高中物理练习：电学综合（八）

一、单选题

1.用同样材料和规格的导线做成的单匝圆环。和瓦它们的半径之比n）,=3：1,

连接两圆环的直导线的电阻不计，两直导线间的距离可忽略，图甲中圆环。处于均匀变

化的磁场中，图乙中圆环力处于均匀变化的磁场中。已知两图中磁场的变化率相同，甲、

乙两图中4、B两点间的电压大小之比才为（）

甲乙

A.1B.2C.3D.4

【答案】c

【详解】

电路图如图所示

口口

------------BB

设圆环〃的电阻为R、面积为S,则圆环。的电阻为3R,面积为95,则感应电动势

为

二竺二5"氏$

°Z加

由闭合电路欧姆定律得

5=盟卡=00

14R4°

E3

U、=」~-3R=」Eo

24R4°

解得

■

U

故C正确，ABD错误。

故选C。

2.电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通有方

向如图所示，大小随时间增强的电流时，产生变化的磁场，穿过真空室所包围的区域内

的磁通量也随时间变化，这时真空室空间内就感应出涡旋电场，电子将在涡旋电场作用

下得到加速。（图中上图为侧视图、下图为俯视图），电子在洛伦兹力作用下被“约束”

在半径为A的圆周上运动。下列说法中正确的是（）

A.产生涡旋电场的方向保持逆时针方向不变

B.电子有可能做顺时针方向的加速运动

C.若电流方向相反并增强，电子可能被“约束”在圆周上做顺时针方向的加速运动

D.若电流方向不变并减小，电子可能被“约束”在圆周上做顺时针方向的加速运动

【答案】C

【详解】

A.电磁铁绕组通以变化的电流时，产生变化的磁场，磁场大小与方向发生变化，由楞

次定律可知，涡旋电场方向发生变化，涡旋电场的方向并不保持逆时针方向不变，故A

错误；

B.在电流方向不变时，如果电子速度方向沿顺时针方向，电子所受洛伦兹力背离圆心，

不可能加速度，故B错误；

C.在交变电流按图示反方向增大的过程中，磁感应强度方向竖直向下，如果电子速度

方向沿顺时针方向，电子所受洛伦兹力指向圆心，因此电子沿顺时针方向加速运动，故

C正确。

D.在交变电流按图示方向减小的过程中，磁感应强度方向竖直向上，加果电子速度方

向沿顺时针方向，电子所受洛伦兹力背离圆心，因此电子不可能沿顺时针方向加速运动，

故D错误。

故选C。

3.如图甲所示，°、力为两个闭合圆形线圈，用材料相同、粗细相同的均匀导线制成，

半径乙=2与，两个线圈均处于垂直纸面均匀分布的磁场中，且磁感应强度随时间f

按余弦规律变化，如图乙所示。规定垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，假设两线圈

的距离足够远，不考虑线圈之间的相互影响，则下列说法中正确的是（）

试卷第2页，总17页

甲乙

A.力、，2时刻两环均无扩展或收缩趋势

B.4时刻两环中的感应电流的大小之比为｝=4

Jb

C.072时间内两环中的感应电流大小均先减小后增大

D.0“2时间内两环中的感应电流方向均先沿逆时针后沿顺时针

【答案】A

【详解】

A.o时刻3=0,则两环受的安培力为零：时刻两环中磁感应强度的变化率为零，感应

电流为零，则两环受安培力为零，则两个时刻两环均无扩展或收缩趋势，选项A正痢;

AR

B.力时刻因——相同，贝IJ

Ar

\B2

R2KAr2P

S；

由两环中的感应电流的大小之比为

LL=5L-2

4rb

选项B错误；

An

C.0~/2时间内囚先增加后减小，则根据

Ar

\B2

1=E=△严,5。

~R~24厂—ZIp

S：

两环中的感应电流大小均先增大后减小，选项c错误：

D.OF时间内两环的磁通量先向外减小后向里增加，根据楞次定律可得，两环中的感

应电流方向一直沿逆时针方向，选项D错误。

故选A。

4.粗糙水平桌面上放一单匝闭合矩形线框如甲所示，线框右半部分处在匀强磁场中，

磁感应强度〃竖直向下，磁场的左边界00'与线框交于M、N两点。已知线框面积

S=100cm2,总电阻R=0.02Q，M、N间距离x=8cm,磁感应强度8按图乙所示

变化时（向下为8正方向），线框始终静止不动，则（）

A.在，=ls时，线框上M、N两点的电势差”的〉0

B.在/=ls时，线框受到的摩擦力/=0.04N

C.在，=2s时，线框中感应电流的方向发生改变

D.在，=2s时，线框所受的摩擦力方向发生改变

【答案】D

【详解】

A.由图乙可知，磁通量减小，根据楞次定律线圈产生顺时针方向电流，线框的右边部

分相等于电源，故N点相当于电源正极，M点相当于电源负极，则有。的《（）,故A

错误;

B.由法拉第电磁感应定律可得

…①ABS（-2-2）x1x100x10-

E=——=---=-------------------V=-5xl0V

ArAr4

在z=ls时，线框受到的安培力大小为

F5x10-3

F=^/L=B-x=lx^—^-xO.O8N=O.O2N

R0.02

则线框受到的摩擦力/=尸=0.021^,故B错误;

C.由选项B的分析可知

E1△①1AB.S,S

—=—•-----=—•---------=K—

RR2RNR

其中人为图乙的图象斜率不变，线框面积S和电阻R不变，则电流不变，故C错误；

D.由图乙可知，在r=2s时.，磁感应强度方向改变，由于电流不变，根据左手定则可

试卷第4页，总17页

知，此时线框所受安培力方向发生改变，因此摩擦力发生也发生改变，故D正确。

故选Do

5.如图甲所示,在水平面上固定一个匝数为10匝的等边三角形金属线框,总电阻为3Q,

边长为0.4nio金属框处于两个半径为0.lm的圆形匀强磁场中，顶点A恰好位于左边圆

的圆心，8c边的中点恰好与右边圆的圆心重合。左边磁场方向垂直纸面向外，右边磁

场垂直纸面向里，磁感应强度的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是（乃取3）

()

甲

A.线框中感应电流的方向是顺时针方向

B.0-0.4S,线框中产生的热量为0.3J

C.U0.4s时，穿过线框的磁通量为0.55Wb

D.前0.4s内流过线框某截面的电荷量为0.02C

【答案】B

【详解】

A.磁感应强度&垂直水平面向里，大小随着时间增大，B2垂直水平面向外，大小不

变，故线框的磁通量增大，由楞次定律可知，线框中感应电流的方向为逆时针方向，故

A错误；

B.由乙图可知

△45-1

——L=------T/s=1OT/s

Ar0.4

根据法拉第电磁感应定津，感应电动势

E=n—=10xl^r2x-^=1.5V

加2加

0〜0.4s,线框中产生的热量为

r72«<2

G=—r=—xO.4J=O.3J

R3

故B止确；

C.r=0.4s时,穿过线框的磁通量为

1,1

229

O=B,-^r-B2--^r=0.055Wb

故C错误;

D.前0,4s内流过线框某截面的电荷审:为

r15

^=/r=-r=—x0.4C=0.2C

R3

故D错误。

故选B。

二、多选题

6.图甲所示的电路中电阻R=5O,螺线管匝数〃=3000匝，横截面积S=10cn?,

螺线管导线总电阻尸=1Q,穿过螺线管的磁场的磁感应强度“随时间/按图乙所示规

律变化，磁感应强度4向下为正方向，下列说法正确的是（）

A.通过电阻R中的电流方向是从M到N

B.感应电流的大小是L0A

C.0〜2s内通过电阻R的电荷量为1C

D.N点的电势为-2.5V

【答案】ACD

【详解】

A.由楞次定律可以判断出螺线管中电流方向从卜.向上，通过电阻R的电流方向是从“

到N,选项A正确；

B.根据法拉第电磁感应定律有

„人］△①,AB

E-N----=NXS7f——

ArAr

由图知

△B3-1

=——T/s=lT/s

Ar2

代入数据解得

试卷第6页，总17页

E=3000xlxl0xl0-4V=3V

由闭合电路欧姆定律得

E3

—A=0.5A

R+r5+1

因此感应电流的大小是恒定的，选项B错误；

C.由电量的公式

c/=7Ar=0.5x2=IC

选项C正确：

D.在外电路

%=/R=0.5X5=2.5V

顺着电流方向电势降低，因M的电势等于零，那么N点的电势为-2.5V,D正确。

故选ACD.

7.如图所示，螺线管的正上方用细线悬挂一圆形金属环。已知金属环电阻为须，通

过环的磁通量与螺线管的电流成正比，当螺线管中电流为1A时，通过金属环的磁通量

为IWb。现使螺线管中的电流以2A/S的均匀增大，下列说法正确的是（）

A.细线的张力始终保持不变

B.金属环中的产生的感应电动势为IV

C.金属环在10s内产生的焦耳热为20J

D.若电流从〃端流入，其他条件不变，则细线张力不断减小

【答案】CD

【详解】

A.通过环的磁通量与螺线管的电流成正比，当螺线管中电流为1A时，通过金属环的

磁通量为IWb。现使螺线管中的电流以2A/s的均匀增大，则穿过环的磁通量增大，根

据楞次定律可知，细线的张力变小，故A错误；

B.金属环中的产生的感应电动势为

丝=心=2V

Ar加

当螺线管中电流为1A时，通过金属环的磁通量为IWbc故41,故B错误;

C.金属环在10s内产生的焦耳热为

E2

Q=—r=20J

R

故C正确。

D.若电流从〃端流入，其他条件不变，根据楞次定律可知，则细线张力不断减小，故

D正确。

故选CDo

8.如图所示，置于磁场中的一段导线。机力与缠绕在螺线管上的导线组成闭合回路，

螺线管MN上的绕线方式没有画出,A是MN正下方水平放置在地面的细金属圆环，

若磁场在变化的过程中，线圈A突然跳起，以下磁场的强弱3随时间，变化的规律可能

正确是（）

【答案】CD

【详解】

线圈中产牛.感应电流的祕场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，由于线圈A突然跳远,

向通电螺线管靠近，说明穿过线圈的磁通量减小，所以螺线管MN中产生的磁场在减弱,

即螺线管中的电流减小，根据法拉第电磁感应定律

试卷第8页，总17页

△t

知"■减小，即8的变化率减小，故CD正确，AB错误。

Ar

故选CD0

9.如图（甲）所示，在水平绝缘的桌面上，一个用电阻丝构成的闭合矩形线框置于匀

强磁场中，线框平面与磁场垂直，规定磁场的方向垂直桌面向下为正，磁感应强度B

随时间f的变化关系如图（乙）所示。线框中的感应电流i（规定逆时针为正）随时间

/变化的图线和ab边受到的安培力尸（规定向右为正）随时间，变化的图线，其中可能

正确的是（）

【答案】BD

【详解】

在。到1秒内，磁感应强度3均匀增加，则线框中产生感应电流，由楞次定律可得电流

方向为：逆时针，由法拉第电磁感应定律可得，感应电流大小恒定。由于规定电流逆时

针方向为正，则由左手定则可得，ab边受到的安培力尸方向向右。规定安培力向右为

正，则安培力为正值，且大小随着磁感应强度区变化而变化。当在1秒到2秒内，磁场

不变，则线框中没有磁通量变化，所以没有感应电流°则线框也不受到安培力。故AC

错误BD正确。

故选BD0

三、实验题

10.小灯泡上标有“3.8V,1.18W”字样，现用伏安法研究它的伏安特性曲线，供选器材

有：

A.电压表Vi（0-3V,内阻Rvi约为5kC）

B.电压表V2（。〜15V,内阻Rv2约为25kC）

C.电流表Ai（量程为200mA,内阻KAI为10。）

D.电流表Az（量程为600mA,内阻KA2约为4。）

E.定值电阻Ro（10。）

F.滑动变阻器K（0〜9C,1A）

G.电源£（6V,内阻约为1。）

H.单刀开关S一个、导线若干

⑴要求测量尽量准确，且测量范围尽可能大，并能测量小灯泡的额定电流，实验中应

选用的两个电表分别是、（填对应器材前的字母序号）；

⑵请利用⑴问中选择的电表，在甲图所示的虚线框里把实验电路图补充完整_____（并

在图中标明所选器材的电学符号）；

R

41

⑶实验测得多组人、6数据，将该数据处理后作出小灯泡的伏安特性曲线7-U,如图

乙所示。

⑷现将该小灯泡与另一只完全相同的小灯泡并联，再接到等效电源两端（虚线框部

分，总电动势£o=3V,总内阻为r+R=6Q）两端，如丙所示，则电路稳定时流过每只灯

泡的电流为mA。（保留三位有效数字）

试卷第10页，总17页

【答案】cD

【详解】

⑴口］⑵小灯泡的额定电流为

1IQ

—A«0.311A

3.8

则电流表应选A2,小灯泡额定电压为3.8V,两个电压表量程不是偏小就是偏大，可用

已知内阻的电流表A.与定值电阻Ro串联，可相当于量程为

U=%(RZ+R°)=4Y

则两个电表选择CD

(2)［3］根据(1)分析可知，应用Ai与定值电阻串联后测量电压，由于改装电压表内阻已知,

故可以采用电流表外接法的方法进行测量，电路如图所示

(4)⑷由实验原理有

U=E-2I(r+R)=3-\2l

将此关系画在灯泡的/—U线上如图，交点纵坐标即为每只灯泡的电流，由图可知

/=167mA

//mA

四、解答题

11.如图所示，固定在水平面上间距为/的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的

两根金属棒和长度也为/、电阻均为上两棒与导轨始终接触良好.MN两端

通过开关S与电阻为K的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场.图

中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.PQ的质量为

金属导轨足够长，电阻忽略不计.

（1）闭合S,若使尸。保持静止，需在其上加大小为尸的水平恒力，请指出力尸的方

向并求出单匝金属线圈里磁通量的变化率；

（2）断开S,尸。在上述恒力F的作用下，由静止开始到速度大小为y的加速过程中流

过尸。的电荷量为4,求该过程中金属棒尸。上产生的热量.

■田金▼3RF2FRq1

【答案】⑴万⑵2

【解析】

【详解】

（1）设线圈中产生的感应电动势为已根据法拉第电磁感应定律可得

E=---

Ar

设PQ与MN并联的电阻为R井，有：

R井

闭合S后，设线圈中的电流为/,方向为逆时针方向，根据闭合电路的欧姆定律可得;

试卷第12页，总17页

E

1=

R+-R

2

设尸。中的电流为"Q,Q到P,则

设尸。受到的安培力为尸安，方向向左，有：

F£=BIPQ【

保持PQ静止，根据平衡条件可得

F=F爱

方向向右，联立解得

△①_3RF

~J~~BT

(2)设P。由静止开始到速度大小为-的过程中，运动的位移为《所用的时间为

△/,回路中磁通量的变化为△①，平均感应电动势为

其中

△①=8及

PQ中的平均电流为

7啜

根据电流强度的定义式可得:

q=12

根据动能定理可得

Px+W=—mv2

2

根据功能关系知

Q=-W

联立解得:

Q工5

Bl2

FRq12

金属棒PQ上产生的热量。=Q=-----------mv

看BI4

12.如图甲所示，在水平面上固定有长为心=2m、宽为d=lm的金属“U”型轨导，在“U”

型导轨右侧/=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规

律如图乙所示.在U0时刻，质量为m=O.lkg的导体棒以vo=lm/s的初速度从导轨的左

端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为“=0.1,导轨与导体棒单位长度的

电阻均为2=0.1Q/m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取

g=10ni/s2）.

（1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况；

（2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；

（3）计算4s内回路产生的焦耳热.

【答案】⑴见解析；（2）0.2A,顺时针方向（3）0.04J

【详解】

（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动

=rna

匕

17

x=vJ+—at~

°2

代入数据解得

t=Is

x=0.5m

即导体棒在Is末己经停止运动，以后一宜保持静止，离左端位置仍为x=0.5m

（2）前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为£=0,/=0

后2s回路产生的电动势为

E=^=/J—=0,1V

ArAr

回路的总甩阻为

R=5i=0.5Q

得电流为

/=0.2A

根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向.

试卷第14页，总17页

(3)前2s电流为零，后2s有恒定电流，焦耳热为

Q=/2即=O.O4J

13.如图甲所示，平行长直导轨MN、尸。水平放置，两导轨间距L=0.5m,导轨左端

MP间接有一阻值为A=0.2Q的定值电阻,导体棒他质量m=O.lkg与导轨间的动摩擦因

数g=0.1,导体棒垂直于导轨放在距离左端d=1.0m处，导轨和导体棒电阻均忽略不计。

整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，U0时刻，磁场方向竖直向下，此后，磁感应

强度B随时间，的变化如图乙所示，不计感应电流磁场的影响。当，=3s时，突然使时

棒获得向右的速度vo=8m/s,同时在棒上施加一方向水平、大小可变化的外力凡保持

棒具有大小恒为a=4ni/s2、方向向左的加速度，g取lOmg：

(1)求前3s内电路中感应电流的大小和方向；

⑵写出前3s内外棒所受的摩擦力随时间变化的关系式;；

⑶求ab棒的位移si=3.5m时外力F；

(4)从U0时刻开始，当通过电阻K的电荷量4=2.25C时，”力棒正在向右运动，此时撤

去外力尸，此后劭棒又运动了S2=6.05m后静止。求撤去外力尸后电阻K上产生的热量

【答案】(D0.25A,方向为加a；(2)/,=0.0125(2T)N,(/<