人教高考物理一輪穩(wěn)優(yōu)提優(yōu)題：電磁感應(yīng)練習(xí)

人教高考物理一輪穩(wěn)優(yōu)提優(yōu)題：電磁感應(yīng)練習(xí)及答案專題：電磁感應(yīng)一、選擇題1、如圖所示，π形光滑金屬導(dǎo)軌與水平地面傾斜固定，空間有垂直于導(dǎo)軌平面的磁場，將一根質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直于導(dǎo)軌放置．金屬桿ab從高度h2處靜止釋放后，到達(dá)高度為h1的位置(圖中虛線所示)時，其速度為v，在此過程中，設(shè)重力G和磁場力F對桿ab做的功分別為WG和WF，那么()A．＝mgh1－mgh2B．＝WG＋WFC．>WG＋WFD．<WG＋WF【答案】B【解析】分析桿的受力，受重力、彈力、安培力．其中彈力與速度方向時刻垂直，永不做功，根據(jù)動能定理，重力和安培力對桿所做的功，等于桿動能的增量，因此選項B正確，其余均錯誤．2、如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對稱軸，通電直導(dǎo)線AB與OO′平行，且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直，如要在線圈中形成方向為abcda的感應(yīng)電流，可行的做法是()A．AB中電流I逐漸增大B．AB中電流I先增大后減小C．導(dǎo)線AB正對OO′靠近線圈D．線圈繞OO′軸逆時針轉(zhuǎn)動90°(俯視)解析：選D．由于通電直導(dǎo)線AB與OO′平行，且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直．AB中電流如何變化，或AB正對OO′靠近線圈或遠(yuǎn)離線圈，線圈中磁通量均為零，不能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項A、B、C錯誤；線圈繞OO′軸逆時針轉(zhuǎn)動90°(俯視)，由楞次定律可知，在線圈中形成方向為abcda的感應(yīng)電流，選項D正確．3、圖中L是線圈，D1、D2是發(fā)光二極管(電流從“＋”極流入才發(fā)光)．閉合S，穩(wěn)定時燈泡正常發(fā)光，然后斷開S瞬間，D2亮了一下后熄滅．則()A．如圖是用來研究渦流現(xiàn)象的實驗電路B．開關(guān)S閉合瞬間，燈泡立即亮起來C．開關(guān)S斷開瞬間，P點電勢比Q點電勢高D．干電池的左端為電源的正極解析：選D．題圖是研究自感現(xiàn)象的實驗電路，故A錯誤；開關(guān)S閉合瞬間，由于線圈的自感，燈泡逐漸變亮，故B錯誤；開關(guān)S斷開瞬間，D2亮了一下，可知通過線圈L的電流方向為從P至Q，故D正確；開關(guān)S斷開瞬間，線圈L相當(dāng)于一個電源，電源內(nèi)部電流從負(fù)極流向正極，所以Q點的電勢高于P點的電勢，故C錯誤．4、如圖甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n＝100，線圈的面積S＝200cm2，線圈的電阻r＝1Ω，線圈外接一個阻值R＝4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示．下列說法中正確的是()A．線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針方向B．電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大C．線圈電阻r消耗的功率為4×10－4WD．前4s內(nèi)通過R的電荷量為4×10－4C解析：選C．由楞次定律，線圈中的感應(yīng)電流方向為逆時針方向，選項A錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定為E＝eq\f(nSΔB,Δt)＝0．1V，電阻R兩端的電壓不隨時間變化，選項B錯誤；回路中電流I＝eq\f(E,R＋r)＝0．02A，線圈電阻r消耗的功率為P＝I2r＝4×10－4W，選項C正確；前4s內(nèi)通過R的電荷量為q＝It＝0．08C，選項D錯誤．5、如圖，在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框；在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d(d＞L)的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行，磁場方向豎直向下．導(dǎo)線框以某一初速度向右運動．t＝0時導(dǎo)線框的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過磁場區(qū)域．下列v－t圖象中，能正確描述上述過程的是()解析：選D．導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時產(chǎn)生安培力阻礙導(dǎo)體運動，利用法拉第電磁感應(yīng)定律、安培力公式及牛頓第二定律可確定線框在磁場中的運動特點．線框進(jìn)入和離開磁場時，安培力的作用都是阻礙線框運動，使線框速度減小，由E＝BLv、I＝eq\f(E,R)及F＝BIL＝ma可知安培力減小，加速度減小，當(dāng)線框完全進(jìn)入磁場后穿過線框的磁通量不再變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不再產(chǎn)生安培力，線框做勻速直線運動，故選項D正確．6、如圖甲所示，一個剛性圓形線圈與電阻R構(gòu)成閉合回路，線圈平面與所在處的勻強(qiáng)磁場方向垂直，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示．關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e、電阻R消耗的功率P隨時間t變化的圖象，可能正確的有()解析：選BD．根據(jù)題圖，結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，可得線圈在0～0．5T和0．5T～T時間內(nèi)產(chǎn)生大小相等、方向相反的電動勢，則選項A錯誤，B正確；由電功率公式P＝eq\f(U2,R)可得電阻的電功率與電動勢方向無關(guān)，則大小保持不變，選項C錯誤，D正確．7、如圖，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上，細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過．現(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達(dá)位置Ⅱ．設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細(xì)線的張力分別為FT1和FT2，重力加速度大小為g，則()A．FT1＞mg，F(xiàn)T2＞mgB．FT1＜mg，F(xiàn)T2＜mgC．FT1＞mg，F(xiàn)T2＜mgD．FT1＜mg，F(xiàn)T2＞mg解析：選A．金屬環(huán)從位置Ⅰ靠近磁鐵上端，因產(chǎn)生感應(yīng)電流，故“阻礙”相對運動，知金屬環(huán)與條形磁鐵相互排斥，故繩的拉力FT1>mg．同理，當(dāng)金屬環(huán)離開磁鐵下端時，金屬環(huán)與磁鐵相互吸引，因而繩的拉力FT2>mg，故A正確．8、如圖所示，PN與QM兩平行金屬導(dǎo)軌相距1m，電阻不計，兩端分別接有電阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab桿的電阻為2Ω，在導(dǎo)軌上可無摩擦地滑動，垂直穿過導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T．現(xiàn)ab以恒定速度v＝3m/s勻速向右移動，這時ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等．則()A．R2＝6ΩB．R1上消耗的電功率為0．75WC．a(chǎn)、b間電壓為3VD．拉ab桿水平向右的拉力為0．75N解析：選D．桿ab消耗的功率與R1、R2消耗的功率之和相等，則eq\f(R1·R2,R1＋R2)＝Rab．解得R2＝3Ω，故A錯誤；E＝Blv＝3V，則Iab＝eq\f(E,R總)＝0．75A，Uab＝E－Iab·Rab＝1．5V，PR1＝eq\f(Ueq\o\al(2,ab),R1)＝0．375W，故B、C錯誤；F拉＝F安＝BIab·l＝0．75N，故D正確．9、在傾角為θ足夠長的光滑斜面上，存在著兩個磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場，磁場方向一個垂直斜面向上，另一個垂直斜面向下，寬度均為L，如圖所示．一個質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形線框在t＝0時刻以速度v0進(jìn)入磁場，恰好做勻速直線運動，若經(jīng)過時間t0，線框ab邊到達(dá)gg′與ff′中間位置時，線框又恰好做勻速運動，則下列說法正確的是()A．當(dāng)ab邊剛越過ff′時，線框加速度的大小為gsinθB．t0時刻線框勻速運動的速度為eq\f(v0,4)C．t0時間內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(3,2)mgLsinθ＋eq\f(15,32)mveq\o\al(2,0)D．離開磁場的過程中線框?qū)⒆鰟蛩僦本€運動解析：選BC．當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場時，有E＝BLv0，I＝eq\f(E,R)，mgsinθ＝BIL，有eq\f(B2L2v0,R)＝mgsinθ．當(dāng)ab邊剛越過ff′時，線框的感應(yīng)電動勢和電流均加倍，則線框做減速運動，有eq\f(4B2L2v0,R)＝4mgsinθ，加速度方向沿斜面向上且大小為3gsinθ，A錯誤；t0時刻線框勻速運動的速度為v，則有eq\f(4B2L2v,R)＝mgsinθ，解得v＝eq\f(v0,4)，B正確；線框從進(jìn)入磁場到再次做勻速運動的過程，沿斜面向下運動距離為eq\f(3,2)L，則由功能關(guān)系得線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝eq\f(3mgLsinθ,2)＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mveq\o\al(2,0),2)－\f(mv2,2)))＝eq\f(3mgLsinθ,2)＋eq\f(15mveq\o\al(2,0),32)，C正確；線框離開磁場時做加速運動，D錯誤．二、非選擇題1、上海世博會某國家館內(nèi)，有一“發(fā)電”地板，利用游人走過此處，踩踏地板發(fā)電．其原因是地板下有一發(fā)電裝置，如圖甲所示，裝置的主要結(jié)構(gòu)是一個截面半徑為r、匝數(shù)為n的線圈，緊固在與地板相連的塑料圓筒P上．磁場的磁感線沿半徑方向均勻分布，圖乙為橫截面俯視圖．輕質(zhì)地板四角各連接有一個勁度系數(shù)為k的復(fù)位彈簧(圖中只畫出其中的兩個)．當(dāng)?shù)匕迳舷峦颠\動時，便能發(fā)電．若線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈的總電阻為R0，現(xiàn)用它向一個電阻為R的小燈泡供電．為了便于研究，將某人走過時地板發(fā)生的位移—時間變化的規(guī)律簡化為圖丙所示．(取地板初始位置x＝0，豎直向下為位移的正方向，且彈簧始終處在彈性限度內(nèi)．)(1)取圖乙中逆時針方向為電流正方向，請在圖丁所示坐標(biāo)系中畫出線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖線，并標(biāo)明相應(yīng)縱坐標(biāo)．要求寫出相關(guān)的計算和判斷過程；(2)t＝eq\f(t0,2)時地板受到的壓力；(3)求人踩踏一次地板所做的功．解析：(1)0～t0時間，地板向下做勻速運動，其速度v＝eq\f(x0,t0)，線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e＝nB·2πrv＝eq\f(2nBπrx0,t0)，感應(yīng)電流i＝eq\f(e,R＋R0)＝eq\f(2nBπrx0,(R＋R0)t0)；t0～2t0時間，地板向上做勻速運動，其速度v＝eq\f(x0,t0)，線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e＝－nB·2πrv＝－eq\f(2nBπrx0,t0)，感應(yīng)電流i＝eq\f(e,R＋R0)＝－eq\f(2nBπrx0,(R＋R0)t0)；圖線如圖所示．(2)t＝eq\f(t0,2)時，地板向下運動的位移為eq\f(x0,2)，彈簧彈力為eq\f(kx0,2)，安培力F安＝nBi·2πr＝2nBiπr，由平衡條件可知，地板受到的壓力F＝2kx0＋eq\f(4n2B2π2r2x0,(R＋R0)t0)．(3)由功能關(guān)系可得人踩踏一次地板所做的功W＝2i2(R＋R0)t0＝eq\f(8n2B2π2r2xeq\o\al(2,0),(R＋R0)t0)．答案：(1)見解析(2)2kx0＋eq\f(4n2B2π2r2x0,(R＋R0)t0)(3)eq\f(8n2B2π2r2xeq\o\al(2,0),(R＋R0)t0)2、如圖所示，半徑為r、電阻不計的兩個半圓形光滑導(dǎo)軌并列豎直放置，導(dǎo)軌端口所在平面剛好水平．在軌道左上方端口M、N間接有阻值為R的小電珠，整個軌道處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，兩導(dǎo)軌間距為L，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電阻也是R的金屬棒ab從MN處由靜止釋放，經(jīng)一定時間到達(dá)導(dǎo)軌最低點OO′，此時速度為v.(1)求金屬棒ab到達(dá)OO′時