2013年高考物理备考复习卷10：电磁感应（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为△Φ₁和△Φ₂中：，则（ ）

A．△Φ₁＞△Φ₂，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现
B．△Φ₁=△Φ₂，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现
C．△Φ₁＜△Φ₂，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现
D．△Φ₁＜△Φ₂，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现

2. 难度：中等

某同学将一条形磁铁放在水平转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边．当转盘（及磁铁）转动时，引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化的周期与转盘转动周期一致．经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图象．该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈，当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时．按照这种猜测（ ）

A．在t=0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化
B．在t=0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化
C．在f=0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值
D．在t=0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值

3. 难度：中等

如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B．使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为（ ）
A．
B．
C．
D．

4. 难度：中等

一种早期发电机原理示意图如图所示，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，线圈圆心为O点．在磁极绕转轴匀速转动的过程中，当磁极与O点在同一条直线上时，穿过线圈的（ ）
A．磁通量最大，磁通量变化率最大
B．磁通量最大，磁通量变化率最小
C．磁通量最小，磁通量变化率最大
D．磁通量最小，磁通量变化率最小

5. 难度：中等

如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合加在路abcd，回路在纸面内以恒定速度v向右运动，叵运动到关于OO′对称的位置时（ ）
A．穿过回路的磁通量为零
B．回路中感应电动势大小为2Blv
C．回路中感应电流的方向为顺时针方向
D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同

6. 难度：中等

“超导量子干涉仪”可用于探测心磁（10^-10T）和脑磁（10^-13T）等微弱磁场，其灵敏度可达10^-14T，其探测“回路”示意图如图甲．穿过ABCD“回路”的磁通量为事，总电流I=i₁+i₂．I与的关系如图乙所示（Φ=2 07×10^-15Wb），下列说法正确的是（ ）

A．图乙中横坐标的单位是Wb
B．穿过“回路”的磁通量越大，电流I越大
C．穿过“回路”的磁通量变化引起电流I周期性变化
D．根据电流I的大小，可以确定穿过“回路”的磁通量大小

7. 难度：中等

如图，金属棒ab，金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则（ ）

A．ab棒不受安培力作用
B．ab棒所受安培力的方向向右
C．ab棒向右运动速度越大，所受安培力越大
D．螺线管产生的磁场，A端为N极

8. 难度：中等

如图所示，光滑绝缘水平面上有一个静止的小导体环，现在将一个条形磁铁从导体环的右上方较高处突然向下移动，则在此过程中，关于导体环的运动方向以及导体环中的电流方向，下列说法中正确的是（ ）
A．导体环向左运动；从上向下看，电流方向是顺时针方向
B．导体环向右运动；从上向下看，电流方向是顺时针方向
C．导体环向右运动；从上向下看，电流方向是逆时针方向
D．导体环向左运动；从上向下看，电流方向是逆时针方向

9. 难度：中等

等离子气流由左方连续以v射入P_l和P₂两板间的匀强磁场中，ab直导线与P_l、P₂相连接，线圈A与直导线cd连接．线圈A 内有随图乙所示的变化磁场．且磁场B 的正方向规定为向左，如图甲所示，则下列说法正确的是（ ）

A．0～ls内ab、cd导线互相排斥
B．1～2s内ab、cd导线互相排斥
C．2～3s内ab、cd导线互相排斥
D．3～4s内ab、cd导线互相排斥

10. 难度：中等

如图所示，小圆圈表示处于匀强磁场中的闭合电路一部分导线的横截面，速度v在纸面内．关于感应电流的有无及方向的判断正确的是（ ）

A．图甲中有感应电流，方向向里
B．图乙中有感应电流，方向向外
C．图丙中无感应电流
D．图丁中a、b、c、d四位置上均无感应电流

11. 难度：中等

如图所示，光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动，当ab由图示位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中，关于ab棒中的感应电流情况，正确的是（ ）
A．先有从a到b的电流，后有从b到a的电流
B．先有从b到a的电流，后有从a到b的电流
C．始终有从b到a的电流
D．始终没有电流产生

12. 难度：中等

如图所示的金属圆环放在匀强磁场中，将它从磁场中匀速拉出来，下列哪个说法是正确的（ ）
A．向左拉出和向右拉出，其感应电流方向相反
B．不管从什么方向拉出，环中的感应电流方向总是顺时针的
C．不管从什么方向拉出，环中的感应电流方向总是逆时针的
D．在此过程中感应电流大小不变

13. 难度：中等

北半球地磁场的竖直分量向下．如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向．下列说法中正确的是（ ）
A．若使线圈向东平动，则b点的电势比a点的电势低
B．若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低
C．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→a
D．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→d→c→d→a

14. 难度：中等

如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下．在将磁铁的S极插入线圈的过程中（ ）
A．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥
B．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引
C．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥
D．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引

15. 难度：中等

如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的带负电小球．K断开时传感器上有示数mg，K闭合稳定后传感器上示数为mg/3．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量的变化率分别是（ ）

A．正在增加，=
B．正在减弱，=
C．正在增加，=
D．正在减弱，=

16. 难度：中等

如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引（ ）

A．向右做匀速运动
B．向左做减速运动
C．向右做减速运动
D．向右做加速运动

17. 难度：中等

如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，（ ）

A．圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势
B．圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势
C．圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势
D．圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势

18. 难度：中等

如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（ ）

A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变小
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力F_N将增大

19. 难度：中等

如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨中的裸金属棒ab的运动情况是（两导线圈共面位置）（ ）

A．向右匀速运动
B．向左加速运动
C．向右减速运动
D．向右加速运动

20. 难度：中等

如图所示，绕在铁芯上的线圈、电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路．在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是（ ）
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使变阻器的滑片P作匀速滑动
C．通电时，使变阻器的滑片P作加速滑动
D．将电键突然断开的瞬间

21. 难度：中等

如图 是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是（ ）
A．电键S闭合瞬间
B．电键S由闭合到断开的瞬间
C．电键S已经是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动
D．电键S已经是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动

22. 难度：中等

如图所示，在半径为R的半圆形区域内，有磁感应强度为B的垂直纸面向里的有界匀强磁场，PQM为圆内接三角形，且PM为圆的直径，三角形的各边由材料相同的细软弹性导线组成（不考虑导线中电流间的相互作用）．设线圈的总电阻为r且不随形状改变，此时∠PMQ=37°，下列说法正确的是（ ）

A．穿过线圈PQM中的磁通量大小为φ=0.96BR²
B．若磁场方向不变，只改变磁感应强度B的大小，且B=B+kt，则此时线圈中产生的感应电流大小为
C．保持P、M两点位置不变，将Q点沿圆弧顺时针移动到接近M点的过程中，线圈中有感应电流且电流方向不变
D．保持P、M两点位置不变，将Q点沿圆弧顺时针移动到接近M点的过程中，线圈中不会产生焦耳热

23. 难度：中等

某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验，实验装置如图甲所示．在大线圈Ⅰ中放置一个小线圈Ⅱ，大线圈Ⅰ与多功能电源连接．多功能电源输入到大线圈Ⅰ的电流i₁的周期为T，且按图乙所示的规律变化，电流i₁将在大线圈Ⅰ的内部产生变化的磁场，该磁场磁感应强度B与线圈中电流i的关系为B=ki₁（其中k为常数）．小线圈Ⅱ与电流传感器连接，并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈Ⅱ中感应电流i₂随时间t变化的图象．若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大，则下列四个选项中可能正确反映i₂-t图象变化的是（选项中分别以实线和虚线表示调整前、后的i₂-t图象） （ ）

A．
B．
C．
D．

24. 难度：中等

用一根横截面积为S、电阻率为 ρ 的硬质导线做成一个半径为r，的圆环，ab 为圆环的一条直径．如图所示，在 ab 的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率=k （ k＜0 ）．则（ ）

A．圆环中产生逆时针方向的感应电流
B．圆环具有扩张的趋势
C．圆环中感应电流的大小为
D．图中a、b两点间的电势差Uab=

25. 难度：中等

一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1s 时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在1s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为（ ）
A．
B．1
C．2
D．4

26. 难度：中等

在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒PQ以初速度v水平抛出，如图所示．棒在运动过程中始终保持水平，空气阻力不计，那么，下列说法中正确的是（ ）

A．PQ棒两端的电势一定满足φ_p＜φ_Q
B．PQ棒中的感应电动势越来越大
C．PQ棒中的感应电动势越来越小
D．PQ棒中的感应电动势保持不变

27. 难度：中等

某学习小组在探究线圈中感应电流的影响因素时，设计如图所示的实验装置，让一个闭合圆线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，则（ ）

A．若把线圈的匝数增加一倍，线圈内感应电流大小不变
B．若把线圈的面积增加一倍，线圈内感应电流大小变为原来的2倍
C．改变线圈轴线与磁场方向的夹角大小，线圈内感应电流大小可能变为原来的2倍
D．把线圈的半径增加一倍，线圈内感应电流大小变为原来的2倍

28. 难度：中等

为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速．假设海洋某处的地磁场感应强度竖直分量为0.5×10^-4T，水平分量为0.3×10^-4T．水流是南北流向，将两个电极一东一西竖直插入此处海水中．若两电极相距10m，与两电极相连的灵敏电压表读数为0.3mv，则海水的流速大小为（ ）
A．6 m/s
B．60 cm/s
C．1 m/s
D．10 cm/s

29. 难度：中等

粗细均匀的电阻丝围成如图所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直于线框平面，图中ab=bc=2cd=2de=2ef=2fa=2L．现使线框以同样大小的速度v匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法中正确的是（ ）

A．图甲中ab两点间的电势差最大
B．图乙中ab两点间的电势差最大
C．图丙中回路电流最大
D．图丁中回路电流最小

30. 难度：中等

如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两个过程中（ ）
A．导体框中产生的感应电流方向相同
B．导体框中产生的焦耳热相同
C．导体框ad边两端电势差相同
D．通过导体框截面的电量相同

31. 难度：中等

如图正方形线框abcd长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点与外电路相连、外电路电阻也为r．则下列说法中正确的是（ ）
A．S断开时，电压表读数为BωL²
B．S断开时，电压表读数为
C．S闭合时，电流表读数为 BωL²
D．S闭合时，线框从图示位置转过π/2过程中流过电流表的电量为BL²/7r

32. 难度：中等

如图所示，水平面内两光滑的平行金属导轨，左端与电阻R相连，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好．现对金属棒施加一个水平向右的外力F，使金属棒从a位置开始向右做初速度为零的匀加速运动，依次通过位置b和c．若导轨与金属棒的电阻不计，ab与bc的距离相等，下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是（ ）

A．金属棒通过b、c两位置时，外力F的大小之比为1：
B．金属棒通过b、c两位置时，电阻R的电功率之比为1：2
C．从a到b和从b到c的两个过程中，通过金属棒横截面的电荷量之比为1：1
D．从a到b和从b到C的两个过程中，通过金属棒横截面的电荷量之比为1：2

33. 难度：中等

（A）如图甲所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一直线上．若取顺时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场过程的感应电流i随时间t变化的图象是下图所示的（ ）

A．
B．
C．
D．

34. 难度：中等

如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计．两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处．磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直．先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触．用a_c表示c的加速度，E_kd表示d的动能，x_c、x_d分别表示c、d相对释放点的位移．选项中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．

35. 难度：中等

如图所示，有理想边界的直角三角形区域abc内部存在着两个方向相反的垂直纸面的匀强磁场，e是斜边ac上的中点，be是两个匀强磁场的理想分界线．现以b点为原点O，沿直角边bc作x轴，让在纸面内与abc形状完全相同的金属线框ABC的BC边处在x轴上，t=0时导线框C点恰好位于原点O的位置．让ABC沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场，现规定逆时针方向为导线框中感应电流的正方向，在下列四个i-x图象中，能正确表示感应电流随线框位移变化关系的是（ ）
A．
B．
C．
D．

36. 难度：中等

将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是（ ）

A．
B．
C．
D．

37. 难度：中等

如图所示，两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上，相距为L，处于竖直向下的磁场中，整个磁场由n个宽变皆为x的条形匀强磁场区域1、2、3、…n组成，从左向右依次排列，磁感应强度大小分别为B、2B、3B、…nB，两导轨左端MP间接入电阻R，金属棒ab垂直放在水平导轨上，且与导轨接触良好，不计导轨和金属棒的电阻．若在不同的磁场区对金属棒施加不同的拉力，使棒ab以恒定速度v向右匀速运动．取金属棒图示位置（即磁场1区左侧）为x=0，则通过棒ab的电流i、对棒施加的拉力F随位移x变化的图象是（ ）

A．
B．
C．
D．

38. 难度：中等

如图所示，相邻两个匀强磁场区域，宽度都是L，磁感应强度大小均为B．一个等腰直角三角形闭合导线框abc由均匀导线制成，两直角边长也为L，线圈从左向右以速度”匀速穿过两个匀强磁场．则线框从Ⅰ位置运动到Ⅱ位置过程中ab边两端的电势差随时间的变化的图象是（ ）

A．
B．
C．
D．

39. 难度：中等

一矩形线圈abcd位于一随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面向里（如图甲所示），磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．以I表示线圈中的感应电流（图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向），则下图中能正确表示线圈中电流I随时间t变化规律的是（ ）

A．
B．
C．
D．

40. 难度：中等

如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为B．一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，在下图中线框A、B两端电压U_AB与线框移动距离x的关系图象正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．

41. 难度：中等

如图所示，一个水平放置的“∠”型光滑导轨固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，ab是粗细、材料与导轨完全相同的导体棒，导体棒与导轨接触良好．在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右平动，以导体棒在图中所示位置的时刻作为计时起点，则回路中感应电动势E、感应电流I、导体棒反受外力的功率P和回路中产生的焦耳热Q随时间变化的图象中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．

42. 难度：中等

如图所示，在光滑水平面上轻质弹簧的左端与挡板固定，右端与条形磁铁相连，此时磁铁对水平面的压力为N₁．现在磁铁正中央上方固定一导体棒，导体棒中通有垂直纸面向外的电流，此时磁铁对水平面的压力为N₂．则以下说法中正确的是（ ）

A．弹簧长度将变长，N₁＞N₂
B．弹簧长度将变长，N₁＜N₂
C．弹簧长度将不变，N₁＞N₂
D．弹簧长度将不变，N₁＜N₂

43. 难度：中等

一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁强区域，然后穿出磁场区域继续下落，如图所示，则（ ）
A．若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程也是匀速运动
B．若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程也是加速运动
C．若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程也是减速运动
D．若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程是加速运动

44. 难度：中等

如图，光滑斜面的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd，ab边的边长为l₁，bc边的边长为l₂，线框的质量为m，电阻为R，线框通过绝缘细线绕过光滑的滑轮与重物相连，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
B．线框进入磁场时匀速运动的速度为
C．线框做匀速运动的总时间为
D．该匀速运动过程产生的焦耳热为（Mg-mgsinθ）l₂

45. 难度：中等

如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料，不同粗细的导线绕制（Ⅰ为细导线）．两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面．运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界．设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v₁、v₂，在磁场中运动时产生的热量分别为Q₁、Q₂．不计空气阻力，则（ ）

A．v₁＜v₂，Q₁＜Q₂
B．v₁=v₂，Q₁=Q₂
C．v₁＜v₂，Q₁＞Q₂
D．v₁=v₂，Q₁＜Q₂

46. 难度：中等

两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻．将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示．除电阻R外其余电阻不计．现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放．则（ ）

A．金属棒的动能、重力势能与弹簧的弹性势能的总和保持不变
B．金属棒最后将静止，静止时弹簧伸长量为
C．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F=
D．金属棒最后将静止，电阻R上产生的总热量为mg•

47. 难度：中等

如图甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L₁、L₂、L₃、L₄，在L₁L₂之间、L₃L₄之间存在匀强磁场，大小均为1T，方向垂直于虚线所在平面．现有一矩形线圈abcd，宽度cd=L=0.5m，质量为0.1kg，电阻为2Ω，将其从图示位置静止释放（cd边与L₁重合），速度随时间的变化关系如图乙所示，t₁时刻cd边与L₂重合，t₂时刻ab边与L₃重合，t₃时刻ab边与L₄重合，已知t₁～t₂的时间间隔为0.6s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向．（重力加速度g取10m/s²）则（ ）

A．在0～t₁时间内，通过线圈的电荷量为0.25 C
B．线圈匀速运动的速度大小为8 m/s
C．线圈的长度为1 m
D．0～t₃时间内，线圈产生的热量为4.2 J

二、解答题

48. 难度：中等

轻质细线吊着一质量为m=0.32kg，边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈总电阻为r=1Ω．边长为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．磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t=0开始经t时间细线开始松驰，g=10m/s²．求：
（1）在前t时间内线圈中产生的电动势；
（2）在前t时间内线圈的电功率；
（3）求t的值．

49. 难度：中等

如图所示，在匀强磁场中竖直放置两条足够长的平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直，磁感强度大小为B．导轨上端连接一阻值为R的电阻和电键K，导轨电阻不计．两金属棒a和b的电阻都为R，质量分别为m_a=0.02kg和m_b=0.01kg，它们与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦地运动，g取10m/s²．
（1）若将b棒固定，电键K断开，用一竖直向上的恒力F拉a棒，稳定后a棒以v₁=10m/s的速度向上匀速运动．此时再释放b棒，b棒恰能保持静止．求拉力F的大小．
（2）若将a棒固定，电键K闭合，让b棒自由下滑，求b棒滑行的最大速度v₂．
（3）若将a棒和b棒都固定，电键K断开，使磁感强度从B随时间均匀增加，经0.1s后磁感强度增大到2B时，a棒所受到的安培力大小正好等于a棒的重力，求两棒间的距离h．

50. 难度：中等

如图所示，R₁=5Ω，R₂=6Ω，电压表与电流表的量程分别为0～10V和0～3A．电表均为理想电表．导体棒ab与导轨电阻均不计，且导轨光滑，导轨平面水平，ab棒处于匀强磁场中．
（1）当变阻器尺接入电路的阻值调到30Ω，且用F₁=40N的水平拉力向右拉ab棒并使之达到稳定速度v₁时，两表中恰好有一表满偏，而另一表又能安全使用，则此时ab棒的速度v₁是多少？
（2）当变阻器R接入电路的阻值调到3Ω，且仍使ab棒的速度达到稳定时，两表中恰有一表满偏，而另一表能安全使用，则此时作用于ab棒的水平向右的拉力F₂是多大？

51. 难度：中等

如图所示，在倾角为θ=37°的斜面内，放置MN和PQ两根不等间距的光滑金属导轨，该装置放置在垂直斜面向下的匀强磁场中．导轨的M、P端间接入阻值R₁=30Ω的电阻和理想电流表，N、Q端间接阻值为R₂=6Ω的电阻．质量为m=0.6kg、长为L=1.5m的金属棒放在导轨上以v=5m/s的初速度从ab处向右上滑到时a′b′处的时间为t=0.5s，滑过的距离l=0.5m．ab处导轨间距L_ab=0.8m，a′b′处导轨间距L_a'b'=1m．若金属棒滑动时电流表的读数始终保持不变，不计金属棒和导轨的电阻，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10m/s²．求：
（1）此过程中电阻R₁上产生的热量；
（2）此过程中电流表上的读数；
（3）匀强磁场的磁感应强度．

52. 难度：中等

如图所示，边长L=0.20m的正方形导线框ABCD由粗细均匀的同种材料制成，正方形导线框每边的电阻R=1.0Ω，金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒MN的电阻r=0.20Ω．导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.50T，方向垂直导线框所在平面向里．金属棒MN与导线框接触良好，且与导线框对角线BD垂直放置在导线框上，金属棒上的中点始终在BD连线上．若金属棒以v=4.0m/s的速度向右匀速运动，当金属棒运动至AC位置时，求：
（1）金属棒产生的电动势大小；
（2）金属棒MN上通过的电流大小和方向；
（3）导线框消耗的电功率．

53. 难度：中等

（附加题）如图甲所示，一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合．在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场．测得金属线框中的电流随时间变化的图象如乙图所示，在金属线框被拉出的过程中．
（1）求通过线框导线截面的电量及线框的电阻；
（2）写出水平力F随时间变化的表达式；
（3）已知在这5s内力F做功1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？

54. 难度：中等

水平面内固定一U形光滑金属导轨，轨道宽d=2m，导轨的左端接有R=0.3Ω的电阻，导轨上放一阻值为R=0.1Ω，m=0.1kg的导体棒ab，其余电阻不计，导体棒ab用水平轻线通过定滑轮连接处于水平地面上质量M=0.3kg的重物，空间有竖直向上的匀强磁场，如图所示．已知t=0时，B=1T，l=1m，此时重物上方的连线刚刚被拉直．从t=0开始，磁场以=0.1T/s均匀增加，取g=10m/s²．求：
（1）经过多长时间t物体才被拉离地面．
（2）在此时间t内电阻R上产生的电热Q．

55. 难度：中等

如图，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30角固定，轨距为L=1m，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其阻值忽略不计．空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B=0.5T．P、M间接有阻值R₁的定值电阻，Q、N间接变阻箱R．现从静止释放ab，改变变阻箱的阻值R，测得最大速度为v_m，得到与的关系如图所示．若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g取l0m/s²．求：
（1）金属杆的质量m和定值电阻的阻值R₁；
（2）当变阻箱R取4Ω时，且金属杆ab运动的加速度为gsinθ时，此时金属杆ab运动的速度；
（3）当变阻箱R取4Ω时，且金属杆ab运动的速度为时，定值电阻R₁消耗的电功率．

56. 难度：中等

如图所示，光滑的平行金属导轨CD与EF间距为L=1m，两导轨所在平面与水平面夹角为θ=30°，导轨上端用导线CE连接（导轨和导线电阻不计），导轨处在磁感应强度为B=0.1T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．一根电阻为R=1Ω的金属棒MN两端有导电小轮搁在两导轨上，金属棒MN上有吸水装置P，取沿导轨向下为x轴正方向．坐标原点O在CE中点，开始时金属棒MN处在x=0位置（即与CE重合），金属棒MN的起始质量不计．当金属棒MN由静止开始下滑时，便开始吸水，质量逐渐增大，设金属棒MN质量的增加量与位移x的平方根成正比，即m=k，k为一常数，k=0.1kg•m．
（1）猜测金属棒MN下滑过程中做的是什么性质的运动，并加以证明．
（2）金属棒MN下滑2m的位移时，其速度为多大？

57. 难度：中等

如图甲所示，CDE是固定在绝缘水平面上的光滑金属导轨，CD=DE=L，∠CDE=60°，CD和DE单位长度的电阻均为r，导轨处于磁感应强度为B、竖直向下的匀强磁场中．MN是绝缘水平面上的一根金属杆，其长度大于L，电阻可忽略不计．现MN在向右的水平拉力作用下以速度v在CDE上匀速滑行．MN在滑行的过程中始终与CDE接触良好，并且与C、E所确定的直线平行．

（1）求MN滑行到C、E两点时，C、D两点电势差的大小；
（2）推导MN在CDE上滑动过程中，回路中的感应电动势E与时间t的关系表达式；
（3）在运动学中我们学过：通过物体运动速度和时间的关系图线（v-t图）可以求出物体运动的位移x，如图乙中物体在0～t时间内的位移在数值上等于梯形OvPt的面积．通过类比我们可以知道：如果画出力与位移的关系图线（F-x图）也可以通过图线求出力对物体所做的功．
  请你推导MN在CDE上滑动过程中，MN所受安培力F_安与MN的位移x的关系表达式，并用F_安与x的关系图线求出MN在CDE上整个滑行的过程中，MN和CDE构成的回路所产生的焦耳热．

58. 难度：中等

如图所示，矩形单匝导线框abcd竖直放置，其下方有一磁感应强度为B的有界匀强磁场区域，该区域的上边界PP′水平，并与线框的ab边平行，磁场方向与线框平面垂直．已知线框ab边长为L₁，ad边长为L₂，线框质量为m，总电阻为R．现无初速地释放线框，在下落过程中线框所在平面始终与磁场垂直，且线框的ab边始终与PP′平行．重力加速度为g．若线框恰好匀速进入磁场，求：
（1）dc边刚进入磁场时，线框受安培力的大小F；
（2）dc边刚进入磁场时，线框速度的大小υ；
（3）在线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中，重力做的功W．

59. 难度：中等

如图所示，足够长的斜面与水平面的夹角为θ=53°，空间中自下而上依次分布着垂直斜面向下的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、…n，相邻两个磁场的间距均为d=0.5m．一边长L=0.1m、质量m=0.5kg、电阻R=0.2Ω的正方形导线框放在斜面的顶端，导线框的下边距离磁场I的上边界为d=0.4m，导线框与斜面间的动摩擦因数μ=0.5．将导线框由静止释放，导线框在每个磁场区域中均做匀速直线运动．已知重力加速度g=10m/s²，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：
（1）导线框进入磁场 I 时的速度；
（2）磁场 I 的磁感应强度B₁；
（3）磁场区域n的磁感应强度B_n与B₁的函数关系．

60. 难度：中等

如图所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等．将线框置于光滑绝缘的水平面上．在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l，磁感应强度为B．在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场．在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界平行．求：
（1）线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小；
（2）线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压U_MN；
（3）在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W．

61. 难度：中等

如图所示，两根足够长的光滑平行直导轨AB、CD与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，A、C两点间接有阻值为R的定值电阻．一根质量为m、长也为L的均匀直金属杆ef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，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，金属杆ef的电阻为r，其余部分电阻不计．现让ef杆由静止开始沿导轨下滑．
（1）求ef杆下滑的最大速度v_m．
（2）已知ef杆由静止释放至达到最大速度的过程中，ef杆沿导轨下滑的距离为x，求此过程中定值电阻R产生的焦耳热Q和在该过程中通过定值电阻R的电荷量q．

62. 难度：中等

如图所示，两根相同的劲度系数为后的金属轻弹簧用两根等长的绝缘线悬挂在水平天花板上，弹簧的上端通过导线与阻值为R的电阻相连，弹簧的下端接一质量为m、长度为L、电阻为r的金属棒，金属棒始终处于宽度为d的垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场中．开始时弹簧处于原长，金属棒从静止释放，其下降高度为h时达到了最大速度．已知弹簧始终在弹性限度内，且当弹簧的形变量为x时，它的弹性势能为kx²，不计空气阻力和其他电阻，求：
（1）金属棒的最大速度；
（2）此过程中R消耗的电能．

63. 难度：中等

如图所示，两条光滑的绝缘导轨，导轨的水平部分与倾斜部分平滑连接．两导轨间距为L=0.5m．导轨的倾斜部分与水平面成θ=53角．其中有一段匀强磁场区域abcd，磁场方向垂直于斜面向上．导轨的水平部分有n段相同的匀强磁场区域．磁场方向竖直向上，所有磁场的磁感虚强度大小均为B=1T．磁场沿导轨的长度均为L=0.5m．磁场左、右两侧边界均与导轨垂直．导轨的水平部分中相邻磁场区域的间距也为L．现有一质量为m=0.5kg，电阻为r=0.125Ω，边长也为L的正方形金属框PQMN，从倾斜导轨上由静止释放，释放时MN边离水平导轨的高度h=2.4m，金属框滑进磁场abcd时恰好作匀速运动，此后，金属框从导轨的倾斜部分滑上水平部分并最终停停止．取重力加速度g=10m/s²，sin53°=0.8，cos53°=0.6．求：
（1）金属框刚释放时MN边与ab的距离s；
（2）金属框能穿过导轨的水平部分中几段磁场区域；
（3）整个过程中金属框内产生的电热．

64. 难度：中等

相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置，质量为m₁=1kg的金属棒ab和质量为m₂=0.27kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图（a）所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同．ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.75，两棒总电阻为1.8Ω，导轨电阻不计．ab棒在方向竖直向上，大小按图（b）所示规律变化的外力F作用下，从静止开始，沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放．（g=10m/S²）
（1）求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小；
（2）已知在2s内外力F做功40J，求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热；
（3）求出cd棒达到最大速度所需的时间t，并在图（c）中定性画出cd棒所受摩擦力f_cd随时间变化的图线．

65. 难度：中等

如图所示，质量m₁=0.1kg，电阻R₁=0.3Ω，长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上．框架质量m₂=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，相距0.4m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R₂=0.1Ω的MN垂直于MM'．整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T．垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM′、NN′保持良好接触．当ab运动到某处时，框架开始运动．设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s²．
（1）求框架开始运动时ab速度v的大小；
（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求该过程ab位移x的大小．

66. 难度：中等

如图甲所示，空间存在B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是相互平行的粗糙的长直导轨，它们处于同一水平面内，其间距L=0.2m，R是连在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量m=0.1kg的导体棒，从零时刻开始，通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做直线运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，图乙是棒的速度一时间图象，其中OA段是直线，AC段是曲线，DE是曲线图象的渐近线，小型电动机在12s末达到额定功率P=4.5W，此后功率保持不变．导体棒和导轨的电阻均不计，g取10m/s²．
（1）求导体棒在0～12s内的加速度大小；
（2）求导体棒与导轨间的动摩擦因数μ及电阻R的阻值；
（3）若t=17s时，导体棒ab达最大速度，且0～17s内共发生位移100m，试求12～17s内R上产生的热量Q以及通过R的电荷量q．

67. 难度：中等

如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P间连接阻值为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，其下滑距离与时间的关系如下表所示，导轨电阻不计，重力加速度g取l0m/s²．试求

时间t（s）		0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7
下滑距离s（m）		0.1	0.3	0.7	1.4	2.1	2.8	3.5

（1）当t=0.7s时，重力对金属棒qb做功的功率；
（2）金属棒ab在开始运动的0.7s内，电阻R上产生的热量；
（3）从开始运动到t=0.4s的时间内，通过金属棒ab的电量．

68. 难度：中等

如图甲所示，两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置，导轨问距为L=1m，两导轨的，上端间接有电阻，阻值R=2Ω 虚线OO′下方是垂宣予导轨平面向里的匀强磁场，磁场磁感应强度为2T，现将质量m=0.1kg电阻不计的金届杆ab，从OO′上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触，且始终保持水平，不计导轨的电阻．已知金属杆下落0.3m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示．求：
（1）金属杆刚进入磁场时速度多大？下落了0.3m时速度为多大？
（2）金属杆下落0.3m的过程中，在电阻R上产生的热量？
（3）金属杆下落0.3m的过程中，通过电阻R的电荷量q？

69. 难度：中等

如图所示，在磁感应强度为B=2T，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个由两条曲线状的金属导线及两电阻（图中黑点表示）组成的固定导轨，两电阻的阻值分别为R₁=3Ω、R₂=6Ω，两电阻的体积大小可忽略不计，两条导线的电阻忽略不计且中间用绝缘材料隔开，导轨平面与磁场垂直（位于纸面内），导轨与磁场边界（图中虚线）相切，切点为A．现有一根电阻不计、足够长的金属棒MN与磁场边界重叠，在A点对金属棒MN施加一个方向与磁场垂直、位于导轨平面内的并与磁场边界垂直的拉力F，将金属棒MN以速度v=5m/s匀速向右拉，金属棒MN与导轨接触良好，以切点为坐标原点，以F的方向为正方向建立x轴，两条导线的形状符合曲线方程y=±2sinx m．求：
（1）推导出感应电动势e的大小与金属棒的位移x的关系式；
（2）整个过程中力F所做的功；
（3）从A到导轨中央的过程中通过R₁的电荷量．

70. 难度：中等

如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨相距为1m，导轨平面与水平面的夹角θ=37°，其上端接一阻值为3Ω的灯泡D．在虚线L₁、L₂间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，且磁感应强度B=1T，磁场区域的宽度为d=3.75m，导体棒a的质量m_a=0.2kg、电阻R_a=3Ω；导体棒b的质量m_b=0.1kg、电阻R_b=6Ω，它们分别从图中M、N处同时由静止开始沿导轨向下滑动，b恰能匀速穿过磁场区域，当b 刚穿出磁场时a正好进入磁场．不计a、b之间的作用，g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）b棒进入磁场时的速度？
（2）当a棒进入磁场区域时，小灯泡的实际功率？
（3）假设a 棒穿出磁场前已达到匀速运动状态，求a 棒通过磁场区域的过程中，回路所产生的总热量？

71. 难度：中等

如图（a）所示，间距为l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上．在区域I内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度恒为B不变；在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场，其磁感应强度B_t的大小随时间t变化的规律如图（b）所示．t=0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑，同时下端的另一金属细棒cd在位于区域I内的导轨上也由静止释放．在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF之前，cd棒始终静止不动，两棒均与导轨接触良好．
已知cd棒的质量为m、电阻为R，ab棒的质量、阻值均未知，区域Ⅱ沿斜面的长度为l，在t=t_x时刻（t_x未知）ab棒恰好进入区域Ⅱ，重力加速度为g．求：
（1）区域I内磁场的方向；
（2）通过cd棒中的电流大小和方向；
（3）ab棒开始下滑的位置离区域Ⅱ上边界的距离；
（4）ab棒开始下滑至EF的过程中，回路中产生总的热量．（结果用B、l、θ、m、R、g表示）

72. 难度：中等

如图甲所示，两光滑的平行导轨MON与PO′Q，其中ON、O′Q部分是水平的，倾斜部分与水平部分用光滑圆弧连接，Q、Ⅳ两点间接有电阻尺，导轨间距为L．水平导轨处有两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ（分别是cdef和ghjk），磁场方向垂直于导轨平面竖直向上，Ⅱ区是磁感应强度为B的恒定磁场区，Ⅰ区磁场的宽度为x，磁感应强度随时间变化．一质量为m、电阻为R的导体棒垂直于导轨放置在Ⅰ区磁场中央位置，t=0时刻Ⅰ区磁场的磁感应强度大小从B₁开始均匀减小至零，如图乙所示，导体棒在安培力的作用下运动的v-t图象如图丙所示．求：
（1）t=0时刻，导体棒运动的加速度a；
（2）导体棒穿过Ⅰ区磁场边界过程中安培力所做的功；
（3）Ⅱ区磁场的宽度x₁．