高中物理专项练习：电磁感应

高中物理专项练习：电磁感应一．选择题1. （高三考试大纲调研卷10）如图所示,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场边界的间距为L。

一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行。

t＝0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合 (图中位置Ⅰ),导线框的速度为v0。

经历一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置Ⅱ),导线框的速度刚好为零。

此后,导线框下落,经过一段时间回到初始位置Ⅰ(不计空气阻力),则A. 上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等B. 上升过程中线框产生的热量与下降过程中线框产生的热量相等C. 上升过程中,导线框的加速度逐渐增大D. 上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力的平均功率【答案】D【解析】线框运动过程中要产生电能,根据能量守恒定律可知,线框返回原位置时速率减小,则上升过程动能的变化量大小大于下降过程动能的变化量大小,根据动能定理得知,上升过程中合力做功较大,故A错误；线框产生的焦耳热等于克服安培力做功,对应与同一位置,上升过程安培力大于下降过程安培力,上升与下降过程位移相等,则上升过程克服安培力做功等于下降过程克服安培力做功,上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量的多,故B错误；上升过程中,线框所受的重力和安培力都向下,线框做减速运动。

设加速度大小为a,根据牛顿第二定律得：,,由此可知,线框速度v减小时,加速度a也减小,故C错误；下降过程中,线框做加速运动,则有：,,,由此可知,下降过程加速度小于上升过程加速度,上升过程位移与下降过程位移相等,则上升时间短,下降时间长,上升过程与下降过程重力做功相同,则上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力的平均功率,D正确；故选：D。

2.（广东惠州第三次调研）两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环. 当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示方向的感应电流. 则A. A可能带正电且转速增大B. A可能带正电且转速减小C. A可能带负电且转速减小D. A可能带负电且转速增大【答案】AC3.（高三考试大纲调研卷9）如图所示,在0≤x≤2L的区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,粗细均匀的正方形金属线框abcd位于xOy平面内,线框的bc边与x 轴重合,cd边与y轴重合,线框的边长为L,总电阻为R。

现让线框从图示位置由静止开始沿x 轴正方向以加速度a做匀加速运动,则下列说法正确的是( )A. 进入磁场时,线框中的电流沿abcda方向,出磁场时,线框中的电流沿adcba方向B. 进入磁场时,c端电势比d端电势高,出磁场时,b端电势比a端电势高C. a、b两端的电压最大值为D. 线框中的最大电功率为【答案】ACD4. （全国考试大纲调研卷3）如图所示的甲、乙、丙图中,MN、PQ是固定在同一水平面内足够长的平行金属导轨．导体棒ab垂直放在导轨上,导轨都处于垂直水平面向下的匀强磁场中．导体棒和导轨间接触良好且摩擦不计,导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略,甲图中的电容器C原来不带电．今给导体棒ab一个向右的初速度v,在甲、乙、丙图中导体棒ab在磁场中的最终运动状态是( )A．甲、丙中,棒ab最终将以相同速度做匀速运动；乙中ab棒最终静止B．甲、丙中,棒ab最终将以不同速度做匀速运动；乙中ab棒最终静止C．甲、乙、丙中,棒ab最终均做匀速运动D．甲、乙、丙中,棒ab最终都静止【答案】B5.（江苏宿迁期末）如图所示,导体框位于竖直平面内,匀强磁场垂直于纸面向里,磁感应强度大小B＝2.0T,水平导体棒MN可沿两侧足够长的光滑导轨下滑而不分离,导体棒MN质量m＝0.1kg,接入电路的电阻r＝1.0Ω；导轨宽度L＝1.0m,定值电阻R＝3.0Ω,装置的其余部分电阻可忽略不计。

将导体棒MN无初速度释放,导体棒下滑h＝2.0m高度时速度达到最大,重力加速度g＝10m/s2．则导体棒（）A．下滑的最大速度为4m/sB．从释放到下滑h高度所经历时间为2.1sC．从释放到下滑h高度过程中,电阻R产生的热量为1.95JD．从释放到下滑h高度过程中,通过电阻R的电荷量为1C【答案】BD【名师解析】导体棒匀速运动时速度最大,设为v。

根据＝mg得：v＝1m/s,故A错误。

根据牛顿第二定律得：mg﹣＝ma＝m,变形得：mg△t﹣△t＝m△v,两边求和得：∑mg△t﹣∑△t＝∑m△v,可得：mgt﹣＝mv,解得 t＝2.1s,故B正确。

从释放到下滑h高度过程中,根据能量守恒定律得：mgh＝+Q,电阻R产生的热量为：QR ＝Q,解得：QR＝1.4625J,故C错误。

从释放到下滑h高度过程中,通过电阻R的电荷量为：q＝＝＝＝1C,故D正确。

6. （全国考试大纲调研卷3）如图a所示在光滑水平面上用恒力F拉质量为m的单匝均匀正方形铜线框,边长为a,在1位置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时t＝0,若磁场的宽度为b(b>3a),在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0并开始离开匀强磁场．此过程中v－t图象如图b所示,则( )A．t＝0时,线框右侧边MN两端的电压为Bav0B．在t0时刻线框的速度为v0－C．线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比t0时刻线框的速度大D．线框从1位置进入磁场到完全离开磁场位置3过程中,线框中产生的电热为2Fb【答案】BD7．【江门调研】如图所示为游乐场中过山车的“磁力刹车装置”。

在过山车两侧安装铜片,停车区的轨道两侧安装强力磁铁,当过山车进入停车区时,铜片与强力磁铁的相互作用使过山车能很快地停下,下列说法中错误的是( )A．过山车进入停车区时其动能转化成电能B．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流C．把铜片换成有机玻璃片,也能达到相同的刹车效果D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速【答案】C8.（江苏高邮市下学期调研）如图所示,两相同灯泡A1、A2,A1与一理想二极管D连接,线圈L的直流电阻不计．下列说法正确的是A．闭合开关S后,A1会逐渐变亮B．闭合开关S稳定后,A1、A2亮度相同C．断开S的瞬间,a点的电势比b点低D．断开S的瞬间,A1会逐渐熄灭【答案】D与一理想二极管D连接,闭合开关S后,理想二极管D导通,A1立刻变亮,选项A错【解析】A1误；由于线圈L的直流电阻不计,闭合开关S稳定后,A1熄灭,选项B错误；断开S的瞬间,线圈L产生自感电动势,与二极管和灯泡A1构成回路,由于线圈L产生自感电动势为顺时针方向,理想二极管D处于反向截止状态,a点的电势比b点低,A1立即逐渐熄灭,选项C正确D 错误。

9．（南阳一中质检）如图（a）所示,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ＝30°固定在地面上,M、P之间接电阻箱R,电阻箱的阻值范围为0～4Ω,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B＝0．5T。

质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为r。

现从静止释放杆ab,测得最大速度为v m。

改变电阻箱的阻值R,得到v m与R的关系如图（b）所示。

已知轨道间距为L＝2m,重力加速度取g＝10m／s2,轨道足够长且电阻不计。

则A．金属杆滑动时产生的感应电流方向是a→b→M→P→aB．当R＝0时,杆ab匀速下滑过程中产生感生电动势的大小为2VC．金属杆的质量为m＝0．2kg,电阻r＝2ΩD．当R＝4Ω时,回路瞬时电功率每增加1W的过程中合外力对杆做的功为0．6J【答案】BCD10. (山东济南莱芜区联考)如图甲所示,正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示．t＝0时刻,磁感应强度B的方向垂直纸面向里,设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正．则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是( )A． B．C． D．【答案】AC二．计算题1.（江苏泰州期末）如图所示,光滑导轨MN和PQ固定在竖直平面内,导轨间距为L,两端分别接有阻值均为R的定值电阻R1和R2.两导轨间有一边长为L2的正方形区域abcd,该区域内有磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场．一质量为m的金属杆与导轨相互垂直且接触良好,从ab处由静止释放,若金属杆离开磁场前已做匀速运动,其余电阻均不计．求：(1) 金属杆离开磁场前的瞬间流过R1的电流大小和方向；(2) 金属杆离开磁场时速度的大小；(3) 金属杆穿过整个磁场过程中电阻R1上产生的电热．【解析】(1) 设流过金属杆中的电流为I,由平衡条件得mg＝BI L2,解得I＝2mgBL(2分)所以R1中的电流大小I1＝I2＝mgBL(2分)方向从P到M.(1分)2．（15分）（江苏高邮市第二学期质检）如图所示,光滑导轨MN和PQ固定在同一水平面上,,两导轨间有一边长为的正方形区域两导轨距离为L,导轨左端接有阻值为R的定值电阻R1abcd,该区域内有方向坚直向下的匀强磁场,磁感应强度为B．一质量为m的金属杆与导轨接触良好并静止于ab处,现用一恒力F沿水平方向拉杆,使之由静止起向右运动,若杆出磁场前已做匀速运动,不计导轨及金属杆的电阻．求：的电流大小和方向；（1）金属杆出磁场前的瞬间流过R1（2）金属杆做匀速运动时的速率；上产生的电热．（3）金属杆穿过整个磁场过程中R1（3）设整个过程电路中产生的总电热为Q, 根据能量守恒定律得：Q=F×﹣mv2,（2分）解得：Q=FL﹣,（3分）。