新教材高中物理第二章電磁感應(yīng)水平測(cè)評(píng)新人教版選擇性必修第二冊(cè)

第二章水平測(cè)評(píng)本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿(mǎn)分100分，考試時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9～12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1．關(guān)于下列四幅演示實(shí)驗(yàn)圖，說(shuō)法正確的是()A．圖甲用磁體靠近輕質(zhì)鋁環(huán)A，A會(huì)靠近磁體B．圖乙斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，觸頭C不立即斷開(kāi)C．圖丙閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，電流表有示數(shù)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，電流表沒(méi)有示數(shù)D．圖丁銅盤(pán)靠慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，手持磁體靠近銅盤(pán)，銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)加快答案B解析圖甲用磁體靠近輕質(zhì)鋁環(huán)A，A環(huán)中發(fā)生電磁感應(yīng)，根據(jù)楞次定律的推論可知，A將遠(yuǎn)離磁體，A錯(cuò)誤；圖乙斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，由于B線(xiàn)圈中發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象阻礙電流的減小，因此線(xiàn)圈仍有磁性，觸頭C不立即斷開(kāi)，B正確；圖丙閉合開(kāi)關(guān)S和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)均會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)，因此電流表均有示數(shù)，C錯(cuò)誤；圖丁中當(dāng)磁體靠近銅盤(pán)時(shí)，銅盤(pán)切割磁感線(xiàn)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力，由電磁阻尼可知，安培力導(dǎo)致銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)受到阻礙，因此銅盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢，D錯(cuò)誤。2．矩形導(dǎo)線(xiàn)框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖甲所示，磁感線(xiàn)的方向與導(dǎo)線(xiàn)框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲猓鸥袘?yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，則()A．0～t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框中電流的方向?yàn)閍bcdaB．0～t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框中的電流越來(lái)越小C．0～t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框中電流的方向始終為adcbaD．0～t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框ab邊受到的安培力大小恒定不變答案A解析由圖可知，0～t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框中磁通量的變化率不變，故0～t2時(shí)間內(nèi)電流的方向不變，由楞次定律可知，導(dǎo)線(xiàn)框中電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，即電流為abcda方向，A正確，C錯(cuò)誤；0～t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框中磁通量的變化率不變，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變，導(dǎo)線(xiàn)框中電流大小恒定不變，B錯(cuò)誤；0～t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框中電流大小恒定不變，故由F＝BIl可知，安培力F與B成正比，則0～t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框ab邊受到的安培力先減小后增大，D錯(cuò)誤。3.如圖所示為無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)中使用的受電線(xiàn)圈示意圖，線(xiàn)圈匝數(shù)為n，面積為S。若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線(xiàn)圈軸線(xiàn)向右穿過(guò)線(xiàn)圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線(xiàn)圈兩端a和b之間的電勢(shì)差φa－φb()A．恒為eq\f(nSB2－B1,t2－t1)B．從0均勻變化到eq\f(nSB2－B1,t2－t1)C．恒為－eq\f(nSB2－B1,t2－t1)D．從0均勻變化到－eq\f(nSB2－B1,t2－t1)答案C解析根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，由法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝eq\f(nΔΦ,Δt)，ΔΦ＝(B2－B1)S，Δt＝t2－t1，知E＝eq\f(nSB2－B1,t2－t1)，根據(jù)楞次定律可判斷電流由a到b，所以φb>φa，φa－φb＝－E，C正確。4.如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線(xiàn)圈L的直流電阻可以忽略，下列說(shuō)法中正確的是()A．合上S時(shí)，A1和A2同時(shí)亮起來(lái)B．合上S時(shí)，A2比A1先亮，且最后A2比A1要亮些C．?dāng)嚅_(kāi)S時(shí)，A2立刻熄滅，A1過(guò)一會(huì)兒熄滅D．?dāng)嚅_(kāi)S時(shí)，A1和A2都要過(guò)一會(huì)兒才熄滅答案D解析合上開(kāi)關(guān)S接通電路時(shí)，A2立即發(fā)光，線(xiàn)圈中電流要增大，由于自感電動(dòng)勢(shì)的阻礙，燈泡A1中電流只能逐漸增大，則A2先亮，A1后亮，兩燈相同，線(xiàn)圈L的直流電阻可以忽略，故最后A1、A2一樣亮，A、B錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，由于線(xiàn)圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，兩燈泡串聯(lián)和線(xiàn)圈組成回路，通過(guò)A1中的電流從原來(lái)值逐漸減小到零，通過(guò)A2的電流方向與原來(lái)方向相反，則A1和A2都要過(guò)一會(huì)兒才熄滅，C錯(cuò)誤，D正確。5.如圖所示，質(zhì)量為m的金屬環(huán)用線(xiàn)懸掛起來(lái)，金屬環(huán)有一半處于與環(huán)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從某時(shí)刻開(kāi)始，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，則在磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的過(guò)程中，關(guān)于線(xiàn)拉力的大小，下列說(shuō)法中正確的是()A．大于環(huán)重力mg，并逐漸減小B．始終等于環(huán)的重力mgC．小于環(huán)重力mg，并保持恒定D．大于環(huán)重力mg，并保持恒定答案A解析磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，穿過(guò)環(huán)的磁通量均勻減小，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得知，環(huán)中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流也恒定不變。由楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，再由左手定則可得，安培力的方向豎直向下，金屬環(huán)始終保持靜止，則拉力大于重力，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，安培力逐漸減小，所以拉力的大小也逐漸減小，故A正確。6.如圖所示為四組同學(xué)分別制作的探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，在一根較長(zhǎng)的鐵釘上用漆包線(xiàn)繞兩個(gè)線(xiàn)圈a和b，將與線(xiàn)圈b相連的cd漆包線(xiàn)水平置于小磁針的正上方，小磁針靜止放在水平桌面上，若某一組同學(xué)在閉合開(kāi)關(guān)S瞬間，從上向下俯視，小磁針N極順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，那么該組同學(xué)是用了下面哪組裝置(下列四幅圖中電池左端為正極)()答案B解析A、C圖中閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，穿過(guò)線(xiàn)圈b的磁通量不變化，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，即cd在周?chē)鷽](méi)有產(chǎn)生磁場(chǎng)，小磁針不會(huì)偏轉(zhuǎn)，A、C錯(cuò)誤；B圖中，干電池通電的瞬間，線(xiàn)圈a中產(chǎn)生電流，根據(jù)安培定則并結(jié)合楞次定律可知，cd中電流的方向由c到d，cd導(dǎo)線(xiàn)下方的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，則小磁針N極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，S極向紙外偏轉(zhuǎn)，那么從上向下俯視，小磁針N極順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，而D圖中，由于a線(xiàn)圈的繞法變化，導(dǎo)致cd中的電流方向從d到c，小磁針N極逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，B正確，D錯(cuò)誤。7.如圖所示，豎直平面內(nèi)有金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直時(shí)兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面，與環(huán)的最高點(diǎn)A用鉸鏈連接的長(zhǎng)度為2a、電阻為eq\f(R,2)的導(dǎo)體棒AB，由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，B點(diǎn)的線(xiàn)速度為v，則這時(shí)A、B兩端的電壓大小為()A.eq\f(Bav,3)B.eq\f(Bav,6)C.eq\f(2Bav,3)D．Bav答案A解析當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝B·2aeq\x\to(v)＝2Ba·eq\f(0＋v,2)＝Bav，金屬環(huán)被導(dǎo)體棒分為兩個(gè)半圓環(huán)，兩半圓環(huán)并聯(lián)，并聯(lián)電阻R并＝eq\f(\f(R,2)×\f(R,2),\f(R,2)＋\f(R,2))＝eq\f(R,4)，電路總電流I＝eq\f(E,\f(R,2)＋\f(R,4))＝eq\f(4Bav,3R)，A、B兩端的電壓是路端電壓，則U＝IR并＝eq\f(4Bav,3R)×eq\f(R,4)＝eq\f(Bav,3)，故A正確。8.(2019·廣州高二檢測(cè))如圖所示，abcd為一邊長(zhǎng)為l的剛性正方形導(dǎo)線(xiàn)框，位于水平面內(nèi)，回路中的電阻為R。虛線(xiàn)表示一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的邊界，它與ab邊平行，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為2l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示。線(xiàn)框在一垂直于ab邊的水平恒力F的作用下，沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，直到通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。已知ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線(xiàn)框便改做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)通過(guò)線(xiàn)框的電流大小為i0。設(shè)此時(shí)線(xiàn)框中的電流為正，則下列圖像中能較準(zhǔn)確地反映線(xiàn)框中電流i隨ab邊的位置坐標(biāo)x變化的曲線(xiàn)可能是()答案D解析在0～l位移內(nèi)，線(xiàn)框做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，感應(yīng)電流不變；在l～2l位移內(nèi)，通過(guò)線(xiàn)框的磁通量不變，感應(yīng)電流為零，線(xiàn)框在拉力的作用下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；在2l～3l位移內(nèi)，線(xiàn)框出磁場(chǎng)，初速度大于進(jìn)磁場(chǎng)的速度，所以安培力大于拉力，線(xiàn)框做減速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小，若加速度能減小到零，則會(huì)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)電流的大小與進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)電流大小相等，但方向相反。故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。9.電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動(dòng)時(shí)，在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音。下列說(shuō)法正確的有()A．選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作B．取走磁體，電吉他將不能正常工作C．增加線(xiàn)圈匝數(shù)可以增大線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．弦振動(dòng)過(guò)程中，線(xiàn)圈中的電流方向不斷變化答案BCD解析銅質(zhì)弦無(wú)法被磁化，不能產(chǎn)生磁場(chǎng)引起線(xiàn)圈中磁通量的變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以選用銅質(zhì)弦，電吉他不能正常工作，故A錯(cuò)誤；取走磁體，金屬弦無(wú)法被磁化，線(xiàn)圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，B正確；由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)知，C正確；金屬弦來(lái)回振動(dòng)，線(xiàn)圈中磁通量不斷增加或減小，電流方向不斷變化，D正確。10.1824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤(pán)水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線(xiàn)懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，但略有滯后。下列說(shuō)法正確的是()A．圓盤(pán)上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B．圓盤(pán)內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C．在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量發(fā)生了變化D．圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)答案AB解析當(dāng)圓盤(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓盤(pán)的半徑切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，A正確；圓盤(pán)內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁針施加磁場(chǎng)力作用，導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，B正確；由于圓盤(pán)中心正上方懸掛小磁針，故在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量不變，C錯(cuò)誤；圓盤(pán)中的電流是圓盤(pán)的半徑切割磁感線(xiàn)形成的，不是自由電子隨圓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)形成的，D錯(cuò)誤。11.如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌光滑并且固定在水平面上，導(dǎo)軌一端連接電阻R，垂直于導(dǎo)軌平面有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m的金屬棒ab在水平恒力F作用下由靜止向右滑動(dòng)，除電阻R外其他的電阻都不計(jì)，則()A．棒從靜止到最大速度過(guò)程中，棒的加速度不斷增大B．棒從靜止到最大速度過(guò)程中，棒克服安培力所做的功等于棒的動(dòng)能的增加量和電路中產(chǎn)生的內(nèi)能之和C．棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)階段，外力F做的功等于電路中產(chǎn)生的內(nèi)能D．無(wú)論棒ab如何運(yùn)動(dòng)，它克服安培力做的功一定等于電路中產(chǎn)生的內(nèi)能答案CD解析金屬棒所受的安培力F安＝eq\f(B2l2v,R)，由牛頓第二定律得金屬棒的加速度為a＝eq\f(F－F安,m)，則知金屬棒的速度增大時(shí)，安培力增大，加速度減小，故A錯(cuò)誤；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，可知無(wú)論棒ab如何運(yùn)動(dòng)，克服安培力做的功都等于電路中產(chǎn)生的內(nèi)能，棒從靜止到最大速度過(guò)程中，外力F做的功等于棒的動(dòng)能的增加量和電路中產(chǎn)生的內(nèi)能之和，故B錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)棒ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)安＝F，外力做的功全部轉(zhuǎn)化為電路中的電能，則外力F做的功等于電路中產(chǎn)生的內(nèi)能，故C正確。12．(2020·河南宛城南陽(yáng)中學(xué)高二月考)如圖甲所示，在豎直方向上有四條間距相等的水平虛線(xiàn)L1、L2、L3、L4，在L1、L2之間，L3、L4之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為1T，方向垂直于虛線(xiàn)所在平面。現(xiàn)有一矩形線(xiàn)圈abcd，寬度cd＝L＝0.5m，質(zhì)量為0.1kg，電阻為2Ω，將其從圖示位置靜止釋放(cd邊與L1重合)，速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，t1時(shí)刻cd邊與L2重合，t2時(shí)刻ab邊與L3重合，t3時(shí)刻ab邊與L4重合，已知t1～t2的時(shí)間間隔為0.6s，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線(xiàn)圈平面始終處于豎直方向。(重力加速度g取10m/s2)則()A．0～t1時(shí)間內(nèi)，通過(guò)線(xiàn)圈的電荷量為0.5CB．線(xiàn)圈勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為8m/sC．線(xiàn)圈的長(zhǎng)度為1mD．0～t3時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)圈產(chǎn)生的熱量為1.8J答案BD解析t2～t3時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件有mg＝BIL，又I＝eq\f(BLv2,R)，聯(lián)立解得v2＝eq\f(mgR,B2L2)＝8m/s，B正確；t1～t2時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈一直做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，知ab邊剛進(jìn)上邊的磁場(chǎng)時(shí)，cd邊也剛進(jìn)下邊的磁場(chǎng)，設(shè)磁場(chǎng)的寬度為d，則線(xiàn)圈的長(zhǎng)度L′＝2d，t1～t2時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈下降的位移為x＝L′＋d＝3d，則有3d＝v2t－eq\f(1,2)gt2，將v2＝8m/s、t＝0.6s代入解得d＝1m，所以線(xiàn)圈的長(zhǎng)度為L(zhǎng)′＝2m，在0～t1時(shí)間內(nèi)，cd邊從L1運(yùn)動(dòng)到L2，通過(guò)線(xiàn)圈的電荷量為q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(BL\x\to(v),R)Δt＝eq\f(BLd,R)＝0.25C，故A、C錯(cuò)誤；0～t3時(shí)間內(nèi)，根據(jù)能量守恒定律得Q＝mg(3d＋2d)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝1.8J，故D正確。第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共10分)13.(4分)(2020·山東省日照市高二上學(xué)期期末)圖示為實(shí)驗(yàn)“探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律”的電路圖。(1)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下，那么閉合開(kāi)關(guān)后將線(xiàn)圈A迅速插入線(xiàn)圈B時(shí)，靈敏電流計(jì)指針將________；接著將滑動(dòng)變阻器的滑片迅速向左滑動(dòng)，靈敏電流計(jì)指針________。(均選填“向左偏”“向右偏”或“不偏”)(2)某同學(xué)在完成實(shí)驗(yàn)后未斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，也未把A、B兩線(xiàn)圈和鐵芯分開(kāi)放置。在拆除電路時(shí)突然被電擊了一下，則被電擊是在拆除________(選填“A”或“B”)線(xiàn)圈所在電路時(shí)發(fā)生的；分析可知，要避免電擊發(fā)生，在拆除電路前應(yīng)________(選填“斷開(kāi)開(kāi)關(guān)”或“把A、B線(xiàn)圈分開(kāi)放置”)。答案(1)向右偏向左偏(2)A斷開(kāi)開(kāi)關(guān)解析(1)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，電流計(jì)指針向右偏，說(shuō)明線(xiàn)圈B中磁通量增加時(shí)，會(huì)使電流計(jì)指針向右偏。閉合開(kāi)關(guān)后將線(xiàn)圈A迅速插入線(xiàn)圈B，線(xiàn)圈B中的磁通量增加且方向相同，故電流計(jì)指針將向右偏；將滑動(dòng)變阻器的滑片迅速向左滑動(dòng)時(shí)，電阻增大，電流減小，線(xiàn)圈B中的磁通量減小且方向相同，故電流計(jì)指針將向左偏。(2)在拆除線(xiàn)圈A時(shí)，電流快速減小，由于自感作用，線(xiàn)圈A中會(huì)產(chǎn)生很大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致該同學(xué)被電擊；要避免電擊發(fā)生，在拆除電路前應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。14．(6分)學(xué)習(xí)了法拉第電磁感應(yīng)定律E∝eq\f(ΔΦ,Δt)后，為了定量驗(yàn)證感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與時(shí)間Δt成反比，某小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置：線(xiàn)圈和光電門(mén)傳感器固定在水平光滑軌道上，強(qiáng)磁體和擋光片固定在運(yùn)動(dòng)的小車(chē)上。每當(dāng)小車(chē)在軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)，光電門(mén)會(huì)記錄下?lián)豕馄膿豕鈺r(shí)間Δt，同時(shí)觸發(fā)接在線(xiàn)圈兩端的電壓傳感器記錄下在這段時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。利用小車(chē)末端的彈簧將小車(chē)以不同的速度從軌道的最右端彈出，就能得到一系列的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和擋光時(shí)間Δt。在一次實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表：次數(shù)12345678E/V0.1160.1360.1700.1910.2150.2770.2920.329Δt/×10－3s8.2067.4866.2865.6145.3404.4623.9803.646(1)觀(guān)察和分析該實(shí)驗(yàn)裝置可看出，在實(shí)驗(yàn)中，每次測(cè)量的Δt時(shí)間內(nèi)，磁體相對(duì)線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)的距離都________(選填“相同”或“不同”)，從而實(shí)現(xiàn)了控制____________________________不變。(2)在得到上述表格中的數(shù)據(jù)之后，為了驗(yàn)證E與Δt成反比，他們想出兩種辦法處理數(shù)據(jù)。第一種是計(jì)算法：算出________________________________，若該數(shù)據(jù)基本相等，則驗(yàn)證了E與Δt成反比；第二種是作圖法：在直角坐標(biāo)系中作________關(guān)系圖線(xiàn)，若圖線(xiàn)是基本過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，則也可驗(yàn)證E與Δt成反比。答案(1)相同通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化量(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和擋光時(shí)間Δt的乘積E-eq\f(1,Δt)解析(1)在實(shí)驗(yàn)中，每次測(cè)量的Δt時(shí)間內(nèi)，磁體相對(duì)線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)的距離都相同，等于擋光片的寬度，從而實(shí)現(xiàn)了控制通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化量不變。(2)在得到題目表格中的數(shù)據(jù)之后，為了驗(yàn)證E與Δt成反比，他們想出兩種辦法處理數(shù)據(jù)。第一種是計(jì)算法：算出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和擋光時(shí)間Δt的乘積，若該數(shù)據(jù)基本相等，則驗(yàn)證了E與Δt成反比。第二種是作圖法：在直角坐標(biāo)系中作感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與擋光時(shí)間的倒數(shù)eq\f(1,Δt)的關(guān)系圖線(xiàn)，即E-eq\f(1,Δt)圖線(xiàn)，若圖線(xiàn)是基本過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，則也可驗(yàn)證E與Δt成反比。三、計(jì)算題(本題共4小題，共42分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)15．(8分)(2019·重慶市永川區(qū)高二下學(xué)期期末)為了測(cè)量列車(chē)運(yùn)行的速度和加速度的大小，可采用如圖a所示的裝置，它是由一塊安裝在列車(chē)頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線(xiàn)圈及電流測(cè)量?jī)x組成的(測(cè)量?jī)x未畫(huà)出)。當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈上方時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來(lái)，就能求出列車(chē)在各位置的速度和加速度。假設(shè)磁體端部磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.004T，且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體寬度與線(xiàn)圈寬度相同，且都很小，線(xiàn)圈匝數(shù)n＝5，長(zhǎng)L＝0.2m，電阻R＝0.4Ω(包括引線(xiàn)電阻)，測(cè)試記錄下來(lái)的電流—位移圖像如圖b所示。試求：(1)在離O(原點(diǎn))30m、130m處列車(chē)的速度v1和v2的大??；(2)假設(shè)列車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)，求列車(chē)加速度的大小。答案(1)12m/s15m/s(2)0.405m/s2解析(1)列車(chē)車(chē)頭底部的強(qiáng)磁體通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律可得：I＝eq\f(nBLv,R)，從圖中可讀出距O點(diǎn)30m、130m處的線(xiàn)圈產(chǎn)生的電流分別為：I1＝0.12A，I2＝0.15A，可得：v1＝eq\f(I1R,nBL)＝12m/s，v2＝eq\f(I2R,nBL)＝15m/s。(2)根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)公式有：2as＝veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)，從圖b中讀出：s＝100m，所以列車(chē)的加速度：a＝eq\f(v\o\al(2,2)－v\o\al(2,1),2s)＝eq\f(152－122,2×100)m/s2＝0.405m/s2。16．(8分)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于日常生活中，圖甲是手機(jī)無(wú)線(xiàn)充電原理圖，經(jīng)簡(jiǎn)化后如圖乙所示。設(shè)線(xiàn)圈處于平行于線(xiàn)圈軸線(xiàn)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖丙所示(設(shè)垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向)，虛線(xiàn)框內(nèi)是整流電路，其作用是使流過(guò)電流表的電流方向始終向右，其他影響忽略不計(jì)。已知線(xiàn)圈匝數(shù)n＝100匝，線(xiàn)圈面積S＝1×10－3m2，電流表示數(shù)為1A，充電電池內(nèi)阻r＝0.5Ω，充電電池容量為2000mAh(1mAh＝3.6C)，設(shè)充電過(guò)程中電流恒定，充電前電池電量為零。求：(1)在0至0.5×10－2s時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小以及線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的方向；(2)充電電池的發(fā)熱功率；(3)將充電電池電量充滿(mǎn)需要多長(zhǎng)時(shí)間。答案(1)5V順時(shí)針?lè)较?2)0.5W(3)7200s解析(1)由公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)得E＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝100×1×10－3×eq\f(0.25,0.5×10－2)V＝5V由楞次定律可知，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颉?2)由公式P＝I2r得發(fā)熱功率P＝12×0.5W＝0.5W。(3)由公式I＝eq\f(Q,t)得t＝eq\f(Q,I)＝eq\f(2000×3.6,1)s＝7200s。17.(12分)如圖所示，在水平面內(nèi)固定一光滑足夠長(zhǎng)的“U”形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L＝1m，整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T。一質(zhì)量為m＝1.5kg的導(dǎo)體棒以a＝2m/s2的加速度從靜止開(kāi)始向右做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒在回路中的電阻r＝0.3Ω，定值電阻R＝0.2Ω，其余電阻忽略不計(jì)。求：(1)從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)2s的時(shí)間內(nèi)，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??；(2)2s時(shí)，導(dǎo)體棒兩端的電壓和R上的電功率大??；(3)2s時(shí)，作用在導(dǎo)體棒上的拉力F的大??；(4)從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)2s的時(shí)間內(nèi)，作用在導(dǎo)體棒上的拉力F做功14J，求導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的熱量是多少？答案(1)1V(2)0.8V3.2W(3)5N(4)1.2J解析(1)2s內(nèi)的位移為x＝eq\f(1,2)at2＝4m由法拉第電磁感應(yīng)定律得回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Beq\f(Lx,t)＝1V。(2)2s時(shí)導(dǎo)體棒的速度大小為v＝at＝4m/s電路中的電流為I＝eq\f(BLv,R＋r)＝4A導(dǎo)體棒兩端的電壓為U＝IR＝0.8VR上的電功率為P＝I2R＝3.2W。(3)由牛頓第二定律得F－BIL＝ma解得：F＝5N。(4)由能量守恒定律得W＝eq\f(1,2)mv2＋Q