2018-2019苏州外国语学校高二物理选修3-2电磁感应测试卷
90分钟 100分
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共7小题，共21.0分）
如图所示，当通过下列哪种情况改变时，线圈a向右摆动（ ）
A. 闭合开关，滑片p向右匀速滑动
B. 闭合开关，滑片p向左加速滑动
C. 闭合开关，滑片p向左匀速滑动
D. 开关闭合瞬间
如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从图示看，线框ab将（ ）
A. 保持静止不动
B. 逆时针转动
C. 顺时针转动
D. 发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向
如图所示，等腰三角形内以底边中线为界，左右两边分布有垂直纸面向外和垂直纸面向里的等强度匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L．纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t=0时刻恰好位于图中所示位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流-位移（I-x）关系的是（ ）
|
A. 
B. 
C. 
D. 
如图甲所示，在水平面上固定有平行长直金属导轨ab和cd，bd端接有电阻R。导体棒ef垂直轨道放置在光滑导轨上，导轨电阻不计。导轨右端区域存在垂直于导轨面的匀强磁场，且磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。在t=0时刻，导体棒以速度v0从导轨的左端向右运动，经过时间2t0开始进入磁场区域，取磁场方向垂直纸面向里为磁感应强度B的正方向，回路中顺时针方向为电流正方向，则回路中的电流i随时间t的变化规律图像可能是
|
A. 
B. 
C. 
D. 
2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市，如图所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置．用户仅需用手机上的客户端软件（APP）扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机APP上能实时了解单车的位置；骑行结束关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息．此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电．根据以上信息判断下列说法正确是（ ）
A. 单车的位置信息是借助北斗卫星导航系统准确定位的
B. 单车是利用电磁感应原理实现充电的
C. 由手机APP上的显示信息，可求出骑行的平均速度
D. 单车在被骑行过程中受到地面的摩擦力表现为阻力
如图电路中，
、
是两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，电阻R阻值较小，开关
断开、
闭合
现闭合，一段时间后电路稳定下列说法中正确的是（ ）
A. 闭合
，通过电阻R的电流先增大后减小
B. 闭合，
亮后逐渐变暗
C. 闭合，
逐渐变亮，然后亮度不变
D. 断开电路时，为保护负载，应先断开
，再断开
如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区，方向相反，且垂直纸面，磁感应强度的大小均为B，以磁场区左边界为y轴建立坐标系，磁场区在y轴方向足够长，在x轴方向宽度均为a．矩形导线框ABCD 的CD边与y轴重合，AD边长为a．线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域，且线框平面始终保持与磁场垂直．以逆时针方向为电流的正方向，线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是图中的（以逆时针方向为电流的正方向）（ ）
A. 
B. 
C. 
D. 
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别于圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（ ）
A. 若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B. 若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动
C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D. 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2
倍
如图所示，线圈与一通电直导线在同一平面内，a、b、c为线圈由左向右匀速运动的过程中的三个位置，其中b处通电导线在线框中间，则感应电流的方向情况是（ ）
A. a处电流为顺时针 B. c处电流为顺时针
C. b处电流为逆时针 D. b处没有电流
两根足够长的平行光滑导轨竖直固定放置，顶端接一电阻R，导轨所在平面与匀强磁场垂直。将一金属棒与下端固定的轻弹簧的上端拴接，金属棒和导轨接触良好，重力加速度为g，如图所示。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（ ）
A. 金属棒在最低点的加速度小于g
B. 回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量
C. 当弹簧弹力等于金属棒的重力时，金属棒下落速度最大
D. 金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度
|
|
如图所示，A、B、C是相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻与各灯泡相同。下列说法正确的是
A. 闭合S瞬间，B，C灯同时亮，A灯后亮
B. 闭合S，电路稳定后，A，B，C灯的亮度相同
C. 断开S瞬间，A灯逐渐熄灭
D. 断开S瞬间，A，B，C灯均逐渐熄灭
如图所示，1、2两个闭合圆形线圈用同样的导线制成，匝数n1=2n2，半径R1=2R2，图示区域内有均匀磁场，其磁感应强度随时间均匀减小．则下列判断正确的是（ ）
A. 1、2线圈中产生的感应电动势之比
：
：1
B. 1、2线圈中产生的感应电动势之比：
：1
C. 1、2线圈中感应电流之比
：
：1
D. 1、2线圈中感应电流之比：
：1
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L，相同的小灯泡A、B，电阻R，开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路，检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光，电感线圈自感系数较大，当开关断开的瞬间，则有______（填序号①A比B先熄灭；②B比A先熄灭；③AB一起熄灭）此时，B灯的电流方向为______（填序号①左到右；②右到左），某同学虽经多次重复断开开关S，仍未见老师演示时出现的小灯泡B闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是______（填序号①电源的内阻较大；②线圈电阻偏大；③线圈的自感系数较大）
某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。
（1）光强（
）是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉（cd）。如图（a）所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：________。
（2）如图（b）为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。工作时，应将________（填“A、B”或“C、D”）接照明电路。
（3）请在图（c）中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。
（4）已知电源电动势为3 V，内阻很小，电磁铁线圈电阻
Ω，电流超过50 mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2 cd时，照明电路恰好接通，则图（c）中定值电阻R＝________Ω。
四、计算题（本大题共3小题，共41.0分）
如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L=1m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接一阻值为R=0.40Ω的电阻，质量为m=0.01kg、电阻为r=0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上．现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g取10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响）．
（1）判断金属棒两端a、b的电势哪端高；
（2）求磁感应强度B的大小；
（3）在金属棒ab从开始运动的1.5s内，电阻R上产生的热量．
如图甲所示，一光滑的平行金属导轨ABCD竖直放置，AB，CD相距L，在A，C之间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间的abcd矩形区域内有垂直导轨平面向里，高度为5h的有界匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m，电阻为r，长度也为L的导体棒放在磁场下边界ab上（与ab边重合）．现用一个竖直向上的力F拉导体棒，使它由静止开始向上运动，导体棒刚要离开磁场时恰好做匀速直线运动，导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触，导轨电阻不计，F随导体棒与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示，求：
（1）导体棒离开磁场的速度大小v和导体棒两端电压U；
（2）导体棒经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量；
（3）导体棒经过磁场的过程中，电阻R上产生的焦耳热QR．
如题甲图所示，两相距L=0.5m的平行金属导轨固定于水平面上，导轨左端与阻值R=2Ω的电阻连接，导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面的匀强磁场。质量m=0.2kg的金属杆垂直置于导轨上，与导轨接触良好，导轨与金属杆的电阻可忽略。杆在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动，并始终与导轨垂直，其v-t图像如题乙图所示。在15s末撤去拉力，同时磁感应强度随时间变化，使金属杆中电流为零。金属杆运动过程中与导轨间摩擦力保持不变。求：
（1）金属杆所受的拉力的大小；
（2）0-15s内匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）撤去恒定拉力之后，磁感应强度B与时间t的关系式．
答案和解析
1.【答案】A
【解析】
解：由题可知，由于a向右运动，靠近螺旋管，说明a与螺旋管B之间的作用力为吸引力，则a与b的电流的方向一定是相同的，根据楞次定律可知，螺旋管中的磁场一定在减弱。
闭合开关，滑片p向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻值增大，电路中的电流值减小；若滑片p向左滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻值减小，电路中的电流值增大。
A、闭合开关，滑片p向右匀速滑动，电路中的电流值减小，螺旋管中的磁场一定在减弱，a向右摆动。故A正确；
B、闭合开关，滑片p向左加速滑动，电路中的电流值增大，螺旋管中的磁场一定在增大，a向左摆动。故B错误；
C、闭合开关，滑片p向左匀速滑动，电路中的电流值增大，螺旋管中的磁场一定在增大，a向左摆动。故C错误；
D、开关闭合瞬间，电路中的电流值增大，螺旋管中的磁场一定在增大，a向左摆动。故D错误。
故选：A。
闭合S后，电流流过螺线管，螺线管产生磁场，就有磁通量穿过环a，根据楞次定律判断穿过环a的磁通量的变化，然后选择合适的选项．
本题考查楞次定律的理解与应用，在解答的过程中，也可以结合对电流的阻碍作用来解答，可以不考虑安培定则．
2.【答案】C
【解析】
【分析】
楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，引起线圈电流的变化，使得通电螺旋管的磁场强度发生变化，引起闭合矩形线框的磁通量发生改变。
解决本题的关键掌握楞次定律的内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
【解答】
解：当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，引起线圈电流减小，通电螺旋管穿过线框的磁场强度减小，引起闭合矩形线框的磁通量减小，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，线框所在位置的磁场方向大致是水平的，要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，所以线框顺时针转动，故C正确，ABD错误。
故选C。
3.【答案】B
【解析】
解：
位移在0～L过程：磁通量增大，由楞次定律判断得知感应电流方向为顺时针方向，为正值。感应电流I=
=
，I均匀增大直到
；
位移在L～2L过程：线框右边下部分和左边下部分都切割磁感线，根据右手定则判断可知，线框产生的感应电流方向沿逆时针方向，为负值。左右两边有效切割长度之和始终等于L，产生的感应电动势不变，则感应电流大小不变，为I=；
位移在2L～3L过程：磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值，感应电流大小为I=
，I均匀减小直到零；根据数学知识可知B正确。
故选：B。
将整个过程分成三个位移都是L的三段，根据楞次定律判断感应电流方向．由感应电动势公式E=Blv，l是有效切割长度，分析l的变化情况，确定电流大小的变化情况．
本题考查对感应电势势公式E=Blv的理解，要理解l是有效的切割长度，当左右两边切割磁感线时，总的感应电动势等于两边产生的感应电动势之和．
4.【答案】A
【解析】
【分析】
根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解感应电流随时间的变化关系，再根据楞次定律或右手定则判断电流方向。
对于图象问题，关键是能够根据已知的公式、定律等推导出横坐标和纵坐标的关系式，分析斜率的变化，然后作出正确的判断。
【解答】
根据法拉第电磁感应定律可得，在0～2t0时间内，产生的感应电动势
为定值，则感应电流为定值，根据楞次定律可得回路中电流方向为逆时针，即负方向；导体棒进入磁场的过程中，感应电流
，随着速度减小、安培力减小、则加速度a减小，i-t图象的斜率减小，根据右手定则可得电流方向为顺时针，故A正确，BCD错误。
故选A。
5.【答案】B
【解析】
解：A、单车某个时刻的准确位置信息是借助通讯卫星定位确定的，故A错误；
B、单车在运动过程通过电磁感应将机械能转化为电能从而实现充电，故B正确；
C、由手机APP上的显示信息包括路程和时间，没有说明具体的位移，故不可以求出骑行的平均速度，故C错误；
D、单车在骑行时，主动轮受到向前的摩擦力（动力），从动轮受到向后的摩擦力（阻力），故D错误。
故选：B。
现在定位是通过卫星进行定位的，
明确充电过程是利用电磁感应现象将机械能转化为电能；
明确平均速度的计算公式为位移与时间的比值；
前轮摩擦力是阻力，而后轮摩擦力是动力．
本题利用生活中熟知的单车综合考查了惯性、电磁感应的应用、电磁波的应用等，要求掌握相应物理规律在生产生活中的应用．
6.【答案】D
【解析】
【分析】
当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析。
对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源，注意开关接通与断开的先后顺序。
【解答】
解：A.闭合开关S1的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，通过电阻R的电流慢慢增加．故A错误；
B.闭合开关S1，虽因存在自感作用，但通过R的电流逐渐增加，干路电流逐渐增加，通过Al逐渐变亮．故B错误；
C.当闭合S1，线圈对电流的阻碍渐渐变小，导致A2逐渐变暗，故C错误；
D.断开电路时，为保护负载，由于线圈L产生自感电动势，应先断开S2，再断开S1．故D正确。
故选D。
7.【答案】C
【解析】
解：x在0-a的过程中，线圈进入磁场，产生的感应电动势为 E=BLv，电流I0=
=
，由楞次定律知感应电流方向为逆时针方向，为正．
在a-2a的过程中，感应电动势 E=2BLv，感应电流I=
=2I0，方向为顺时针方向，为负．
在2a-3a的过程中，E=BLv，感应电流I==I0，方向为逆时针方向，为正．故C正确，ABD错误.
故选：C．
根据楞次定律判断出感应电流的方向，根据切割磁感线产生的感应电动势和闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小表达式，即可进行选择．
解决本题的关键掌握切割磁感线产生的感应电动势公式和欧姆定律公式，会通过楞次定律判断感应电流的方向，运用定量与定性相结合的方法进行判断．
8.【答案】AB
【解析】
解：AB、铜盘转动产生的感应电动势为：
，B、L、ω不变，E不变，电流大小恒定不变，由右手定则可知，回路中电流方向不变，若从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，电流沿a到b的方向流动，故AB正确；
C、若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向不变，大小变化，故C错误；
D、若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，回路电流变为原来2倍，根据
电流在R上的热功率也变为原来的4倍，故D错误；
故选：AB。
圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，有效切割长度为铜盘的半径L，根据感应电动势公式分析电动势情况，由欧姆定律分析电流情况．根据右手定则分析感应电流方向，根据分析电流在R上的热功率变化情况
本题是转动切割磁感线类型，运用等效法处理．根据右手定则判断感应电流的方向，需要熟练掌握．
9.【答案】ABC
【解析】
解：由安培定则得，载有恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的方向为垂直直面向外，右边的磁场方向垂直向里，
当线圈向导线靠近时，则穿过线圈的磁通量变大，根据楞次定律，可知：感应电流方向为顺时针，那么a处电流为顺时针；
当线圈越过导线时到线圈中心轴与导线重合，穿过线圈的磁通量的变小，则感应电流方向为逆时针，那么b处电流为逆时针；
当远离导线时，由楞次定律可知，感应电流方向为顺时针，那么c处电流为顺时针；故ABC正确，D错误，
故选：ABC。
根据通电导线由安培定则，来判断通电直导线周围的磁场分布，知道它是非匀强电场，同时要根据楞次定律和安培定则判断感应电流的方向．
通电指导线周围的磁场为非匀强磁场，会应用楞次定律，注意通电导线的磁场大小与方向的分布．同时强调线圈中心轴处于导线位置时，磁通量为零．
10.【答案】AD
【解析】
解：A、金属棒先向下做加速运动，后向下做减速运动，假设没有磁场，金属棒运动到最低点时，根据简谐运动的对称性可知，最低点的加速度等于刚释放时的加速度g，由于金属棒向下运动的过程中，产生感应电流，受到安培力，而安培力是阻力，则知金属棒下降的高度小于没有磁场时的高度，故金属棒在最低点的加速度小于g。故A正确。
B、根据能量守恒定律得知，回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量与弹簧弹性势能增加量之差。故B错误。
C、金属棒向下运动的过程中，受到重力、弹簧的弹力和安培力三个力作用，当三力平衡时，速度最大，即当弹簧弹力、安培力之和等于金属棒的重力时，金属棒下落速度最大。故C错误。
D、由于产生内能，弹簧具有弹性势能，由能量守恒得知，金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度。故D正确。
故选：AD。
分析金属棒的运动情况：先向下做加速运动，后向下做减速运动，当重力、安培力与弹簧的弹力平衡时，速度最大。根据功能关系得知，回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量与弹簧弹性势能增加量之差。由于产生内能，金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度。
本题运用力学的方法分析金属棒的运动情况和受力情况，及功能关系，难点是运用简谐运动的对称性分析金属棒到达最低点时的加速度与g的关系。
11.【答案】BC
【解析】
解：A、B、电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡A的电流较大，故灯泡A较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流通过，电流稳定后，三个灯泡一样亮，故A错误，B正确；
C、D、电键断开瞬间，线圈L与A组成自感回路，B与C立即熄灭；L电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡A构成闭合回路放电，故灯泡A一定是逐渐变暗，故C正确，D错误；
故选：BC。
电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故线圈中电流逐渐增加；
电键断开瞬间，电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡A构成闭合回路放电。
本题考查了通电自感和断电自感，关键是明确线圈中自感电动势的作用是阻碍电流的变化，但不能阻止电流变化。
12.【答案】BD
【解析】
解：AB、对任一半径为r的线圈，根据法拉第电磁感应定律：E=n
=n
S=nπR2，
由于相同，则得：E∝nR2，
因匝数n1=2n2，R1=2R2，故1、2线圈中产生的感应电动势之比为E1：E2=8：1…①，故A错误，B正确；
CD、根据电阻定律得：线圈的电阻为：R=ρ
=ρ
，ρ、S相同，
两线圈电阻之比为：R电1：R电2=n1R1：n2R2=4：1…②
线圈中感应电流：I=，综合①②得到：IA：IB=2：1，故C错误，D正确；
故选：BD。
应用法拉第电磁感应定律求出感应电动势，然后求出它们的比值；
由电阻定律求出电阻，由欧姆定律求出电流，然后求出电流之比．
本题是法拉第电磁感应定律和电阻定律的综合应用求解感应电流之比，采用比例法研究．
13.【答案】③；②；②
【解析】
解：当开关断开的瞬间，L中产生自感电动势，相当于电源，A、B两灯串联，同时逐渐变暗到熄灭，故选择③；
在没有断开前，流过B灯电流方向从左向右，当断开后，在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，流过B灯的电流方向从右向左．故选择②．
小灯泡能否闪亮的原因是之前与之后的电流有差值，当之后电流大于之前，则会闪亮，若小于或等于则不会闪亮，因此造成未闪亮的原因是线圈电流偏小，电阻偏大，故选择②；
故答案为：③，②，②．
当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析．
对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源，注意流过灯泡B的电流方向是解题的关键．
14.【答案】（1）随光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓
（2）C、D
（3）
（4）22.0
【解析】
【分析】
本题主要考查光敏电阻的特点、串联电路的特点及欧姆定律的灵活运用等知识，关键能从图象上找出有用的信息，并弄清楚电磁继电器的工作原理，有一定的综合性。
（1）根据图象找出光敏电阻的阻值随照度变化的特点即可。
（2）电磁继电器就是一个自动控制电路通断的开关，根据电磁继电器的工作原理来分析解答。
（3）电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的；只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应；当电流超过一定的数值，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；当电流小于一定值时，电磁的吸力变弱，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合；这样吸合、释放，从而达到了，改变工作电路的目的；然后根据上述原理进行实物电路的连接。
（4）当外界光照强度达到2cd时，根据图象可以看出光敏电阻的阻值，根据欧姆定律的变形公式求出总电阻，再利用串联电路电阻特点求出R的阻值。
【解答】
（1）从图a可知，光敏电阻的阻值随照度变化的规律是：随光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。
（2）当较小的电流经过接线柱AB流入线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使CD两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过CD带动用电器工作了，故工作时，应将C、D接照明电路。
（3）将光敏电阻和定值电阻接入控制电路，用电器接入工作电路，连接电路如图所示：。
（4）当外界光照强度达到2cd时，由图a可知，光敏电阻的阻值R1=18Ω，
当电动卷帘开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I=0.05A，
由
得，电路总电阻：
，
根据串联电路电阻规律可知，定值电阻R的阻值：R=R总-R0-R1=60Ω-20.0Ω-18Ω=22.0Ω。
故答案为：（1）随光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓；
（2）C、D；
（3）；
（4）22.0。
15.【答案】解：（1）由右手定可判断感应电流由a到b,可知b端为感应电动势的正极，故b端电势较高。
（2）当金属棒匀速下落时，由共点力平衡条件得：
mg=BIL…①
金属棒产生的感应电动势为：E=BLv…②
则电路中的电流为：I=
…③
由图象可得：v=
=
代入数据解得：B=0.1T
（3）在0～1.5s，以金属棒ab为研究对象，根据动能定理得：mgh-W安=
mv2-0…④
则得：W安=0.455J
即整个回路产生的总热量为：Q=W安=0.455J
对闭合回路由闭合电路欧姆定律得：E电=I（R+r）…⑤
则电阻R两端的电压UR为：UR=
E电…⑥
则电阻R上产生的热量为：QR=W安=0.26J
答：（1）金属棒b端的电势较高；
（2）磁感应强度B的大小是0.1T；
（3）在金属棒ab从开始运动的1.5s内，电阻R上产生的热量是0.26J．
【解析】
（1）根据右手定则判断电势的高低．
（2）由题，x-t图象AB段为直线，说明从t=1.5s时开始金属棒ab做匀速直线运动，由图线的斜率求出速度，推导出安培力的表达式，根据平衡条件求出磁感应强度B的大小．
（3）根据能量守恒定律和焦耳定律求解金属棒ab在开始运动的1.5s内，电路中产生的热量．
电磁感应往往从两个角度研究：一是力，关键是安培力的分析和计算，F安=
是常用的经验公式，要记牢．二是从能量的角度，关键分析能量如何转化．
16.【答案】解：（1）设导体棒离开磁场时速度大小为v．此时导体棒受到的安培力大小为：F安=
．
由平衡条件得：F=F安+mg
由图2知：F=3mg，
联立解得：v=
．
离开磁场时，由F=BIL+mg得：I=
，
导体棒两端电压为：U=IR=
．
（2）导体棒经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为：q=
=
．
（3）导体棒经过磁场的过程中，设回路产生的总焦耳热为Q．
根据功能关系可得：Q=WF-mg•5h-mv2，
而拉力做功为：WF=2mgh+3mg•4h=14mgh
电阻R产生焦耳热为：QR=Q
联立解得：QR=
．
答：（1）导体棒离开磁场的速度大小v和导体棒两端电压；
（2）导体棒经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量；
（3）导体棒经过磁场的过程中，电阻R上产生的焦耳热．
【解析】
（1）根据欧姆定律求离开磁场时导体棒两端电压．
（2）根据安培力与速度的关系式和平衡条件结合求导体棒离开磁场时的速度大小．根据q=
求通过电阻R的电荷量．
（3）根据功能关系求出电阻R产生的焦耳热．
本题是电磁感应与力学知识的综合应用，对于这类问题一定要正确分析安培力的大小和方向，要掌握安培力经验公式F安=
，能正确分析能量是如何转化的，运用能量守恒定律求焦耳热．
17.【答案】解：
（1）由v-t图象可知，在0-10内，金属杆做匀加速直线运动，杆没有进入磁场
由牛顿第二定律得：F-μmg=ma1
由题意可知，15s末撤去拉力，没有感应电流，杆不受安培力作用
杆所受的合外力为滑动摩擦力，由牛顿第二定律得：μmg=ma2
由v-t图象可知，加速度：
，
解得：F=0.24N
（2）在10-15s内，金属杆做匀速直线运动，速度：v=4m/s
金属杆受到的安培力：
金属杆做匀速直线运动，处于平衡状态
由平衡条件得：
代入数据解得：B0=0.4T
（3）15-20s内部产生感应电流，穿过回路的磁通量保持不变
金属杆在10-15s内的位移：d=vt=4×5=20m
在15s后的金属杆的加速度：a=a2=0.8m/s2
金属杆的位移：
磁通量保持不变，则：B0Ld=BL（d+x），
解得：
【解析】
本题是电磁感应与力学相结合的综合题，知道感应电流产生的条件、应用牛顿第二定律、安培力公式、运动学公式即可正确解题。
（1）根据金属杆的受力情况，由牛顿第二定律列方程，由v-t求出求出金属杆的加速度，然后求出拉力F；
（2）应用安培力公式求出安培力，然后应用平衡条件求出磁感应强度；
（3）当穿过回路的磁通量不变时不产生感应电流，据此求出磁感应强度的变化规律。
2018-2019苏州外国语学校高二物理选修3-2电磁感应测试卷
90分钟 100分
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共7小题，共21.0分）
如图所示，当通过下列哪种情况改变时，线圈a向右摆动（ ）
A. 闭合开关，滑片p向右匀速滑动
B. 闭合开关，滑片p向左加速滑动
C. 闭合开关，滑片p向左匀速滑动
D. 开关闭合瞬间
如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从图示看，线框ab将（ ）
A. 保持静止不动
B. 逆时针转动
C. 顺时针转动
D. 发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向
如图所示，等腰三角形内以底边中线为界，左右两边分布有垂直纸面向外和垂直纸面向里的等强度匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L．纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t=0时刻恰好位于图中所示位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流-位移（I-x）关系的是（ ）
|
|
A. B.
C. D.
如图甲所示，在水平面上固定有平行长直金属导轨ab和cd，bd端接有电阻R。导体棒ef垂直轨道放置在光滑导轨上，导轨电阻不计。导轨右端区域存在垂直于导轨面的匀强磁场，且磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。在t=0时刻，导体棒以速度v0从导轨的左端向右运动，经过时间2t0开始进入磁场区域，取磁场方向垂直纸面向里为磁感应强度B的正方向，回路中顺时针方向为电流正方向，则回路中的电流i随时间t的变化规律图像可能是
|
|
A. B.
C. D.
2016年底以来，共享单车风靡全国各大城市，如图所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置．用户仅需用手机上的客户端软件（APP）扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机APP上能实时了解单车的位置；骑行结束关锁后APP就显示计时、计价、里程等信息．此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电．根据以上信息判断下列说法正确是（ ）
A. 单车的位置信息是借助北斗卫星导航系统准确定位的
B. 单车是利用电磁感应原理实现充电的
C. 由手机APP上的显示信息，可求出骑行的平均速度
D. 单车在被骑行过程中受到地面的摩擦力表现为阻力
如图电路中，、是两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，电阻R阻值较小，开关断开、闭合现闭合，一段时间后电路稳定下列说法中正确的是（ ）
A. 闭合，通过电阻R的电流先增大后减小
B. 闭合，亮后逐渐变暗
C. 闭合，逐渐变亮，然后亮度不变
D. 断开电路时，为保护负载，应先断开，再断开
如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区，方向相反，且垂直纸面，磁感应强度的大小均为B，以磁场区左边界为y轴建立坐标系，磁场区在y轴方向足够长，在x轴方向宽度均为a．矩形导线框ABCD 的CD边与y轴重合，AD边长为a．线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域，且线框平面始终保持与磁场垂直．以逆时针方向为电流的正方向，线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是图中的（以逆时针方向为电流的正方向）（ ）
A. B.
C. D.
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别于圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（ ）
A. 若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B. 若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动
C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D. 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
如图所示，线圈与一通电直导线在同一平面内，a、b、c为线圈由左向右匀速运动的过程中的三个位置，其中b处通电导线在线框中间，则感应电流的方向情况是（ ）
A. a处电流为顺时针 B. c处电流为顺时针
C. b处电流为逆时针 D. b处没有电流
两根足够长的平行光滑导轨竖直固定放置，顶端接一电阻R，导轨所在平面与匀强磁场垂直。将一金属棒与下端固定的轻弹簧的上端拴接，金属棒和导轨接触良好，重力加速度为g，如图所示。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（ ）
A. 金属棒在最低点的加速度小于g
B. 回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量
C. 当弹簧弹力等于金属棒的重力时，金属棒下落速度最大
D. 金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度
|
|
如图所示，A、B、C是相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻与各灯泡相同。下列说法正确的是
A. 闭合S瞬间，B，C灯同时亮，A灯后亮
B. 闭合S，电路稳定后，A，B，C灯的亮度相同
C. 断开S瞬间，A灯逐渐熄灭
D. 断开S瞬间，A，B，C灯均逐渐熄灭
如图所示，1、2两个闭合圆形线圈用同样的导线制成，匝数n1=2n2，半径R1=2R2，图示区域内有均匀磁场，其磁感应强度随时间均匀减小．则下列判断正确的是（ ）
A. 1、2线圈中产生的感应电动势之比：：1
B. 1、2线圈中产生的感应电动势之比：：1
C. 1、2线圈中感应电流之比：：1
D. 1、2线圈中感应电流之比：：1
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L，相同的小灯泡A、B，电阻R，开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路，检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光，电感线圈自感系数较大，当开关断开的瞬间，则有______（填序号①A比B先熄灭；②B比A先熄灭；③AB一起熄灭）此时，B灯的电流方向为______（填序号①左到右；②右到左），某同学虽经多次重复断开开关S，仍未见老师演示时出现的小灯泡B闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是______（填序号①电源的内阻较大；②线圈电阻偏大；③线圈的自感系数较大）
某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。
（1）光强（）是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉（cd）。如图（a）所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：________。
（2）如图（b）为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。工作时，应将________（填“A、B”或“C、D”）接照明电路。
（3）请在图（c）中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。
（4）已知电源电动势为3 V，内阻很小，电磁铁线圈电阻Ω，电流超过50 mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2 cd时，照明电路恰好接通，则图（c）中定值电阻R＝________Ω。
四、计算题（本大题共3小题，共41.0分）
如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L=1m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接一阻值为R=0.40Ω的电阻，质量为m=0.01kg、电阻为r=0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上．现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g取10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响）．
（1）判断金属棒两端a、b的电势哪端高；
（2）求磁感应强度B的大小；
（3）在金属棒ab从开始运动的1.5s内，电阻R上产生的热量．
如图甲所示，一光滑的平行金属导轨ABCD竖直放置，AB，CD相距L，在A，C之间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间的abcd矩形区域内有垂直导轨平面向里，高度为5h的有界匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m，电阻为r，长度也为L的导体棒放在磁场下边界ab上（与ab边重合）．现用一个竖直向上的力F拉导体棒，使它由静止开始向上运动，导体棒刚要离开磁场时恰好做匀速直线运动，导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触，导轨电阻不计，F随导体棒与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示，求：
（1）导体棒离开磁场的速度大小v和导体棒两端电压U；
（2）导体棒经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量；
（3）导体棒经过磁场的过程中，电阻R上产生的焦耳热QR．
如题甲图所示，两相距L=0.5m的平行金属导轨固定于水平面上，导轨左端与阻值R=2Ω的电阻连接，导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面的匀强磁场。质量m=0.2kg的金属杆垂直置于导轨上，与导轨接触良好，导轨与金属杆的电阻可忽略。杆在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动，并始终与导轨垂直，其v-t图像如题乙图所示。在15s末撤去拉力，同时磁感应强度随时间变化，使金属杆中电流为零。金属杆运动过程中与导轨间摩擦力保持不变。求：
（1）金属杆所受的拉力的大小；
（2）0-15s内匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）撤去恒定拉力之后，磁感应强度B与时间t的关系式．
答案和解析
1.【答案】A
【解析】
解：由题可知，由于a向右运动，靠近螺旋管，说明a与螺旋管B之间的作用力为吸引力，则a与b的电流的方向一定是相同的，根据楞次定律可知，螺旋管中的磁场一定在减弱。
闭合开关，滑片p向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻值增大，电路中的电流值减小；若滑片p向左滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻值减小，电路中的电流值增大。
A、闭合开关，滑片p向右匀速滑动，电路中的电流值减小，螺旋管中的磁场一定在减弱，a向右摆动。故A正确；
B、闭合开关，滑片p向左加速滑动，电路中的电流值增大，螺旋管中的磁场一定在增大，a向左摆动。故B错误；
C、闭合开关，滑片p向左匀速滑动，电路中的电流值增大，螺旋管中的磁场一定在增大，a向左摆动。故C错误；
D、开关闭合瞬间，电路中的电流值增大，螺旋管中的磁场一定在增大，a向左摆动。故D错误。
故选：A。
闭合S后，电流流过螺线管，螺线管产生磁场，就有磁通量穿过环a，根据楞次定律判断穿过环a的磁通量的变化，然后选择合适的选项．
本题考查楞次定律的理解与应用，在解答的过程中，也可以结合对电流的阻碍作用来解答，可以不考虑安培定则．
2.【答案】C
【解析】
【分析】
楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，引起线圈电流的变化，使得通电螺旋管的磁场强度发生变化，引起闭合矩形线框的磁通量发生改变。
解决本题的关键掌握楞次定律的内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
【解答】
解：当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，引起线圈电流减小，通电螺旋管穿过线框的磁场强度减小，引起闭合矩形线框的磁通量减小，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，线框所在位置的磁场方向大致是水平的，要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，所以线框顺时针转动，故C正确，ABD错误。
故选C。
3.【答案】B
【解析】
解：
位移在0～L过程：磁通量增大，由楞次定律判断得知感应电流方向为顺时针方向，为正值。感应电流I==，I均匀增大直到；
位移在L～2L过程：线框右边下部分和左边下部分都切割磁感线，根据右手定则判断可知，线框产生的感应电流方向沿逆时针方向，为负值。左右两边有效切割长度之和始终等于L，产生的感应电动势不变，则感应电流大小不变，为I=；
位移在2L～3L过程：磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值，感应电流大小为I=，I均匀减小直到零；根据数学知识可知B正确。
故选：B。
将整个过程分成三个位移都是L的三段，根据楞次定律判断感应电流方向．由感应电动势公式E=Blv，l是有效切割长度，分析l的变化情况，确定电流大小的变化情况．
本题考查对感应电势势公式E=Blv的理解，要理解l是有效的切割长度，当左右两边切割磁感线时，总的感应电动势等于两边产生的感应电动势之和．
4.【答案】A
【解析】
【分析】
根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解感应电流随时间的变化关系，再根据楞次定律或右手定则判断电流方向。
对于图象问题，关键是能够根据已知的公式、定律等推导出横坐标和纵坐标的关系式，分析斜率的变化，然后作出正确的判断。
【解答】
根据法拉第电磁感应定律可得，在0～2t0时间内，产生的感应电动势为定值，则感应电流为定值，根据楞次定律可得回路中电流方向为逆时针，即负方向；导体棒进入磁场的过程中，感应电流，随着速度减小、安培力减小、则加速度a减小，i-t图象的斜率减小，根据右手定则可得电流方向为顺时针，故A正确，BCD错误。
故选A。
5.【答案】B
【解析】
解：A、单车某个时刻的准确位置信息是借助通讯卫星定位确定的，故A错误；
B、单车在运动过程通过电磁感应将机械能转化为电能从而实现充电，故B正确；
C、由手机APP上的显示信息包括路程和时间，没有说明具体的位移，故不可以求出骑行的平均速度，故C错误；
D、单车在骑行时，主动轮受到向前的摩擦力（动力），从动轮受到向后的摩擦力（阻力），故D错误。
故选：B。
现在定位是通过卫星进行定位的，
明确充电过程是利用电磁感应现象将机械能转化为电能；
明确平均速度的计算公式为位移与时间的比值；
前轮摩擦力是阻力，而后轮摩擦力是动力．
本题利用生活中熟知的单车综合考查了惯性、电磁感应的应用、电磁波的应用等，要求掌握相应物理规律在生产生活中的应用．
6.【答案】D
【解析】
【分析】
当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析。
对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源，注意开关接通与断开的先后顺序。
【解答】
解：A.闭合开关S1的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，通过电阻R的电流慢慢增加．故A错误；
B.闭合开关S1，虽因存在自感作用，但通过R的电流逐渐增加，干路电流逐渐增加，通过Al逐渐变亮．故B错误；
C.当闭合S1，线圈对电流的阻碍渐渐变小，导致A2逐渐变暗，故C错误；
D.断开电路时，为保护负载，由于线圈L产生自感电动势，应先断开S2，再断开S1．故D正确。
故选D。
7.【答案】C
【解析】
解：x在0-a的过程中，线圈进入磁场，产生的感应电动势为 E=BLv，电流I0==，由楞次定律知感应电流方向为逆时针方向，为正．
在a-2a的过程中，感应电动势 E=2BLv，感应电流I==2I0，方向为顺时针方向，为负．
在2a-3a的过程中，E=BLv，感应电流I==I0，方向为逆时针方向，为正．故C正确，ABD错误.
故选：C．
根据楞次定律判断出感应电流的方向，根据切割磁感线产生的感应电动势和闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小表达式，即可进行选择．
解决本题的关键掌握切割磁感线产生的感应电动势公式和欧姆定律公式，会通过楞次定律判断感应电流的方向，运用定量与定性相结合的方法进行判断．
8.【答案】AB
【解析】
解：AB、铜盘转动产生的感应电动势为：，B、L、ω不变，E不变，电流大小恒定不变，由右手定则可知，回路中电流方向不变，若从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，电流沿a到b的方向流动，故AB正确；
C、若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向不变，大小变化，故C错误；
D、若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，回路电流变为原来2倍，根据电流在R上的热功率也变为原来的4倍，故D错误；
故选：AB。
圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，有效切割长度为铜盘的半径L，根据感应电动势公式分析电动势情况，由欧姆定律分析电流情况．根据右手定则分析感应电流方向，根据分析电流在R上的热功率变化情况
本题是转动切割磁感线类型，运用等效法处理．根据右手定则判断感应电流的方向，需要熟练掌握．
9.【答案】ABC
【解析】
解：由安培定则得，载有恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的方向为垂直直面向外，右边的磁场方向垂直向里，
当线圈向导线靠近时，则穿过线圈的磁通量变大，根据楞次定律，可知：感应电流方向为顺时针，那么a处电流为顺时针；
当线圈越过导线时到线圈中心轴与导线重合，穿过线圈的磁通量的变小，则感应电流方向为逆时针，那么b处电流为逆时针；
当远离导线时，由楞次定律可知，感应电流方向为顺时针，那么c处电流为顺时针；故ABC正确，D错误，
故选：ABC。
根据通电导线由安培定则，来判断通电直导线周围的磁场分布，知道它是非匀强电场，同时要根据楞次定律和安培定则判断感应电流的方向．
通电指导线周围的磁场为非匀强磁场，会应用楞次定律，注意通电导线的磁场大小与方向的分布．同时强调线圈中心轴处于导线位置时，磁通量为零．
10.【答案】AD
【解析】
解：A、金属棒先向下做加速运动，后向下做减速运动，假设没有磁场，金属棒运动到最低点时，根据简谐运动的对称性可知，最低点的加速度等于刚释放时的加速度g，由于金属棒向下运动的过程中，产生感应电流，受到安培力，而安培力是阻力，则知金属棒下降的高度小于没有磁场时的高度，故金属棒在最低点的加速度小于g。故A正确。
B、根据能量守恒定律得知，回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量与弹簧弹性势能增加量之差。故B错误。
C、金属棒向下运动的过程中，受到重力、弹簧的弹力和安培力三个力作用，当三力平衡时，速度最大，即当弹簧弹力、安培力之和等于金属棒的重力时，金属棒下落速度最大。故C错误。
D、由于产生内能，弹簧具有弹性势能，由能量守恒得知，金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度。故D正确。
故选：AD。
分析金属棒的运动情况：先向下做加速运动，后向下做减速运动，当重力、安培力与弹簧的弹力平衡时，速度最大。根据功能关系得知，回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量与弹簧弹性势能增加量之差。由于产生内能，金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度。
本题运用力学的方法分析金属棒的运动情况和受力情况，及功能关系，难点是运用简谐运动的对称性分析金属棒到达最低点时的加速度与g的关系。
11.【答案】BC
【解析】
解：A、B、电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡A的电流较大，故灯泡A较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流通过，电流稳定后，三个灯泡一样亮，故A错误，B正确；
C、D、电键断开瞬间，线圈L与A组成自感回路，B与C立即熄灭；L电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡A构成闭合回路放电，故灯泡A一定是逐渐变暗，故C正确，D错误；
故选：BC。
电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故线圈中电流逐渐增加；
电键断开瞬间，电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡A构成闭合回路放电。
本题考查了通电自感和断电自感，关键是明确线圈中自感电动势的作用是阻碍电流的变化，但不能阻止电流变化。
12.【答案】BD
【解析】
解：AB、对任一半径为r的线圈，根据法拉第电磁感应定律：E=n=nS=nπR2，
由于相同，则得：E∝nR2，
因匝数n1=2n2，R1=2R2，故1、2线圈中产生的感应电动势之比为E1：E2=8：1…①，故A错误，B正确；
CD、根据电阻定律得：线圈的电阻为：R=ρ=ρ，ρ、S相同，
两线圈电阻之比为：R电1：R电2=n1R1：n2R2=4：1…②
线圈中感应电流：I=，综合①②得到：IA：IB=2：1，故C错误，D正确；
故选：BD。
应用法拉第电磁感应定律求出感应电动势，然后求出它们的比值；
由电阻定律求出电阻，由欧姆定律求出电流，然后求出电流之比．
本题是法拉第电磁感应定律和电阻定律的综合应用求解感应电流之比，采用比例法研究．
13.【答案】③；②；②
【解析】
解：当开关断开的瞬间，L中产生自感电动势，相当于电源，A、B两灯串联，同时逐渐变暗到熄灭，故选择③；
在没有断开前，流过B灯电流方向从左向右，当断开后，在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，流过B灯的电流方向从右向左．故选择②．
小灯泡能否闪亮的原因是之前与之后的电流有差值，当之后电流大于之前，则会闪亮，若小于或等于则不会闪亮，因此造成未闪亮的原因是线圈电流偏小，电阻偏大，故选择②；
故答案为：③，②，②．
当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析．
对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源，注意流过灯泡B的电流方向是解题的关键．
14.【答案】（1）随光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓
（2）C、D
（3）
（4）22.0
【解析】
【分析】
本题主要考查光敏电阻的特点、串联电路的特点及欧姆定律的灵活运用等知识，关键能从图象上找出有用的信息，并弄清楚电磁继电器的工作原理，有一定的综合性。
（1）根据图象找出光敏电阻的阻值随照度变化的特点即可。
（2）电磁继电器就是一个自动控制电路通断的开关，根据电磁继电器的工作原理来分析解答。
（3）电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的；只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应；当电流超过一定的数值，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；当电流小于一定值时，电磁的吸力变弱，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合；这样吸合、释放，从而达到了，改变工作电路的目的；然后根据上述原理进行实物电路的连接。
（4）当外界光照强度达到2cd时，根据图象可以看出光敏电阻的阻值，根据欧姆定律的变形公式求出总电阻，再利用串联电路电阻特点求出R的阻值。
【解答】
（1）从图a可知，光敏电阻的阻值随照度变化的规律是：随光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。
（2）当较小的电流经过接线柱AB流入线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使CD两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过CD带动用电器工作了，故工作时，应将C、D接照明电路。
（3）将光敏电阻和定值电阻接入控制电路，用电器接入工作电路，连接电路如图所示：。
（4）当外界光照强度达到2cd时，由图a可知，光敏电阻的阻值R1=18Ω，
当电动卷帘开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I=0.05A，
由得，电路总电阻：，
根据串联电路电阻规律可知，定值电阻R的阻值：R=R总-R0-R1=60Ω-20.0Ω-18Ω=22.0Ω。
故答案为：（1）随光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓；
（2）C、D；
（3）；
（4）22.0。
15.【答案】解：（1）由右手定可判断感应电流由a到b,可知b端为感应电动势的正极，故b端电势较高。
（2）当金属棒匀速下落时，由共点力平衡条件得：
mg=BIL…①
金属棒产生的感应电动势为：E=BLv…②
则电路中的电流为：I=…③
由图象可得：v==
代入数据解得：B=0.1T
（3）在0～1.5s，以金属棒ab为研究对象，根据动能定理得：mgh-W安=mv2-0…④
则得：W安=0.455J
即整个回路产生的总热量为：Q=W安=0.455J
对闭合回路由闭合电路欧姆定律得：E电=I（R+r）…⑤
则电阻R两端的电压UR为：UR=E电…⑥
则电阻R上产生的热量为：QR=W安=0.26J
答：（1）金属棒b端的电势较高；
（2）磁感应强度B的大小是0.1T；
（3）在金属棒ab从开始运动的1.5s内，电阻R上产生的热量是0.26J．
【解析】
（1）根据右手定则判断电势的高低．
（2）由题，x-t图象AB段为直线，说明从t=1.5s时开始金属棒ab做匀速直线运动，由图线的斜率求出速度，推导出安培力的表达式，根据平衡条件求出磁感应强度B的大小．
（3）根据能量守恒定律和焦耳定律求解金属棒ab在开始运动的1.5s内，电路中产生的热量．
电磁感应往往从两个角度研究：一是力，关键是安培力的分析和计算，F安=是常用的经验公式，要记牢．二是从能量的角度，关键分析能量如何转化．
16.【答案】解：（1）设导体棒离开磁场时速度大小为v．此时导体棒受到的安培力大小为：F安=．
由平衡条件得：F=F安+mg
由图2知：F=3mg，
联立解得：v=．
离开磁场时，由F=BIL+mg得：I=，
导体棒两端电压为：U=IR=．
（2）导体棒经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为：q==．
（3）导体棒经过磁场的过程中，设回路产生的总焦耳热为Q．
根据功能关系可得：Q=WF-mg•5h-mv2，
而拉力做功为：WF=2mgh+3mg•4h=14mgh
电阻R产生焦耳热为：QR=Q
联立解得：QR=．
答：（1）导体棒离开磁场的速度大小v和导体棒两端电压；
（2）导体棒经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量；
（3）导体棒经过磁场的过程中，电阻R上产生的焦耳热．
【解析】
（1）根据欧姆定律求离开磁场时导体棒两端电压．
（2）根据安培力与速度的关系式和平衡条件结合求导体棒离开磁场时的速度大小．根据q=求通过电阻R的电荷量．
（3）根据功能关系求出电阻R产生的焦耳热．
本题是电磁感应与力学知识的综合应用，对于这类问题一定要正确分析安培力的大小和方向，要掌握安培力经验公式F安=，能正确分析能量是如何转化的，运用能量守恒定律求焦耳热．
17.【答案】解：
（1）由v-t图象可知，在0-10内，金属杆做匀加速直线运动，杆没有进入磁场
由牛顿第二定律得：F-μmg=ma1
由题意可知，15s末撤去拉力，没有感应电流，杆不受安培力作用
杆所受的合外力为滑动摩擦力，由牛顿第二定律得：μmg=ma2
由v-t图象可知，加速度：，
解得：F=0.24N
（2）在10-15s内，金属杆做匀速直线运动，速度：v=4m/s
金属杆受到的安培力：
金属杆做匀速直线运动，处于平衡状态
由平衡条件得：
代入数据解得：B0=0.4T
（3）15-20s内部产生感应电流，穿过回路的磁通量保持不变
金属杆在10-15s内的位移：d=vt=4×5=20m
在15s后的金属杆的加速度：a=a2=0.8m/s2
金属杆的位移：
磁通量保持不变，则：B0Ld=BL（d+x），
解得：
【解析】
本题是电磁感应与力学相结合的综合题，知道感应电流产生的条件、应用牛顿第二定律、安培力公式、运动学公式即可正确解题。
（1）根据金属杆的受力情况，由牛顿第二定律列方程，由v-t求出求出金属杆的加速度，然后求出拉力F；
（2）应用安培力公式求出安培力，然后应用平衡条件求出磁感应强度；
（3）当穿过回路的磁通量不变时不产生感应电流，据此求出磁感应强度的变化规律。
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