【物理】河南省洛阳市第一中学2019-2020学年高二上学期12月月考试题（解析版） 18页

洛阳一高2019-2020学年第一学期高二12月月考物理试卷 一．选择题（共16小题，3分/题，共48分）‎ ‎1.下面所示的实验示意图中，用于探究电磁感应现象的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由A图示实验可知，该实验是奥斯特实验，反应了通电导线周围存在磁场，故A错误；由B图示实验可知，该实验是研究通电导线在磁场中受力情况实验，故B错误；由C图示实验可知，该实验是直流电动机的模型实验，故C错误；D图实验是探究电磁感应实验，故D正确；故选D。‎ ‎2.如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细绳挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过匀强磁场区域，则（　　）‎ A. 圆环向右穿过磁场后，不能摆至原高度 B. 在进入和离开磁场时，圆环中感应电流方向相同 C. 圆环进入磁场后，感应电流方向不变 D. 圆环最终停止在最低点 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A、圆环向右穿过磁场后，会产生电流，圆环中将产生焦耳热，根据能量守恒知圆环的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A正确。‎ B、当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流，根据楞次定律可知，感应电流方向相反。故B错误。‎ C、整个圆环进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生感应电流，故C错误。‎ D、在圆环不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化（一直是最大值），所以机械能守恒，即圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在平衡位置。故D错误。‎ ‎3.关于物理学发展过程中的认识，下列说法正确的是( )‎ A. 奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 B. 法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 C. 回路中的磁场发生变化时产生感生电动势，其本质是变化的磁场能在其周围空间激发感生电场，通过电场力对自由电荷做功实现能量的转移或转化 D. 导体在磁场中做切割磁感线运动时产生动生电动势，其本质是导体中的自由电荷受到洛仑兹力作用，通过洛仑兹力对自由电荷做功实现能量的转化 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系，选项A错误；楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项B错误；回路中的磁场发生变化时产生感生电动势，其本质是变化的磁场能在其周围空间激发感生电场，通过电场力对自由电荷做功实现能量的转移或转化，选项C正确；导体在磁场中做切割磁感线运动时产生动生电动势，其产生与洛伦兹力有关，但要注意洛伦兹力永不做功的性质，故D错误。‎ ‎4.如图所示，在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一电阻不计的U形金属导轨与纸面平行，金属棒MN置于导轨上并与导轨构成闭合回路，一圆环形金属线圈P置于闭合回路中并与U形导轨共面，下列说法正确的是（　　）‎ A. 当P向右匀速运动时，P中有感应电流 B. 当P向右加速运动时，P中有感应电流 C. 当MN向右匀速运动时，P中有感应电流 D. 当MN向右加速运动时，P中有感应电流 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当P向右匀速运动时，或P向右加速运动时，P内的磁通量都不发生变化，所以P中没有感应电流。故A错误，B错误。‎ C．当MN向右匀速运动时，MN上产生稳定的感应电动势，所以MN所在的回路内产生稳定的电流，而稳定的电流产生稳定的磁场，则P内的磁通量仍然不变，不能产生感应电流。故C错误。‎ D．当MN向右加速运动时，MN上产生逐渐增大的感应电动势，所以MN所在的回路内产生逐渐增大的电流，逐渐增大的电流产生逐渐增大的磁场，则P内的磁通量逐渐增大，所以P内能产生感应电流。故D正确。‎ ‎5.下列说法正确的是（ ）‎ A. 只要穿过线圈的磁通量发生变化，就有感应电流产生，与线圈是否闭合无关 B. 只要闭合导体运动，导线中就一定有感应电流 C. 闭合电路的导体，不做切割磁感线的运动时，线圈中一定没有感应电流 D. 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就一定有感应电流 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.只有当线圈闭合，且穿过线圈磁通量发生变化，线圈中才有感应电流；若线圈不闭合，则没有感应电流；故A错误。‎ B. 闭合电路整体在磁场中作切割磁感线运动，而闭合电路中磁通量却没有变化，则闭合电路中就没有感应电流，故B错误； ‎ C.闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，若穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化，该电路中也能产生感应电流，故C错误； ‎ D. 根据感应电流产生的条件可知，当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，该电路中一定有感应电流。故D正确。‎ ‎6.现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示方式连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左滑动时，电流计指针向右偏转。由此可以推断 A. 滑线变阻器的滑动端P向右滑动时，电流计指针向左偏转 B. 线圈A向上移动时，电流计指针向右偏转 C. 断开开关时，电流计指针向左偏转 D. 拔出线圈A中的铁芯时，电流计指针向左偏转 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由题意可知线圈B中产生使电流表指针向右偏转的条件，则分析各选项可得出正确答案．‎ ‎【详解】由题意可知当P向左滑动时，线圈A中的电流减小，导致穿过线圈B的磁通量减小，电流计指针向右偏转；滑线变阻器的滑动端P向右滑动时，导致穿过线圈B的磁通量增大，则电流计指针向左偏转，故A正确；线圈A向上移动，导致穿过线圈B的磁通量减小，能引起电流计指针向右偏转，故B正确；断开开关时，导致穿过线圈B的磁通量减小，那么电流计指针向右偏转，故C错误；当铁芯拔出时，A中磁场减小，故B中磁通量减小，则电流计指针向右偏转，故D错误；故选AB。‎ ‎【点睛】本题无法直接利用楞次定律进行判断，但是可以根据题意得出产生使电流表指针右偏的条件，即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象．‎ ‎7.如图所示，均质均匀圆环半径略大于圆柱体半径，空间存在垂直于圆柱体表面沿半径向外的磁场，圆环所在位置的磁感应强度大小为B．圆环的质量为m，半径为r ‎，给环以竖直向上的初速度v，圆环上升的最大高度为H，然后落回抛出点，此过程中（　　）‎ A. 圆环先有扩张后有收缩趋势 ‎ B. 圆环上升时间比下降时间短 C. 圆环上升过程和下降过程产生的热量相同 ‎ D. 圆环上升过程经过位置时的速度小于 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．圆环上升时，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为逆时针方向；根据左手定则可得，圆环受到的安培力的方向向下；圆环下降时，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为顺时针方向；根据左手定则可得，圆环受到的安培力的方向向上；整个的过程中，圆环既没有扩张的趋势，也没有收缩的趋势。故A不符合题意。‎ B．由A的方向可得，圆环上升上安培力的方向向下，有： ；圆环下降时，安培力的方向向上，有：，由于上升与下降的高度是相等的，所以圆环上升的时间比较小。故B符合题意。‎ C．圆环运动的过程中的电动势为：E＝BLv，电流为：，设上升的高度是h，则有：‎ 产生的热量为：‎ 在圆环的运动过程中，虽然是变速运动，也接近是，虽然不能精确计算出上升与下降过程中产生的热量，但是可得，产生的热量与速度的大小成正比。由于整个的过程中不断由机械能转化为内能，所以上升的过程中的平均速度要大于下降过程的平均速度。所以上升的过程中产生的热量比较大。故C不符合题意。‎ D．圆环上升过程做加速度减小的减速运动，由运动学的知识可得前半段速度减小快，经过 位置时的速度小于，但不一定小于。，故D不符合题意。‎ ‎8.如图所示，用细导线围成一个有缺口的双环形回路，环所在的广阔空间有垂直纸面向外的匀强磁场，当磁感应强度减小时，下列各图感应电流方向正确的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】当磁场的磁感应强度B减小时，穿过闭合回路的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向里，根据安培定则，外环的感应电流方向为顺时针方向，内环为逆时针方向。故ABC错误，D正确。‎ ‎9.如图所示，等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场，另有一等腰直角三角形导线ABC以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场，穿越过程中速度始终与AB边垂直且保持AC平行于OQ．关于线框中的感应电流，以下说法中正确的是（　　）‎ A. 完全进入磁场时感应电流沿顺时针方向 B. 完全进入磁场时感应电流沿顺时针方向 C. 开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向 D. 开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当线框完全进入磁场后，线框中的磁通量不再变化，线圈中无电流。故AB错误。‎ C．由楞次定律可知，线框开始进入磁场时，感应电流沿逆时针方向。故C错误。‎ D．由楞次定律可知，线框开始穿出磁场时，感应电流沿顺时针方向。故D正确。‎ ‎10.如图所示，矩形线框在匀强磁场中做的各种运动，能够产生感应电流的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：线框在匀强磁场中运动时，穿过线框的磁感线条数不变，即磁通量不变，没有感应电流产生，故A错误；‎ B项：线框在磁场中转动时，穿过线框的磁通量发生变化，产生感应电流，故B正确。‎ CD项：线框与磁场平行，穿过线框的磁通量为零，当线框向右平动时，磁通量保持为零，没有变化，所以没有感应电流产生，故CD错误。‎ 故选：B。‎ ‎11.如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨PP’、QQ’倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端P、Q分别用导线与水平正对放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，开始时金属板未带电，板间有一带正电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上。现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，下滑过程中金属棒ab与导轨接触良好且与导轨垂直，不计金属板的充电时间。则下列说法正确的是 A. 金属棒ab最终匀速下滑 B. 金属棒ab一直加速下滑 C. 微粒先向M板运动后向N板运动 D. 微粒先向N板运动后向M板运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.金属棒沿光滑导轨加速下滑，棒中有感应电动势而对电容器充电，充电电流通过金属棒时金属棒受安培力作用，只有金属棒速度增大时才有充电电流，因此总有 mgsin-BIl＞0‎ 金属棒将一直加速，选项A错误B正确；‎ CD.由右手定则可知，金属棒a端电势高，则M板带正电荷，所以带正电荷的微粒一直向N板运动，选项CD错误。‎ ‎12.在如图所示的有界匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场方向垂直。线圈按下列哪种方式运动时会有感应电流产生 A. 线圈在磁场内沿纸面向上平移 B. 线圈在磁场内沿纸面向下平移 C. 线圈垂直纸面向外平移 D. 将线圈沿纸面向右拉出磁场 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．线圈在磁场内沿纸面向上平移时，穿过线圈的磁通量不变，则不能产生感应电流，选项A错误；‎ B．线圈在磁场内沿纸面向下平移时，穿过线圈的磁通量不变，则不能产生感应电流，选项B错误；‎ C．线圈垂直纸面向外平移时，穿过线圈的磁通量不变，则不能产生感应电流，选项C错误；‎ D．将线圈沿纸面向右拉出磁场时，穿过线圈的磁通量减小，则能产生感应电流，选项D正确。‎ ‎13.2019年10月1日，伟大祖国70华诞，举国欢庆，盛大阅兵仪式在京隆重举行。当空军司令员丁来杭上将带着领航梯队驾机从天安门城楼上空飞过时场面极其震撼。当飞行员驾机沿长安街由东向西方向做飞行表演时，飞行员左右两机翼端点哪一点电势高（ ）‎ A. 飞行员右侧机翼电势低，左侧高 B. 飞行员右侧机翼电势高，左侧电势低 C. 两机翼电势一样高 D. 条件不具备，无法判断 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】当飞机在北半球飞行时，由于地磁场的存在，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，当飞机做水平飞行时，由右手定则可判知，在北半球，不论沿何方向水平飞行，都是飞机的左方机翼电势高，右方机翼电势低；但由于是飞行表演，所以飞行角度不确定，如果倒过来飞，则方向相反，因此无法判定。‎ A．飞行员右侧机翼电势低，左侧高，与结论不相符，选项A错误；‎ B．飞行员右侧机翼电势高，左侧电势低，与结论不相符，选项B错误；‎ C．两机翼电势一样高，与结论不相符，选项C错误；‎ D．条件不具备，无法判断，与结论相符，选项D正确；‎ ‎14.转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示，转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其手指上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（ ）‎ A. 笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越大 B. 笔杆上的各点做圆周运动的力是由向心力提供的 C. 笔尖上的小钢珠在快速的转动随笔一起做离心运动 D. 若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，金属笔杆两端可能会形成电势差 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由向心加速度公式an=ω2R，笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，故A错误；‎ B．杆上的各点做圆周运动的向心力是由杆的弹力提供的，故B错误；‎ C．当转速过大时，当提供的向心力小于需要向心力，出现笔尖上的小钢珠有可能做离心运动被甩走，故C错误；‎ D．当金属笔杆转动时，切割地磁场，从而产生感应电动势，金属笔杆两端 可能会形成电势差，故D正确；‎ ‎15.‎ ‎ 法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕．法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连．当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则（ ）‎ A. 电刷B的电势高于电刷A的电势 B. 若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变大 C. 若仅将电刷A向盘边缘移动，使电刷A、B之间距离增大，灵敏电流计的示数将变大 D. 金属盘转动的转速越大，维持其做匀速转动所需外力做功的功率越小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 试题分析：根据右手螺旋定则，左端磁极为N极，右端磁极为S极，圆盘转动，切割磁感线，根据右手定则，感应电动势的方向为A到B，所以B点的电势高于A点电势．故A正确．仅减小电刷之间的距离，切割产生的感应电动势减小，灵敏电流计的示数减小．故B错误．提高金属盘的转速，切割产生的感应电动势增大，灵敏电流计的示数增大．故C正确．金属盘转动的转速越大，则产生的电动势增大，感应电流增大，需要的维持其做匀速转动所需外力增大，外力的做功的功率：P=Fv增大．故D错误．故选AC．‎ 考点：楞次定律；右手螺旋定则 ‎16.一长直铁芯上绕有线圈P，将一单匝线圈Q用一轻质绝缘丝线悬挂在P的左端，线圈P的中轴线通过线圈Q的中心，且与线圈Q所在的平面垂直。将线圈P连接在如图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E为直流电源，S为开关。下列情况中，可观测到Q向右摆动的是（　　）‎ A. S闭合的瞬间 B. S断开的瞬间 C. 在S闭合的情况下，将R的滑片向b端移动时 D. 在S闭合的情况下，保持电阻R的阻值不变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由楞次定律的第二种描述：“来拒去留”可知要使Q向右运动，通过Q、P的磁通量应减小，所以流过P的电流需减小；而S闭合过程中电流增大，磁通量增大。故A不符合题意。‎ B．S断开的瞬间，流过P的电流减小，磁通量减小，所以Q将向右运动。，故B符合题意。‎ C．在S闭合的情况下，若将移动滑动头向b端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中电流增大，磁通量增大，故会使Q左移。故C不符合题意。‎ D．在S闭合的情况下，保持电阻R的阻值不变，则电路中的电流不变，所以穿过Q的磁通量不变，所以Q内不能产生感应电流，Q不动。故D不符合题意。‎ 二．多选题（共4小题，4分/题，共16分）‎ ‎17.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，分析各图中感应电流的方向在导体中由a→b的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，应用右手定则判断可得：A 中电流由a→b．故选项A符合题意．‎ B.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，应用右手定则判断可得：B中电流由b→a．故选项B不符合题意．‎ C.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，应用右手定则判断可得：C中电流沿a→c→b→a方向．故选项C不符合题意．‎ C.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，应用右手定则判断可得：D中电流由b→a．故选项D不符合题意．‎ ‎18.如图所示，设匀强磁场的磁感应强度B＝0.10T，矩形线框向右匀速运动的速度v＝5.0m/s，长度l＝40cm的一条边在磁场中切割磁感线，整个线框的电阻R＝0.05Ω，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 感应电流的方向为顺时针 B. 感应电流的方向为逆时针 C. 感应电动势的大小为0.2 V D. 感应电流的大小为0.4A ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针。故A正确、B错误。‎ C．线框中的感应电动势为：‎ E＝Blv＝0.1×0.4×5V＝0.2V 故C正确。‎ D．线框中的感应电流为：‎ 故D错误。‎ ‎19.法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用长直导线连通，长直导线正下面平行放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是（　　）‎ A. 只要A线圈中电流足够强，小磁针就会发生偏转 B. A线圈闭合开关电流稳定后，线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针也不偏转 C. 线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转 D. 线圈A和电池断开瞬间，小磁针不会偏转 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．只有电键闭合瞬间、断开瞬间有感应电流，即原磁场变化时才有感应电流，A中的电流稳定时，B内不产生感应电流，与A中电流的大小无关。故A不符合题意。‎ B．A接通到达稳定后B内没有感应电流，与B的线圈的匝数无关。故B符合题意。‎ CD．电键闭合瞬间、断开瞬间有感应电流，即原线圈A产生的磁场变化时就有感应电流，故线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转；线圈A和电池断开瞬间，小磁针也会偏转，故C符合题意，D不符合题意。‎ ‎20.电子感应加速器就是利用感应电场使电子加速的设备。电子在两极间的环形真空室中，受到其他约束始终沿逆时针方向做圆周运动。上图为感应加速器的侧视图，下图是真空室的俯视图。上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈电流折大小、方向可以变化，所产生的感应电场使电子加速。若此时电磁铁中通有图示电流。则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 若电磁铁中电流减小，则电子被加速 B. 若电磁铁中电流增大，则电子被加速 C. 若电磁铁中电流反向，则电子一定被减速 D. 若电磁铁中电流反向，且电流减小，则电子仍被加速 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】若电磁铁中的电流减小，则由N极指向S极的磁感应强度也减小，由楞次定律感生电场产生的磁感应强度应阻碍磁感应强度的减小，所以感应电场为逆时针方向，即电流方向为逆时针，所以电子在逆时针方向的电场力作用下减速，故A错误； 若电磁铁中的电流增大，则由N极指向S极的磁感应强度也增大，由楞次定律感生电场产生的磁感应强度应阻碍磁感应强度的增大，所以感应电场为顺时针方向，即电流方向为顺时针，所以电子在顺时针方向的电场力作用下加速，故B正确； 若电磁铁中电流反向，但电变化未知，无法判断电子的运动状态，故C错误； 若电磁铁中电流反向，且电流减小，则磁感应强度方向反向且减小，则根据楞次定律感应电场产生的磁感应强度应该阻碍此时磁感应强度的减小，所以感应电场为顺时针，即电流方向为顺时针，所以电子仍被加速，故D正确；‎ 三．填空题（共2小题，2分/空，共10分）‎ ‎21.如图所示，在图（1）中，G为指针在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况。今使它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是______；图（3）中电流计的指针将向____偏转；图（4）中的条形磁铁上端为____极。   ‎ ‎【答案】 (1). 向下 (2). 右 (3). N ‎【解析】‎ 图（1）可知，当电流从电流计的左接线柱流入时，指针向左偏．图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向在螺线管中是由上到下，根据楞次定律知，条形磁铁S向下插入．图（3）当条形磁铁N极向下插入时，根据楞次定律，可知螺线管中感应电流方向由下到上，则指针向右偏；图（4）中可知指针向右偏，则线圈中有感应电流的方向从下到上，由楞次定律可知，条形磁铁S极向上拔出，由上端为N极． 点睛：解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向，基础题，注意电流进入电流表，指针向何处偏转，是解题的关键.‎ ‎22.如图所示，竖直放置 通电直导线旁有一个通电的环形线圈。当环面与直导线在同一平面内时，环形线圈被直导线排斥向右平移，由此可知环形线圈里电流的方向是_____，直导线受到环形线圈的作用方向是_____。‎ ‎【答案】 (1). 逆时针方向 (2). 向左 ‎【解析】‎ ‎【详解】［1］［2］直导线中的电流方向由下向上，根据安培定则，导线右侧区域磁感应强度方向向内，环形线圈被直导线排斥向右平移，依据左手定则与右手螺旋定则，可知，环形线圈里电流的方向逆时针，依据牛顿第三定律，可知，环形线圈被直导线排斥向右平移，那么直导线受到环形线圈的作用方向是向左。‎ 四．计算题（共3小题，共26）‎ ‎23.如图所示，宽度L=1m的足够长的U形金属框架水平放置，框架处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，框架导轨上放一根质量m=0.2kg、电阻R=1.0Ω的金属棒ab，棒ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，现用外力F使棒从静止开始沿导轨向右运动（ab棒始终与导轨接触良好且垂直），棒最终的稳定速度v=2m/s,（框架电阻不计，g取10m/s2）则此时：‎ ‎（1）判断ab棒两端电势高低并求电压Uab是多少？‎ ‎（2）外力F的大小是多少？‎ ‎【答案】（1）-2V（2）3N ‎【解析】‎ 分析】‎ ‎（1）根据右手定则可以判断电势的高低，通过法拉第电磁感应定律可以求出Uab；‎ ‎（2）根据平衡条件可以求解拉力F的大小；‎ ‎【详解】（1）根据右手定则可知，电流由，故b端电势高于a端电势 则根据法拉第电磁感应定律可知：；‎ ‎（2）棒稳定时，受到安培了：‎ 其中：‎ 根据平衡条件可知： ‎ 代入数据解得。‎ ‎【点睛】本题考查右手定则和法拉第电磁感应定律的应用，注意安培力的方向和大小的判断，然后根据平衡条件进行求解即可。‎ ‎24.如题甲图所示，两相距L＝1m的平行金属导轨固定于水平面上，导轨左端与阻值R＝1Ω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＝0.1kg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图象如图所示。在10s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）0﹣10s内匀强磁场的磁感应强度大小；‎ ‎【答案】（1）0.08N （2）T ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)0﹣5s内金属杆未进入磁场，根据牛顿第二定律得：F﹣μmg＝ma1‎ 由图可知 ‎10～15s内金属杆水平方向仅在摩擦力作用下运动，由图可知 ‎ 根据牛顿第二定律得：μmg＝ma2‎ 联立解得：‎ F＝0.08N ‎(2)在5～10s时间段杆在磁场中做匀速运动，因此有：F＝μmg+F安 又 F安＝B0IL 联立并代入数据解得：‎ ‎25.如图所示，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，金属杆的电阻为r，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨电阻可忽略，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。（重力加速度为g）‎ ‎（1）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；‎ ‎（2）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。‎ ‎（3）杆在下滑距离d的时以经达到最大速度，求此过程中通过电阻的热量Q。‎ ‎【答案】（1）， gsinθ；（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)杆受力图如图所示：‎ 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。‎ 故ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图如上所示。‎ 当ab杆速度为v时，感应电动势：E＝BLv 此时电路中电流：‎ ab杆受到安培力：‎ 由牛顿运动定律得：mgsinθ﹣F＝ma 解得加速度为：‎ ‎(2)当金属杆匀速运动时，杆的速度最大，‎ 由平衡条件得：‎ 解得最大速度：‎ ‎(3)杆在下滑距离d时，根据能量守恒定律得：mgdsinθ＝Q 解得：Q＝mgdsinθ-‎ 电阻R产生的热量 ‎ ‎