1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。专题检测卷(十二)电磁感应规律及其应用A组(45分钟100分)一、单项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有一个选项正确)1.朝南的钢窗原来关着,今将它突然朝外推开,转过一个小于90的角度,考虑到地球磁场的影响,则钢窗活动的一条边中(西边)()A.有自下而上的微弱电流B.有自上而下的微弱电流C.有微弱电流,方向是先自上而下,后自下而上D.有微弱电流,方向是先自下而上,后自上而下2.(2013广州一模)如图,虚线表示a、b两个相同圆形金属线圈的直径,圆内的磁
2、场方向如图所示,磁感应强度大小随时间的变化关系B=kt(k为常量)。当a中的感应电流为I时,b中的感应电流为()A.0B.0.5IC.ID.2I3.(2013北京高考)如图,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1E2分别为()A.ca,21B.ac,21C.ac,12D.ca,124.(2013孝感一模)如图甲所示,在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的铜圆环,规定从上向下看时,铜环中的感应电
3、流I沿顺时针方向为正方向。图乙表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图像,则磁场B随时间t变化的图像可能是图中的()二、双项选择题(本大题共5小题,每小题8分,共40分。每小题有两个选项正确)5.(2013海南高考)如图,在水平光滑桌面上,两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上,且每个小线圈都各有一半面积在金属框内。在金属框接通逆时针方向电流的瞬间()A.两小线圈会有相互靠拢的趋势B.两小线圈会有相互远离的趋势C.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向,右边小线圈中感应电流沿逆时针方向6.(2013肇庆一模)边长为L的正方形金属框在水平恒力
4、F作用下,将穿过方向如图所示的有界匀强磁场,磁场宽度为d(dL)。已知线框进入磁场时恰好匀速运动,则线框进入磁场的过程和从另一侧离开磁场的过程相比较,下列说法正确的是()A.线框中感应电流的方向相反B.线框所受安培力的方向相反C.线框离开磁场时的速度不可能小于进入磁场时的速度D.离开磁场过程产生的电能一定小于进入磁场过程产生的电能7.如图所示的电路中,两根光滑金属导轨平行放置在倾角为的斜面上,导轨下端接有电阻R,导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中,电阻可略去不计的金属棒ab质量为m,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用,金属棒沿导轨匀速下滑,则它在下滑h高度的过程
5、中,以下说法正确的是()A.作用在金属棒上各力的合力做功为零B.重力做功将机械能转化为电能C.重力与恒力F做功的代数和等于电阻R上产生的焦耳热D.金属棒克服安培力做的功等于重力与恒力F做的总功与电阻R上产生的焦耳热之和8.一个闭合回路由两部分组成,如图所示,右侧是电阻为r的圆形导线,置于竖直方向均匀变化的磁场B1中;左侧是光滑的倾角为的平行导轨,宽度为d,其电阻不计。磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上,且只分布在左侧,一个质量为m、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨上,分析下述判断正确的是()A.圆形导线中的磁场,可以方向向上均匀增强,也可以方向向下均匀减弱B.导体棒ab受到的安培力
6、大小为mgC.回路中的感应电流为D.圆形导线中的电热功率为(r+R)9.(2013信阳一模)如图所示,质量为m的金属线框A静置于光滑水平面上,通过细绳跨过定滑轮与质量为m的物体B相连,图中虚线内为一水平匀强磁场,d表示A与磁场左边界的距离,不计滑轮摩擦及空气阻力,设B下降h(hd)高度时的速度为v,则以下正确的是()A.v2=ghB.不能判断v与h的数值关系C.A产生的热量Q=mgh-mv2D.A产生的热量Q=mgh-mv2三、计算题(本大题共2小题,共36分。需写出规范的解题步骤)10.(18分)(2013和平区二模)两根平行的金属导轨相距L1=1m,与水平方向成=30角倾斜放置,如图甲所示
7、,其上端连接阻值R=1.5的电阻,另有一根质量m=0.2kg、电阻r=0.5的金属棒ab放在两根导轨上,距离上端L2=4m,棒与导轨垂直并接触良好,导轨电阻不计,因有摩擦力作用,金属棒处于静止状态。现在垂直导轨面加上从零均匀增强的磁场,磁感应强度的变化规律如图乙所示,已知在t=2s时棒与导轨间的摩擦力刚好为零(g取10m/s2),则在棒发生滑动之前:(1)试讨论所加磁场的方向并确定电路中的感应电流是变化的还是恒定的。(2)t=2s时,磁感应强度B为多大?(3)假如t=3s时棒刚要发生滑动,则棒与导轨间最大静摩擦力多大?(4)从t=0到t=3s内,电阻R上产生的电热有多少?11.(18分)(20
8、13深圳二模)如图所示,质量为m的U形金属框MMNN,静放在倾角为的粗糙绝缘斜面上,与斜面间的动摩擦因数为,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力;MM、NN边相互平行,相距L,电阻不计且足够长;底边MN垂直于MM,电阻为r;光滑导体棒ab电阻为R,横放在框架上;整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。在沿斜面向上与ab垂直的拉力作用下,ab沿斜面向上运动。若导体棒ab与MM、NN始终保持良好接触,且重力不计。则:(1)当导体棒ab速度为v0时,框架保持静止,求此时底边MN中所通过的电流I0,以及MN边所受安培力的大小和方向。(2)当框架恰好将要沿斜面向上运动时,通过底边MN的电流I多大?
9、此时导体棒ab的速度v是多少?B组(45分钟100分)一、单项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分。每小题只有一个选项正确)1.(2013揭阳二模)如图,电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()A.从a到b,上极板带正电B.从a到b,下极板带正电C.从b到a,上极板带正电D.从b到a,下极板带正电2.(2013浙江高考)磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区,刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时,在线圈中产生感应电动势,其E-t关系如图所示。如果只将刷卡速度改为,线圈中的E-t关系图可能是()3.(2
10、013烟台一模)如图甲所示,匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度的大小为B,磁场在y轴方向足够宽,在x轴方向宽度为a。一直角三角形导线框ABC(BC边的长度为a)从图示位置向右匀速穿过磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在图乙中感应电流i、BC两端的电压UBC与线框移动的距离x的关系图像正确的是()4.(2013海南高考)如图,水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环,环面水平,圆环每单位长度的电阻为r;空间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向下;一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切,切点为棒的中点。棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动,运动过程中棒与圆环接触
11、良好。下列说法正确的是()A.拉力的大小在运动过程中保持不变B.棒通过整个圆环所用的时间为C.棒经过环心时流过棒的电流为D.棒经过环心时所受安培力的大小为二、双项选择题(本大题共5小题,每小题8分,共40分。每小题有两个选项正确)5.一个面积S=410-2m2、匝数n=100匝的线圈,放在匀强磁场中,磁场方向垂直平面,磁感应强度的大小随时间变化规律如图所示,由图可知()A.在开始2s内穿过线圈的磁通量的变化率大小等于0.08Wb/sB.在开始2s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C.在开始2s内线圈中产生的感应电动势等于8VD.在第3s末感应电动势为零6.如图所示,正方形匀强磁场区域内,有一个正
12、方形导线框abcd,导线粗细均匀,导线框平面与磁感线垂直,导线框各边分别与磁场边界平行。第一次将导线框垂直磁场边界以速度v匀速拉出磁场,第二次朝另一个方向垂直磁场边界以速度3v匀速拉出磁场,则将导线框两次拉出磁场的过程中()A.导线框中产生的感应电流方向相同B.导线框中产生的焦耳热相同C.导线框ad边两端电势差相同D.通过导线横截面的电量相同7.如图所示,竖直面内的虚线上方是一匀强磁场B,从虚线下方竖直上抛一正方形线圈,线圈越过虚线进入磁场,最后又落回到原处,运动过程中线圈平面保持在竖直面内,不计空气阻力,则()A.上升穿越磁场过程中,线圈中产生的感应电流方向为顺时针B.上升和下降穿越磁场过程
13、中,线圈受到的安培力都向下C.上升穿越磁场过程克服磁场力做的功大于下降过程穿越磁场克服磁场力做的功D.在上升穿越磁场的过程中,线圈克服重力做的功一定等于线圈的发热量8.(2013湛江二模)如图所示,电阻为r的金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行(导轨电阻忽略不计),定值电阻R与金属棒构成闭合回路,整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中,下列叙述正确的是()A.ab杆中的电流强度与速率v成正比B.磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比C.电阻R上产生的电热功率与速率v成正比D.外力对ab杆做功的功率与速率v成正比9.(2013枣庄一模)如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金
14、属线框,金属线框的质量为m,电阻为R,在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向垂直于线框平面向里。现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v-t图像,图像内数据均为已知量。重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是()A.金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcba方向B.金属线框的边长为v1(t2-t1)C.磁场的磁感应强度为D.金属线框在0t4的时间内所产生的热量为mgv1(t2-t1)+m(-)三、计算题(本大题共2小题,共36分。要写出规范的解题步骤)10.(18
15、分)(2013茂名二模)如图所示,两根半径为r光滑的圆弧轨道间距为L,电阻不计,在其上端连有一阻值为R0的电阻,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处开始下滑,到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg,求:(1)棒到达最低点时电阻R0两端的电压;(2)棒下滑过程中R0产生的热量;(3)棒下滑过程中通过R0的电量。11.(18分)(2013西城一模)如图所示,两条光滑的金属导轨相距L=1m,其中MN段平行于PQ段,位于同一水平面内,NN0段与QQ0段平行,位于与水平面成倾角37的斜面上,且MNN0与PQQ0均在竖直平面内
16、。在水平导轨区域和倾斜导轨区域内分别有垂直于水平面和斜面的匀强磁场B1和B2,且B1=B2=0.5T。ab和cd是质量均为m=0.1kg、电阻均为R=4的两根金属棒,ab置于水平导轨上,cd置于倾斜导轨上,均与导轨垂直且接触良好。从t=0时刻起,ab棒在外力作用下由静止开始沿水平方向向右运动(ab棒始终在水平导轨上运动,且垂直于水平导轨),cd受到F=0.6-0.25t(N)沿斜面向上的力的作用,始终处于静止状态。不计导轨的电阻。(sin37=0.6,g取10m/s2)(1)求流过cd棒的电流强度Icd随时间t变化的函数关系;(2)求ab棒在水平导轨上运动的速度vab随时间t变化的函数关系;(
17、3)求从t=0时刻起,1.0s内通过ab棒的电荷量q;(4)若t=0时刻起,1.0s内作用在ab棒上的外力做功为W=16J,求这段时间内cd棒产生的焦耳热Qcd。答案解析A组1.【解析】选A。钢窗打开时,向北穿过钢窗的磁通量减小,根据楞次定律,钢窗的活动边产生自下而上的微弱电流,故A正确。【变式备选】北半球地磁场的竖直分量向下。如图所示,在北京某中学实验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边沿东西方向。下列说法中正确的是()A.若使线圈向东平动,则a点的电势比b点的电势高B.若使线圈向北平动,则a点的电势比b点的电势低C.若以ab为轴将线圈向上
18、翻转,则线圈中感应电流方向为abcdaD.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为adcda【解析】选C。由右手定则知,若使线圈向东平动,线圈的ab边和cd边切割磁感线,c(b)点电势高于d(a)点电势,故A错;若线圈向北平动,线圈的bc边和ad边切割磁感线,线圈中无感应电流,a点电势与b点电势相等,B错误;若以ab为轴将线圈向上翻转,穿过线圈平面的磁通量将变小,由楞次定律可判得线圈中感应电流方向为abcda,C对,D错。2.【解析】选A。由于b中的合磁通量始终为零,故没有感应电流产生,A对。3.【解析】选C。根据右手定则可知金属杆中感应电流的方向由NM,所以电阻R中的电流方向是ac
19、;由E=BLv,其他条件不变,磁感应强度变为原来的2倍,则感应电动势也变为原来的2倍。故C正确,A、B、D错误。4.【解析】选B。由图乙可知,13s内无感应电流产生,所以穿过圆环的磁通量不变,所以排除C选项;对于A选项,01s内,磁通量不变,感应电流为零,所以排除;对于B选项,从电流的方向看,01s内,磁通量增大,由楞次定律可知电流方向是顺时针方向,而D项,01s内,电流方向为逆时针方向,故选项B正确。5.【解析】选B、C。金属框接通电流的瞬间,两个小线圈的磁通量均增大,根据楞次定律,为了阻碍磁通量的增大,它们必须相互远离,选项A错误,B正确;由环形电流的磁场分布规律知两小线圈中原磁场方向均垂
20、直纸面向外,根据“增反减同”原则得,C正确,D错误。6.【解析】选A、C。由右手和左手定则知线框中感应电流的方向相反,线框所受安培力方向相同,都向左,故A对,B错;dL,进入磁场后会加速一段时间,离开时虽减速,但最多减至原进入时速度,即出磁场时的平均感应电动势大于进入磁场时的平均感应电动势,故C对,D错。7.【解析】选A、C。由于金属棒匀速下滑,由动能定理可知作用在金属棒上的各个力的合力做功为零,故A对;只有克服安培力做功,才将机械能转化为电能,故B错误;由动能定理得WG-WF-W安=0,变形可得WG-WF=W安,可知C正确,D错误。8.【解析】选A、C。根据左手定则,导体棒上的电流从b到a,
21、根据电磁感应定律可得A项正确;根据共点力平衡知识,导体棒ab受到的安培力大小等于重力沿导轨向下的分力,即mgsin,B项错误;根据mgsin=B2Id,解得I=,C项正确;圆形导线的电热功率等于I2r=()2r=r,D项错误。9.【解析】选B、C。由于线框在磁场内的运动情况未知,故不能判断v与h的具体关系,故A错误、B正确;根据题意,线框A进入磁场的过程克服安培力做功,线框A产生的热量为Q,对A、B构成的系统,在B下降h高度的过程中,据能量转化与守恒定律有mgh=2mv2+Q,故选项C正确,D错误,故选C。10.【解析】(1)由楞次定律和左手定则可判定:磁场方向垂直导轨面向上或垂直导轨向下。(
22、2分)因B均匀增大,由法拉第电磁感应定律可知感应电动势为定值,故产生的感应电流恒定。(2分)(2)当t=2s时,对导体棒由平衡条件得:mgsin=B2IL1 (2分)由闭合电路欧姆定律得I=(1分)由法拉第电磁感应定律得:E=L1L2=L1L2(2分)联立式解得B2=1T(2分)(3)当t=3s时,对棒由平衡条件得B3IL1=mgsin+(2分)由题图乙及第(2)问可得t=3s时,B3=1.5T。(1分)联立解得=0.5N(1分)(4)由焦耳定律得QR=I2Rt(2分)代入数据解得Q=4.5J(1分)答案:(1)见解析(2)1T(3)0.5N(4)4.5J11.【解析】(1)ab中的感应电动势
23、E0=BLv0。(2分)回路中电流I0=(2分)联立得I0=(1分)此时底边MN所受的安培力F安=BIL(2分)F安=BI0L=(1分)安培力方向沿斜面向上(1分)(2)当框架恰好将要沿斜面向上运动时,MN受到的安培力F安=mgsin+mgcos(2分)F安=BIL(1分)故I=(2分)又I=(1分)E=BLv(1分)解得v=(2分)答案:(1)沿斜面向上(2)B组1.【解析】选D。条形磁铁N极向下接近线圈,使线圈中感应电流的磁场方向向上,由安培定则知,流过R的电流从b到a,且电容器下极板带正电,D对。2.【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)产生的感应电动势与速度成正比;(2)经过相同
24、的位移,时间与速度成反比。【解析】选D。磁卡经过刷卡器时,速度改为原来的,产生的感应电动势的最大值将减小为原来的,并且经过相同的位移,所用的时间是原来的2倍,故D项正确。3.【解析】选D。由楞次定律可知,线框刚进入磁场时产生的感应电流的磁场方向垂直纸面向外,故线框中的感应电流沿逆时针方向,为正,又因为线框做匀速运动,故感应电流随位移线性增大;同理可知线框离开磁场时,产生的感应电流大小随位移线性增大,方向为负,选项A、B错误;BC两端的电压UBC跟感应电流成正比,故选项C错误,D正确。4.【解析】选D。导体棒在关于O点对称的两个位置,闭合回路的总电阻相同,但导体棒在O点右侧的速度大,感应电动势大
25、,安培力F=BIL也大,F拉-F=ma,F变化,所以F拉也变化,A错误;由运动学公式得at2=2R,整理可得t=2,B错误;棒经过环心时经历的时间为a=R,则t中=,产生的感应电动势为E=BLat中=2BR,此时回路总电阻R总=Rr,则流过棒的电流为I=,C错误;棒经过环心受到的安培力F=BIL=B2R=,D正确。5.【解析】选A、C。在开始的2s内穿过线圈的磁通量变化率等于=(因面积S不变,且磁场垂直线圈平面)得=Wb/s=-0.08Wb/s。A选项对;在开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化量是=SB=410-2(-2)-2Wb=-0.16Wb。选项B错;在开始的2s内线圈中产生的感应电动势是
26、E=100(-0.08)V=-8V(负号是极性问题),选项C正确;在第3s末,由于图中直线的斜率等于,显然电动势不为0,选项D错。故选A、C。6.【解题指南】解答此题应按以下思路:(1)根据楞次定律可确定不论在什么方向将导线框拉出磁场,线框中感应电流的方向都是逆时针方向。(2)导线框中的焦耳热由Q=t和E=BLv来确定,v不同,则Q不同。(3)导线框中ad边两端的电势差由E=BLv结合闭合电路欧姆定律确定。(4)根据电荷量计算式q=,只要相同,q就相同。【解析】选A、D。根据楞次定律可确定A正确;再根据E=BLv,Q=t可确定Q1=Q2,B错误;U1=U2,C错误;根据q=可确定q1=q2,D
27、正确。7.【解析】选A、C。根据楞次定律可确定A正确。线圈下降过程中穿过磁场,受安培力的方向是向上的,B错误。由于线圈上升平均速度大于下降的平均速度,上升的平均感应电流大,克服安培力做功多,C正确。在上升穿越磁场的过程中,线圈减少的动能转化为重力势能和内能,克服重力做的功不一定等于线圈中产生的热量,D错误。【变式备选】(2013福建高考)如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行,线框平面与磁场方向垂直。设OO下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图像不可
28、能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()【解析】选A。设线框质量为m,电阻为R,线框ab边长为l,磁感应强度为B,线框自由下落刚进入磁场时速度为v,当v时,线框做加速度减小的减速运动直至匀速,B可能,A不可能,故选A。8.【解析】选A、B。ab杆中的电流强度I=,即I与v成正比,A对。ab所受安培力F安=Bl,故B对。R上产生的电热功率P=I2R=()2R,即P与v2成正比,C错。由于杆匀速运动,则P外=P电=,故D错。9.【解析】选B、C。由楞次定律可知金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿abcda方向,A错误;由图乙可知,金属线框进入磁场过程中是做匀速直线运动,速度为v1,运动时间为
29、t2-t1,所以金属线框的边长:l=v1(t2-t1),B正确;在金属线框进入磁场的过程中,金属线框所受安培力等于重力:mg=BIl,I=,解得:B=,C正确;金属线框只在进入和穿出磁场时产生焦耳热,即在t1t2、t3t4两个时间段内产生的热量:Q=2mgl+m(-)=2mgv1(t2-t1)+m(-),故D错误。10.【解析】(1)到达最低点时,设棒的速度为v,由牛顿第二定律得:2mg-mg=m得v=(2分)E=BLv=BL(2分)U=R0=(2分)(2)由能量转化和守恒得Q=mgr-mv2=mgrQ0=Q=(6分)(3)电量q=t=t=(6分)答案:(1)(2)(3)11.【解析】(1)c
30、d棒平衡,则F+Fcd=mgsin37(1分)Fcd=B2IcdL(1分)得Icd=0.5t(A)(2分)(2)cd棒中电流Icd=Iab=0.5t(A),(1分)则回路中电源电动势E=IcdR总(1分)ab棒切割磁感线,产生的感应电动势为E=B1Lvab(1分)解得ab棒的速度vab=8t(m/s)所以,ab棒做初速度为零的匀加速直线运动。(1分)(3)ab棒的加速度为a=8m/s2,1.0s内的位移为s=at2=81.02m=4m(1分)根据=,(1分)得q=t=C=0.25C(2分)(4)t=1.0s时,ab棒的速度vab=8t(m/s)=8m/s(1分)根据动能定理W-W安=mv2-0(2分)得1.0s内克服安培力做功W安=(16-0.182)J=12.8J(1分)回路中产生的焦耳热Q=W安=12.8J(1分)cd棒上产生的焦耳热Qcd=6.4J(1分)答案:(1)Icd=0.5t(A)(2)vab=8t(m/s)(3)0.25C(4)6.4J【方法技巧】导体棒切割问题的处理思路(1)基本方法:用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。求回路中的电流。分析研究导体受力情况。列动力学方程或平衡方程求解。(2)受力情况、运动情况的动态分析:关闭Word文档返回原板块
