《2025年高中同步单元滚动强化卷高中物理选择性必修第二册人教版》

11. 图12甲是一小孩在玩闪光跳跳球玩具，其发光原理可简化为如图12乙所示：橡胶转轮中电阻不计的金属丝通过其圆心，转轮可绕其中心的水平轴O无摩擦地转动，金属丝AC两端用导线接有发光二极管，并固定在轮圈上，整个转轮有一半处在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场(视为固定不动)中。当转轮的角速度大于或等于$\omega_{0}$时，二极管才能发光。已知转轮的直径(A、C间的距离)为d。则下列分析正确的是(AC)

A.图12乙中当转轮逆时针转动时二极管才可能发光
B.图12乙中当转轮顺时针转动时二极管才可能发光
C.二极管恰好发光时，其两端电压为$\frac{Bd^{2}\omega_{0}}{8}$
D.二极管恰好发光时，其两端电压为$\frac{Bd^{2}\omega_{0}}{4}$

答案： 11.AC 解析：要使二极管发光，应使感应电流方向从$A\rightarrow C$，由右手定则，可知转轮逆时针转动时二极管才可能发光，故A正确，B错误；由题意得，二极管恰好发光时转轮的角速度为$\omega_0$，此时金属丝的感应电动势$E=\frac{B\omega_0(\frac{d}{2})^2}{2}=\frac{B\omega_0d^2}{8}$，故C正确，D错误。

12. (6分)如图13A所示为指针在中央的灵敏电流计G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13B中的条形磁铁的运动方向是向下(填“向上”或“向下”)；图13C中灵敏电流计的指针将向右(填“左”或“右”)偏转；图13D中的条形磁铁上端为N(填“N”或“S”)极。

答案： 12.解析：从题图A中可知电流从灵敏电流计的正接线柱流入时，指针向左偏；图B中灵敏电流计向左偏转，说明电流从正接线柱流入，线圈中的电流盘旋而下，根据楞次定律知，条形磁铁向下插入；图C中当条形磁铁$N$极向下插入时，通过线圈向下的磁通量增大，线圈中的电流应盘旋而上，从负接线柱流入灵敏电流计，所以指针向右偏转；从图D中可知指针向右偏，则线圈中的电流应盘旋而上，由安培定则可知，感应磁场方向向上，条形磁铁向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，那么下端为$S$极，上端为$N$极。
答案：向下 右 $N$

13. (9分)某同学使用图14所示的三组器材探究电磁感应现象。
(1) 在图14甲中，闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P向右迅速移动的过程中，线圈B中的磁通量增大(填“增大”或“减小”)。
(2) 在图14乙中，将导体棒向右平移的过程中，灵敏电流计指针偏转(填“偏转”或“不偏转”)。
(3) 在图14丙中，将条形磁铁向下插入线圈的过程中，感应电流从负(填“正”或“负”)极接线柱流入灵敏电流计。

答案： 13.解析：
(1)在题图甲中，闭合开关$S$后，将滑动变阻器的滑片$P$向右迅速移动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流变大，线圈$A$中电流变大，线圈$A$产生的磁场增强，线圈$B$中的磁通量增大。
(2)在题图乙中，将导体棒向右平移时，导体棒切割磁感线，闭合电路中有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转。
(3)在题图丙中，将条形磁铁$S$极向下插入线圈时，线圈中的磁场方向向上，磁通量增大，闭合电路中有感应电流产生，由楞次定律可知，感应电流从负接线柱流入灵敏电流计。
答案：
(1)增大
(2)偏转
(3)负

14. （10分）如图15甲所示，匝数n = 100的正方形线圈，边长l = 10cm，线圈总电阻R = 5Ω，线圈内部匀强磁场磁感应强度按图15乙所示规律变化，0时刻线圈内磁场方向垂直于纸面向里，求：
(1) 0.03s时刻线圈中的感应电流；
(2) 0～0.06s内线圈中产生的热量。

答案： 14.解析：
(1)$0.03s$时刻磁场方向垂直于纸面向外，正在减小，线圈中感应电流产生的磁场也垂直于纸面向外，根据右手定则，电流方向为沿逆时针方向。设电动势大小为$E_1$，根据法拉第电磁感应定律$E_1=n\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}=n\frac{\Delta BS}{\Delta t}$，则线圈中的感应电流$I_1=\frac{E_1}{R}=2A$，即$0.03s$时刻感应电流大小为$2A$，沿逆时针方向。
(2)$0\sim0.02s$内，设电动势大小为$E$，根据法拉第电磁感应定律$E=n\frac{\Delta BS}{\Delta t}$，$0\sim0.06s$内线圈中产生的热量$Q=\frac{E^2}{R}t_1+\frac{E_2^2}{R}t_2$，解得$Q = 2.4J$。
答案：
(1)$2A$，沿逆时针方向
(2)$2.4J$