1、專題分層突破練13電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用a組1.(2020北京通州區(qū)一模)如圖甲所示,把一銅線圈水平固定在鐵架臺(tái)上,其兩端連接在電流傳感器上,能得到該銅線圈中的電流隨時(shí)間變化的圖線。利用該裝置可探究條形磁鐵在穿過(guò)銅線圈的過(guò)程中,產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。兩次實(shí)驗(yàn)中分別得到了如圖乙、丙所示的電流時(shí)間圖線(兩次用同一條形磁鐵,在距銅線圈上端不同高度處,由靜止沿銅線圈軸線豎直下落,始終保持直立姿態(tài),且所受空氣阻力可忽略不計(jì)),下列說(shuō)法正確的是()a.條形磁鐵的磁性越強(qiáng),產(chǎn)生的感應(yīng)電流峰值越大b.條形磁鐵距銅線圈上端的高度越小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流峰值越大c.條形磁鐵穿過(guò)銅線圈的過(guò)程中損失的機(jī)械能越大,產(chǎn)生的感應(yīng)

2、電流峰值越大d.兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過(guò)銅線圈的過(guò)程中所受的磁場(chǎng)力都是先向上后向下2.(多選)(2020河南鄭州高中畢業(yè)年級(jí)第一次質(zhì)量預(yù)測(cè))如圖所示,在范圍足夠大的空間存在一個(gè)磁場(chǎng),磁感線呈輻狀分布,其中磁感線o豎直向上,磁場(chǎng)中豎直固定一個(gè)輕質(zhì)彈簧。在距離彈簧某一高度處,將一個(gè)金屬圓盤(pán)由靜止釋放,圓盤(pán)下落的過(guò)程中盤(pán)面始終保持水平,且圓盤(pán)的中軸線始終與彈簧的軸線、磁感線o重合。從圓盤(pán)開(kāi)始下落,到彈簧被壓縮至最短的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()a.在圓盤(pán)內(nèi)磁通量逐漸增大b.從上往下看,在圓盤(pán)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻臏u流c.在接觸彈簧之前,圓盤(pán)做自由落體運(yùn)動(dòng)d.圓盤(pán)的重力勢(shì)能減少量等于彈簧彈性勢(shì)能的增加量3.

3、(2019山西名校聯(lián)盟測(cè)試)如圖所示,光滑水平面內(nèi)有一正方形導(dǎo)體線框abcd,置于垂直水平面向里、邊界為mn的勻強(qiáng)磁場(chǎng)外,線框的ab邊平行磁場(chǎng)邊界mn,線框以垂直于mn的速度v勻速進(jìn)入磁場(chǎng),線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中,產(chǎn)生的焦耳熱為q1,通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量為q1,若線框以速度2v勻速進(jìn)入磁場(chǎng),進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中,產(chǎn)生的焦耳熱為q2,通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量為q2,則下列選項(xiàng)正確的是()a.q2=2q1,q2=2q1b.q2=2q1,q2=q1c.q2=q1,q2=q1d.q2=4q1,q2=2q14.(多選)(2020山東等級(jí)考模擬)豎直放置的長(zhǎng)直密繞螺線管接入如圖甲所示的電路中,通有俯視順時(shí)針

4、方向的電流,其大小按圖乙所示的規(guī)律變化。螺線管內(nèi)中間位置固定有一水平放置的硬質(zhì)閉合金屬小圓環(huán)(未畫(huà)出),圓環(huán)軸線與螺線管軸線重合。下列說(shuō)法正確的是()a.t=t4時(shí)刻,圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢(shì)b.t=t4時(shí)刻,圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)c.t=t4和t=3t4時(shí)刻,圓環(huán)內(nèi)的感應(yīng)電流大小相等d.t=3t4時(shí)刻,圓環(huán)內(nèi)有俯視逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流5.(2020廣西南寧測(cè)試)如圖所示,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根水平放置的平行粗糙金屬導(dǎo)軌cd、ef,導(dǎo)軌上放有一金屬棒mn。現(xiàn)從t=0時(shí)刻起,給金屬棒通以圖示方向的電流且電流i的大小與時(shí)間t成正比,即i=kt,其中k為常量,不考慮電流對(duì)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的影響,金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直

5、且接觸良好。下列關(guān)于金屬棒的加速度a、速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像,可能正確的是()6.(多選)(2020山東泰安高三下二模)如圖所示邊長(zhǎng)為l的正方形金屬框放在光滑水平面上,金屬框以某初速度v0,穿過(guò)方向垂直水平面的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,速度變?yōu)関,速度方向始終垂直于邊ab和磁場(chǎng)邊界,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為d(dl)。則線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程和從磁場(chǎng)另一側(cè)穿出的過(guò)程相比較,正確的是()a.金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程速度變化量等于穿出磁場(chǎng)過(guò)程中速度變化量b.金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程速度變化量大于穿出磁場(chǎng)過(guò)程中速度變化量c.金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程產(chǎn)生的熱量等于穿出磁場(chǎng)過(guò)程產(chǎn)生的熱量d.金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程產(chǎn)生的熱量大于穿出磁場(chǎng)過(guò)程

6、產(chǎn)生的熱量b組7.(多選)(2020山東濰坊高三上學(xué)期期末)如圖所示,水平金屬導(dǎo)軌p、q間距為l,m、n間距為2l,p與m相連,q與n相連,金屬棒a垂直于p、q放置,金屬棒b垂直于m、n放置,整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b,方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。現(xiàn)給棒a一大小為v0的初速度,設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),兩棒質(zhì)量均為m,棒a的速度最終減小為0.8v0并做勻速運(yùn)動(dòng),兩棒始終與導(dǎo)軌接觸良好。以下說(shuō)法正確的是()a.俯視時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針b.b的最大速度為0.4v0c.回路中產(chǎn)生的焦耳熱為0.1mv02d.通過(guò)回路中某一截面的電荷量為2mv025bl8.(多選)(2020東北三省四市高三一模)矩形線框pqm

7、n固定在一絕緣斜面上,pq長(zhǎng)為l,pn長(zhǎng)為4l,其中長(zhǎng)邊由單位長(zhǎng)度電阻為r0的均勻金屬條制成,短邊mn電阻忽略不計(jì),兩個(gè)短邊上分別連接理想電壓表和理想電流表。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直斜面向上,一根與長(zhǎng)邊材料、粗細(xì)完全相同的金屬桿與線框接觸良好,在沿導(dǎo)軌向上的外力作用下,以速度v從線框底端勻速滑到頂端。已知斜面傾角為,不計(jì)一切摩擦。則下列說(shuō)法中正確的是()a.金屬桿上滑過(guò)程中電流表的示數(shù)先變大后變小b.作用于金屬桿的外力一直變大c.金屬桿運(yùn)動(dòng)到長(zhǎng)邊正中間時(shí),電壓表示數(shù)為2blv5d.當(dāng)金屬桿向上運(yùn)動(dòng)到距線框底端3.5l的位置時(shí),金屬桿qm、pn上消耗的總電功率最大9.(2020上海

8、閔行區(qū)模擬)如圖所示,兩根電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為l,導(dǎo)軌上端接有阻值為r的電阻,水平條形區(qū)域和內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b,方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其寬度均為d,和之間相距為h且無(wú)磁場(chǎng)。一長(zhǎng)度為l、質(zhì)量為m、電阻也為r的導(dǎo)體棒,兩端套在導(dǎo)軌上,并與兩導(dǎo)軌始終保持良好接觸。現(xiàn)將導(dǎo)體棒由距區(qū)域上邊界h處?kù)o止釋放,在導(dǎo)體棒穿過(guò)兩段磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中,流過(guò)電阻r上的電流及其變化情況完全相同。重力加速度為g,求:(1)導(dǎo)體棒進(jìn)入?yún)^(qū)域的瞬間,通過(guò)電阻r的電流大小與方向;(2)導(dǎo)體棒穿過(guò)區(qū)域的過(guò)程中,電阻r上產(chǎn)生的熱量q;(3)下面為定性地描述導(dǎo)體棒從開(kāi)始下落到出磁場(chǎng)過(guò)程中速度大小與時(shí)間關(guān)系的圖

9、像,請(qǐng)選出正確的圖像并簡(jiǎn)述理由。10.(2020山東濟(jì)寧三模)如圖甲所示,一足夠長(zhǎng)的u形金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的水平面上,導(dǎo)軌質(zhì)量為m=1 kg、間距為l=1 m,bc間電阻為r=0.5 ,導(dǎo)軌其他部分電阻不計(jì)。一阻值為r=0.5 的導(dǎo)體棒mn垂直于導(dǎo)軌放置(不計(jì)重力),并被固定在水平面上的兩立柱擋住,導(dǎo)體棒mn與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.25,在m、n兩端接有一理想電壓表(圖中未畫(huà)出)。在導(dǎo)軌bc邊右側(cè)存在方向豎直向下、大小為b=0.5 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng);在導(dǎo)體棒mn附近的空間中存在方向水平向左、大小也為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。t=0時(shí),導(dǎo)軌在外力f的作用下由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),在t=2.0 s時(shí)撤去外力

10、f,測(cè)得2 s內(nèi)電壓表示數(shù)與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示。求:(1)t=2.0 s時(shí)導(dǎo)軌速度大小;(2)在2 s內(nèi)外力f與t的函數(shù)關(guān)系式;(3)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到靜止導(dǎo)軌的總位移。參考答案專題分層突破練13電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用1.c解析如果在相同的高度處下落,則條形磁鐵的磁性越強(qiáng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值也就越大,即感應(yīng)的電流峰值越大,而沒(méi)有說(shuō)明是在相同的高度下落的,選項(xiàng)a錯(cuò)誤;條形磁鐵距銅線圈上端的高度越小,落到下端時(shí)的速度就越小,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就越小,即產(chǎn)生的感應(yīng)電流峰值越小,選項(xiàng)b錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒,條形磁鐵穿過(guò)銅線圈的過(guò)程中損失的機(jī)械能都轉(zhuǎn)化成了焦耳熱,而焦耳熱越大,需要的電流就會(huì)越大,則產(chǎn)生

11、的感應(yīng)電流峰值也會(huì)越大,選項(xiàng)c正確;根據(jù)楞次定律中的“來(lái)拒去留”的思路,兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過(guò)銅線圈的過(guò)程中所受的磁場(chǎng)力都是向上的,選項(xiàng)d錯(cuò)誤。2.ab解析磁通量的計(jì)算式為=bs,s不變,b增大,故磁通量增大,選項(xiàng)a正確;根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下,由右手定則可知,自上而下看,圓盤(pán)會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻臏u流,選項(xiàng)b正確;根據(jù)楞次定律,接觸彈簧之前,除重力外,下落過(guò)程中圓盤(pán)會(huì)受到向上的阻礙磁通量增大的力,選項(xiàng)c錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒定律可知,接觸彈簧下落過(guò)程中,圓盤(pán)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能、圓盤(pán)的動(dòng)能以及因渦流效應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)能,選項(xiàng)d錯(cuò)誤。3.b解析根據(jù)i=blvr及f=bil可

12、得f=b2l2vr,安培力做的功轉(zhuǎn)化為電能,然后轉(zhuǎn)化為焦耳熱,由q=w=fl=b2l3vr可知產(chǎn)生的焦耳熱與速度成正比,所以q2=2q1;根據(jù)q=bl2r可知,通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量與線框速度無(wú)關(guān),q2=q1,選項(xiàng)b正確。4.bc解析t=t4時(shí)刻,線圈中通有順時(shí)針逐漸增大的電流,則線圈中由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)向下且逐漸增加。由楞次定律可知,圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)。a錯(cuò)誤,b正確;t=3t4時(shí)刻,線圈中通有順時(shí)針逐漸減小的電流,則線圈中由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)向下且逐漸減小,由楞次定律可知,圓環(huán)中的感應(yīng)電流為順時(shí)針,d錯(cuò)誤;t=t4和t=3t4時(shí)刻,線圈中電流的變化率一致,即由線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化率一致,則圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小相等,c正確。5.d解析由題意可知,金屬棒中通入的電流與時(shí)間成正比,即i=kt,金屬棒將受到安