物理高考二轮专题复习与测试：专题强化练十二 电磁感应规律及其应用 Word版含解析

专题强化练(十二)考点1楞次定律和电磁感应定律1(2019合肥模拟)如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，当磁感应强度逐渐增大时，以下说法正确的是()A线圈中产生顺时针方向的感应电流B线圈中产生逆时针方向的感应电流C线圈中不会产生感应电流D线圈面积有缩小的倾向解析：由于线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零当磁感应强度增大时，穿过线圈的磁通量仍然为零，则线圈中不会产生感应电流，故C项正确答案：C2(多选)(2019郑州模拟)如图甲所示，等离子气流由左方连续以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中，ab直导线与M、N相连接，线圈A与直导线cd连接，线圈A内有按图乙所示规律变化的磁场，且规定向左为磁场B的正方向，则下列叙述正确的是()A01 s内，ab、cd导线互相排斥B12 s内，ab、cd导线互相吸引C23 s内，ab、cd导线互相吸引D34 s内，ab、cd导线互相排斥解析：根据左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转，负离子向下极板N偏转，所以ab中电流方向是由a向b的在第1 s内，线圈A内磁场方向向右，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流方向是由c向d的，根据ab、cd内电流的流向关系，可知两导线相互吸引，故A项错误；在第2 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增加，由楞次定律可知感应电流的方向是由c向d的，根据电流的流向关系可知两导线相互吸引，故B项正确；同理可以判断C项错误，D项正确答案：BD3(2019深圳模拟)某一学习小组在研究电磁感应现象时，利用一根粗细均匀的金属丝弯成导轨abcd，a()b3b()c.导体棒ef的电阻是bc段电阻的两倍，如图所示，匀强磁场垂直于导轨平面，当用平行于导轨的外力F将导体棒ef由靠近bc位置匀速向右移动时，则()A导体棒ef两端的电压不变B导体棒ef中的电流变大C拉力F的瞬时功率变大D导轨abcd消耗的电功率先变大后变小解析：设ef的电阻为r，ebcf的电阻为R，ef长为L，速度为v，磁感应强度为B，则导体棒ef产生的感应电动势为：EBLv；ef两端的电压为：UE，E、r不变，R变大，可知U变大，选项A错误；ef中的电流为：I，E、r不变，R变大，I变小，选项B错误；导体棒匀速运动时拉力F的功率等于回路中的电功率，为P，R增大，则P减小，选项C错误abcd消耗的功率是电源ef的输出功率，根据条件：a()b3b()c，ef的电阻是bc段电阻的两倍，可知ebcf的电阻先小于ef的电阻，再等于ef的电阻，后大于ef的电阻，所以导轨abcd消耗的电功率先增大后减小，选项D正确答案：D4(2019成都模拟)如图所示，ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L1 m，导轨左端连接一个R2 的电阻，将一根质量为0.2 kg的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计，整个装置放在磁感应强度为B2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动，试解答以下问题：(1)若施加的水平外力恒为F8 N，则金属棒达到的稳定速度v1是多少？(2)若施加的水平外力的功率恒为P18 W，则金属棒达到的稳定速度v2是多少？解析：(1)由平衡条件得FF安，所以金属棒的速度v1，代入数据解得v14 m/s；(2)金属棒速度达到稳定时，由平衡条件得水平外力FF安，功率PFv2，解得v23 m/s.答案：(1)4 m/s(2)3 m/s考点2电磁感应中的图象问题5(2019惠州模拟)如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里一个三角形闭合导线框，由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t0)，规定逆时针方向为电流的正方向，则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是()解析：线框进入磁场的过程，磁通量向里增加，根据楞次定律得知感应电流的磁场向外，由安培定则可知感应电流方向为逆时针，电流i应为正方向，选项B、C错误；线框进入磁场的过程，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由EBLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；线框完全进入磁场的过程，磁通量不变，没有感应电流产生线框穿出磁场的过程，磁通量向里减小，根据楞次定律得知感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流方向为顺时针，电流i应为负方向；线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由EBLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小，选项A正确，D错误答案：A6(多选)(2019德州模拟)如图甲所示，一正方形导线框ABCD置于匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，则线框中的电流I和导线AB受到的安培力F随时间t变化的图象分别是(规定垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，逆时针方向为线框中电流的正方向，向右为安培力的正方向)()解析：由B-t图象可知，0内，线圈中向里的磁通量增大，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，沿ABCDA方向，即电流为正方向；T内，线圈中向里的磁通量减小，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针方向，即电流为负方向；由法拉第电磁感应定律E，由于磁感应强度均匀变化，所以产生的感应电流大小保持不变，选项A正确，B错误；0内，电路中电流方向为逆时针，根据左手定则可知，AB边受到的安培力的方向向右，为正值；T内，电路中的电流为顺时针，AB边受到的安培力的方向向左，为负值；根据安培力的公式FBIL，电流大小不变，安培力的大小与磁感应强度成正比，选项C正确，D错误答案：AC7(2019上饶模拟)在如图所示的竖直平面内，在水平线MN的下方有足够大的匀强磁场，一个等腰三角形金属线框顶点C与MN重合，线框由静止释放，沿轴线DC方向竖直落入磁场中忽略空气阻力，从释放到线框完全进入磁场过程中，关于线框运动的v-t图象，可能正确的是()解析：线框进入磁场过程中受到的安培力FBIl，线框切割磁感线的有效长度l增大、安培力增大，由牛顿第二定律得：mgFma，得ag，线框由静止加速，由于l、v不断增大，a不断减小，则线框做加速度减小的加速运动，选项C正确答案：C8(2019太原模拟)如图甲中，两平行光滑金属导轨放置在水平面上且间距为L，左端接电阻R，导轨电阻不计整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中将质量为m、电阻为r的金属棒ab置于导轨上当ab受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动时，F与金属棒速度v的关系如图乙所示已知ab与导轨始终垂直且接触良好，设ab中的感应电流为I，ab受到的安培力大小为F安，R两端的电压为UR，R的电功率为P，则下图中正确的是()解析：由题图乙可得FF0kv，金属棒切割磁感线产生电动势EBLv，金属棒中电流I，金属棒受安培力F安BIL，对金属棒根据牛顿第二定律：FF安ma，代入得：F0vma，所以金属棒做加速度减小的加速运动，当加速度减为零时，做匀速运动，选项A正确；F安，URR，R消耗的功率P，选项B、C、D错误答案：A考点3电磁感应中的电路和动力学问题9(多选)(2019成都模拟)如图甲，线圈A(图中实线，共100匝)的横截面积为0.3 m2，总电阻r2 ，A右侧所接电路中，电阻R12 ，R26 ，电容C3 F，开关S1闭合A中有横截面积为0.2 m2的区域C(图中虚线)，C内有图乙所示的变化磁场，t0时刻，磁场方向垂直于线圈平面向里下列判断正确的是()A闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流由b流向aB闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流大小为0.4 AC闭合S2、电路稳定后再断开S1，通过R2的电流由b流向aD闭合S2、电路稳定后再断开S1，通过R2的电荷量为7.2106 C解析：根据楞次定律，线圈中产生的感应电流为顺时针方向，则闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流由a流向b，选项A错误；根据法拉第电磁感应定律EnS1000.2 V4 V，则闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流大小为I A0.4 A，选项B正确；闭合S2、电路稳定后电容器上极板带正电，则当再断开S1，电容器放电，通过R2的电流由a流向b，选项C错误；电路稳定后电容器带电量QCUR231060.46 C7.2106 C，则电路稳定后再断开S1，通过R2的电荷量为7.2106 C，选项D正确答案：BD10(多选)(2019桂林三校联考)如图甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一水平面上，两导轨间距L0.20 m，两导轨的左端之间连接的电阻R0.40 ，导轨上停放一质量m0.10 kg的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻r0.10 ，导轨的电阻可忽略不计整个装置处于磁感应强度B0.50 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下现用一水平外力F水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示求金属杆开始运动经t5.0 s时()A通过金属杆的感应电流的大小为1 A，方向由b指向aB金属杆的速率为4 m/sC外力F的瞬时功率为1 WD05.0 s内通过R的电荷量为5 C解析：金属杆向右切割磁感线，由右手定则知电流方向为b指向a，金属杆开始运动经t5.0 s，由图象可知电压为0.4 V，根据闭合电路欧姆定律得I A1 A，故A正确；根据法拉第电磁感应定律知EBLv，根据电路结构可知：UE，解得v5 m/s，故B错误；根据电路知UBLv0.08v0.08at，结合U-t图象知金属杆做匀加速运动，加速度为a1 m/s2，根据牛顿第二定律，在5 s末时对金属杆有：FBILma，解得：F0.2 N，此时F的瞬时功率PFv0.25 W1 W，故C正确；05.0 s内通过R的电荷量为qI()tt2.5 C，故D错误答案：AC11(2019怀化模拟)如图甲所示，足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨MN，PQ竖直放置，其宽度L1 m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接阻值为R0.40 的电阻，质量为m0.01 kg，电阻为r0.30 的金属棒ab紧贴在导轨上现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图乙中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g取10 m/s2(忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响)求：(1)判断金属棒两端a、b的电势高低；(2)磁感应强度B的大小；(3)在金属棒ab从开始运动的1.5 s内，电阻R上产生的热量解析：(1)由右手定则可知，ab中的感应电流由a流向b，ab相当于电源，则b点电势高，a点电势低；(2)由x-t图象求得t1.5 s时，金属棒的速度v m/s7 m/s，金属棒匀速运动时所受的安培力大小为FBIL，I，EBLv，联立得F，根据平衡条件得Fmg，则有mg，代入数据解得B0.1 T；(3)金属棒ab在开始运动的1.5 s内，金属棒的重力势能减小转化为金属棒的动能和电路的内能设电路中产生的总焦耳热为Q，根据能量守恒定律得mgxmv2Q，代入数据解得Q0.455 J，故R产生的热量为QRQ0.26 J.答案：(1)b点电势高，a点电势低(2)0.1 T (3)0.26 J12(2019泉州模拟)如图，水平面内有一光滑金属导轨QPMN，MP边长度为d3 m、阻值为R1.5 ，且MP与PQ垂直，与MN的夹角为135，MN、PQ边的电阻不计将质量m2 kg、电阻不计的足够长的直导体棒搁在导轨上，并与MP平行，棒与MN、PQ交点E、F间的距离L4 m，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B0.5 T在外力作用下，棒由EF处以初速度v03 m/s向右做直线运动，运动过程中回路的电流强度始终不变求：(1)棒在EF处所受的安培力的功率P；(2)棒由EF处向右移动距离2 m所需的时间t；(3)棒由EF处向右移动2 s的过程中，外力做功W.解析：(1)棒在EF处的感应电动势EBLv06 V，根据闭合电路的欧姆定律可得电流为I4 A，安培力FABIL8 N，安培力的功率PFAv024 W；(2)棒向右移动2 m的过程中回路磁通量变化量为：BSB(Lxx2)5 Wb，因为电流强度始终不变，电动势也不变，由法拉第电磁感应定律E可得t s0.83 s；(3)棒由EF处向右移动2 s的过程中，磁通量变化量为：Et12 Wb，棒扫过的面积为：S24 m2，2 s的过程棒移动了x，S(2Lxx2)，x4 m，此时电动势不变，为：EB(Lx)v，代入数据解得v1.5 m/s，安培力做功等于回路产生的焦耳热WAI2Rt248 J，根据动能定理有WWAmv2mv，代入数据解得W41.25 J.答案：(1)24 W(2)0.83 s(3)41.25 J