2022年人教版高中物理选择性必修第二册各章综合测验及模块检测（第一章安培力与洛伦兹力、第二章电磁感应等）

人教版选择性必修第二册练习题

第一章安培力与洛伦兹力........................................................1

第二章电磁感应..............................................................11

第三章交变电流..............................................................22

第四章电磁振荡与电磁波......................................................31

第五章传感器................................................................38

模块综合测评...............................................................49

第一章安培力与洛伦兹力

（时间:90分钟满分:100分）

一、单项选择题（本题共8小题,每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有

一项是符合题目要求的）

1.下列关于运动电荷和磁场的说法，正确的是（）

A.运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零

B,只要速度大小相同，粒子所受洛伦兹力就相同

C.电子束垂直进入磁场发生偏转，这是洛伦兹力对电子做功的结果

D.电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力

ggD

匣相运动电荷的速度方向如果和磁场方向平行,运动电荷不受洛伦兹力作用，故A错误；

洛伦兹力是矢量,速度方向不同，洛伦兹力的方向就不同，故B错误;洛伦兹力对运动电荷

不做功，故C错误;只有运动电荷在磁场中的运动方向与磁场方向不平行才受磁场力作

用，所以电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力，故D正确。

2.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c,c为直径与b等长的

半圆，长度关系为c最长,b最短，将装置置于竖直向下的匀强磁场中。在接通电源后，三导

体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系为（）

A.Fa>Fb>FcB.Fa=Fb=Fc

C.Fb<Fa<FcD.Fa>Fb=Fc

鲤国设a、b两棒的长度分别为/a和he的直径为d。由于a、b导体棒都与匀强磁场

垂直，则a、b棒所受的安培力大小分别为吊=8儿,凡=5〃b=8/d;c棒所受的安培力与长度

为d的直导体棒所受的安培力大小相等,则有人=3/d;因为/a>d,则有吊>后二其。

3.如图所示，在xQy平面中有一通电直导线与Ox、0），轴相交，导线中电流方向如图所示。

该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与0z轴的正方向相同。该磁场的磁

感应强度的方向可能是（）

A.沿z轴正方向B.沿z轴负方向

C沿x轴正方向D.沿y轴负方向

So

|解析，由电流方向、受力方向，根据左手定则可以判断出，磁感应强度的方向可能沿y轴

的负方向，故D正确。

4.如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线均处于竖直

平面内，为使MN垂直于纸面向外运动，下列方法不可以的是（）

A99B

A/।-------IN

DO-T

C吒

A.将A、C端接在电源正极方、Q端接在电源负极

B,将B,£）端接在电源正极力、。端接在电源负极

C,将A、。端接在电源正极,B、。端接在电源负极

D.将A、C端接在交流电源的一端,5、。端接在交流电源的另一端

ggc

|解析J要求直杆MN垂直于纸面向外运动，把直杆所在处的磁场方向和直杆中电流画出来,

得A、B可以;若使A、。两端（或5、。两端）的电势相对于另一端8、。（或A、C）的电

势的高低做同步变化，线图磁场与电流方向的关系跟上述两种情况一样，故D也可以。

5.一种可测量磁感应强度大小的实验装置如图所示。磁铁放在水平放置的电子测力计

上，两极之间的磁场可视为水平匀强磁场。其余区域磁场的影响可忽略不计。此时电子

测力计的示数为Gi。将一直铜条AB水平且垂直于磁场方向静置于磁场中。两端通过

导线与电源、开关、滑动变阻器和电流表连成回路。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片。

当电流表示数为/时,电子测力计的示数为测得铜条在匀强磁场中的长度为/o铜条

始终未与磁铁接触，对上述实验，下列说法正确的是（）

A.铜条所受安培力方向竖直向下

B,铜条所在处磁场的磁感应强度大小为华

C铜条所在处磁场的磁感应强度大小为罕

D.铜条所在处磁场的磁感应强度大小为空

匣相由左手定则可知，铜条所受安培力方向竖直向上，选项A错误;由牛顿第三定律可知,

铜条对磁铁有向下的作用力，使得电子测力计的示数增加，由平衡知识可知G2-G.B〃，解

得8=竽，选项C正确,B、D错误。

6.两个质量相同、电荷量相等的带电粒子a、b,以不同的速率沿着A。方向射入圆形匀

强磁场区域，其运动轨迹如图所示。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是（）

A.a粒子带正电,b粒子带负电

B.a粒子在磁场中所受的洛伦兹力较大

C,b粒子的动能较大

D.b粒子在磁场中运动的时间较长

gUc

|解析d由左手定则可判定a带负电,b带正电,A错误;由于b粒子机道半径大，因而b粒子

速率大，动能大,所受洛伦兹力大，选项C正确,B错误;由题图可知，由于b粒子弧长及半径

比a粒子大,b粒子轨•迹所对的圆心角比a粒子小，所以b粒子在磁场中运动时间较短，选

项D错误。

7.如图所示,a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开

有一小孔d,在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向

里，在a、b两板间还存在着匀强电场及从两板左侧中点c处射入一束正离子（不计重

力），这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成三束。则下列判断正确的是

A.这三束正离子的速度一定不相同

B.这三束正离子的质量一定不相同

C.这三束正离子的电荷量一定不相同

D.这三束正离子的比荷一定不相同

|¥^|D

健近]本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动，速度选择器的知识。正离子在金属板中

做直线运动由=Eg,与表明正离子的速度一定相等，而正离子的电荷量、质量、比荷

的关系均无法确定;在磁场中,H二丝，带电粒子运动半径不同,所以比荷一定不同,D项正确。

Bq

8.如图所示，三个完全相同的半圆形光滑轨道竖直放置,分别处在真空（无电场、磁场）、

匀强磁场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上。三个相同的带正电小球同时从轨道左

端最高点由静止开始沿轨道运动，尸、M、N分别为轨道的最低点，如图所示，则下列有关

判断正确的是（）

A.小球第一次到达轨道最低点的速度关系VP=VM>VN

B.小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力关系FP=FM>FN

C,小球从开始运动到第一次到达轨道最低点所用的时间关系加

D.三个小球到达轨道右端的高度都不相同，但都能回到原来的出发点位置

|解析:“、球沿P、M轨道下滑过程都只有重力做功，根据动能定理WG=fngR=^m\r知到达

底端速度相等;沿N轨道下滑过程电场力做负功，根据动能定理WG-W电=[mu/,其至4达

最低点的速度要小于沿P、M轨道下滑情况，故选项A正确。根据上述分析知到达最低

点的时间关系fp二加〈加,故选项C错误。选项B中,小球沿P轨道到达底端时，根据牛顿

第二定律Ep-mg=吧-=2mg,所以Fp=3，〃g;同理小球沿M轨道到达底端时,Bw・mg-F,各

R

22

二丝_=2加8所以FM=3nig+F台;小球沿N就道至“达底端时FN-mg二四曳-v2mg，所以

RR

用＜3mg,故所＞力＞尸N,故选项B错误。小球沿轨道P、M下滑后能到达右端同样高度

的地方，故选项D错误。

二、多项选择题（本题共4小题,每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多

项符合题目要求,全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

9.如图所示,直导线通入垂直于纸面向里的电流，在下列匀强磁场中，直导线能静止在光滑

斜面上的是（）

CD

GHAC

国显要使直导线能够静止在光滑的斜面上，则直导线在磁场中受到的安培力必须与重力

或重力沿斜面向下的分力平衡，通过左手定则判断得出,A、C是正确的。

10.如图所示,a为带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块（设a、b间无电荷转移）,a、b

叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场。现用水平恒力尸拉

b物块，使a、b一起无相对滑动地向左做加速运动，则在加速运动阶段（）

XXXX

B

xXxx

a

p|L

xxb〉x

A.a对b的压力不变

B.a对b的压力变大

C.a、b物块间的摩擦力变大

D.a、b物块间的摩擦力变小

I^MIBD

|解析，当a、b运动时,a、b整体受总重力、拉力R向下的洛伦兹力”8、地面的支持

力人和摩擦力R,竖直方向有尺二（如+砧）8+"仇水平方向有F・Ff=（ma+mb）a,Ff=pFN0

在加速阶段,y增大八增大,Ff增大，加速度。减小。对a受力分析、a受重力mag、向下的

洛伦兹力quB、b对a向上的支持力自N'、b对a向左的静摩擦力R；竖直方向有

国'=加送+4田,水平方向有Ff,=/«a«o随着v的增大，尸N'增大，选项A错误,B正确;加速度a

在减小，所以a、b物块间的摩擦力变小，选项C错误,D正确。

H.下图是一个回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒.两金属盒置于匀强磁

场中，并分别与高频交流电源相连。现分别加速笊核（汨）和基核（；He）,下列说法正确的

是（）

真空室

高频交流D形盒

电源

离子源

A.它们的最大速度相同

B.它们的最大动能相同

C,两次所接高频交流电源的频率相同

D.仅增大高频交流电源的频率可增大粒子的最大动能

GHAC

廨和由R=等得最大速度片哼，两粒子的5相同,所以最大速度相同,A正确;最大动能

Ek'mv2,因为两粒子的质量不同，最大速度相同,所以最大动能不同,B错误;高频交流电

源的频率/二黑，因为£相同,所以两次所接高频交流电源的频率相同,C正确;粒子的最大

动能与高频交流电源的频率无关,D错误。

12.A、B两个离子同时从匀强磁场的直边界上的P、。点分别以60°和30°（与边界的

夹角）射入磁场,又同时分别从0、尸点穿出，如图所示。设边界上方的磁场范围足够大，

下列说法正确的是（）

XXXXXX

XXXXXX

V

X彳AxxX

--Z眦-3贮＞».

pQ

A.A为正离子,B为负离子

B.A、B两离子运动半径之比为1：W

C.A、B两离子速率之比为1；6

D.A、B两离子的比荷之比为2

S§BD

解析:|A向右偏转，根据左手定则知,A为负离子,B向左偏转，根据左手定则知,B为正离子,

故A错误;离子在磁场中做圆周运动,以A离子为例运动枕迹如图所示，由几何关系可得

一一二，/为PQ的距离，则A、B两离子运动半径之比为一二：‘丁二1；8，故B正确；

2sin0sin60sin30

离子的速率为L,•子，时间相同，半径之比为1圆心角之比为2则速率之比为2；

返，故c错误;根据尸中知3=《,因为速度大小之比为2.•百，半径之比为1则比

QBTnBT

荷之比为2故D正确。

XXXXXX

XXXXXX

三、非选择题（本题共6小题，共60分）

13.（6分）地球是个大磁体，在赤道上，地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场。如果赤

道某处的磁感应强度大小为0.5xl04T,在赤道上有一根东西方向的直导线，长为20m,

通有从东往西的电流30Ao则地磁场对这根导线的作用力大小为，方向

为。

|答案B.0X10-2N竖直向下

|解析，地磁场的磁感应强度为O.SxlO-V,方向由南向北;导线垂直于地磁场放置,长度为

20m,通有电流30A,则其所受安培力尸二8〃=0.5乂10口又30乂201^=3.0乂10-2凡根据左手定则

可以判断导线所受安培力的方向竖直向下。

14.（6分）一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子（；H）加速到匕使它获得动能为Ek,则:

⑴能把a粒子（；He）加速到的速度为o

⑵能使a粒子获得的动能为o

⑶加速a粒子的交变电场频率与加速质子的交变电场频率之比为o

度氯（%⑵Ek（3）1：2

国州回旋加速器的最大半径是一定的，由R岑,山:等『安=瞥=警。

1--------3qBeBqB2eBeB

R『Ra,得Ya=粤B

222m

所以a粒子动能与质子相同。带电粒子进入磁场做匀速圆周运动的周期7=胆，所以a

qB

粒子的周期是质子运动周期的2倍，即所加交变电场的周期的比为2的关系，则频率

之比为1：20

15.（10分）如图所示，在一直流电动机的气隙中（磁极和电枢之间的区域），磁感应强度为

0.8To假设在匀强磁场中垂直放有400匝电枢导线,电流为10AJ匝线圈中左侧或右侧

导线的有效长度为0.15m,求：

N斯

-1|-----------

⑴电枢导线外边所受的安培力的大小；

⑵线圈转动的方向。

答案*1)480N(2)从外向里看为顺时针方向

解桐(1)根据安培力公式，电枢导线乃边所受的安培力的大小为尸安

』5〃二400x0.8x0.15xl0N=480N。

⑵在题图位置，由左手定则知边受安培力方向向上,A边受安培力方向向下。

则从外向里看，线圈顺时针方向转动。

16.(10分)水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为和P之间接入

电动势为E的电源(不计内阻)。现垂直于导轨放置一根质量为机、电阻为灭的金属棒

成,并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为3,方向与水平面夹角为。且指向右

上方，如图所示。

⑴当外棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？

⑵若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,8的大小至少为多少?此时

8的方向如何？

I答案BlEcosdBlEsinO

RR

⑵甯方向水平向右

解析:从匕向a看，对金属棒受力分析如图所示。

(1)水平方向有

~二尸安sin。①

竖直方向有

尺+尸妄cosJ=mg②

P

又F^=BII=B-l③

R

联立①②③得

「BlEcosO„BlEsind

尸N=mg---K-,Ff=-K--o

⑵要使而棒所受支持力为零，且让磁感应强度最小,可知安培力竖直向上，则有尸安

'=/Mg,Bnin二警，根据左手定则判定磁场方向水平向右。

17.（12分）质量为机、电荷量为”的小球用一长为I的绝缘细线悬挂在方向垂直于纸面

向里的匀强磁场中,磁感应强度为及如图所示。使小球位于能使悬线呈水平的位置4然

后由静止释放，小球运动的平面与B的方向垂直。若整个过程中，小球电荷量不变，则小

球第一次和第二次经过最低点。时悬线的拉力Fn和曲2分别为多大?重力加速度为g。

XXXX

答案gmg-qBypgi3mg+qBy/2gl

解析4小球由A运动到C的过程中，洛伦兹力始终与以的方向垂直、对小球不做功,只有重

力做功，由动能定理有机g/=；mi；c2,解得vc=y/2glo

在C点，由左手定则可知洛伦兹力向上，其受力情况如图甲所示。

aFn

F洛

mgmg

什洛

甲乙

由牛顿第二定律，有Fn+F洛-mg二加午,又E洛二＞出所以FT\=3m^-qByj2glo

同理可得小球第二次经过。点时.受力情况如图乙所示,所以尸T2=3mg+q8j通。

18.（16分）如图所示，虚线上方有方向竖直向下的匀强电场，虚线上下有相同的匀强磁场，

磁感应强度为民方向垂直于纸面向外；乃是一根长为I的绝缘细杆,沿电场线放置在虚线

上方的场中，。端恰在虚线上;将一套在杆上的带正电的电荷量为q、质量为m的小球（小

球重力忽略不计）从。端由静止释放后，小球先做加速运动，后做匀速运动到达力端。己

知小球与绝缘杆间的动摩擦因数〃=0.3,当小球脱离杆进入虚线下方后，运动轨迹是半圆,

圆的半径是g求：

⑴小球到达b点的速度大小；

⑵匀强电场的电场强度E\

⑶带电小球从。到b运动过程中克服摩擦力所做的功与电场力所做功的比值。

奉崎(2)£(3)；

解析1|(1)小球在磁场中做匀速圆周运动时，根据牛顿第二定律，有Bq以产，相

1R

又R，

3

解得Vb=—o

3m

⑵小球在沿杆向下运动时，受力情况如图所示，受向左的洛伦兹力尸，向右的弹力FN,向下

的电场力qE,向上的摩擦力R,匀速时洛伦兹力F=Bqvb

则有Fz=F=Bqvb

F尸RFN印Bqvb

当小球做匀速运动时qE=Ff=/iBqvb

解得E=&

10m

2

(3)小球从a运动到b过程中，由动能定理得W^,-W^f=^mvb

又卬电二qE/二比叱

?10m

282q2J

所以=

45m

TA/

4

则有q=-o

W电9

第二章电磁感应

（时间:90分钟满分:100分）

一、单项选择题（本题共8小题,每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有

一项是符合题目要求的）

1.如图所示,A、B两图中，带绝缘层的线圈绕在了软铁上,C、D两图中，带绝缘层的线圈

绕在了有机玻璃上，则能产生涡流的是（

阿初只有穿过导体的磁通量发生变化,才能产生涡流，题图B错在是直流电源，题图C中

不是导体，题图D中既不是导体也不是交流电源。

2.一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能，具体而言，只要略微提高温

度,这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金，从而在环绕它的线圈中产生电流，其简化

模型如图所示。M为圆柱形合金材料,N为线圈，线圈套在圆柱形合金材料上，线圈的半

径大于合金材料的半径。现对M进行加热，假设M变为强磁性合金时，磁感线在M内沿

轴线方向，则（）

A.N中将产生逆时针方向的电流

B.N中将产生顺时针方向的电流

CN线圈有收缩的趋势

D.N线圈有扩张的趋势

|解析：|当对M加热使其温度升高时,M从非磁性合金变为强磁性合金，穿过N的磁通量增

加,根据楞次定律可知,N有扩张的趋势才能使穿过N的磁通量减少，选项C错误，选项D

正确;由于不知M的磁场方向，故不能判断N中感应电流的方向，选项A、B错误。

3.如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，金属杆在平行

金属导轨上以速度□向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为Ei；若磁感应强度增为

2B,其他条件不变,中产生的感应电动势变为及。则通过电阻R的电流方向及Ei与

员之比分别为（）

x

-

c

x

B

x

d

x

Bo—>c,2.1

C,4—>c,l；2

D.c-4,1；2

SC

|解析岫右手定则判断可知,MN中产生的感应电流方向为N—M,则通过电阻R的电流方

向为。一八MN产生的感应电动势公式为/匕其他条件不变,E与B成正比，则得0:

E2=l；2o

4.如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为/和2/的两个闭合线框a和b,以相同的

速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的重力，若闭合

线框的电流分别为匕、瓜则/a5为（）

XX

XXX

b

^_fx~|xX

xxX

A.1；4B.l：2

C.l；1D.不能确定

Hgc

|解析产生的感应电动势为E=B/%由闭合电路欧姆定律得1=字又/b=2几由电阻定律知

凡=24,故L：人=1选项C正确。本题主要考查感应电动势和电路知识的综合应用，

意在提高学生的科学思维。

5.如图所示,条形磁铁从高力处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈。开关S断开，条

形磁铁至落地用时力,落地时速度为VI;S闭合,条形磁铁至落地用时②落地时速度为V2,

忽略空气阻力，则它们的大小关系正确的是（）

A./l>f2,Vl>V2

B.ri=ft,vi=v2

C.ri</2,V1<V2

D.n<r2,vi>v2

阿弼开关s断开时，线圈中无感应电流，对条形磁铁无阻碍作用，条形磁铁自由下落，故

〃二g；当开关S闭合时，线圈中有感应电流，对条形磁铁有阻碍作用，故4<g,所以力<2也>V2,

选项D正确。

6.如图所示电路中,A、B是相同的两个小灯泡』是一个带铁芯的线圈，电阻可不计。调

节R,电路稳定时两灯泡都正常发光，则在开关合上和断开时（）

A.两灯同时点亮、同时熄灭

B,合上S时,B立即变亮,A灯逐渐变亮

C断开S时,A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相

同

D.断开S时,A灯会突然闪亮一下后再熄灭

籥利闭合S时，由于£的自感作用,A灯逐渐变亮,B灯立即变亮，稳定时两灯一样亮，故A

错,B对;断开S时，由于L的自感作用,A、B两灯都不会立即熄灭，通过A灯的电流方向

不变,但通过B灯的电流反向，故C错;又因通过A灯的电流不会比原来的大，故A灯不会

闪亮一下再熄灭，故D错。

7.如图甲所示，面积5=1n?的一个金属圆环内有垂直于平面向里的匀强磁场，圆环总电

阻为5Q,磁场的磁感应强度B随时间，变化的关系如图乙所示（B取向里为正），以下说

法正确的是（）

A.圆环中产生顺时针方向的感应电流

B,圆环中磁通量的变化率为2Wb/s

C,圆环中产生的感应电动势大小为2V

D.0〜1s内，通过圆环截面的电荷量为0.2C

解近|由楞次定律可知圆环中感应电流的方向应为逆时针方向，选项A错误;圆环中磁通

量的变化率应为圆环中磁感应强度的变化率乘以圆环面积,由题图可知圆环中磁感应强

度的变化率为丝==il7s=n7s,所以圆环中磁通量的变化率应为IWb/s,选项B错误;圆

At1

环中产生的感应电动势大小为E二竺S=1V,选项C错误;0〜1s内，通过圆环截面的电荷量

At

为g二丝=些=0.2C,选项D正确。

RR

8.如图所示，等腰直角三角形AO8内部存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,08在工轴上,

长度为2/。纸面内一边长为/的正方形导线框的一边在x轴上，沿工轴正方向以恒定的

速度穿过磁场区域。规定顺时针方向为导线框中感应电流的正方向J=0时刻导线框正

好处于图示位置。则下面四幅图中能正确表示导线框中感应电流，随位移x变化的是

)

0

I213/

0I2131x

C

答案:B

解析S根据电磁感应定律，当0~/时，通过线圈的磁通量均匀增加产生顺时针的感应电流；

当/~2/时，右边切割磁感线的长度减小,左边切割磁感线的长度增大，由法拉第电磁感应

定律可判断两个边切割磁感线产生的电流方向相反,所以合电流逐渐减小，在1.5/时电流

忒小到零,随后左边边长大于右边边长，电流反向，所以B选项是正确的。本题主要考查

电磁感应定律的图像问题，意在提高学生的综合分析能力，提高学生的科学思维。

二、多项选择题（本题共4小题,每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多

项符合题目要求,全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

9.如图所示,闭合导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B的大小

随时间变化。关于线框中感应电流的说法正确的是（）

A.当B增大时，俯视线框，电流为逆时针方向

B.当3增大时，线框中的感应电流一定增大

C.当8减小时，俯视线框，电流为逆时针方向

D.当B减小时，线框中的感应电流可能减小

gl]CD

|解析：[设闭合回路的面积是S,设电路总电阻为R,由法拉第电磁感应定律可得，感应电动

势E若二嘤，由欧姆定律可得，感应电流写=券5与R是定值、当磁感应强度8增加，

磁感应强度的变化率非可能不变，可能减小，可能增大,所以感应电流不一定变大;当磁感

应强度3减小时，磁感应强度的变化率臂可能不变，可能减小，可能增大，所以感应电流不

一定变大。根据楞次定律和安培定则得当8增大时，俯视线框，电流为顺时针方向;当B

减小时，俯视线框，电流为逆时针方向，故C、D正确,A、B错误。

10.如图所示，矩形金属框架三个脸直边"、cd、4.的长都是/,电阻都是凡其余电阻不计;

框架以速度-匀速平移，穿过磁感应强度为3的匀强磁场;设时、cd、。'三条边先后进入

磁场时M边两端电压分别为U、S、5,则下列判断结果正确的是（）

X

A.U\=-BlvB.S=2Ui

3

0（/3=0D.Ul=U2=U3

HIAB

|解析：|当时进入磁场时,/二々=答，则U\=E-lR=^Blvo当cd也进入磁场

时，/二竺,S=足/£=咕人三边都进入磁场时,仍二成外故选项A、B正确。

3R23

11.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架,Oc为

一能绕。在框架上滑动的导体棒,0。之间连一电阻R,导体框架与导体棒的电阻均不计,

施加外力使0c以角速度3逆时针匀速转动，则（）

A.通过电阻R的电流方向由。经R到。

B.导体棒。端电势低于c端的电势

C.回路中的感应电流大小为嗒

D.外力做功的功率为受浮

47?

gHAD

解近I由右手定则可知感应电流由c到O,则通过电阻R的电流为由。经R到选项A

正确;导体棒以角速度切逆时针匀速转动切割磁感线时可等效为电源，。端为电源正极,c

端为电源负极，故导体棒。端的电势高于c端的电势，选项B错误;导体棒切割磁感线产

生的感应电动势为E二瓦•四,由此可知感应电流为1=-=丝二选项C错误;电阻R上的

2R2R

电热功率为尸二产/?二及生,由能量守恒定律可知外力做功的功率乜为P,选项D正确。

4R

12.如图所示,光滑的水平地面上方有两个磁感应强度大小均为8、方向相反的垂直于纸

面的水平匀强磁场,P。为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个位于纸面内的半径为

质量为血、电阻为R的金属圆环沿垂直于磁场方向以速度u从如图所示的位置开始

运动,当圆环运动到其直径刚好与边界线PQ重合时，圆环的速度为（则下列说法正确的

是（）

:尸

Q

A.此时圆环中的电功率为处察

B.此时圆环的加速度为竺萼

mR

C此过程中通过圆环截面的电荷量为噌

R

D.此过程中回路产生的电能为

|¥^AC

|解析4感应电动势E=2B2m；=2&n，,感应电流=誓，此时圆线中的电功率

P=/2R=（等X）R=¥；”;安培力F=2B2H=454/=巴胃^加速度此过程中

逋过圆环截面的电荷量=叫匕;此过程中产生的电能E电今加-

△「HKKL

2

2mG）=gm庐。综上可知，选项A、C正确。

三、非选择题（本题共6小题，共60分）

13.（6分）电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。右图为电吉他的扩音器的原理

图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管，一条形磁铁固定在管内,当拨动

金属弦后,螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。

金属弦

条形磁铁

⑴金属弦的作用类似铁芯的作用被拨动后靠近螺线管的过程中，通过放大滞的电流方

向为（以图为准，选填“向上”或响下。

⑵下列说法正确的是O

A.金属弦上下振动的周期越大，螺线管内感应电流的方向变化也越快

B,金属弦上下振动过程中，经过相同位置时速度越大，螺线管中感应电动势也越大

C电吉他通过扩音器发出的声音随感应电流强度增大而变响，增减螺线管匝数会起到调

节音量的作用

D.电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同

餐分（1）向下（2）BCD

国弼本题考查电磁感应原理的应用，培养学生理论联系实际的能力，提高学生的科学思

维。

⑴金属弦靠近螺线管时，线圈中磁场变强，根据楞次定律可得通过放大器的电流方向为

向下。

⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，与线圈匝数有关，所以选项B、C正确;电

吉他通过扩音器发出的声音频率与感应电流的频率相同，即与金属弦振动频率相同,A错

误,D正确。

14.（6分）（1）在探究楞次定律的实验中除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，还要用到

电表。请从下列电表中选择0

A.量程为0~3V的电压表

B,量程为0~3A的电流表

C量程为。〜0.6A的电流表

D.零刻度在中间的灵敏电流表

⑵某同学按下列步骤进行实验：

①将已知绕向的螺线管与电表连接；

②设计表格，记录将磁铁N、S极插入和抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量

变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向；

③分析实验结果，得出结论。

上述实验中，漏掉的实验步骤是0

⑶图甲为某实验小组利用微电流传感器做验证楞次定律实验时，在计算机屏幕上得到的

波形,横坐标为时间纵坐标为电流Zo根据图线分析知道:将条形磁铁的N极插入圆形

闭合线圈时得到图甲内①所示图线。现用该磁铁，如图乙所示，从很远处按原方向沿一圆

形线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去。图丙中较正确地反映线圈中电流/与

时间，关系的是o

fH（l）D（2）查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系（3）B

解桐（1）楞次定律实验应该选用零刻度在中间的灵敏电流表。（2）查明电流流入电表方

向与电表指针偏转方向的关系。（3）将条形磁铁的N极插入圆形闭合线圈时得到图甲内

①所示图线，用该磁铁的S极从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀速运动，产生的电

流方向与图甲①相反，再利用对称性的特点，可知图丙中B正确。

15.（10分）如图所示,线框由裸导线组成,〃、两边竖直放置且相互平行,导体棒"水平

放置并可沿cd、^无摩擦滑动，而导体棒ah所在处的匀强磁场及=2T,已知ab长7=0.1

m,整个电路总电阻/?二5螺线管匝数〃=4,螺线管横截面积S=0.1n?。在螺线管内有

图示方向的磁场鲁二10T/s恒定不变，导体棒恰好处于静止状态，求:（g取lOm/s2）

⑴通过导体棒ab的电流大小;

⑵导体棒ab的质量m。

|答案十）0.8A（2）0.016kg

国利(1)螺线管产生的感应电动势

E=/^=/?^--S=4V

△匕AC

通过导体棒ab的电流为/=-=0.8Ao

R

⑵导体棒如所受的安培力F=B2/7=O.16N

导体棒静止时有F=mg

解得/n=0.016kgo

16.(10分)轻质细线吊着一边长为/=0.8m的单匝正方形线圈"cd,线圈总电阻为R=1。。

边长为Jo=O.4m的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图甲所示。磁场方向

垂直于纸面向里,磁感应强度大小随时间变化如图乙所示。线圈始终保持静止。求：

⑴线圈出?cd中产生的感应电动势E的大小和感应电流的方向；

⑵片4s时,cd边所受的安培力大小及方向。

国冤(1)0.4V逆时针方向m—dTC—b—幻

(2)4.8N方向竖直向上

阿珊1)由法拉第电磁感应定律有

E=—

At

2

A^=AB-id0

20

由题图乙得第二5T/s

At

解得E=0.4V

由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向(a-d一。一6->4)o

(2)Z=J=0.4A

t=4s时,8=30T

产二8/4二4.8N,方向竖直向上。

17.(12分)如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、尸。平行放置在倾角为夕的绝缘斜

面上,两导轨间距为1,M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆

ab放在两导轨上，并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向

垂直于斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略，让他杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金

属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。

MR

(1)由人向。方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出外杆下滑过程中某时刻的受

力示意图。

⑵在加速下滑过程中，当面杆的速度大小为u时,求此时油杆中的电流及其加速度的大

小。

⑶求在下滑过程中，她杆可以达到的速度最大值。

怪聂(1)见解析图

c8加.B2l2v

⑵了gsmOn一.

.^.mgRsinO

|解析：|(1)由右手定则知，产生的感应电流方向cub。如图所示，而杆受重力mg,竖直向下;

支持力尸N,垂直于斜面向上;安培力尸*,沿斜面向上。

⑵当曲杆的速度大小为u时，感应电动势E=B/v,此时电路中的电流/=-=—

RR

血杆受到安培力F^=BIl=—

根据牛顿第二定律，有

mgsinO-F^="zgsin。—=ma

a=gsin0-^-^

匕mRo

⑶当4二0时,曲杆有最大速度，其最大值为Umax=黑翳

18.(16分)如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距/=().5m,左

端接有阻值R=0.3Q的电阻。一质量加=0.1kg、电阻片0.1Q的金属棒MN放置在导

轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4To金属棒在水平

向右的外力作用下,由静止开始以。=2m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移尸9

m时撤去外力,金属棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前、后回路中产生的焦

耳热之比@；Q=2门。导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直

且两端与导轨保持良好接触。求：

B

(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q\

⑵撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；

⑶外力做的功沛。

答案⑴4.5C(2)1.8J(3)5.4J

麻桐(1)设金属棒匀加速运动的时间为△/,回路的磁通量的变化量为AS,回路中的平均

感应电动势为反由法拉第电磁感应定律得

-A0

E=—©

At

其中卜①=Blx②

设回路中的平均电流为7,由闭合电路欧姆定律得

7=三③

R+r

则通过电阻R的电荷量为4=7△/④

联立①②③④式，得q=^~,

R+r

代入数据得q=4.5C。

⑵设撤去外力时金属棒的速度为匕对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得

，=2以⑤

设金属棒在撤去外力后的运动过程中安培力所做的功为W,由动能定理得

W=O--niv2©

2

报去外力后回路中产生的焦耳热Q=-W⑦

联立⑤⑥⑦式，代入数据得0=1.8J。⑧

⑶由题意知,撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比

0；Q=2可得。i=3.6J⑨

在金属棒运动的整个过程中，外力尸克服安培力做功，由功能关系可知W尸Qi+Q⑩

由⑧⑨@式得WF=5.4J0

第三章交变电流

（时间:90分钟满分:100分）

一、单项选择题（本题共8小题,每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有

一项是符合题目要求的）

1.下列选项中不是交变电流有效值的是（）

A交流电压表的读数

8保险丝的熔断电流

C电容器的击穿电压

D电动机铭牌上的额定电压

函］交流电压表测量的是交变电流的有效电压，保险丝的熔断电流指有效电流,电动机

铭牌上的额定电压也是指有效电压，电容器的击穿电压指最大电压，故选C。

2.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速运动,产生的感应电动势与时间呈

正弦函数关系，如图所示。此线圈与一个R=10。的电阻构成闭合电路。不计电路的其

他电阻，下列说法正确的是（

A交变电流的周期为0.125s

A交变电流的频率为84z

C交变电流的有效值为由

D交变电流的最大值为4A

答案：|。

解析：|由题图可以看出,此交变电流的周期为0.250s,所以交变电流的频率为4HzA、8项

错误;电压的最大值U〃产20%交变电流的最大值1〃产$=2A,有效值I专=0,C项正

确Q项错误。本题考查了交变电流的图像问题,意在培养学生从图像中获取信息的能力,

提高科学思维。

3.矩形线圈在磁场中匀速转动时,产生的感应电动势最大值为50匕那么该线圈由如图所

示位置转过30。，线圈中的感应电动势大小为（）

B

A.50V825同

C.25VDAOV

解析由题给条件知，交变电流瞬时值表达式为e=50coscot(V)=50cos0(V),当0=30°

时,e=25V5v,8对。

4.对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列说法正确的是()

z/A

°；7TVI\,

0.010.02〃s

A电流做周期性变化,是交变电流

8.电流的周期是0.02s

C电流的有效值是0.24

D电流的最大值是0.2A

恒好由题图可知，电流的方向不变,而大小做周期性变化，所以不是交变电流，而是直流，电

流的周期是0.01s,最大值是0.2A,有效值为铮AB、C错误Q正确。

V2

5.如图所示，甲图中两导轨不平行,而乙图中两导轨平行，其余物理条件都相同,金属棒MN

正在导轨上向右匀速运动,在金属棒运动过程中，将观察到()

£iE：v

甲J，二；；二［X—*'X

~II

乙

A.L\发光,L2不发光

BL、心都不发光

CZ2发光,Li不发光

D.L\AL2都发光，只是亮度不同

答案:

金属棒MN在轨道上向右匀速平动，由E=Blv可知，甲图中有效切割长度增大，产生

的电动势增大，回路中的感应电流也增大;乙图中的切割长度恒定，产生的是恒定电动势，

电流恒定。根据变压器的原理可知，甲的副线图产生感应电流，乙的副线图没有感应电流

产生，所以心发光q不发光工正确。解答本题的关键是理解变压器的原理。

6.某理想变压器原、副线圈匝数比为55