2025人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修二5.3 利用傳感器制作簡單的自動控制裝置（含答案）

2025人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修二5.3利用傳感器制作簡單的自動控制裝置（含答案）5.3利用傳感器制作簡單的自動控制裝置模塊一知識掌握知識點(diǎn)一門窗防盜報警裝置【重難詮釋】1.實(shí)驗器材和裝置干簧管作為傳感器，用于感知磁體磁場是否存在．繼電器(虛線框部分)作為執(zhí)行裝置．發(fā)光二極管LED作為電路正常工作提示，R為發(fā)光二極管的限流電阻，起保護(hù)作用．蜂鳴器H作為報警提醒．電路設(shè)計如圖．2．電路工作原理當(dāng)門窗緊閉時，磁體M靠近干簧管SA，干簧管兩簧片被磁化相吸，繼電器接通而工作．當(dāng)門窗開啟時，磁體離開干簧管，干簧管失磁斷開，繼電器被斷電，動觸點(diǎn)c與常閉觸點(diǎn)b接通，蜂鳴器H發(fā)聲報警．3．實(shí)驗操作(1)檢查干簧管．用磁體直接靠近干簧管，觀察干簧管簧片能否正常動作．(2)連接電路．連接電路前，要檢查其他元件是否也能正常工作．(3)接通電源后，將磁體靠近和離開干簧管，分別觀察實(shí)驗現(xiàn)象．知識點(diǎn)二光控開關(guān)【重難詮釋】1．實(shí)驗器材和裝置光敏電阻完成光信號向電信號的轉(zhuǎn)變．晶體三極管將電流進(jìn)行放大，同時具有完成斷路和接通的開關(guān)作用．發(fā)光二極管LED模仿路燈．電路設(shè)計如圖甲．為了能夠驅(qū)動更大功率的負(fù)載，需用繼電器來啟、閉另外的供電電路，如圖乙所示．2．電路工作原理(1)光較強(qiáng)時，光敏電阻阻值小，三極管不導(dǎo)通，繼電器斷路，處于常開狀態(tài)，小燈泡L不亮．(2)光較弱時，光敏電阻阻值變大，三極管導(dǎo)通，產(chǎn)生較大的集電極電流，點(diǎn)亮發(fā)光二極管或驅(qū)動繼電器吸合，點(diǎn)亮小燈泡L.3．實(shí)驗操作(1)連接電路，檢查無誤后，接通電源．(2)用白光照射光敏電阻，調(diào)節(jié)R1，使發(fā)光二極管LED或小燈泡L剛好不發(fā)光．(3)減弱光敏電阻的光照強(qiáng)度，當(dāng)光減弱到某種程度時，發(fā)光二極管LED或小燈泡L發(fā)光．(4)讓光照加強(qiáng)，當(dāng)光照強(qiáng)到某種程度時，發(fā)光二極管LED或小燈泡L熄滅．知識點(diǎn)三自動控制電路的分析與設(shè)計【重難詮釋】設(shè)計自動控制電路時，一般按照以下的思路進(jìn)行。(1)根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路?？刂齐娐酚呻娫?、開關(guān)、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電器和導(dǎo)線等組成；工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導(dǎo)線等組成。這兩個電路相互獨(dú)立，又通過電磁繼電器相關(guān)聯(lián)，電磁繼電器實(shí)際上是工作電路的開關(guān)。(2)分析自控電路的合理性。電路設(shè)計完成后，要對它的合理性進(jìn)行分析，用光照射光敏電阻或?qū)崦綦娮杓訜?，檢查工作電路的接通和斷開是否符合實(shí)際要求。例如，自控路燈電路的設(shè)計要求是白天切斷工作電路，使路燈熄滅，晚上接通工作電路，使路燈發(fā)光。（多選）（2022秋?包頭月考）如圖是蘋果自動分揀裝置的示意圖。該裝置把大小不同的蘋果，按一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)自動分揀為大蘋果和小蘋果。R1為壓力傳感器。R2為可調(diào)電阻，R2兩端電壓越大，電磁鐵對分揀開關(guān)的銜鐵吸引越強(qiáng)（）A．壓力越大R1越大 B．壓力越大R1越小 C．調(diào)節(jié)R2的大小可以起到保護(hù)電路的作用 D．調(diào)節(jié)R2的大小可以改變蘋果篩選的標(biāo)準(zhǔn)（2019春?華安縣校級期末）傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚ㄈ鐪囟?、光、聲等）轉(zhuǎn)換成便于測量的量（通常是電學(xué)量）。例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻將熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，熱敏電阻隨溫度變化的圖象如圖甲所示，圖乙是由熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡單自動報警器線路圖，問：（1）為了使溫度過高時報警器鈴響，c應(yīng)接在（填“a”或“b”）。（2）若使啟動報警的溫度提高些，應(yīng)將滑動變阻器滑片P點(diǎn)向移動（填“左”或“右”）。（3）直流電源電動勢為18V（內(nèi)阻不計），熱敏電阻R1達(dá)到100℃電阻大小為600Ω．流過熱敏電阻R1的電流超過Ic時就會報警，Ic為10mA，則滑動變阻器應(yīng)選擇A．R2（0﹣200Ω）B．R2（0﹣1000Ω）C．R2（0﹣2000Ω）模塊二鞏固提高（多選）傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚ㄈ鐪囟取⒐?、聲等）轉(zhuǎn)換成便于測量的量（通常是電學(xué)量），例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻。熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示，圖乙是由熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡單自動報警器的線路圖。則下列說法正確的是（）A．為了使溫度過高時報警器響鈴，c應(yīng)接在a處 B．為了使溫度過高時報警器響鈴，c應(yīng)接在b處 C．若使啟動報警的溫度提高些，應(yīng)將滑動變阻器滑片P向右移動 D．如果在調(diào)試報警器達(dá)到最低報警溫度時，無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P都不能使報警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路不能正常工作的原因可能是乙圖中左邊電源電壓太低（2023?鎮(zhèn)海區(qū)模擬）如圖甲所示為蘋果自動分揀裝置的示意圖，該裝置把大小不同的蘋果，按一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)自動分揀為大蘋果和小蘋果。該裝置的托盤秤壓在一個以O(shè)1為轉(zhuǎn)動軸的杠桿上，杠桿末端壓在壓力傳感器R上，R的阻值隨壓力變化的曲線如圖乙所示。調(diào)節(jié)托盤秤壓在杠桿上的位置，使質(zhì)量等于分揀標(biāo)準(zhǔn)（0.20kg）的大蘋果經(jīng)過托盤秤時，杠桿對R的壓力為1N。調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R0，可改變R、R0兩端的電壓比，使質(zhì)量等于分揀標(biāo)準(zhǔn)的大蘋果通過托盤秤時，R0兩端的電壓恰好能使放大電路中的電磁鐵吸動分揀開關(guān)的銜鐵，此電壓叫做放大電路的激勵電壓。該放大電路中包含保持電路，能夠確保大蘋果在銜鐵上運(yùn)動時電磁鐵始終保持吸動狀態(tài)。（1）該自動分揀裝置正常工作時，大蘋果通過（填“通道A”、“通道B”）。（2）若電源電動勢為5V，內(nèi)阻不計，放大電路的激勵電壓為2V，為使該裝置達(dá)到上述分揀目的，R0的阻值等于kΩ。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）小鎮(zhèn)同學(xué)想在托盤秤壓在杠桿上的位置不變的情況下，利用一塊電壓表測出每個蘋果的質(zhì)量，且電壓表的示數(shù)隨蘋果質(zhì)量的增大而增大，則電壓表應(yīng)該并聯(lián)在電阻（填“R”、“R0”或“電源”）兩端，蘋果質(zhì)量與電壓表示數(shù)（填“均勻”、“不均勻”）對應(yīng)。某同學(xué)利用傳感器測量某小球運(yùn)動時受到的平均空氣阻力，其所用的實(shí)驗裝置如圖甲所示，將質(zhì)量為m、直徑為d的金屬小球從距紅外線的高度為h處由靜止釋放，小球正下方固定著一臺紅外線計時器，能自動記錄小球擋住紅外線的時間t，d＜＜h。（1）用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑d＝cm。（2）小球下落高度h時的速度大小v＝（用測得的物理量符號表示）。（3）已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間，根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)，可知小球在這段運(yùn)動過程中受到的平均空氣阻力的大小f＝（用測量量和已知量的符號表示）。

5.3利用傳感器制作簡單的自動控制裝置模塊一知識掌握知識點(diǎn)一門窗防盜報警裝置【重難詮釋】1.實(shí)驗器材和裝置干簧管作為傳感器，用于感知磁體磁場是否存在．繼電器(虛線框部分)作為執(zhí)行裝置．發(fā)光二極管LED作為電路正常工作提示，R為發(fā)光二極管的限流電阻，起保護(hù)作用．蜂鳴器H作為報警提醒．電路設(shè)計如圖．2．電路工作原理當(dāng)門窗緊閉時，磁體M靠近干簧管SA，干簧管兩簧片被磁化相吸，繼電器接通而工作．當(dāng)門窗開啟時，磁體離開干簧管，干簧管失磁斷開，繼電器被斷電，動觸點(diǎn)c與常閉觸點(diǎn)b接通，蜂鳴器H發(fā)聲報警．3．實(shí)驗操作(1)檢查干簧管．用磁體直接靠近干簧管，觀察干簧管簧片能否正常動作．(2)連接電路．連接電路前，要檢查其他元件是否也能正常工作．(3)接通電源后，將磁體靠近和離開干簧管，分別觀察實(shí)驗現(xiàn)象．知識點(diǎn)二光控開關(guān)【重難詮釋】1．實(shí)驗器材和裝置光敏電阻完成光信號向電信號的轉(zhuǎn)變．晶體三極管將電流進(jìn)行放大，同時具有完成斷路和接通的開關(guān)作用．發(fā)光二極管LED模仿路燈．電路設(shè)計如圖甲．為了能夠驅(qū)動更大功率的負(fù)載，需用繼電器來啟、閉另外的供電電路，如圖乙所示．2．電路工作原理(1)光較強(qiáng)時，光敏電阻阻值小，三極管不導(dǎo)通，繼電器斷路，處于常開狀態(tài)，小燈泡L不亮．(2)光較弱時，光敏電阻阻值變大，三極管導(dǎo)通，產(chǎn)生較大的集電極電流，點(diǎn)亮發(fā)光二極管或驅(qū)動繼電器吸合，點(diǎn)亮小燈泡L.3．實(shí)驗操作(1)連接電路，檢查無誤后，接通電源．(2)用白光照射光敏電阻，調(diào)節(jié)R1，使發(fā)光二極管LED或小燈泡L剛好不發(fā)光．(3)減弱光敏電阻的光照強(qiáng)度，當(dāng)光減弱到某種程度時，發(fā)光二極管LED或小燈泡L發(fā)光．(4)讓光照加強(qiáng)，當(dāng)光照強(qiáng)到某種程度時，發(fā)光二極管LED或小燈泡L熄滅．知識點(diǎn)三自動控制電路的分析與設(shè)計【重難詮釋】設(shè)計自動控制電路時，一般按照以下的思路進(jìn)行。(1)根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路。控制電路由電源、開關(guān)、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電器和導(dǎo)線等組成；工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導(dǎo)線等組成。這兩個電路相互獨(dú)立，又通過電磁繼電器相關(guān)聯(lián)，電磁繼電器實(shí)際上是工作電路的開關(guān)。(2)分析自控電路的合理性。電路設(shè)計完成后，要對它的合理性進(jìn)行分析，用光照射光敏電阻或?qū)崦綦娮杓訜?，檢查工作電路的接通和斷開是否符合實(shí)際要求。例如，自控路燈電路的設(shè)計要求是白天切斷工作電路，使路燈熄滅，晚上接通工作電路，使路燈發(fā)光。（多選）（2022秋?包頭月考）如圖是蘋果自動分揀裝置的示意圖。該裝置把大小不同的蘋果，按一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)自動分揀為大蘋果和小蘋果。R1為壓力傳感器。R2為可調(diào)電阻，R2兩端電壓越大，電磁鐵對分揀開關(guān)的銜鐵吸引越強(qiáng)（）A．壓力越大R1越大 B．壓力越大R1越小 C．調(diào)節(jié)R2的大小可以起到保護(hù)電路的作用 D．調(diào)節(jié)R2的大小可以改變蘋果篩選的標(biāo)準(zhǔn)【解答】解：AB、蘋果越重，R1電阻越小，兩端電壓越小，R2兩端電壓越大，電磁鐵吸力越強(qiáng)，大果會進(jìn)入下端分揀口，要求壓力越大R1越小，故A錯誤，B正確；CD、調(diào)節(jié)R2不同阻值即是為調(diào)節(jié)R2自身電壓，從而實(shí)現(xiàn)改變蘋果的篩選標(biāo)準(zhǔn)，故C錯誤，D正確；故選：BD。（2019春?華安縣校級期末）傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚ㄈ鐪囟?、光、聲等）轉(zhuǎn)換成便于測量的量（通常是電學(xué)量）。例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻將熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，熱敏電阻隨溫度變化的圖象如圖甲所示，圖乙是由熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡單自動報警器線路圖，問：（1）為了使溫度過高時報警器鈴響，c應(yīng)接在（填“a”或“b”）。（2）若使啟動報警的溫度提高些，應(yīng)將滑動變阻器滑片P點(diǎn)向移動（填“左”或“右”）。（3）直流電源電動勢為18V（內(nèi)阻不計），熱敏電阻R1達(dá)到100℃電阻大小為600Ω．流過熱敏電阻R1的電流超過Ic時就會報警，Ic為10mA，則滑動變阻器應(yīng)選擇A．R2（0﹣200Ω）B．R2（0﹣1000Ω）C．R2（0﹣2000Ω）【解答】解：（1）根據(jù)圖甲坐標(biāo)系中曲線的趨勢可以得出，電阻隨溫度的升高而減小，因此熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，為了使溫度過高時發(fā)送報警信息，則熱敏電阻阻值最小，開關(guān)c應(yīng)該接在a處，（2）若使報警的最低溫度提高些電路中電阻增大，則滑動變阻R應(yīng)將P點(diǎn)向左移動。（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律Ic=代入數(shù)據(jù)解得R＝1200Ω．所以滑動變阻器要選0﹣2000Ω的，故選：C故答案為：（1）a（2）左；（3）C模塊二鞏固提高（多選）傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚ㄈ鐪囟?、光、聲等）轉(zhuǎn)換成便于測量的量（通常是電學(xué)量），例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻。熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示，圖乙是由熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡單自動報警器的線路圖。則下列說法正確的是（）A．為了使溫度過高時報警器響鈴，c應(yīng)接在a處 B．為了使溫度過高時報警器響鈴，c應(yīng)接在b處 C．若使啟動報警的溫度提高些，應(yīng)將滑動變阻器滑片P向右移動 D．如果在調(diào)試報警器達(dá)到最低報警溫度時，無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P都不能使報警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路不能正常工作的原因可能是乙圖中左邊電源電壓太低【解答】解：AB、由熱敏電阻隨溫度變化的圖線可知，溫度越高電阻越小，電流增大，電磁鐵的引力增加，吸引彈簧向a運(yùn)動，故A正確，B錯誤；C、若使啟動報警的溫度提高些，即熱敏電阻阻值再小些，則滑動變阻器的阻值應(yīng)再大些，滑片P向左移動，故C錯誤；D、造成工作電路不能正常工作的原因可能是題圖乙中左邊電源電壓太低，或者線圈的匝數(shù)太少，或者彈簧的勁度系數(shù)太大等，故D正確。故選：AD。（2023?鎮(zhèn)海區(qū)模擬）如圖甲所示為蘋果自動分揀裝置的示意圖，該裝置把大小不同的蘋果，按一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)自動分揀為大蘋果和小蘋果。該裝置的托盤秤壓在一個以O(shè)1為轉(zhuǎn)動軸的杠桿上，杠桿末端壓在壓力傳感器R上，R的阻值隨壓力變化的曲線如圖乙所示。調(diào)節(jié)托盤秤壓在杠桿上的位置，使質(zhì)量等于分揀標(biāo)準(zhǔn)（0.20kg）的大蘋果經(jīng)過托盤秤時，杠桿對R的壓力為1N。調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R0，可改變R、R0兩端的電壓比，使質(zhì)量等于分揀標(biāo)準(zhǔn)的大蘋果通過托盤秤時，R0兩端的電壓恰好能使放大電路中的電磁鐵吸動分揀開關(guān)的銜鐵，此電壓叫做放大電路的激勵電壓。該放大電路中包含保持電路，能夠確保大蘋果在銜鐵上運(yùn)動時電磁鐵始終保持吸動狀態(tài)。（1）該自動分揀裝置正常工作時，大蘋果通過（填“通道A”、“通道B”）。（2）若電源電動勢為5V，內(nèi)阻不計，放大電路的激勵電壓為2V，為使該裝置達(dá)到上述分揀目的，R0的阻值等于kΩ。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）小鎮(zhèn)同學(xué)想在托盤秤壓在杠桿上的位置不變的情況下，利用一塊電壓表測出每個蘋果的質(zhì)量，且電壓表的示數(shù)隨蘋果質(zhì)量的增大而增大，則電壓表應(yīng)該并聯(lián)在電阻（填“R”、“R0”或“電源”）兩端，蘋果質(zhì)量與電壓表示數(shù)（填“均勻”、“不均勻”）對應(yīng)?！窘獯稹拷猓海?）大蘋果通過托盤秤時，R0兩端的電壓達(dá)到放大電路的激勵電壓，使放大電路中的電磁鐵吸動分揀開關(guān)的銜鐵，大蘋果進(jìn)入下面的通道B。（2）杠桿對R的壓力為1N，R阻值為30kΩ，為使該裝置達(dá)到上述分揀目的，R0的阻值需滿足RR則R0＝20kΩ（3）隨著蘋果質(zhì)量增大，R阻值減小，分壓減小，電源電動勢不變，R0分壓增大，為了滿足電壓表的示數(shù)隨蘋果質(zhì)量的增大而增大，需要將電壓表并聯(lián)在R0兩端。由圖乙可知R的阻值隨壓力的增大而減小，且不是線性變化關(guān)系。電壓表示數(shù)為R0兩端的電壓。蘋果質(zhì)量與壓力傳感器上的壓力成正比，由閉合電路歐姆定律得，電路中的電流與蘋果質(zhì)量不是線性變化關(guān)系。蘋果質(zhì)量與電壓表示數(shù)不均勻?qū)?yīng)。故答案為：（1）通道B；（2）20；（3）R0；不均勻某同學(xué)利用傳感器測量某小球運(yùn)動時受到的平均空氣阻力，其所用的實(shí)驗裝置如圖甲所示，將質(zhì)量為m、直徑為d的金屬小球從距紅外線的高度為h處由靜止釋放，小球正下方固定著一臺紅外線計時器，能自動記錄小球擋住紅外線的時間t，d＜＜h。（1）用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑d＝cm。（2）小球下落高度h時的速度大小v＝（用測得的物理量符號表示）。（3）已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間，根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)，可知小球在這段運(yùn)動過程中受到的平均空氣阻力的大小f＝（用測量量和已知量的符號表示）?！窘獯稹拷猓海?）游標(biāo)卡尺的固定刻度讀數(shù)為9mm＝0.9cm，游標(biāo)尺上第7個刻度游標(biāo)讀數(shù)為0.1mm×6＝0.6mm＝0.06cm，所以最終讀數(shù)為：0.9cm+0.06cm＝0.96cm；（2）根據(jù)某點(diǎn)的瞬時速度用短時間內(nèi)的平均速度代替得小球下落高度h時的速度大小v=d（3）小球下落到測速器的過程中，由動能定理得mgh﹣fh=12mvv=dt，解得f故答案為：（1）0.96；（2）dt；（3）2mg

第二章《電磁感應(yīng)》單元練習(xí)一．選擇題（共12小題）1．（2023春?豐臺區(qū)期末）關(guān)于教材中的四幅插圖，下列說法正確的是（）A．圖甲，搖動手柄使磁鐵轉(zhuǎn)動，鋁框不動 B．圖乙，真空冶煉爐可以接高電壓的恒定電流 C．圖丙，銅盤轉(zhuǎn)動時，穿過銅盤的磁通量不變，銅盤中沒有感應(yīng)電流 D．圖丁，微安表在運(yùn)輸時把正、負(fù)接線柱用導(dǎo)線連在一起，對電表起到了保護(hù)作用2．（2023春?天河區(qū)期末）如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置。小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊（）A．在P和Q中都做自由落體運(yùn)動 B．在P中的下落時間比在Q中的長 C．在兩個下落過程中的機(jī)械能都守恒 D．落至底部時在P中的速度比在Q中的大3．（2022?海淀區(qū)模擬）如圖所示，他取來一節(jié)5號電池，將兩塊圓柱形且表面鍍有金屬涂層的釹鐵硼強(qiáng)磁鐵固定在電池兩端，并分別與電池正負(fù)兩極良好接觸，再將這一裝置輕輕插入用粗銅絲繞制的一段螺線管（螺線管內(nèi)徑略大于圓柱形磁鐵的直徑，相鄰線圈間有空隙）的一端，只見固定有磁鐵的5號電池快速運(yùn)動到螺線管的另一端。課后，周星星同學(xué)取來完全相同的器材，仿照老師的方法將它們重新組裝，重復(fù)這一實(shí)驗，但沒有成功。分析可能的原因是（）A．范老師有特異功能 B．兩個磁鐵的磁性太弱 C．放置兩個磁鐵時磁極的方向錯誤 D．螺線管兩端沒有連接為閉合回路4．（2023春?中原區(qū)校級期中）1831年10月28日，法拉第在一次會議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)，它是人類歷史上的第一臺發(fā)電機(jī)。如圖所示為圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖，銅盤安裝在水平的銅軸上，圓盤處于水平向右的勻強(qiáng)磁場中，兩塊銅片C、D分別與銅軸和銅盤的邊緣接觸，圓盤以恒定的角速度轉(zhuǎn)動時，原線圈M中會有恒定的電流產(chǎn)生，副線圈N與原線圈M共用一根鐵芯。當(dāng)電流從靈敏電流計G的左端流入，指針就會向左偏轉(zhuǎn)，反之右偏，當(dāng)圓盤按圖示方向轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是（）A．銅片C處的電勢高于銅片D處的電勢 B．圓盤剛開始轉(zhuǎn)動的瞬間，靈敏電流計G的指針向右偏轉(zhuǎn) C．圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn) D．圓盤減速轉(zhuǎn)動時，靈敏電流計G的指針向右偏轉(zhuǎn)5．（2023?大慶模擬）動圈式話筒是利用電磁感應(yīng)原理工作的。話筒內(nèi)半徑為r、匝數(shù)為n的可動線圈套在徑向輻射水入磁鐵槽上，如圖所示，當(dāng)聲波使膜片振動時，線圈垂直切割磁感線，將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。線圈振動區(qū)域的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，話筒工作時線圈與其相連的負(fù)載構(gòu)成回路，總電阻為R，若在某一時刻，線圈切割磁感線的速度大小為v，則該時刻通過線圈的感應(yīng)電流為（）A．2nBrvR B．2πnBrvR C．πnBrvR6．（2023?鼓樓區(qū)校級模擬）如俯視圖所示，水平桌面上放著一根足夠長的剛性折線形導(dǎo)軌FOG，一根足夠長的金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好，F(xiàn)OG的角平分線垂直平分金屬棒。整個空間中有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。導(dǎo)軌及金屬棒單位長度的電阻均為r。導(dǎo)軌和金屬棒的質(zhì)量均為m。不計一切摩擦。金屬棒初始時緊靠O點(diǎn)。給金屬棒一個沿著FOG角平分線向右的初速度v0，金屬棒最終與O點(diǎn)的距離為d，下列說法正確的是（）A．金屬棒開始運(yùn)動之后，回路中的電流保持不變 B．PQ兩端最終的電勢差是初始時的一半 C．B越大，導(dǎo)軌上產(chǎn)生的總焦耳熱越大 D．若v0加倍，則d加倍7．（2023?鼓樓區(qū)校級一模）為防止航天員在長期失重狀態(tài)下肌肉萎縮，我國在空間站中安裝了如圖甲所示可用于鍛煉上、下肢肌肉的“太空自行車”，其工作原理可簡化成圖乙所示模型，航天員鍛煉時，半徑為r的金屬圓盤在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直盤面向里的勻強(qiáng)磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，電阻R連接在從圓盤中心和邊緣處引出的兩根導(dǎo)線上，不計圓盤電阻，若航天員消耗的能量約有50%轉(zhuǎn)化為電能，則在t時間內(nèi)航天員消耗的能量為（）A．B2ω2rC．B2ω48．（2023?海淀區(qū)校級三模）1831年8月，法拉第在軟鐵環(huán)兩側(cè)分別繞有M、N兩個線圈的實(shí)驗中，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。裝置如圖所示，在正確操作的情況下，符合實(shí)驗事實(shí)的選項是（）A．閉合開關(guān)瞬間，電流計指針無偏轉(zhuǎn) B．閉合開關(guān)穩(wěn)定后，電流計指針有偏轉(zhuǎn) C．開關(guān)斷開的瞬間，感應(yīng)電流的方向為a→電流計→b D．將繞線的鐵環(huán)換成木環(huán)，閉合開關(guān)瞬間，電流計指針會明顯偏轉(zhuǎn)9．（2023春?白云區(qū)校級期中）如圖所示，電路中有兩個相同的燈泡L1、L2，電感線圈L的電阻可忽略。下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S的瞬間，L1、L2逐漸變亮 B．閉合開關(guān)S的瞬間，L2立即變亮，L1逐漸變亮，最終L2比L1亮 C．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，L1、L2一起緩慢熄滅 D．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，L1緩慢熄滅，L2先變亮一下然后才熄滅10．（2023?雨花區(qū)校級二模）如圖所示，兩光滑平行長直金屬導(dǎo)軌水平固定放置，導(dǎo)軌間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場。兩根相同的金屬棒ab、cd垂直放置在導(dǎo)軌上，處于靜止?fàn)顟B(tài)。t＝0時刻，對cd棒施加水平向右的恒力F，棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計。兩棒的速度vab、vcd和加速度aab、acd隨時間t變化的關(guān)系圖像可能正確的是（）A． B． C． D．11．（2023?河南模擬）如圖所示，一定質(zhì)量的導(dǎo)體棒ab橫放在U形金屬框架上?？蚣芄潭ǚ旁诮^緣水平面上，框架粗糙，電阻不計且足夠長，整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。t＝0時刻，垂直于ab導(dǎo)體棒施加水平恒力F，使ab從靜止開始加速，作用一段時間后，撤掉外力F。下列導(dǎo)體棒ab速度隨時間變化圖像中可能正確的是（）A． B． C． D．12．（2022秋?丹東期末）如圖所示，固定金屬圓環(huán)半徑為L，在金屬圓環(huán)的四個面積均等區(qū)域中有兩個區(qū)域分別存在方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場。長為L的導(dǎo)體棒OA一端與圓環(huán)中心O點(diǎn)重合，另一端與圓環(huán)接觸良好，在圓環(huán)和O點(diǎn)之間接一定值電阻R，其它電阻不計。當(dāng)導(dǎo)體棒以角速度ω繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時，回路中產(chǎn)生的交變電流的有效值為（）A．BωL22R B．BωL24R二．多選題（共3小題）（多選）13．（2023春?普寧市期末）如圖甲所示，一個匝數(shù)n＝100的圓形導(dǎo)體線圈，面積S1＝0.4m2，電阻r＝1Ω。在線圈中存在面積S2＝0.3m2的垂直線圈平面向外的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。有一個R＝2Ω的電阻，將其兩端a、b分別與圖甲中的圓形線圈相連接，b端接地，則下列說法正確的是（）A．圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝4.5V B．通過電阻R的電流方向為從下至上 C．圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小為1A D．第4s末圓形線圈的磁通量為0.24Wb（多選）14．（2023春?寶雞期末）如圖甲所示，一根足夠長的空心銅管豎直放置，將一枚橫截面直徑略小于銅管內(nèi)徑、質(zhì)量為m0的圓柱形強(qiáng)磁鐵從銅管上端管口處由靜止釋放，強(qiáng)磁鐵在銅管內(nèi)下落的最大速度為vm，強(qiáng)磁鐵與銅管內(nèi)壁的摩擦和空氣阻力可以忽略，重力加速度為g。強(qiáng)磁鐵下落過程中，可以認(rèn)為銅管中的感應(yīng)電動勢大小與強(qiáng)磁鐵下落的速度成正比，下列分析正確的是（）A．若把空心銅管切開一條豎直狹縫，如圖乙所示，還將強(qiáng)磁鐵從銅管上端管口處由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁鐵做自由落體運(yùn)動 B．若把空心銅管切開一條豎直狹縫，如圖乙所示，還將強(qiáng)磁鐵從銅管上端管口處由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁鐵的下落會慢于自由落體運(yùn)動 C．圖甲中，強(qiáng)磁鐵達(dá)到最大速度后，銅管的熱功率等于m0gvm D．如果在圖甲中強(qiáng)磁鐵的上面粘一個質(zhì)量為m1的絕緣橡膠塊，則強(qiáng)磁鐵下落的最大速度為m（多選）15．（2023春?韶關(guān)期末）如圖所示，一半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的n匝圓形細(xì)線圈在足夠長的徑向輻射狀磁場中由靜止開始下落，線圈下落高度h時速度達(dá)到最大值vm。已知線圈下落過程中環(huán)面始終水平且所經(jīng)過位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都相同，重力加速度大小為g，不計空氣阻力，則（）A．線圈在磁場中做勻加速直線運(yùn)動 B．線圈下落過程中所經(jīng)過位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為12πrnC．線圈下落高度h的過程中產(chǎn)生的總焦耳熱為mgh-D．線圈下落高度h所經(jīng)歷的時間為v三．實(shí)驗題（共2小題）16．（2023春?閻良區(qū)期末）如圖1為“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實(shí)驗裝置，所用電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系為：當(dāng)電流從“+”接線柱流入電流表時，指針向右偏轉(zhuǎn)。（1）將條形磁鐵按如圖1方式S極向下插入螺線管時，發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)。螺線管的繞線方向如圖2所示。請在圖2中標(biāo)出螺線管中的感應(yīng)電流方向。（2）經(jīng)分析可得出結(jié)論：當(dāng)穿過螺線管的磁通量增加時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵的磁場方向（填“相同”或“相反”）。（3）接上面的（1），將條形磁鐵從螺線管中抽出時，電流表的指針向（填“左”或“右”）偏轉(zhuǎn)。（4）有同學(xué)又用圖1中的器材完成了如下實(shí)驗。條形磁鐵的軸線和鐵芯的軸線及連接線圈和電流計的導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，鐵芯、線圈及條形磁鐵的幾何中心均在與鐵芯垂直的PQ連線上。條形磁鐵分別與線圈相互平行或相互垂直放置，使其沿QP方向靠近線圈。在圖3情形中能觀察到明顯的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，且圖中標(biāo)出的電流計指針偏轉(zhuǎn)方向正確的是。17．（2023春?重慶期中）用如圖甲所示的器材“探究感應(yīng)電動勢大小與磁通量變化快慢的關(guān)系”，傾斜導(dǎo)軌下端固定一螺線管，小車上固定有磁鐵和擋光片。實(shí)驗時在導(dǎo)軌上端某處釋放小車，小車沿導(dǎo)軌加速下滑，穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化，螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。光電傳感器（圖中未畫出）可以測出擋光片經(jīng)過光電門的時間Δt，同時電壓傳感器測出這段時間內(nèi)螺線管中的平均感應(yīng)電動勢。通過多次實(shí)驗，得到E-（1）在測量圖乙中圖線所需的實(shí)驗數(shù)據(jù)時，下列要求合理的有。A．需在同一位置釋放小車B．需無初速度釋放小車C．不能改變擋光片的寬度D．不能改變光電門的位置（2）影響圖乙中圖線的斜率大小的因素有（至少列出三個因素）。（3）線圈匝數(shù)增加一倍后重做該實(shí)驗，在圖乙中畫出實(shí)驗圖線（在答題卡上作答）。四．計算題（共3小題）18．（2023春?天河區(qū)校級期中）一輕質(zhì)細(xì)線吊著一邊長為L＝0.4m的10匝正方形線圈abcd，總電阻為R＝0.5Ω，在dc邊的上下兩側(cè)對稱分布有寬度d＝0.2m的正方形磁場區(qū)域，如圖（甲）所示。磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化如圖（乙）所示（線圈始終保持靜止）。求：（1）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I大??；（2）t＝4s時，cd邊受到的安培力大小及方向。19．（2023?紅橋區(qū)二模）在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝2000匝，橫截面積S＝40cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r＝1.0Ω，R1＝4.0Ω，R2＝5.0Ω，C＝20μF。在一段時間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。求：（1）求螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；（2）閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，求電阻R2的電功率；（3）S斷開后，求流經(jīng)R2的電量。20．（2023春?湖南期中）如圖所示，兩根固定的光滑的絕緣導(dǎo)軌水平部分與傾斜部分平滑連接，兩導(dǎo)軌間距為L＝0.5m，導(dǎo)軌的傾斜部分與水平面成α＝37°。導(dǎo)軌的傾斜部分有一個勻強(qiáng)磁場區(qū)域abcd，磁場方向垂直于斜面向上，導(dǎo)軌的水平部分在距離斜面底端足夠遠(yuǎn)處有兩個勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向豎直且相反，所有磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B＝1T，每個磁場區(qū)沿導(dǎo)軌的長度均為L＝0.5m，磁場左、右兩側(cè)邊界均與導(dǎo)軌垂直?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m＝0.5kg，電阻為r＝0.2Ω，邊長也為L的正方形金屬線框PQMN，從傾斜導(dǎo)軌上由靜止釋放，金屬線框在MN邊剛滑進(jìn)磁場abcd時恰好做勻速直線運(yùn)動，此后，金屬線框從導(dǎo)軌的傾斜部分滑上水平部分，該過程線框沒有機(jī)械能損失。取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：（1）金屬線框剛釋放時MN邊與ab的距離s；（2）已知線框剛進(jìn)入水平磁場區(qū)域時速度大小為8m/s，求線框在穿越水平磁場區(qū)域過程中加速度的最大值；（3）若導(dǎo)軌的水平部分有多個連續(xù)的長度均為L磁場，且相鄰磁場方向相反，在（2）的條件下，求線框在水平導(dǎo)軌上從進(jìn)入磁場到停止的位移以及在兩導(dǎo)軌上的整個運(yùn)動過程中線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱。

第二章《電磁感應(yīng)》單元練習(xí)一．選擇題（共12小題）1．（2023春?豐臺區(qū)期末）關(guān)于教材中的四幅插圖，下列說法正確的是（）A．圖甲，搖動手柄使磁鐵轉(zhuǎn)動，鋁框不動 B．圖乙，真空冶煉爐可以接高電壓的恒定電流 C．圖丙，銅盤轉(zhuǎn)動時，穿過銅盤的磁通量不變，銅盤中沒有感應(yīng)電流 D．圖丁，微安表在運(yùn)輸時把正、負(fù)接線柱用導(dǎo)線連在一起，對電表起到了保護(hù)作用【解答】解：A、根據(jù)電磁驅(qū)動原理，圖甲中，搖動手柄使磁鐵轉(zhuǎn)動，鋁框會同向轉(zhuǎn)動，故A錯誤；B、圖乙是真空冶煉爐，當(dāng)爐外線圈通入高頻交流電時，鐵塊中產(chǎn)生渦流，鐵塊中產(chǎn)生大量熱量，從而冶煉金屬。真空冶煉爐的爐外線圈應(yīng)通入高頻交流電，不能接高電壓的恒定電流。故B錯誤；C、當(dāng)轉(zhuǎn)動銅盤時，導(dǎo)致銅盤切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，出現(xiàn)安培力，由楞次定律可知，產(chǎn)生的安培力將阻礙銅盤切割磁感線運(yùn)動，則銅盤轉(zhuǎn)動將變慢，故C錯誤；D、圖丁是微安表的表頭，在運(yùn)輸時要把兩個正、負(fù)接線柱用導(dǎo)線連在一起，可以減小電表指針擺動角度，這是為了保護(hù)電表指針，利用了電磁阻尼的原理。電磁阻尼是一種能夠降低機(jī)械系統(tǒng)振動的方法，它利用了電磁力來降低振動。具體來說電磁阻尼是通過在機(jī)械系統(tǒng)中添加一個電磁阻尼器來實(shí)現(xiàn)的。電磁阻尼器的工作原理是通過產(chǎn)生電磁力來降低機(jī)械系統(tǒng)的振動。當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)振動時電磁阻尼器會產(chǎn)生一種電磁力，這種力的方向和大小與機(jī)械系統(tǒng)的振動方向和大小相反。由于這種電磁力的作用，機(jī)械系統(tǒng)的振動會受到阻礙，從而降低了振動的幅度。故D正確。故選：D。2．（2023春?天河區(qū)期末）如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置。小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊（）A．在P和Q中都做自由落體運(yùn)動 B．在P中的下落時間比在Q中的長 C．在兩個下落過程中的機(jī)械能都守恒 D．落至底部時在P中的速度比在Q中的大【解答】解：A、當(dāng)小磁塊在光滑的銅管P下落時，由于穿過銅管的磁通量變化，導(dǎo)致銅管產(chǎn)生感應(yīng)電流，小磁塊受到向上的安培阻力，所以P做的運(yùn)動不是自由落體運(yùn)動；而對于塑料管Q內(nèi)小磁塊沒有任何阻力，做自由落體運(yùn)動，故A錯誤；B、在銅管P中運(yùn)動的小磁塊要受到向上的安培阻力，而在塑料管Q中的小磁塊只受重力，則在P中的下落時間比在Q中的長，故B正確；C、由A選項分析可知，在銅管P中運(yùn)動的小磁塊機(jī)械能不守恒，而在塑料管的小磁塊機(jī)械能守恒，故C錯誤；D、在銅管P中運(yùn)動的小磁塊，因安培阻力，導(dǎo)致產(chǎn)生熱能，機(jī)械能減小，則落至底部時在P中的速度比在Q中的小，故D錯誤。故選：B。3．（2022?海淀區(qū)模擬）如圖所示，他取來一節(jié)5號電池，將兩塊圓柱形且表面鍍有金屬涂層的釹鐵硼強(qiáng)磁鐵固定在電池兩端，并分別與電池正負(fù)兩極良好接觸，再將這一裝置輕輕插入用粗銅絲繞制的一段螺線管（螺線管內(nèi)徑略大于圓柱形磁鐵的直徑，相鄰線圈間有空隙）的一端，只見固定有磁鐵的5號電池快速運(yùn)動到螺線管的另一端。課后，周星星同學(xué)取來完全相同的器材，仿照老師的方法將它們重新組裝，重復(fù)這一實(shí)驗，但沒有成功。分析可能的原因是（）A．范老師有特異功能 B．兩個磁鐵的磁性太弱 C．放置兩個磁鐵時磁極的方向錯誤 D．螺線管兩端沒有連接為閉合回路【解答】解：AB、磁性弱，電池運(yùn)動的慢，但不會導(dǎo)致實(shí)驗不成功，故AB錯誤；C、老師的兩個磁鐵的磁極一致，周星星把兩個磁鐵相反，故有可能，故C正確；D、螺線管兩端不需要連接，故D錯誤。故選：C。4．（2023春?中原區(qū)校級期中）1831年10月28日，法拉第在一次會議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)，它是人類歷史上的第一臺發(fā)電機(jī)。如圖所示為圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖，銅盤安裝在水平的銅軸上，圓盤處于水平向右的勻強(qiáng)磁場中，兩塊銅片C、D分別與銅軸和銅盤的邊緣接觸，圓盤以恒定的角速度轉(zhuǎn)動時，原線圈M中會有恒定的電流產(chǎn)生，副線圈N與原線圈M共用一根鐵芯。當(dāng)電流從靈敏電流計G的左端流入，指針就會向左偏轉(zhuǎn)，反之右偏，當(dāng)圓盤按圖示方向轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是（）A．銅片C處的電勢高于銅片D處的電勢 B．圓盤剛開始轉(zhuǎn)動的瞬間，靈敏電流計G的指針向右偏轉(zhuǎn) C．圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn) D．圓盤減速轉(zhuǎn)動時，靈敏電流計G的指針向右偏轉(zhuǎn)【解答】解：AB、圓盤轉(zhuǎn)動過程中，相當(dāng)于半徑在切割磁感線，從右向左看，圓盤逆時針轉(zhuǎn)動，由右手定則可知電流從C處流向D處，根據(jù)電源內(nèi)部電流從負(fù)極流入正極可知銅片D處的電勢高于銅片C處的電勢，圓盤剛開始轉(zhuǎn)動的瞬間，線圈M中的電流為順時針（俯視），由右手螺旋定則可知穿過線圈M、N的磁感線向下，角速度突然增大，N中的磁通量突然增加，根據(jù)楞次定律可知線圈N的感應(yīng)電流方向為逆時針（俯視），電流從靈敏電流計的右端進(jìn)入，所以指針向右偏轉(zhuǎn)，故A錯誤，B正確；CD、圓盤勻速轉(zhuǎn)動，在原線圈M中產(chǎn)生大小和方向都不變的恒定電流，副線圈N中的磁通量沒有變化，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，圓盤減速轉(zhuǎn)動時，由E=B由閉合電路歐姆定律I=E根據(jù)楞次定律可知副線圈N中電流方向為順時針（俯視），可知電流從靈敏電流計左端流入，指針向左偏轉(zhuǎn)，故CD錯誤。故選：B。5．（2023?大慶模擬）動圈式話筒是利用電磁感應(yīng)原理工作的。話筒內(nèi)半徑為r、匝數(shù)為n的可動線圈套在徑向輻射水入磁鐵槽上，如圖所示，當(dāng)聲波使膜片振動時，線圈垂直切割磁感線，將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。線圈振動區(qū)域的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，話筒工作時線圈與其相連的負(fù)載構(gòu)成回路，總電阻為R，若在某一時刻，線圈切割磁感線的速度大小為v，則該時刻通過線圈的感應(yīng)電流為（）A．2nBrvR B．2πnBrvR C．πnBrvR【解答】解：可動線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝nBLv＝nB?2πrv＝2πnBrv根據(jù)閉合電路歐姆定律得I=E故選：B。6．（2023?鼓樓區(qū)校級模擬）如俯視圖所示，水平桌面上放著一根足夠長的剛性折線形導(dǎo)軌FOG，一根足夠長的金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好，F(xiàn)OG的角平分線垂直平分金屬棒。整個空間中有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。導(dǎo)軌及金屬棒單位長度的電阻均為r。導(dǎo)軌和金屬棒的質(zhì)量均為m。不計一切摩擦。金屬棒初始時緊靠O點(diǎn)。給金屬棒一個沿著FOG角平分線向右的初速度v0，金屬棒最終與O點(diǎn)的距離為d，下列說法正確的是（）A．金屬棒開始運(yùn)動之后，回路中的電流保持不變 B．PQ兩端最終的電勢差是初始時的一半 C．B越大，導(dǎo)軌上產(chǎn)生的總焦耳熱越大 D．若v0加倍，則d加倍【解答】解：A、由題可知，金屬棒開始運(yùn)動之后，某位置金屬棒到O的距離為x時，金屬棒的速度為v1，導(dǎo)軌的速度為v2，并設(shè)FOG的角平分線與FO的夾角為θ，則回路中的電流為：I=在運(yùn)動過程中金屬棒減速，導(dǎo)軌加速，故兩者的相對速度v相對減小，回路中的電流在減小，故A錯誤；B、金屬棒和導(dǎo)軌FOG組成的系統(tǒng)，合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，取向右為正方向，由動量守恒定律得：mv0＝2mv解得穩(wěn)定時系統(tǒng)的速度為：v=根據(jù)動生電動勢的表達(dá)式E＝BLv可知，PQ兩端最終的電勢差是初始時的一半，故B正確；C、由上分析可知，這個過程電路中的產(chǎn)生的熱量等于這個過程中損失的機(jī)械能，即Q=1D、取向右為正方向，對金屬棒，在一小段時間Δt內(nèi)，根據(jù)動量定理得：﹣BIL?Δt＝mΔv＝mv02又通過金屬棒的電荷量：q=I則整個過程有：BqL＝mv0又q=I?ΔtΔS=12d?（2dtanθ），R＝（2dcosθ+聯(lián)立解得：d=mv0(2故選：B。7．（2023?鼓樓區(qū)校級一模）為防止航天員在長期失重狀態(tài)下肌肉萎縮，我國在空間站中安裝了如圖甲所示可用于鍛煉上、下肢肌肉的“太空自行車”，其工作原理可簡化成圖乙所示模型，航天員鍛煉時，半徑為r的金屬圓盤在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直盤面向里的勻強(qiáng)磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，電阻R連接在從圓盤中心和邊緣處引出的兩根導(dǎo)線上，不計圓盤電阻，若航天員消耗的能量約有50%轉(zhuǎn)化為電能，則在t時間內(nèi)航天員消耗的能量為（）A．B2ω2rC．B2ω4【解答】解：圓盤轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=12Bωr2根據(jù)題意可知，航天員鍛煉時消耗的能量只有50%轉(zhuǎn)化為電能，故在鍛煉的t時間內(nèi)航天員消耗的能量為E＝2Pt，聯(lián)立解得：E=B故選：B。8．（2023?海淀區(qū)校級三模）1831年8月，法拉第在軟鐵環(huán)兩側(cè)分別繞有M、N兩個線圈的實(shí)驗中，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。裝置如圖所示，在正確操作的情況下，符合實(shí)驗事實(shí)的選項是（）A．閉合開關(guān)瞬間，電流計指針無偏轉(zhuǎn) B．閉合開關(guān)穩(wěn)定后，電流計指針有偏轉(zhuǎn) C．開關(guān)斷開的瞬間，感應(yīng)電流的方向為a→電流計→b D．將繞線的鐵環(huán)換成木環(huán)，閉合開關(guān)瞬間，電流計指針會明顯偏轉(zhuǎn)【解答】解：A、閉合開關(guān)瞬間，與電源相連的線圈中電流由無到有，則其產(chǎn)生的磁場有無到有；與電流計相連的線圈中的磁通量增大，故產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計有偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；B、閉合開關(guān)穩(wěn)定后電流不變，與電流計相連的線圈中的磁通量不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計不偏轉(zhuǎn)，故B錯誤；C、開關(guān)斷開的瞬間，與電流計相連的線圈中的磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)右手螺旋定則可知，穿過線圈N中的磁通量順時針且減小，依據(jù)楞次定律，則線圈N中的感應(yīng)電流方向順時針，即a→電流計→b，故C正確；D、將繞線的鐵環(huán)換成木環(huán)后，閉合開關(guān)瞬間，與電源相連的線圈中仍能產(chǎn)生磁場，并且有磁感線穿過與電流計相連的線圈，磁通量增大，仍能產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計指針仍有偏轉(zhuǎn)，不過因磁通量變化率降低，則電流計指針會不太明顯偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。故選：C。9．（2023春?白云區(qū)校級期中）如圖所示，電路中有兩個相同的燈泡L1、L2，電感線圈L的電阻可忽略。下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S的瞬間，L1、L2逐漸變亮 B．閉合開關(guān)S的瞬間，L2立即變亮，L1逐漸變亮，最終L2比L1亮 C．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，L1、L2一起緩慢熄滅 D．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，L1緩慢熄滅，L2先變亮一下然后才熄滅【解答】解：AB、閉合開關(guān)S的瞬間，L2當(dāng)中馬上就有了電流，L2立即變亮，L1所在的電路上線圈L會發(fā)生自感現(xiàn)象，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的增大，所以通過L1的電流只能逐漸增大，即L1逐漸變亮；由于電感線圈L的電阻可忽略，則最終兩個燈泡一樣亮，故AB錯誤；CD、電路穩(wěn)定時，最終兩個燈泡一樣亮，故斷開開關(guān)S后，L1所在電路的電流從原來的電流開始減小，兩個燈泡都是逐漸熄滅，不會閃亮一下，故C正確，D錯誤。故選：C。10．（2023?雨花區(qū)校級二模）如圖所示，兩光滑平行長直金屬導(dǎo)軌水平固定放置，導(dǎo)軌間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場。兩根相同的金屬棒ab、cd垂直放置在導(dǎo)軌上，處于靜止?fàn)顟B(tài)。t＝0時刻，對cd棒施加水平向右的恒力F，棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計。兩棒的速度vab、vcd和加速度aab、acd隨時間t變化的關(guān)系圖像可能正確的是（）A． B． C． D．【解答】解：金屬棒cd在恒力F作用下由靜止開始加速，此時金屬棒ab、cd加速度分別為：aab＝0acd之后回路中出現(xiàn)感應(yīng)電流，金屬棒cd受到的安培力與恒力F反向，金屬棒cd的加速度減小，金屬棒ab在安培力作用下開始加速，金屬棒cd與金屬棒ab的速度差逐漸增大，回路中的電動勢逐漸增大，根據(jù)安培力的計算公式可知，安培力為：F安根據(jù)題意可知，安培力逐漸增大，金屬棒cd加速度減小，金屬棒ab加速度增大，當(dāng)acd＝aab時，vcd﹣vab不再變化，回路中的電流不再變化，安培力不變，兩棒加速度不變，但是兩金屬棒的速度仍在增大，故C正確，ABD錯誤。故選：C。11．（2023?河南模擬）如圖所示，一定質(zhì)量的導(dǎo)體棒ab橫放在U形金屬框架上?？蚣芄潭ǚ旁诮^緣水平面上，框架粗糙，電阻不計且足夠長，整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。t＝0時刻，垂直于ab導(dǎo)體棒施加水平恒力F，使ab從靜止開始加速，作用一段時間后，撤掉外力F。下列導(dǎo)體棒ab速度隨時間變化圖像中可能正確的是（）A． B． C． D．【解答】解：導(dǎo)體棒安培力F安＝BIL，根據(jù)歐姆定律I=ER，切割電動勢E＝BLv，聯(lián)立有F安=B2L故選：C。12．（2022秋?丹東期末）如圖所示，固定金屬圓環(huán)半徑為L，在金屬圓環(huán)的四個面積均等區(qū)域中有兩個區(qū)域分別存在方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場。長為L的導(dǎo)體棒OA一端與圓環(huán)中心O點(diǎn)重合，另一端與圓環(huán)接觸良好，在圓環(huán)和O點(diǎn)之間接一定值電阻R，其它電阻不計。當(dāng)導(dǎo)體棒以角速度ω繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時，回路中產(chǎn)生的交變電流的有效值為（）A．BωL22R B．BωL24R【解答】解：導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=1根據(jù)題意導(dǎo)體棒在轉(zhuǎn)動一周的時間T過程中只有一半的時間切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以有E2R?解得I=故C正確，ABD錯誤；故選：C。二．多選題（共3小題）（多選）13．（2023春?普寧市期末）如圖甲所示，一個匝數(shù)n＝100的圓形導(dǎo)體線圈，面積S1＝0.4m2，電阻r＝1Ω。在線圈中存在面積S2＝0.3m2的垂直線圈平面向外的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。有一個R＝2Ω的電阻，將其兩端a、b分別與圖甲中的圓形線圈相連接，b端接地，則下列說法正確的是（）A．圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝4.5V B．通過電阻R的電流方向為從下至上 C．圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小為1A D．第4s末圓形線圈的磁通量為0.24Wb【解答】解：A、根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E＝nΔΦΔt=nΔBΔtS2B、根據(jù)楞次定律判斷可知線圈中的感應(yīng)電流沿順時針方向，通過電阻R的電流方向為從下至上，故B正確；C、根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得感應(yīng)電流：I=ED、第4s末圓形線圈的磁通量為Φ＝BS2＝0.6×0.3Wb＝0.18Wb，故D錯誤；故選：AB。（多選）14．（2023春?寶雞期末）如圖甲所示，一根足夠長的空心銅管豎直放置，將一枚橫截面直徑略小于銅管內(nèi)徑、質(zhì)量為m0的圓柱形強(qiáng)磁鐵從銅管上端管口處由靜止釋放，強(qiáng)磁鐵在銅管內(nèi)下落的最大速度為vm，強(qiáng)磁鐵與銅管內(nèi)壁的摩擦和空氣阻力可以忽略，重力加速度為g。強(qiáng)磁鐵下落過程中，可以認(rèn)為銅管中的感應(yīng)電動勢大小與強(qiáng)磁鐵下落的速度成正比，下列分析正確的是（）A．若把空心銅管切開一條豎直狹縫，如圖乙所示，還將強(qiáng)磁鐵從銅管上端管口處由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁鐵做自由落體運(yùn)動 B．若把空心銅管切開一條豎直狹縫，如圖乙所示，還將強(qiáng)磁鐵從銅管上端管口處由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁鐵的下落會慢于自由落體運(yùn)動 C．圖甲中，強(qiáng)磁鐵達(dá)到最大速度后，銅管的熱功率等于m0gvm D．如果在圖甲中強(qiáng)磁鐵的上面粘一個質(zhì)量為m1的絕緣橡膠塊，則強(qiáng)磁鐵下落的最大速度為m【解答】解：AB、若把空心銅管切開一條豎直狹縫，此時銅管內(nèi)仍然會形成渦流，渦流的磁場對強(qiáng)磁鐵有阻礙作用，因此將強(qiáng)磁鐵從銅管上端管口處由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁鐵的下落會明顯慢于自由落體運(yùn)動，故A錯誤，B正確；C、圖甲中，強(qiáng)磁鐵達(dá)到最大速度后做勻速運(yùn)動，在勻速下落的過程中，減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為熱量，則銅管的熱功率等于重力做功的功率，即P0＝m0gvm，故C正確；D、由于強(qiáng)磁鐵下落過程中銅管中的感應(yīng)電動勢大小E與強(qiáng)磁鐵下落的速度v成正比，且強(qiáng)磁鐵周圍銅管的有效電阻R是恒定的?？芍我粫r刻的熱功率為P=強(qiáng)磁鐵在勻速下落時，有P＝mgv可得：P解得強(qiáng)磁鐵下落的最大速度為：v1故選：BCD。（多選）15．（2023春?韶關(guān)期末）如圖所示，一半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的n匝圓形細(xì)線圈在足夠長的徑向輻射狀磁場中由靜止開始下落，線圈下落高度h時速度達(dá)到最大值vm。已知線圈下落過程中環(huán)面始終水平且所經(jīng)過位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都相同，重力加速度大小為g，不計空氣阻力，則（）A．線圈在磁場中做勻加速直線運(yùn)動 B．線圈下落過程中所經(jīng)過位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為12πrnC．線圈下落高度h的過程中產(chǎn)生的總焦耳熱為mgh-D．線圈下落高度h所經(jīng)歷的時間為v【解答】解：A、線圈在磁場中的速度越大，感應(yīng)電動勢越大，感應(yīng)電流越大，安培阻力越大，所以線圈在磁場中做加速度減小的加速運(yùn)動，達(dá)到最大速度后，做勻速直線運(yùn)動，故A錯誤；B、當(dāng)安培力與重力大小相等時，線圈的速度最大，根據(jù)平衡條件有：nBIm?2πr＝mg根據(jù)歐姆定律得：I解得：B=1C、根據(jù)能量守恒定律可知，線圈下落高度h的過程中產(chǎn)生的總焦耳熱為：Q=mgh-D、根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：E根據(jù)歐姆定律有：I電荷量：q=聯(lián)立以上可得：q=由動量定理有：mgt解得：t=v故選：BCD。三．實(shí)驗題（共2小題）16．（2023春?閻良區(qū)期末）如圖1為“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實(shí)驗裝置，所用電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系為：當(dāng)電流從“+”接線柱流入電流表時，指針向右偏轉(zhuǎn)。（1）將條形磁鐵按如圖1方式S極向下插入螺線管時，發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)。螺線管的繞線方向如圖2所示。請在圖2中標(biāo)出螺線管中的感應(yīng)電流方向。（2）經(jīng)分析可得出結(jié)論：當(dāng)穿過螺線管的磁通量增加時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵的磁場方向相反（填“相同”或“相反”）。（3）接上面的（1），將條形磁鐵從螺線管中抽出時，電流表的指針向左（填“左”或“右”）偏轉(zhuǎn)。（4）有同學(xué)又用圖1中的器材完成了如下實(shí)驗。條形磁鐵的軸線和鐵芯的軸線及連接線圈和電流計的導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，鐵芯、線圈及條形磁鐵的幾何中心均在與鐵芯垂直的PQ連線上。條形磁鐵分別與線圈相互平行或相互垂直放置，使其沿QP方向靠近線圈。在圖3情形中能觀察到明顯的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，且圖中標(biāo)出的電流計指針偏轉(zhuǎn)方向正確的是A?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)題意當(dāng)電流從“+”接線柱流入電流表時，指針向右偏轉(zhuǎn)，因此螺線管中的感應(yīng)電流方向如圖所示：（2）當(dāng)條形磁鐵按如圖1方式S極向下插入螺線管時，穿過螺線管的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場與條形磁鐵的磁場方向相反；（3）根據(jù)題意，當(dāng)穿過螺線管的磁通量增大時，電流從“+”接線柱流入電流表，指針向右偏轉(zhuǎn)；將條形磁鐵從螺線管中抽出時，穿過螺線管的磁通量減小，電流從“﹣”接線柱流入電流表，指針向左偏轉(zhuǎn)；（4）AB.該圖中當(dāng)磁鐵向線圈靠近時，穿過線圈的磁通量向下增加，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生感應(yīng)磁場方向向上，由右手螺旋定則可知，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流從“+”接線柱流入電流表，指針向右偏轉(zhuǎn)，故A正確，B錯誤；CD.當(dāng)磁鐵按如圖所示的方式靠近線圈時，由對稱性可知，穿過線圈的磁通量總是零，線圈中不會有感應(yīng)電流，故CD錯誤。故選：A。故答案為：（1）見解析；（2）相反；（3）左：（4）A。17．（2023春?重慶期中）用如圖甲所示的器材“探究感應(yīng)電動勢大小與磁通量變化快慢的關(guān)系”，傾斜導(dǎo)軌下端固定一螺線管，小車上固定有磁鐵和擋光片。實(shí)驗時在導(dǎo)軌上端某處釋放小車，小車沿導(dǎo)軌加速下滑，穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化，螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。光電傳感器（圖中未畫出）可以測出擋光片經(jīng)過光電門的時間Δt，同時電壓傳感器測出這段時間內(nèi)螺線管中的平均感應(yīng)電動勢。通過