析：當(dāng)導(dǎo)體棒AB沿著磁感線方向上下運動時，不切割磁感線，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，則電流計指針不偏轉(zhuǎn)；當(dāng)導(dǎo)體棒AB垂直磁感線方向左右運動時，切割磁感線，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則電流計指針偏轉(zhuǎn)；若流入電流計的電流從右接線柱進入，指針就往右偏轉(zhuǎn)，則為使圖中電流計指針往左偏轉(zhuǎn)，即電流從左端流入，則依據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒AB應(yīng)往右運動。答案：不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)右12．(9分)在“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”的試驗中，先按如圖甲所示連線，不通電時，靈敏電流計指針停在正中心，閉合開關(guān)S時，視察到靈敏電流計指針向左偏。然后按如圖乙所示將靈敏電流計與線圈B連成一個閉合回路，將線圈A、電源、滑動變阻器和開關(guān)S串聯(lián)成另一個閉合電路。(1)圖甲電路中，串聯(lián)定值電阻R的主要作用是________。A．減小電源兩端的電壓，愛護電源B．增大電源兩端的電壓，愛護開關(guān)C．減小電路中的電流，愛護靈敏電流計D．減小電路中的電流，愛護開關(guān)(2)圖乙中，S閉合后，將線圈A插入線圈B的過程中，靈敏電流計的指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。(3)圖乙中，S閉合后，線圈A放在線圈B中不動，在滑動變阻器的滑片P向左滑動的過程中，靈敏電流計指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。(4)圖乙中，S閉合后，線圈A放在線圈B中不動，在突然斷開S時，靈敏電流計指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。解析：(1)電路中串聯(lián)定值電阻，目的是減小電流，愛護靈敏電流計，故本題答案為選項C。(2)由題知，當(dāng)電流從靈敏電流計正接線柱流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)。題圖乙中S閉合后，將線圈A插入線圈B的過程中，穿過線圈B的磁場向下，磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計正接線柱流入電流計，則靈敏電流計的指針將向左偏轉(zhuǎn)。(3)線圈A放在線圈B中不動，穿過線圈B的磁場向下，將滑動變阻器的滑片向左滑動時，穿過線圈B的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計正接線柱流入電流計，則靈敏電流計的指針將向左偏轉(zhuǎn)。(4)線圈A放在線圈B中不動，穿過線圈B的磁場向下，突然斷開S時，穿過線圈B的磁通量減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計負(fù)接線柱流入電流計，則靈敏電流計的指針將向右偏轉(zhuǎn)。答案：(1)C(2)向左(3)向左(4)向右13．(11分)如圖所示，一兩端閉合的正方形線圈匝數(shù)n＝10，邊長L＝10cm，所用導(dǎo)線每米長的阻值R0＝2Ω，一個范圍足夠大的勻強磁場與線圈平面垂直，當(dāng)磁感應(yīng)強度以0.5T/s勻稱增大時，在線圈導(dǎo)線中的電流有多大？解析：依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nL2eq\f(ΔB,Δt)線圈的電阻：R＝n·4LR0依據(jù)閉合電路歐姆定律：I＝eq\f(E,R)聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：I＝6.25×10－3A。答案：6.25×10－3A14.(12分)如圖所示，設(shè)電源的電動勢E＝10V，內(nèi)阻不計，L與R的電阻值均為5Ω，兩燈泡的電阻值均為RL＝10Ω。初始時刻S閉合，且電路穩(wěn)定工作。(1)求斷開S的瞬間燈泡L1兩端的電壓；(2)畫出斷開S前后一段時間內(nèi)通過L1的電流隨