一、单项(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1. 家用日光灯电路如图2－11所示，S为启动器，A为灯管，L为镇流器，关于日光灯的工作原理下列说法正确的是( )
图2－11
A．镇流器的作用是将交流变为直流
B．在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作
C．日光灯正常发光时，启动器中的两个触片是接触的
D．日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的
解析：选B.镇流器是一个自感系数很大的线圈，当流经线圈的电流发生变化时能产生很大的自感电动势阻碍电流的变化，在日光灯启动时，镇流器提供一个瞬时高压使其工作；在日光灯正常工作时，自感电动势方向与原电压相反，镇流器起着降压限流的作用，此时启动器的两个触片是分离的，当灯管内的汞蒸气被激发时能产生紫外线，涂在灯管内壁的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光．
2．(2014年德州高二检测)如图2－12所示，两个大小相等互相绝缘的导体环，B环与A环有部分面积重叠，当开关S断开时( )
图2－12
A．B环内有顺时针方向的感应电流
B．B环内有逆时针方向的感应电流
C．B环内没有感应电流
D．条件不足，无法判定
解析：选A.由安培定则可知穿过环B的磁通量向里，当S断开时，磁通量减少，由楞次定律可知B中产生顺时针方向的感应电流，A对．
3．如图2－13所示，用丝线悬挂一个金属环，金属环套在一个通电螺线管上，并处于螺线管正中央位置．如通入螺线管中的电流突然增大，则( )
A．圆环会受到沿半径向外拉伸的力
B．圆环会受到沿半径向里挤压的力 图2－13
C．圆环会受到向右的力
D．圆环会受到向左的力
解析：选A.无论通入螺线管的电流是从a流向b还是从b流向a，电流强度增大时，穿过金属环的磁通量必增加．由于穿过金属环的磁通量由螺线管内、外两部分方向相反的磁通量共同决定，等效原磁场方向由管内磁场方向决定．根据楞次定律，环内感应电流的磁场要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即要阻碍穿过环的磁通量的增加，因此有使环扩张的趋势，从而使环受到沿半径向外拉伸的力．答案为A.
4．(2014年龙岩模拟)如图2－14所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是( )
图2－14
A．a→b→c→d→a
B．d→c→b→a→d
C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a
D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
解析：选B.由楞次定律，一开始磁通量减小，后来磁通量增大，由“增反”“减同”可知电流方向是d→c→b→a→d.
图2－15
5．如图2－15所示，AB支路由带铁芯的线圈和电流表A1串联而成，设电流为I1；CD支路由电阻R和电流表A2串联而成，设电流为I2.两支路电阻阻值相同，在接通开关S和断开开关S的瞬间，会观察到( )
A．S接通瞬间，I1
C．S接通瞬间，I1>I2，断开瞬间I1
解析：选A.S接通瞬间，线圈L产生自感，对电流有较大的阻碍作用，I1从0缓慢增大，而R中电流不受影响，I1
图2－16
A．向右平动 B．向左平动
C．向里平动 D．向外平动
解析：选D.此题是左、右手定则的综合．AB棒向右摆的原因是：CD棒做切割磁感线运动产生感应电动势，给AB棒供电，AB棒摆动是通电导体受力问题．AB棒向右摆动，说明它受到的磁场力方向向右，根据左手定则判断出AB中的电流方向B→A.这说明CD棒的电流方向D→C，再根据右手定则判断CD棒的切割方向是向外．注意题目中给出的四个选项中，A、B肯定不正确，因为CD棒左、右平动，不切割磁感线，不产生感应电流．
7．如图2－17所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈均与传送带以相同的速度匀速运动．为了检测出个别未闭合的不合格线圈．让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，线圈进入磁场前等距离排列，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈．通过观察图形，判断下列说法正确的是( )
图2－17
A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带静止
B．若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动
C．从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈
D．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈
解析：选D.若线圈合格，则由于电磁感应现象会向左移动一定距离，且合格线圈移动的距离相等，移动后线圈的间距也等于移动前的间距，由图知线圈3与其他线圈间距不符，不合格．
8．(2010年高考山东理综卷改编)如图2－18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的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时以下说法不正确的是( )
图2－18
A．穿过回路的磁通量为零
B．回路中感应电动势大小为2Blv0
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
解析：选C.由于两磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，且回路此时关于OO′对称，因而此时穿过回路的磁通量为零，A项正确；ab、cd均切割磁感线，相当于两个电源，由右手定则知，回路中感应电流方向为逆时针，两电源串联，感应电动势为2Blv0，B项正确，C项错误；由左手定则知ab、cd所受安培力方向均向左，D项正确．
图2－19
9．如图2－19所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为L.现将宽度也为L的矩形闭合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速经过磁场区域，则在该过程中，能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图象是( )
图2－20
解析：选D.由楞次定律可知，当正方形导线框进入磁场和出磁场时，磁场力总是阻碍物体的运动，方向始终向左，所以外力F始终水平向右，因安培力的大小不同，故选项D是正确的，选项C是错误的．当矩形导线框进入磁场时，由法拉第电磁感应定律判断，感应电流的大小在中间时是最大的，所以选项A、B是错误的．
10. (2014年泉州高二检测)如图2－21所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，则此过程( )
图2－21
A．杆的速度最大值为?F－μmg?RB2d2
B．流过电阻R的电量为BdlR
C．恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量
D．恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量
解析：选D.当杆的速度达到最大时，安培力F安＝B2d2vR＋r，杆受力平衡，故F－μmg－F安＝0，所以v＝?F－μmg??R＋r?B2d2，选项A错；流过电阻R的电量为q＝It＝ΔΦR＋r＝BdlR＋r，选项B错；根据动能定理，恒力F、安培力、摩擦力做功的代数和等于杆动能的变化量，由于摩擦力做负功，所以恒力F、安培力做功的代数和大于杆动能的变化量，选项C错D对．
二、题(本题共2小题，每小题6分，共12分．按题目要求作答)
11．在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图2－22甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图乙将电流表与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路，
在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央．在图乙中
图2－22
(1)S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针________；
(2)线圈A放在B中不动时，指针将________
(3)线圈A放在B中不动，突然断开开关S，电流表指针将________．
解析：(1)由图甲知电流从左接线柱流入电流表时，其指针向左偏转．S闭合后，将A插入B中，磁通量增大，由楞次定律和安培定则可判断B中电流方向向上，从右接线柱流入，故电流表指针向右偏转；
(2)A放在B中不动，磁通量不变，不产生感应电流；
(3)断开开关，穿过B的磁通量减小，电流表指针向左偏转．
答案：(1)向右偏转 (2)不动 (3)向左偏转
12. 为了演示接通电源的瞬间和断开电源的电磁感应现象，设计了如图2－23所示的电路图，让L的直流电阻和R相等，开关接通的瞬间，A灯的亮度________(填“大于”“等于”或“小于”)B灯的亮度；通电一段时间后，A灯的亮度________(填“大于”“等于”或“小于”)B灯的亮度；断开开关的瞬间，A灯________(填“立即”或“逐渐”)熄灭，B灯________(填“立即”或“逐渐”)熄灭，若满足R灯>RL则断开瞬间，A灯会________(“闪亮”或“不闪亮”)，流过A的电流方向________(“向左”或“向右”)
图2－23
解析：开关接通的瞬间，和A灯并联的电感电流为零，A灯的电流为R和B灯之和，所以A灯的亮度大于B灯亮度．通电一段时间后电流稳定了，L无自感现象，电阻和R一样，通过两灯的电流相等，所以两灯一样亮．断电的瞬间，A灯和产生自感现象的L组成回路，随着电路电流的减小逐渐熄灭．而B灯没有电流而立即熄灭，若R灯>RL稳定时I灯
三、(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(10分)(2014年上杭高二检测)如图2－24甲所示，n＝150匝的圆形线圈M，其电阻为R/2，它的两端点a、b与定值电阻R相连，穿过线圈的磁通量的变化规律如图乙所示．
图2－24
(1)判断a、b两点的电势高低；
(2)求a、b两点的电势差．
解析：(1)由Φ－t图知，穿过M的磁通量均匀增加，根据楞次定律可知a点电势比b点高．
(2)由法拉第电磁感应定律知
E＝nΔΦΔt＝150×0.2 V＝30 V.
由闭合电路欧姆定律知：I＝ER＋r＝ER＋R2＝2E3R
Uab＝IR＝2E3＝20 V.
答案：(1)a点高 (2)20 V
14. (10分)如图2－25所示，电阻不计的光滑U形导轨水平放置，导轨间距d＝0.5 m，导轨一端接有R＝4.0 Ω的电阻．有一质量m＝0.1 kg、电阻r＝1.0 Ω的金属棒ab与导轨垂直放置．整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.2 T．现用水平力垂直拉动金属棒ab，使它以v＝10 m/s的速度向右做匀速运动．设导轨足够长．
图2－25
(1)求金属棒ab两端的电压；
(2)若某时该撤去外力，从撤去外力到金属棒停止运动，求电阻R产生的热量．
解析：(1)根据法拉第电磁感应定律，
E＝Bdv
根据欧姆定律，I＝ER＋r，U＝IR
由以上各式可得U＝0.8 V.
(2)由能量守恒得，电路中产生的热量Q＝12mv2，因为串联电路电流处处相等，所以QRQ＝RR＋r，
代入数据求出QR＝4.0 J.
答案：(1)0.8 V (2)4.0 J
15．(14分)如图2－26甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为l.M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab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，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．
图2－26
(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；
(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小．
解析：(1)ab杆受三个力：重力mg，竖直向下；支持力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上．受力示意图如图所示．
(2)当ab杆速度为v时，感应电动势E＝Blv，此时电路中电流I＝ER＝BlvR
ab杆受到的安培力F＝BIl＝B2l2vR
根据牛顿运动定律，有mgsinθ－F＝mgsinθ－B2l2vR＝ma，a＝gsinθ－B2l2vmR.
答案：(1)见解析 (2)BlvR gsinθ－B2l2vmR
16．(14分)(2014年潍坊高二检测)如图2－27甲所示，光滑绝缘水平面上，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场以虚线MN为左边界，MN的左侧有一质量m＝0.1 kg，bc边长L1＝0.2 m，电阻R＝2 Ω的矩形线圈abcd.t＝0时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间1 s，线圈的bc边到达磁场边界MN，此时立即将拉力F改为变力，又经过1 s，线圈恰好完全进入磁场．整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示．
图2－27
(1)求线圈bc边刚进入磁场时的速度v1和线圈在第1 s内运动的距离s；
(2)写出第2 s内变力F随时间t变化的关系式；
(3)求出线圈ab边的长度L2.
解析：(1)由图乙可知，线圈刚进入磁场时的感应电流I1＝0.1 A.
由E＝BL1v1及I1＝ER得v1＝I1RBL1＝0.5 m/s
s＝v12t＝0.25 m
(2)由图乙，在第2 s时间内，线圈中的电流随时间均匀增加，线圈速度随时间均匀增加，线圈所受安培力随时间均匀增加，且大小为F安＝BIL1＝(0.08 t－0.04) N
t＝2 s时线圈的速度v2＝I2RBL1＝1.5 m/s
线圈在第2 s时间内的加速度a2＝v2－v1t＝1 m/s2
由牛顿定律得F＝F安＋ma2＝(0.08 t＋0.06) N
(3)在第2 s时间内，线圈的平均速度v＝v1＋v22＝1 m/s L2＝v?t＝1 m.
答案：(1)0.5 m/s 0.25 m
(2)F＝(0.08 t＋0.06) N
(3)1 m
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