物理高二高三銜接適應性《電磁感應》專題訓練

1、物理高二高三銜接適應性?電磁感應?專題訓練1(2021·江蘇高考)如圖817所示，固定的水平長直導線中通有電流 I，矩形線框與導線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導線平行。線框由靜止釋放，在下落過程中()A穿過線框的磁通量保持不變 圖817B線框中感應電流方向保持不變C線框所受安培力的合力為零D線框的機械能不斷增大解析：當線框由靜止向下運動時，穿過線框的磁通量逐漸減小，根據(jù)楞次定律可得產(chǎn)生的感應電流的方向為順時針且方向不發(fā)生變化，A錯誤，B正確；因線框上下兩邊所在處的磁場強弱不同，線框所受的安培力的合力一定不為零，C錯誤；整個線框所受的安培力的合力豎直向上，對線框做負功，線框的機械能減小，

2、D錯誤。答案：B2如圖818所示，有兩個相鄰的有界勻強磁場區(qū)域，磁感應強度的大小均為B，磁場方向相反，且與紙面垂直，磁場區(qū)域在x軸方向?qū)挾染鶠閍，在y軸方向足夠?qū)挕，F(xiàn)有一高為a的正三角形導線框從圖示位置開始向右沿x軸方向勻速穿過磁場區(qū)域。 圖818 假設(shè)以逆時針方向為電流的正方向，在圖819的四個圖像中，線框中感應電流i與線框移動的位移x的關(guān)系圖像正確的選項是()圖819解析：由楞次定律可以判斷電流方向，在導線框同時處在兩個磁場中時的某個時刻產(chǎn)生的感應電動勢、感應電流是進、出磁場時的2倍，比照選項中各圖像可知選項C正確。答案：C3用一根橫截面積為S、電阻率為的硬質(zhì)導線做成一個半徑為r的圓環(huán)，a

3、b為圓環(huán)的一條直徑。如圖820所示，在ab的左側(cè)存在一個均勻變化的勻強磁場，磁場垂直圓環(huán)所在平面，方向如圖，磁感應強度大小隨時間的變化率k(k<0)。那么()A圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流 圖820B圓環(huán)具有擴張的趨勢C圓環(huán)中感應電流的大小為D圖中a、b兩點間的電勢差Uab|kr2|解析：根據(jù)楞次定律可知，磁通量減小，產(chǎn)生順時針方向的感應電流，A選項不正確；圓環(huán)面積有擴張的趨勢，B選項正確；產(chǎn)生的感應電動勢為/tkr2/2，那么電流大小為|，C選項不正確；Uab等于kr2的絕對值，D選項正確。答案：BD4如圖821所示，矩形單匝導線框abcd豎直放置，其下方有一磁感應強度為B的有界勻強

4、磁場區(qū)域，該區(qū)域的上邊界PP水平，并與線框的ab邊平行，磁場方向與線框平面垂直。線框ab邊長為L1，ad邊長為L2，線框質(zhì)量為m，總電阻為R?，F(xiàn)無初速度地釋放線框，在下落過程中線框所在平面始終與磁場垂直，且線框的ab邊始終與PP平行。重力加速度為g。 圖821假設(shè)線框恰好勻速進入磁場，求：(1)dc邊剛進入磁場時，線框受安培力的大小F；(2)dc邊剛進入磁場時，線框速度的大小v；(3)在線框從開始下落到ab邊剛進入磁場的過程中，重力做的功W。解析：(1)由于線框勻速進入磁場，所以線框進入磁場時受安培力的大小Fmg(2)線框dc邊剛進入磁場時，那么感應電動勢EBL1v感應電流Idc邊受安培力的大

5、小FBIL1又Fmg解得線框速度的大小v。(3)在線框從開始下落到dc邊剛進入磁場的過程中，重力做功W1，根據(jù)動能定理得W1mv2在線框從dc邊剛進入磁場到ab邊剛進入磁場的過程中，重力做功W2，那么W2mgL2所以WW1W2mgL2。答案：(1)mg(2)(3)mgL25(2021·南昌模擬)如圖822所示，光滑的平行金屬導軌CD與EF間距為L1 m，與水平面夾角為30°，導軌上端用導線CE連接(導軌和連接線電阻不計)，導軌處在磁感應強度為B0.1 T、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中，一根電阻為R1 的金屬棒MN兩端有導電小輪擱在兩導軌上，棒上有吸水裝置P，取沿導軌向

6、下為x軸正方向。坐標原點O在CE中點，開始時棒處在x0位置(即與CE重合)，棒的起始質(zhì)量不計。當棒自靜止開始下滑時，便開始吸水，質(zhì)量逐漸增大，設(shè)棒質(zhì)量的增加量與位移x的平方根成正比，即mk，k為一常數(shù)，k0.1 kg·m。 圖822(1)猜想金屬棒下滑過程中做的是什么性質(zhì)的運動，并加以證明。(2)求金屬棒下滑2 m位移時速度為多大？解析：(1)由于棒從靜止開始運動，因此首先可以確定棒開始階段做加速運動，如下圖，棒在下滑過程中沿導軌方向有向下的重力分力mgsin和向上的安培力F。由于m隨位移x增大而增大，所以mgsin是一個變力；而安培力與速度有關(guān)，也隨位移增大而增大。如果兩個力的差值

7、恒定，即合外力是恒力的話，棒做勻加速運動。不妨假設(shè)棒做的是勻加速運動，且下滑位移x時的加速度為a。安培力FBIL，I，所以F根據(jù)牛頓第二定律，有mgsinFma有mgsinma棒做勻加速運動，那么瞬時速度v由于mk，代入后得到kgsink·a消去后得到kgsinka0從上述方程可以看出a的解是一個定值，與位移x無關(guān)，這說明前面的假設(shè)成立，棒的運動確實是勻加速運動。(2)將題目給出的數(shù)據(jù)代入式得01×10×0.50.1a0化簡得10a·500令y，那么上式可寫作10y2y500解得y2.17，即ay24.71 m/s2根據(jù)勻變速運動規(guī)律vx m/s4.34

8、 m/s。答案：(1)加速直線運動，證明見解析(2)4.34 m/s一、選擇題此題共9個小題，每題7分，共63分，每題至少有一個選項正確，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)1在水平面內(nèi)有一固定的U形金屬框架，框架上放置一根重金屬桿ab，金屬桿與框接觸電阻不計，整個裝置放在豎直方向的磁場中，如圖1所示，那么以下判斷正確的選項是()A只有當磁場方向向上且增強，ab桿才可能向左移動B當磁場為勻強磁場時，給桿一個初速度，桿可以勻速移動C無論磁場方向如何，只要磁場減弱，ab桿就有向右移動的可能 圖1D當磁場變化時，ab桿中一定有電流產(chǎn)生，但它不一定移動解析：當磁場方向向上且增強時，由楞次定律知桿中有從

9、a到b的感應電流，因不知桿與框架間的摩擦力大小，由左手定那么知桿有可能向左運動，當磁場方向向下且增強時，由楞次定律和左手定那么也可判定桿有可能向左運動，A錯；同理可知無論磁場方向如何，只要磁場減弱，ab桿都有向右移動的可能，C對；當磁場為勻強磁場時，給桿一個初速度，桿切割磁感線，產(chǎn)生一個阻礙桿運動的安培力，桿不可能勻速移動，B錯；當磁場變化時，回路中的磁通量發(fā)生變化，由楞次定律知ab桿中一定有電流產(chǎn)生，但桿不一定移動，D對。答案：CD2(2021·江蘇高考)如圖2所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導軌，導軌光滑且電阻不計。勻強磁場與導軌平面垂直。阻值為R的導體棒垂直于導軌靜止放置，且與導軌接

10、觸良好。t0時，將開關(guān)S由1 擲到2。q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度。以下圖像正確的選項是 () 圖2圖3解析：當開關(guān)S由1擲到2時，電容器開始放電，此時電流最大，棒受到的安培力最大，加速度最大，此后棒開始運動，產(chǎn)生感應電動勢，棒相當于電源，利用右手定那么可判斷棒上端為正極，下端為負極，與電容器的極性相同，當棒運動一段時間后，電路中的電流逐漸減小，當電容器極板電壓與棒兩端電動勢相等時，電容器不再放電，電路電流等于零，棒做勻速運動，加速度減為零，所以C錯誤，B錯誤，D正確；因電容器兩極板間有電壓，qCU不等于零，所以A錯誤。答案：D3如圖4所示，E為電池，

11、L是電阻可忽略不計、自感系數(shù)足夠大的線圈，D1、D2是兩個規(guī)格相同且額定電壓足夠大的燈泡，S是控制電路的開關(guān)。對于這個電路，以下說法中正確的選項是()A剛閉合開關(guān)S的瞬間，通過D1、D2的電流大小相等B剛閉合開關(guān)S的瞬間，通過D1、D2的電流大小不相等 圖4C閉合開關(guān)S待電路到達穩(wěn)定，D1熄滅，D2比原來更亮D閉合開關(guān)S待電路到達穩(wěn)定，再將S斷開瞬間，D2立即熄滅，D1閃亮一下再熄滅解析：開關(guān)S閉合的瞬間，線圈L可看做暫時的斷路，故通過兩燈泡的電流相等，且同時亮，A對B錯；電路穩(wěn)定后，由于線圈直流電阻忽略不計，將燈泡D1短路，燈泡D2獲得更多電壓，會更亮。C對；假設(shè)斷開開關(guān)S，此時線圈與燈泡D

12、1構(gòu)成回路，繼續(xù)對其供電，燈泡D1將閃亮一下后再逐漸熄滅，燈泡D2無法形成回路將立即熄滅，D對。答案：ACD4如圖5所示，閉合導線框的質(zhì)量可忽略不計，將它從圖示位置勻速拉出勻強磁場，假設(shè)第一次用0.3 s 時間拉出，外力做的功為W1，通過導線截面的電荷量為q1；假設(shè)第二次用0.9 s 時間拉出，外力做的功為W2，通過 圖5導線截面的電荷量為q2，那么()AW1>W2，q1q2BW1>W2，q1<q2CW1<W2，q1<q2 DW1>W2，q1>q2解析：通過導線橫截面的電荷量為q·t，與時間無關(guān)，故q1q2；設(shè)導線框豎邊長為L1，橫邊長為L2

13、，那么外力克服安培力做功為WB··L1·L2，因為t1<t2，所以W1>W2，選項A正確。答案：A5(2021·海南高考)如圖6，EOF和EOF為空間一勻強磁場的邊界，其中EOEO，F(xiàn)OFO，且EOOF；OO為EOF的角平分線，OO間的距離為L；磁場方向垂直于紙面向里。一邊長為L的正方形導線框沿OO方向勻速通過磁場，t0時刻恰好位于圖示位置。規(guī)定導線框中感應電流沿逆時針方向為正，那么如圖7中的感應電流i與時間t的關(guān)系圖線可能正確的選項是() 圖6圖7解析：根據(jù)楞次定律，線框剛進入磁場時感應電流沿逆時針方向，故C、D錯誤。再根據(jù)EBLv，線框通

14、過磁場的過程中，導體切割磁感線的有效長度發(fā)生變化，感應電動勢先增大，后不變，再減小，然后再反向增大，后不變，再減小，故A錯誤，B正確。答案：B6等離子氣流由左方連續(xù)以v0射入P1和P2兩板間的勻強磁場中，ab直導線與P1、P2相連接，線圈A與直導線cd連接。線圈A內(nèi)有隨圖8乙所示的變化磁場。且磁場B的正方向規(guī)定為向左，如圖8甲所示，那么以下說法正確的選項是()圖8A01 s內(nèi)ab、cd導線互相排斥B12 s內(nèi)ab、cd導線互相排斥C23 s內(nèi)ab、cd導線互相排斥D34 s內(nèi)ab、cd導線互相排斥解析：由左側(cè)電路可以判斷ab中電流方向由a到b；由右側(cè)電路及圖乙可以判斷，02 s內(nèi)cd中電流為由

15、c到d，跟ab中電流同向，因此ab、cd相互吸引，選項A、B錯誤；24 s內(nèi)cd中電流為由d到c，跟ab中電流反向，因此ab、cd相互排斥，選項C、D正確。答案：CD7(2021·安徽高考)如圖9所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度為B。電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界)。那么線框內(nèi)產(chǎn)生的感應電流的有效值為()A. B. 圖9C. D.解析：線框轉(zhuǎn)動的角速度為，進磁場的過程用時周期，出磁場的過程用時周期，進、出磁場時產(chǎn)生的感應電流大小都為I，那么轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的感應電流的有效值滿足：I2RT()2

16、R×T，解得I，D項正確。答案：D8如圖10所示，相距為d的兩水平虛線L1、L2之間有方向垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，正方形線圈abcd的邊長為L(L<d)、質(zhì)量為m、電阻為R?，F(xiàn)將線圈在磁場上方高h處由靜止釋放，ab邊剛進入磁場時的速度和剛離開磁場時的速度相同，在線圈全部穿過磁場過程中，以下說法正確的選項是()A線圈克服安培力所做的功為mgL 圖10B線圈克服安培力所做的功為2mgdC線圈的最小速度一定為D線圈的最小速度一定為解析：因為ab邊剛進入磁場時速度和剛離開磁場時速度相同，都為v1，由能量守恒得，進磁場時克服安培力做功為mgd，又出磁場和進磁場時速度相同，

17、全部穿過磁場過程中線圈克服安培力所做的功為2mgd，選項A錯誤而B正確；cd邊剛進磁場時速度最小為v，那么有mgdmg(hL)mv2，即v，選項C錯誤而D正確。答案：BD9如圖11甲所示，bacd為導體做成的框架，其平面與水平面成角，質(zhì)量為m的導體棒PQ與ab、cd接觸良好，回路的電阻為R，整個裝置放于垂直框架平面的變化磁場中，磁感應強度B的變化情況如圖乙所示，PQ能夠始終保持靜止，那么0t2時間內(nèi)，PQ受到的安培力F和摩擦力f隨時間變化的圖像可能正確的選項是(取平行斜面向上為正方向)() 圖11圖12解析：在0t2內(nèi)，磁場隨時間均勻變化，故回路中產(chǎn)生的感應電流大小方向均恒定，所以PQ受到的安

18、培力FBILB，方向先沿斜面向上，t1時刻之前方向變?yōu)檠匦泵嫦蛳拢蔄項正確，B項錯；靜摩擦力fmgsinBIL，假設(shè)t0時刻，mgsin>BIL，那么f剛開始時沿斜面向上，假設(shè)t0時刻，mgsin<BIL，那么f剛開始時沿斜面向下，C、D都有可能。答案：ACD二、計算題(此題共3個小題，共37分，解答時應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)10(10分)如圖13甲所示，在一個正方形金屬線圈區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應強度B隨時間變化的勻強磁場，磁場的方向與線圈平面垂直。金屬線圈所圍的面積S200 cm2，匝數(shù)n1 000，線圈電阻r1.0 。線圈與電阻R構(gòu)成閉合

19、回路，電阻R4.0 。勻強磁場的磁感應強度隨時間變化的情況如圖乙所示，求：圖13(1)t2.0 s時刻，通過電阻R的感應電流大?。?2)在t5.0 s時刻，電阻R消耗的電功率；(3)06.0 s內(nèi)整個閉合電路中產(chǎn)生的熱量。解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應定律，04.0 s時間內(nèi)線圈中磁通量均勻變化，產(chǎn)生恒定的感應電流。t2.0 s時的感應電動勢E1nn根據(jù)閉合電路歐姆定律，閉合回路中的感應電流I1解得I10.2 A.(2)由圖像可知，在4.06.0 s時間內(nèi)，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E2nn根據(jù)閉合電路歐姆定律，t5.0 s時閉合回路中的感應電流I20.8 A電阻消耗的電功率P2IR2.56 W。

20、(3)根據(jù)焦耳定律，04.0 s內(nèi)閉合電路中產(chǎn)生的熱量Q1I(rR)t10.8 J406.0 s內(nèi)閉合電路中產(chǎn)生的熱量Q2I(rR)t26.4 J。06.0 s內(nèi)閉合電路中產(chǎn)生的熱量QQ1Q27.2 J。答案：(1)0.2 A(2)2.56 W(3)7.2 J11(12分)如圖14所示，半徑為r、圓心為O1的虛線所圍的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場，在磁場右側(cè)有一豎直放置的平行金屬板C和D，兩板間距離為L，在C、D板中央各有一個小孔O2、O3。O1、O2、O3在同一水平直線上，兩根足夠長的直金屬導軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導軌間距也為L。M、P兩點間接有阻值為R的電阻。

21、一根質(zhì)量為M的均勻直導體棒ab放在兩導軌上，并與導軌垂直，閉合回路，導軌與導體棒的電阻不計，二者之間的摩擦不計。整套裝置處于勻強磁場中，磁場的磁感應強度為B，磁場方向垂直于斜面向上。整個裝置處在真空室中，有一電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子(重力不計)，以速率v0從圓形磁場邊界上的最低點E沿半徑方向射入圓形磁場區(qū)域，最后從小孔O3射出?，F(xiàn)釋放導體棒ab，其沿著斜面下滑h后開始勻速運動，此時仍然從E點沿半徑方向射入圓形磁場區(qū)域的相同粒子恰好不能從O3射出，而從圓形磁場的最高點F射出。求：資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途圖14(1)圓形磁場的磁感應強度B。(2)導體棒ab的質(zhì)量M。(3)導體棒ab下落h的整個過程中，導體棒ab克服安培力做的功為多少？解析：(1)在圓形磁場中做勻速圓周運動，由幾何關(guān)系可知半徑為r洛倫茲力提供向心力qv0Bm解得B。(2)根據(jù)題意粒子恰好不能從O3射出的條件為mvqUab導體棒ab做勻速運動時，Mgs