1、第1页专题限时训练11 电磁感应第2页时间：45 分钟一、单项选择题1如图所示，竖直长导线通有恒定电流，一矩形线圈 abcd可绕其竖直对称轴 O1O2转动线圈绕轴以角速度 沿逆时针(沿轴线从上往下看)方向匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是()B第3页At0 时，线圈产生的感应电动势最大B0 2时间内，线圈中感应电流方向为 abcdaCt 2时，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势也为零D线圈每转动一周电流方向改变一次第4页解析：t0 时，穿过线圈的磁通量最大，但感应电动势为0，选项 A 错误；0 2时间内，由楞次定律判断，线圈中感应电流方向为 abcda，选项 B 正确；t 2时，穿过
2、线圈的磁通量为零，感应电动势不为零，选项 C 错误；线圈每转动一周，电流方向改变两次，选项 D 错误第5页2与一般吉他靠箱体的振动发声不同，电吉他靠拾音器发声如图所示，拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性，即琴弦也产生自己的磁场当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时，线圈中就会产生相应的电流，并最终还原为声音信号下列说法中正确的是()D第6页A若磁体失去磁性，电吉他仍能正常工作B换用尼龙材质的琴弦，电吉他仍能正常工作C琴弦振动的过程中，线圈中电流的方向不会发生变化D拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号第7页解析：若磁体失去磁性，则无法产生电磁感应，因此
3、电吉他不能正常工作，故选项 A 错误；电吉他若使用尼龙材质的琴弦，则不会被磁化，不能产生电磁感应，故选项 B 错误；琴弦振动的过程中，线圈中产生感应电流的大小和方向均是变化的，故选项 C 错误；电吉他是根据电磁感应原理工作的，拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号，故选项 D 正确第8页3如图所示，质量为 m0.04 kg、边长 l0.4 m 的正方形线框 abcd 放置在一光滑绝缘斜面上，线框用一平行斜面的细绳系于 O 点，斜面的倾角为 30；线框的一半处于磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的关系为 B20.5t(T)，方向垂直于斜面；已知线框电阻为 R0.5，重力加速度取 g1
4、0 m/s2.下列说法中正确的是()C第9页A线框中的感应电流方向为 abcdaBt0 时，细线拉力大小为 F0.2 NC线框中感应电流大小为 I80 mAD经过一段时间 t，线框可能拉断细绳向下运动第10页解析：由楞次定律可知线框中的感应电流方向为 adcba，故选项 A 错误；感应电动势 Et Bt(12l2)0.04 V，由闭合电路欧姆定律，可知线框中感应电流大小为 IER0.08 A80 mA，由平衡条件可知 FTBIlmgsin，t0 时，B2 T，解得 FT0.136 N，故选项 B 错误，C 正确；经过一段时间 t，安培力 BIl 可能大于 mgsin，所以线框可能沿斜面向上运动
5、，故选项 D 错误第11页4有一种手持金属探测器实物及其结构原理图可简化为下图所示探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈(外环)可以产生垂直于线圈平面且大小和方向均变化的磁场；内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属物发出的磁场(接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场)随着发射线圈产生的磁场方向反复变化，它会与所遇的金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声若发射线圈产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是()C第12页A金属物产生的感应磁场的方向竖直向下B金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向C金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线
6、圈会产生微弱的电流，此类探测器相应的元件就是依据这一电流进行报警的D如果金属物中某时刻发出向上的磁场，那么接收线圈中的感应电流方向从上往下看是沿逆时针方向第13页解析：先根据探测器发射线圈发出的磁场判定穿过金属物的磁通量方向和变化情况，再根据楞次定律确定金属物中感应电流产生的磁场方向，用安培定则判断金属物中的感应电流的方向，这里特别要注意感应电流产生的磁场与原磁场不能混淆；金属物发出的磁场穿过接收线圈时，会引起接收线圈产生微弱的电流，使探测器报警，选项 C 正确；如果金属中发出向上逐渐增加的磁场，接收线圈感应电流从上向下看为顺时针方向，选项 D 错误第14页5如图所示，间距为 L 的光滑平行金
7、属导轨变成“”形，底部导轨面水平，倾斜部分与水平面成 角，导轨与固定电阻相连，整个装置处于竖直向上的磁感应强度为 B 的匀强磁场中导体棒 ab 与 cd 均垂直于导轨放置，且与导轨间接触良好，两导体棒的电阻均与阻值为 R 的固定电阻相等，其余部分电阻不计，当导体棒 cd 沿导轨向右以速度 v 匀速滑动时，导体棒 ab 恰好在倾斜导轨上处于静止状态，导体棒 ab 的重力为mg，则()B第15页A导体棒 cd 两端的电压为 BLvBt 时间内通过导体棒 cd 横截面的电荷量为2BLvt3RCcd 棒克服安培力做功的功率为B2L2v2RD导体棒 ab 所受安培力为 mgsin第16页解析：根据题意画
8、出等效电路如图甲所示导体棒 cd 产生的感应电动势为 EBlv，导体棒 cd 两端的电压是路端电压，U13E13BLv，选项 A错误；通过 cd棒的电流 IE0.5RRBLv1.5R，在时间 t 内通过导体棒 cd 横截面的电荷量为 qIt2BLvt3R，选项 B 正确；对 ab 棒进行受力分析如图乙所示，由于 ab 棒静止，所以 ab 棒所受安培力 Fabmgtan，选项 D 错误；由功能关系知 cd 棒克服安培力做功的功率等于整个电路的电功率，为 PE20.5RRB2L2v21.5R，选项 C 错误第17页 第18页二、多项选择题6如图甲所示，线圈两端 a、b 与一电阻 R 相连，线圈内有
9、垂直于线圈平面向里的磁场，t0 时起，穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化，下列说法正确的是()AC第19页A0.5t0时刻，R 中电流方向为由 a 到 bB1.5t0时刻，R 中电流方向为由 a 到 bC0t0时间内 R 的电流小于 t02t0时间内 R 的电流D0t0时间内 R 的电流大于 t02t0时间内 R 的电流第20页解析：由楞次定律可知 0t0 时间内线圈中的感应电流方向为逆时针方向，t02t0 时间内线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故 A 正确，B 错误；根据法拉第电磁感应定律：Ent，可知 0t0时间内感应电动势是 t02t0时间内的12，感应电流为：IER，所以 0t0时
10、间内 R 中的电流是 t02t0时间内电流的12，故 C 正确，D 错误第21页7将一总电阻为 1、匝数 n4 的线圈放在匀强磁场中，已知磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按下图所示规律变化，则()A在 08 s 内与 810 s 内线圈中的电流方向相同B在 08 s 内通过线圈截面的电荷量为 8 CC在 810 s 内线圈中感应电动势为 1 VD线圈中产生的交变电流的有效值为 2 ABD第22页解析：由楞次定律可以判断，08 s 内与 810 s 内线圈中的电流方向改变，选项 A 错误；在 08 s 内，qI1tE1RtnR 8 C，选项 B 正确；在 810 s 内，感应电
11、动势 E2nt4 V，选项 C 错误；根据电流的热效应可知，E21R t1E22R t2I2R(t1t2)，其中 t18 s，t22 s，解得 I2 A，选项 D 正确第23页8(2019全国卷)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨电阻忽略不计虚线 ab、cd均与导轨垂直，在 ab 与 cd 之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场将两根相同的导体棒 PQ、MN 先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好已知PQ 进入磁场时加速度恰好为零从 PQ 进入磁场开始计时，到 MN 离开磁场区域为止，流过 PQ 的电流随时间变化的图象可能正确的是()AD第2
12、4页第25页解析：根据题述，PQ 进入磁场时加速度恰好为零，两导体棒从同一位置释放，则两导体棒进入磁场时的速度相同，产生的感应电动势大小相等，若释放两导体棒的时间间隔足够长，在 PQ 通过磁场区域一段时间后 MN 进入磁场区域，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过 PQ 的电流随时间变化的图象可能是 A；由于两导体棒从同一位置释放，两导体棒进入磁场时产生的感应电动势大小相等，MN 进入磁场区域切割磁感线产生感应电动势，回路中产生的感应电流不可能小于 I1，B 错误；若释放两导体棒的时间间隔较短，第26页在 PQ 没有出磁场区域时 MN 就进入磁场区域，则两棒在磁场区域中运动时回路中
13、磁通量不变，两棒不受安培力作用，二者在磁场中做加速运动，PQ 出磁场后，MN 切割磁感线产生感应电动势和感应电流，且感应电流一定大于 I1，受到安培力作用，由于安培力与速度成正比，则 MN 所受的安培力一定大于 MN 的重力沿斜面方向的分力，所以 MN 一定做减速运动，回路中感应电流减小，流过 PQ 的电流随时间变化的图象可能是 D，C 错误第27页9CD、EF 是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为 L，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，磁场区域的宽度为 d，如图所示导轨的右端接有一阻值为 R 的电阻，左端与一弯曲的光滑轨道平滑
14、连接将一阻值为 R、质量为 m的导体棒从弯曲轨道上 h 高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处已知导体棒与水平导轨接触良好，且与水平导轨间的动摩擦因数为，下列说法正确的是()ABD第28页A通过电阻 R 的最大电流为BL 2gh2RB流过电阻 R 的电荷量为BdL2RC整个电路中产生的焦耳热为 mghD电阻 R 中产生的焦耳热为12mg(hd)第29页解析：质量为 m 的导体棒从弯曲轨道上 h 高处由静止释放，刚进入磁场时速度最大，由 mgh12mv2，得最大速度 v 2gh，产生的最大感应电动势 EmBLvBL 2gh.由闭合电路欧姆定律可得电阻 R 的最大电流 ImEm2RBL
15、2gh2R，A 正确；在导体棒滑过磁场区域的过程中，产生的感应电动势的平均值 EtBdLt，平均感应电流 IE2R，第30页流过电阻 R 的电荷量为 q It，联立解得 q2RBdL2R，B正确；由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳热 Qmghmgd，C 错误；电阻 R 中产生的焦耳热 Q112Q12mg(hd)，D 正确第31页10如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为 L，矩形匀强磁场、的高和间距均为 d，磁感应强度为 B.质量为 m的水平金属杆由静止释放，进入磁场和时的速度相等金属杆在导轨间的电阻为 R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为 g.金属杆()BC第32页A刚进入磁场
16、时加速度方向竖直向下B穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间C穿过两磁场之间的总热量为 4mgdD释放时距磁场上边界的高度 h 可能小于m2gR22B4L4第33页解析：第34页根据题述，由金属杆进入磁场和进入磁场时速度相等可知，金属杆在磁场中做减速运动，所以金属杆刚进入磁场时加速度方向竖直向上，选项 A 错误；由于金属杆进入磁场后做加速度逐渐减小的减速运动，而在两磁场之间做匀加速运动，运动过程如图所示(其中 v1为金属杆刚进入时的速度，v2为金属杆刚出时的速度)，图线与时间轴所围的面积表示位移，两段运动的位移相等，所以穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间，选项 B 正确；根据能量守恒定
17、律，金属杆从刚进入磁场到刚进入磁场过程动能变化量为 0，重力做功为 2mgd，则金属杆穿过磁场产生的热量 Q12mgd，第35页而金属杆在两磁场区域的运动情况相同，产生的热量相等，所以金属杆穿过两磁场产生的总热量为 22mgd4mgd，选项C 正确；金属杆刚进入磁场时的速度 v 2gh，进入磁场时产生的感应电动势 EBlv，感应电流 IER，所受安培力 FBIL，由于金属杆刚进入磁场时加速度方向竖直向上，所以安培力大于重力，即 Fmg，联立解得 hm2gR22B4L4，选项 D 错误第36页三、计算题11很多人喜欢到健身房骑车锻炼，某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置，如图所示自行车后轮置
18、于垂直车身平面向里的匀强磁场中，用金属圆盘制成的后轮在磁场中转动时，可等效成导体棒绕圆盘中心 O 转动已知磁感应强度 B0.5 T，圆盘半径 l0.3 m，圆盘电阻不计导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心 O 相连，导线两端 a、b 间接一阻值 R10 的小灯泡后轮匀速转动时，用电压表测得 a、b 间电压 U0.6 V.第37页(1)与 a 连接的是电压表的正接线柱还是负接线柱？(2)圆盘匀速转动 10 分钟，则此过程中产生了多少电能？(3)自行车车轮边缘线速度是多少？答案：(1)负接线柱(2)21.6 J(3)8 m/s第38页解析：(1)根据右手定则，轮子边缘点等效于电源的负极，则 a 点接
19、电压表的负接线柱(2)根据公式 QU2R t 代入数据得 Q21.6 J(3)由 UE12Bl2 代入数值解得 vl8 m/s.第39页12(2018浙江卷)如图所示，在间距 L0.2 m 的两光滑平行水平金属导轨间存在方向垂直于纸面(向内为正)的磁场，磁感应强度的分布沿 y 方向不变，沿 x 方向如下：B1 T x0.2 m5x T 0.2 mx0.2 m1 T x0.2 m第40页导轨间通过单刀双掷开关 S 连接恒流源和电容 C1 F 的未充电的电容器，恒流源可为电路提供恒定电流 I2 A，电流方向如图所示有一质量 m0.1 kg 的金属棒 ab 垂直导轨静止放置于 x00.7 m 处开关
20、 S 掷向 1，棒 ab 从静止开始运动，到达 x30.2 m 处时，开关 S 掷向 2.已知棒 ab 在运动过程中始终与导轨垂直求：(提示：可以用 F-x 图象下的“面积”代表力 F 所做的功)第41页(1)棒 ab 运动到 x10.2 m 时的速度 v1；(2)棒 ab 运动到 x20.1 m 时的速度 v2；(3)电容器最终所带的电荷量 Q.答案：(1)2 m/s(2)4.6 m/s(3)27C第42页解析：(1)安培力 FBIL加速度 aBILm速度 v1 2ax0 x12 m/s(2)在区间0.2 mx0.2 m安培力 F5xIL如图所示第43页安培力做功 W5IL2(x21x22)动能定理 W12mv2212mv21v2 4.6 m/s(3)动量定理BLQmvmv3电荷量 QCBLvx0.2 m 处的速度 v3v12 m/sQ CBLmv3CB2L2m27C