第二章 电磁感应 一、单选题 1．法拉第最初发现电磁感应现象的实验装置如图所示，闭合铁芯上绕有 M 、 N 两个 线圈，线圈与铁芯绝缘，线圈 M 与直流电源相接，通过观察小磁针的偏转情况可判断 线圈 N 中是否有电流产生。下列说法正确的是（　　） A．保持开关 S 处于闭合状态，小磁针发生偏转 B．当开关 S 闭合的瞬间，小磁针发生偏转 C．当开关 S 断开的瞬间，小磁针不发生偏转 D．无论开关 S 怎样改变，小磁针都不会发生偏转 2．如图所示，金属导线框 abcd 每边长 0.1m ，每边电阻均为 1.0Ω ，线框平面与纸面平 行，有界匀强磁场磁感应强度大小为 1T ，方向垂直纸面向里。现用外力使线框以 10m / s 的速度匀速进入磁场，则进入磁场的过程中，c、d 两点间的电压是（　　） A． 1V B． 0.75V C． 0.25V D． 0V 3．美媒称，中国第三艘航母（第二艘国产航母）正在建造当中，很可能体现出优于前 两艘航母的技术进步，新航母很可能比两艘“前辈”更大，并配备电磁弹射系统，允许更 大，更重的飞机携带更多武器，执行更远距离任务，航母上飞机弹射起飞所利用的电 磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射 出去，则下列说法正确的是（　　） A．若将金属环置于线圈的右侧，环将不能弹射出去 B．金属环向左运动过程中将有扩大趋势 C．若将电池正、负极调换后，金属环不能向左弹射 D．合上开关 S 的瞬间，从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流 4．在生产和生活中，有时候需要利用涡流效应，有时候需要避免涡流效应，下列关于 涡流应用的说法中不正确的是（　　） A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的 C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，能减小涡流 5．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量 随时间变化的规律如图所示，则 O~D 过程中以下描述错误的是（　　） A．线圈中 O 时刻感应电动势最大 B．线圈中 D 时刻感应电动势为零 C．线圈中 D 时刻感应电动势最大 D．线圈中 O 至 D 时间内平均感应电动势为 0.4V 6．如图所示是法拉第在 1831 年做电磁感应实验的示意图，分析这个实验，下列说法 中正确的是（　　） A．闭合开关 S 的瞬间，电流表 G 中有 b � a 的感应电流 B．断开开关 S 的瞬间，电流表 G 中有 b � a 的感应电流 C．闭合开关 S 后，滑动变阻器滑动触头向左移动，电流表 G 中有 b � a 的感应电流 D．闭合开关 S 后，滑动变阻器滑动触头向右移动，电流表 G 中有 b � a 的感应电流 7．如图所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为 a，总电阻为 R（指拉直时两端的电 阻），磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直穿过环平面，环的最高点 A 用铰链连接长度为 R 2a、电阻为 2 的导体棒 AB，AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点 的线速度为 v，则这时 AB 两端的电压大小为（　　） A． 2 Bav 3 B． Bav 6 C． Bav 3 D．Bav 8．如图所示的电路中， A ， B ， C 三灯亮度相同，电源为 220V ， 50Hz 的交流电源， 以下叙述中正确的是（　　） A．改接 220V ， 100Hz 的交流电源时， A 灯变暗， B 灯变亮， C 灯亮度不变 B．改接 220V ， 100Hz 的交流电源时， A 灯变亮， B 灯变亮， C 灯亮度不变 C．改接 220V 的直流电源时， A 灯熄灭， B 灯变亮， C 灯变暗 D．改接 220V 的直流电源时， A 灯熄灭， B 灯变亮， C 灯亮度不变 � 9．如图甲所示，固定的光滑平行导轨（电阻不计）与水平面的夹角为   30 ，导轨足 够长且间距 L=0.5m，底端接有阻值为 R=4Ω 的电阻，整个装置处于垂直于导轨斜向上 的匀强磁场中，一质量 m=1kg、电阻 r=1Ω、长度也为 L 的导体棒 MN 在沿导轨向上的 拉力 F 作用下由静止开始运动，导轨足够长，拉力 F 与导体棒速率倒数的关系如图乙 所示。已知 g 取 10m/s2，则（　　） A．v=5m/s 时拉力大小为 7N B．v=5m/s 时拉力的功率为 140W C．匀强磁场的磁感应强度的大小为 2T D．当导体棒的加速度 a=8m/s2 时，导体棒受到的安培力的大小为 2N 10．用如图所示的电路来研究反电动势，水平金属导轨通过开关和电池相连，匀强磁 场的磁感应强度 B 竖直向下，当开关闭合后，光滑导体棒由静止开始运动，与导轨始 终接触良好，导体棒最终以垂直导棒的速度 v 匀速运动，电池的电动势为 E，回路的总 电阻始终为 R，导轨的间距为 L，导棒与金属导轨的夹角始终为 53°， sin 53� 0.8 ，下 列说法正确的是（　　） A．导体棒两端的感应电动势的方向为 a→b B．电源的电动势与导棒速度的关系为 v  4E 5 BL 5 5 BLu C．当导体棒的速度为 u 时，反电动势为 E0  4 BLu ，回路中的电流为 4 R D．当反电动势为 E0 ，回路的电流为 I 时，能量转化关系为 EI  E0 I  I 2 R 11．空间中存在竖直向下的匀强磁场，有两根相互平行的金属导轨（足够长）水平放 置，如图所示（俯视图）。导轨上静止放置着两金属棒 AB、CD，某时刻在 AB 棒上施 加一恒力 F，使 AB 棒向左运动，导轨对金属棒的摩擦力不计，金属棒运动过程中始终 与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　） A．回路中有顺时针方向的电流 B．磁场对金属棒 AB 的作用力向左 C．金属棒 CD 一直做加速直线运动 D．金属棒 AB 先做加速度减小的加速运动，之后做匀速直线运动 12．如图所示，两宽度均为 a 的水平匀强磁场，磁感应强度的大小等，两磁场区域间 距为 4a。一个边长为 a 的正方形金属线框从磁场上方距离为 a 处由静止自由下落，匀 速通过上方匀强磁场区域，之后又通过下方匀强磁场区域。已知下落过程中线框平面 始终在竖直平面内，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．线框通过上、下两个磁场的过程中产生的电能相等 B．线框通过上、下两个磁场的过程中流过线框的电荷量不相等 C．线框通过下方磁场的过程中加速度的最大值与重力加速度的大小相等 D．线框通过上、下两个磁场的时间相等 二、多选题 13．如图甲所示为固定在匀强磁场中的正三角形导线框 abc ，磁场的方向与导线框所在 平面垂直，磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图乙所示。规定垂直纸面向里为磁场 的正方向，逆时针方向为线框中感应电流的正方向，水平向左为安培力的正方向，关 于线框中的电流 I 与 ab 边所受的安培力 F 随时间 t 变化的图象（不考虑 2s 末和 4s 末线 框中的电流及 ab 边的受力情况），下列选项正确的是（ ） A． B． C． D． 14．如图所示，光滑斜面的倾角为  ，斜面上放置一矩形导体线框 abcd，ab 边的边长 l2 l1 为 ，bc 边的边长为 ，线框的质量为 m，电阻为 R，线框通过绝缘细线绕过光滑的定 滑轮与一重物相连，重物质量为 M ，斜面上 ef 线（ ef 平行底边）的右方有垂直斜面 向上的匀强磁场，磁感应强度为 B，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段 时间是做匀速运动的，且线框的 ab 边始终平行于底边，则下列说法正确的是（　　） A．线框进入磁场前运动的加速度为 a  Mg  mgsin M m  Mg  mgsin  R Bl1 B．线框进入磁场时匀速运动的速度为 B 2l12 C．线框做匀速运动的总时间为 Mg  mgRsin D．该匀速运动过程中产生的焦耳热为  Mg  mgsin  l2 15．如图所示，两足够长且电阻不计的光滑金属导轨在同一水平面平行放置，虚线 CD 垂直于导轨，CD 右边区域有竖直向上的匀强磁场 B。两金属杆 a、b 长度与导轨宽 度相等，在导轨上始终与导轨垂直且接触良好。杆 a 不计电阻，质量为 m，杆 b 电阻 为 R，质量为 2m，杆 b 初始位置距离虚线 CD 足够远。杆 a 从 CD 左边某位置以初速度 vo 开始向右运动，第一次杆 b 固定，第二次杆 b 自由静止。两次相比较（　　） A．杆 a 最后的速度，两次都为零 B．杆 a 所受安培力，两次的最大值相等 C．整个过程中杆 b 产生的焦耳热，第一次的小于第二次的 D．整个过程中通过杆 b 的电荷量，第一次的大于第二次的 三、填空题 16．如图所示，先后以恒定的速度 v1 和 v2 把一个正方形金属线框水平拉出有界匀强磁 场区域，且 v1＝2v2，则在先后两种情况线框中的感应电动势之比 E1∶E2＝_______；感 应电流之比 I1∶I2＝_______；产生的热量之比 Q1∶Q2＝_______；通过线框某截面的电荷 量之比 q1∶q2＝________。 17．如图是一种风速仪示意图，试回答下列问题： （1）有水平风吹来时磁体如何转动？（自上往下看）____________。（填“顺时针”或 “逆时针”） （2）当条形磁体转到图示位置（与线圈轴线平行）时，电流计的示数______________ __（填“最大”或“最小”） 四、解答题 18．如图所示，固定于水平桌面上的光滑金属柜架 cdef 处在竖直向下的匀强磁场中， 金属棒 ab 搁在框架上，abcd 构成一个边长为 l 的正方形，棒的电阻为 r，其余部分电 阻不计.开始时磁感应强度为 B0，从 t=0 时刻起，磁感应强度均匀增大，每秒增量为 k；同时给棒施加水拉力使棒保持静止。 （1）棒中的感应电流沿什么方向？水平拉力沿什么方向？ （2）求感应电流的大小； （3）求水平拉力 F 与时间 t 的关系式。 19．如图所示，在倾角为 θ＝37°的斜面上，固定一宽为 L＝1.0m 的平行金属导轨。现 在导轨上垂直导轨放置一质量 m＝0.4kg、电阻 R0＝2.0Ω、长为 1.0m 的金属棒 ab，它 与导轨间的动摩擦因数为 μ＝0.5．整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为 B ＝2T 的匀强磁场中。导轨所接电源的电动势为 E＝12V，内阻 r＝1.0Ω，若最大静摩擦 力等于滑动摩擦力，滑动变阻器的阻值符合要求，其他电阻不计，取 g＝ 10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．现要保持金属棒在导