专题11 电磁感应(解析版)

专题11 电磁感应

1．（2021届福建省厦门外国语高三质检）2020年爆发了新冠肺炎，该病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒珠的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作。武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型。污水内含有大量正、负离子，从直径为d 的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q 等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场，并测出M 、N 间的电压U ，则下列判断正确的是（ ）

A ．正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的

B ．容器内液体的流速为U

v Bd

=

C ．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速

D ．污水流量为2Ud

Q B

π=

【答案】B

【解析】根据左手定则，正、负离子所受洛伦兹力方向相反，故A 错误；容器内离子受力平衡，有U

q Bqv d

=，化简得U

v Bd

=

，故B 正确；不带电的液体不受洛伦兹力，所以不会发生偏转，在MN 两点之间不会产生电压，无法由B 选项的分析测流速，故C 错误；污水的流量为2()24U d Ud Q vS Bd B

ππ===，故D 错误。故选B 。

2．（2021届福建省厦门外国语高三质检）放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中，通有俯视顺时针方向的电流，其大小按图乙所示的规律变化．螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环（未画出），圆环轴线与螺线管轴线重合．下列说法正确的是（ ）

A ．4T

t =时刻，圆环有扩张的趋势 B ．4T

t =时刻，圆环有收缩的趋势

C ．4

T t =和34T t =时刻，圆环内的感应电流大小相等

D ．34

T

t =时刻，圆环内有俯视逆时针方向的感应电流

【答案】BC

【解析】4

T

t =

时刻，螺线管中电流增大，产生的磁场变强，圆环中的磁通量增多，圆环要阻碍磁通量的增多，有收缩的趋势．故选项A 错误，选项B 正确．4

T t =和34T

t =时刻，螺线管内电流的变化率相等，所

以圆环内的感应电流大小相等．故C 选项正确．34

T

t =时刻，螺线管中俯视顺时针方向的电流减弱，圆环

中的向下磁通量减少，圆环要阻碍磁通量的减少，产生向下的磁通量，所以圆环内有俯视顺时针方向的感应电流，故D 选项错误。

3．（2021届广东省佛山市高三质检）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN 、PQ 互平行，间距为L ，构成U 型平面，该平面水平面成角（0°<θ<90°），磁感应强度为B 的匀强磁场与导轨平面垂直，导轨电阻不计，上端接入阻值为R 的定值电阻。金属棒ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab 棒质量为m ，接入电路的电阻为r 。则金属棒ab 沿导轨下滑过程中（ ）

A ．最大加速度为sin g θ

B ．当棒下滑速度为v 时，其两端电压为BLv

C ．所受安培力不会大于sin mg θ

D ．下滑速度大小一定小于22

sin R

mg B L

θ 【答案】AC

【解析】根据牛顿第二定律可得sin mg F ma θ-=安，由题可知，开始滑动时安培力为零，此时加速度最大为sin g θ，故A 正确；由法拉第电磁感应定律可得，当棒下滑速度为v 时，产生的感应电动势为BLv ，根据闭合电路欧姆定律可得，金属棒两端电压为

R

BLv R r

+，故B 错误；导体棒下滑时，安培力增大，则加速度减小，当加速度为零时，安培力达到最大值为sin mg θ，故C 正确；当安培力等于sin mg θ时，金

属棒做匀速运动，此时速度最大，则有22m

sin B L v mg R r

θ=+，解得，最大速度为m 22

()sin R r mg v B L θ+=， 则下滑速度大小一定小于

22

()sin R r mg B L θ

+，故D 错误。故选AC 。

4．（2021届河北省衡水市第一中学高三模拟）如图甲所示，不闭合导体环Q 与线圈P 共面，导体环Q 的a 、

b 两个端点用导线连接一个0刻度线在中间的灵敏电流计G 。当线圈P 中通以按如图乙所示规律变化的电

流时（顺时针方向为正），下列说法正确的是（ ）

A ．10~t 时间内，导体环Q 中有逆时针方向的感应电流

B ．10~t 时间内，灵敏电流计中的电流方向为a G b →→

C ．21~t t 时间内，导体环Q 中有逆时针方向的感应电流

D ．21

~t t 时间内，灵敏电流计中的电流方向为b G a →→

【答案】D

【解析】在10~t 时间内，由安培定则知，在导体环与电流计组成的闭合回路中，磁场方向垂直于纸面向外，磁通量减小，则由楞次定律可得，导体环Q 中感应电流方向为顺时针方向，电流计中的电流方向为

b G a →→，A 、B 错误；在21~t t 时间内，由安培定则知，在导体环与电流计组成的闭合回路中，磁场方

向垂直纸面向里，磁通量增大，则由楞次定律可得，导体环中感应电流方向仍为顺时针方向，电流计中的电流方向仍为b G a →→，C 错误，D 正确。故选D 。

5．（2021届河北省衡水市第一中学高三模拟）如图所示是用长为L 的均匀导体折成闭合的正六边形框架

abcdef ，将六边形框架静置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直于六边形框架所在平面。

现将六边形框架a 、b 两端接到直流电源上，由a 端输入大小为I 的电流，则下列说法正确的是（ ）

A ．六边形框架所受安培力大小为1

6

BIL B ．ab 边所受安培力大小为

1

6

BIL C ．ab 边所受安培力与fe 、ed 、dc 三边所受安培力的合力大小之比为1:2 D ．ab 边所受安培力与其余五边所受安培力的合力大小之比为1:1 【答案】A

【解析】六边形框架接入电路后，受安培力的等效长度为

1

6

L ，故其所受安培力大小为16BIL ，A 正确；a 、

b 两端接到直流电源上，电路中ab 边与其余边形成并联关系，设ab 边的电阻为r ，则另外五边的总电阻为

5r ，故两支路电流分别为

5

6ab I I =

516I I =

故ab 边所受安培力大小为

15

636

ab ab F BI L BIL =⋅=

选项B 错误；

D ．其余五边所受安培力大小为

5511

636

F BI L BIL =⋅=