高考物理一轮复习第十章电磁感应45分钟章末验收卷
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单元质检十 电磁感应(时间:45分钟 满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分。
在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。
全部选对的得8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)1.(2018·辽宁大连质检)A 、B 是两个完全相同的电热器,A 通以图甲所示的方波交变电流,B 通以图乙所示的正弦式交变电流,则两电热器的电功率P A ∶P B 等于( )A .5∶4B .3∶2C .∶1D .2∶12RT ,解得有效值I A =I 0,而I B =,根据功率的I 02R T 2+(I 02)2R T 2=I A 258I 02计算公式P=I 2R 可得P A ∶P B ==5∶4,故A 正确。
I A 2∶I B 22.(2018·湖北黄冈模拟)如图所示,一理想变压器的原线圈接在电压有效值为220 V 的正弦式交流电源上,两副线圈匝数分别为n 2=16,n 3=144,通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36 V 18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变),当开关接1时,灯泡正常发光,则下列说法中不正确的是( )A .原线圈的匝数为880B .当开关接2时,灯泡两端电压的有效值为20 V2C .当开关接2时,灯泡消耗的功率约为18 WD .当开关接2时,灯泡消耗的功率约为11 W由得n 1=880,所以选项A 正确;当开关接2时,有,解得U=40V,设交流电的周期n 1n 3=U 1U L n 1n 2+n 3=U 1U 为T ,由T ,可得灯泡两端电压的有效值为U'=20V,灯泡电阻为R==72Ω,灯泡消耗的实U 2R ·T 2=U '2R 2U L 2P L际功率为P=W≈11W,即选项C 错误,B 、D 正确。
U '2R =10093.(2018·安徽亳州期末)如图所示,用两根相同的导线绕成匝数分别为n 1和n 2的圆形闭合线圈A 和B ,两线圈平面与匀强磁场垂直。
章末滚动验收(十)(时间:45分钟)一、单项选择题1.(2021·江苏新高考适应性考试)如图所示,光滑的平行长导轨水平放置,质量相等的导体棒L1和L2静止在导轨上,与导轨垂直且接触良好.已知L1的电阻大于L2,两棒间的距离为d,不计导轨电阻,忽略电流产生的磁场。
将开关S从1拨到2,两棒运动一段时间后达到稳定状态,则( )A.S拨到2的瞬间,L1中的电流大于L2B.S拨到2的瞬间,L1的加速度大于L2C.运动稳定后,电容器C的电荷量为零D.运动稳定后,两棒之间的距离大于dD[R1>R2,U1=U2,故I1<I2,所以a1<a2,A、B错误;最终两棒以相同的速度向右运动,但是开始L2的加速度大,故两棒距离大于d,电容器两端电压等于两棒切割磁感线产生的感应电动势,C错误,D正确。
]2.如图所示,光滑水平杆上套一导体圆环,条形磁铁平行于水平杆固定放置,t=0时刻,导体环在磁铁左侧O点获得一个向右的初速度,经过时间t0停在磁铁右侧O1点,O、O1两点间距离为x0,且两点关于磁铁左右对称。
上述过程中,下列描述穿过导体环的磁通量Φ、导体环所受安培力F随位移x变化的关系图线,以及速度v、电流i随时间t变化的关系图线可能正确的是( )A B C DD[根据条形磁铁磁场的对称性,导体环在O和O1的磁通量是一样的,等大同向,故A 错误;根据楞次定律,导体环受到的阻力一直与速度方向相反,故受力一直向左,不存在力反向的情况,故B错误;导体环在OO1中点的磁通量变化率为0,故在该点受安培力大小为0,图中速度无斜率为0点,故C错误;开始导体环靠近磁极磁通量增加,磁通量变化率可能会增加,故电流增大,之后磁通量变化率会变小故电流会减小;过了OO1中点磁通量减少,因此产生电流反向,磁通量变化率可能继续增加,故电流反向增大,靠近O1时随着速度减小磁通量变化率逐渐减至0,电流也逐渐减小到0,故D 正确。
]3.(2020·日照调研)如图所示的甲、乙、丙图中,MN 、PQ 是固定在同一水平面内足够长的平行金属导轨。
第十章电磁感应做真题明方向1.[2024·全国甲卷](多选)一有机玻璃管竖直放在水平地面上,管上有漆包线绕成的线圈,线圈的两端与电流传感器相连,线圈在玻璃管上部的5匝匀称分布,下部的3匝也匀称分布,下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离.如图(a)所示.现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落,电流传感器测得线圈中电流I随时间t 的改变如图(b)所示.则( )A.小磁体在玻璃管内下降速度越来越快B.下落过程中,小磁体的N极、S极上下颠倒了8次C.下落过程中,小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D.与上部相比,小磁体通过线圈下部的过程中,磁通量改变率的最大值更大2.[2024·全国甲卷]三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示.把它们放入磁感应强度随时间线性改变的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3.则( )A.I1<I3<I2B.I1>I3>I2C.I1=I2>I3D.I1=I2=I33.[2024·全国甲卷](多选)如图,两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上,在导轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻.质量为m、阻值也为R的导体棒MN静止于导轨上,与导轨垂直,且接触良好,导轨电阻忽视不计,整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中.起先时,电容器所带的电荷量为Q,合上开关S后,( )A.通过导体棒MN电流的最大值为QRCB.导体棒MN向右先加速、后匀速运动C.导体棒MN速度最大时所受的安培力也最大D.电阻R上产生的焦耳热大于导体棒MN上产生的焦耳热4.[2024·山东卷](多选)如图所示,xOy平面的第一、三象限内以坐标原点O为圆心、半径为 2 L的扇形区域充溢方向垂直纸面对外的匀强磁场.边长为L的正方形金属框绕其始终在O点的顶点、在xOy平面内以角速度ω顺时针匀速转动t=0时刻,金属框起先进入第一象限.不考虑自感影响,关于金属框中感应电动势E随时间t改变规律的描述正确的是( )A.在t=0到t=π2ω的过程中,E始终增大B.在t=0到t=π2ω的过程中,E先增大后减小C.在t=0到t=π4ω的过程中,E的改变率始终增大D.在t=0到t=π4ω的过程中,E的改变率始终减小5.[2024·广东卷]如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图.定子是仅匝数n不同的两线圈,n1>n2,二者轴线在同一平面内且相互垂直,两线圈到其轴线交点O的距离相等,且均连接阻值为R 的电阻,转子是中心在O点的条形磁铁,绕O点在该平面内匀速转动时,两线圈输出正弦式交变电流.不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响,下列说法正确的是( ) A.两线圈产生的电动势的有效值相等B.两线圈产生的交变电流频率相等C.两线圈产生的电动势同时达到最大值D.两电阻消耗的电功率相等第十章 电磁感应做真题 明方向1.AD 电流的峰值越来越大,即小磁体在依次穿过每个线圈的过程中磁通量的改变率越来越快,因此小磁体的速度越来越大,A 正确;下落过程中,小磁体在水平方向受的合力为零,故小磁体的N 极、S 极上下没有颠倒,B 错误;线圈可等效为条形磁铁,线圈的电流越大则磁性越强,因此电流的大小是改变的.小磁体受到的电磁阻力是改变的,不是始终不变的,C 错误;由图(b )可知,与上部相比,小磁体通过线圈下部的过程中,感应电流的最大值更大,故磁通量改变率的最大值更大,D 正确.故选AD .2.C 设正方形线框边长为a ,则圆线框半径为a 2 ,正六边形线框边长为a 2 ,由法拉第电磁感应定律得E =n ΔΦΔt =ΔB Δt S 面积,由电阻定律得R =ρl 周长S 截 ,由题意知ΔB Δt、ρ、S 截均为定值,所以电流I =E R ∝S 面积l 周长 ,面积分别为a 2、πa 24 、33a 28,周长分别为4a 、πa 、3a ,故电流I 1=I 2>I 3,故C 项正确.3.AD 合上开关的瞬间,导体棒两端电压等于电容器两端电压且为最大值,电流也最大,I =U R =Q RC,电流最大时,导体棒MN 所受的安培力最大,而导体棒速度最大时电流不是最大,所以A 正确,C 错误;导体棒MN 先加速后减速,不会匀速,假如导体棒MN 做匀速直线运动,电阻上始终有焦耳热产生,其他能量都不变,不符合能量守恒,所以B 错误;由于棒运动过程切割磁感线产生反电动势,导致只有起先时通过电阻R 的电流与通过导体棒MN 的电流相等,其他时候通过电阻R 的电流都比通过导体棒MN 的电流大,故由焦耳定律可知电阻R 上产生的焦耳热比导体棒MN 上产生的焦耳热多,D 正确.4.BC如图所示,金属框切割磁感线的有效长度为d ,依据转动切割磁感线产生的感应电动势公式有E =12 Bd 2ω,从图中可以看出在t =0到t =π2ω的过程中,d 是先增大到 2 L ,再减小到L ,所以电动势E 先增大后减小,A 项错误,B 项正确.在t =0到t =π4ω的过程中,d =L cos ωt ,感应电动势的表达式可写为E =12 Bd 2ω=BL 2ω2cos 2ωt,由表达式可以看出在t =0到t =π4ω 的过程中,E 的改变率始终增大,C 项正确,D 项错误.5.B由于两定子线圈匝数不同,依据法拉第电磁感应定律可知,在两线圈中产生的电动势最大值不相等,有效值不相等,A项错误;由于转子匀速转动的周期等于两定子产生沟通电的周期,所以两线圈产生的交变电流频率相等,B项正确;由于两线圈轴线在同一平面内且相互垂直,所以两线圈产生的感应电动势一个在最大值时,另一个为零,C项错误;由于在两线圈中产生的电动势的有效值不相等,依据P=E2R可知,两电阻消耗的电功率不相等,D项错误.。
单元质检十电磁感应(时间:45分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)1.如图所示,电路中A、B是规格相同的灯泡,L是电阻可忽略不计的电感线圈,那么()A.断开S,B立即熄灭,A闪亮一下后熄灭B.合上S,B先亮,A逐渐变亮,最后A、B一样亮C.断开S,A立即熄灭,B由亮变暗后熄灭D.合上S,A、B逐渐变亮,最后A、B一样亮2.如图,两条光滑平行金属导轨间距为L,所在平面与水平面重合,导轨电阻忽略不计。
ab、cd为两根质量均为m、电阻均为R的金属棒,两者始终与导轨垂直且接触良好,两导轨所在区域存在方向竖直向上大小为B的匀强磁场,现给ab棒一向左的初速度v0使其向左运动,则以下说法正确的是()A.ab刚运动时回路中的感应电流为BLv0Rv0B.ab、cd最终的速度为14mv02C.整个过程中回路中产生的热量为18D.ab、cd组成的系统水平方向动量守恒3.(2021河南许昌高三月考)如图所示,电阻不计的刚性U形光滑金属导轨固定在水平面上,导轨上连有电阻R。
金属杆ab可在导轨上滑动,滑动时保持与导轨垂直。
整个空间存在一个竖直向上的匀强磁场区域。
现有一位于导轨平面内且与导轨平行的向左的拉力作用于金属杆ab的中点上,使之从静止开始在导轨上向左运动。
已知拉力的功率恒定不变。
在金属杆ab向左沿导轨运动的过程中,关于金属杆ab的速度与时间的大致图像,下列正确的是()4.如图所示,相距为L的两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R。
金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与水平面成θ角(0<θ<90°)斜向右上方。
已知金属棒ab与电阻R的距离也为L。
t=0时刻,使磁感应强度从B0开始随时间均匀减小,且金属棒ab始终保持静止。
下列说法正确的是()A.t=0时刻,穿过回路的磁通量大小为Φ=B0L2B.金属棒ab中的感应电流方向由a到bC.金属棒ab中的感应电流随时间均匀减小D.金属棒ab所受的安培力随时间均匀减小5.如图所示,位于同一绝缘水平面内的两根固定金属导轨MN、M'N',电阻不计,两导轨之间存在竖直向下的匀强磁场。
第1节电磁感应现象楞次定律1.(2024·广东六校联考)(多选)以下说法正确的是( AB )A.一个质子(不计重力)穿过某一空间而未发生偏转,此空间可能存在磁场B.一个质子(不计重力)穿过某一空间而未发生偏转,此空间可能存在电场C.某电路的磁通量变更了,电路中肯定有感应电流D.导体棒在磁场中运动,导体棒两端肯定有电势差解析:质子沿着磁感线进入磁场时,质子不受洛伦兹力作用,不会偏转,选项A正确;假如该区域只存在电场,并且质子是沿着电场线的方向进入电场时,质子不发生偏转,选项B正确;某电路的磁通量变更了,假如不是闭合电路,则电路中不会有感应电流,选项C错误;导体棒在磁场中做切割磁感线运动时,导体棒两端才会有电势差,选项D错误.2.(2024·北京模拟)纯电动汽车是一种节能、环保的交通工具,它的制动能量回收系统通过能量回收再利用,可提高汽车对能量的利用效率.制动能量回收的原理是利用线圈在磁场中转动,将车辆制动时的部分动能转化为其他形式的能存储起来.关于制动能量回收,下列说法中正确的是( A )A.制动能量回收利用了电磁感应现象B.制动能量回收利用了电流的热效应C.制动能量回收时,将车辆制动时的部分动能转化为内能D.制动能量回收时,将车辆制动时的部分动能转化为重力势能解析:汽车在行驶刹车过程中,动能减小,减小的动能以电能的形式存储,因此制动能量回收肯定利用了电磁感应现象,故A正确,B,C,D 错误.3.下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为a→b的是( A )解析:A中ab棒顺时针转动,运用右手定则,可知导体ab上的感应电流方向为a→b,故A正确.B中ab向纸外运动,则知导体ab上的感应电流方向为b→a,故B错误.C中穿过回路的磁通量减小,由楞次定律知,回路中感应电流方向由b→a→d→c,则导体ab上的感应电流方向为b→a,故C错误.D中ab棒沿导轨向下运动,知导体ab上的感应电流方向为b→a,故D错误.4.(2024·海南卷,4)如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距.两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流.若( D )A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向解析:当金属圆环上、下移动时,穿过圆环的磁通量不发生变更,故没有感应电流产生,选项A,B错误;当金属圆环向左移动时,穿过圆环的磁场垂直纸面对外并且增加,故依据楞次定律可知,产生的感应电流为顺时针,选项C错误;当金属圆环向右移动时,穿过圆环的磁场垂直纸面对里并且增加,故依据楞次定律可知,产生的感应电流为逆时针,选项D正确.5.(2024·全国Ⅲ卷,20)(多选)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R 在PQ的右侧.导线PQ中通有正弦沟通电i,i的变更如图(b)所示,规定从Q到P为电流正方向.导线框R中的感应电动势( AC )A.在t=时为零B.在t=时变更方向C.在t=时最大,且沿顺时针方向D.在t=T时最大,且沿顺时针方向解析:在t=时,沟通电图线斜率为0,即磁场变更率为0,由E==S知,E=0,选项A正确;在t=和t=T时,图线斜率最大,磁场的变更率最大,则在t=和t=T时感应电动势最大.在到之间,电流由Q到P减弱,导线在R处产生垂直纸面对里的磁场,且磁场减弱,由楞次定律知,R中感应电动势沿顺时针方向,同理可推断在到时,R中电动势也为顺时针方向,在T到T时,R中电动势为逆时针方向,选项C正确,B,D错误.6.(2024·山东青岛二模)在光滑绝缘水平面上,固定一电流方向如图所示的通电直导线,其右侧有闭合圆形金属线圈,某时刻线圈获得一个如图所示的初速度v0,若通电导线足够长,则下列说法正确的是( C )A.线圈中产生沿顺时针方向的恒定电流B.线圈中产生沿逆时针方向的恒定电流C.线圈最终会以某一速度做匀速直线运动D.线圈最终会停下来并保持静止解析:金属线圈处在直线电流的磁场中,金属线圈向右下方运动,磁通量减小,依据“来拒去留”可知,所受的安培力与运动方向相反,使金属线圈在垂直导线方向做减速运动,当垂直导线方向的速度减为零,只有沿导线方向的速度,则磁通量不变,无感应电流,线圈做匀速直线运动,由于速度减小,并且磁场减弱,故产生的电流不会为恒定电流,故A,B,D错误C正确.7.(2024·成都武侯校级模拟)如图所示是探究电磁感应现象的示意图,铁环上绕有A,B两个线圈,线圈A接直流电源,线圈B接电流表和开关S.通过多次试验,即可归纳出产生感应电流的条件,分析这个试验,下列说法中正确的是( C )A.闭合开关S的瞬间,电流表G中有a→b的感应电流B.闭合开关S的瞬间,电流表G中有b→a的感应电流C.闭合开关S后,在增大电阻R的过程中,电流表G中有b→a的感应电流D.闭合开关S后,向右滑动变阻器滑片,电流表G指针不偏转解析:闭合开关S的瞬间,穿过线圈B的磁通量不发生变更,电流表G中无感应电流,故A,B 错误.闭合开关S后,在增大电阻R的过程中,电流减小,则通过线圈B的磁通量减小了,依据安培定则可确定穿过线圈B的磁场方向,再依据楞次定律可得:电流表G中有b→a的感应电流,故C正确;闭合开关S后,向右滑动变阻器滑片,导致穿过线圈B的磁通量变更,则电流表中有电流,因而电流表G指针会偏转,故D 错误.8.(2024·江苏校级一模)如图所示,两同心圆环A,B置于同一光滑水平桌面上,其中A为匀称带正电荷的绝缘环,B为导体环,若A环以图示的顺时针方向转动,且转速渐渐增大,则( A )A.B环将有沿半径向外方向扩张的趋势B.B环中产生顺时针方向的电流C.B环对桌面的压力将增大D.B环对桌面的压力将减小解析:A环以图示的顺时针方向绕圆心加速转动,因绝缘环A带正电,所以产生顺时针方向的电流,使得B环中的磁通量变大,由楞次定律可得感应电流方向是逆时针的,两环的电流方向相反,则具有沿半径扩张趋势,故A正确,B错误.因两同心圆环A,B置于同一光滑水平桌面上,相互作用力在水平面上,对桌面的压力不变,故C,D错误.9.1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言:存在只有一个磁极的粒子即“磁单极子”.1982年美国物理学家卡布莱设计了一个找寻磁单极子的试验,仪器的主要部分是一个由超导体组成的线圈,超导体的电阻为零,一个微弱的电动势就可以在超导线圈中引起感应电流,而且这个电流将长期维持下去,并不减弱,他设想,假如一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈,那么从上向下看,超导线圈上将出现( D )A.先是逆时针方向的感应电流,然后是顺时针方向的感应电流B.先是顺时针方向的感应电流,然后是逆时针方向的感应电流C.顺时针方向持续流淌的感应电流D.逆时针方向持续流淌的感应电流解析:若N极磁单极子穿过超导线圈的过程中,当磁单极子靠近线圈时,穿过线圈中磁通量增加,且磁场方向从上向下,所以由楞次定律可知,从上向下看,可确定感应电流方向沿逆时针方向;当磁单极子远离线圈时,穿过线圈中磁通量减小,且磁场方向从下向上,所以由楞次定律可知,从上向下看线圈中产生的感应电流方向不变,D正确.10.(2024·贵州铜仁模拟)(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以在导轨上自由滑动,当AB在外力F作用下向右运动时,下列说法正确的是( BD )A.导体棒CD内有电流通过,方向是D→CB.导体棒CD内有电流通过,方向是C→DC.磁场对导体棒CD的作用力向左D.磁场对导体棒CD的作用力向右解析:AB切割磁感线产生感应电流,依据右手定则推断可知,AB中感应电流的方向为B→A,则导体棒CD中有电流通过,方向是C→D,故A错误,B正确.感应电流通过CD棒,CD棒受到安培力作用,由左手定则推断可知磁场对导体棒CD的安培力向右,故C错误,D正确.11.(2024·安徽六安模拟)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场,地磁N极位于地理南极.如图所示,在安徽某中学试验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd,线框的ad边沿南北方向,ab边沿东西方向,下列说法正确的是( C )A.若使线框向东平移,则a点电势比d点电势高B.若使线框向北平移,则a点电势等于b点电势C.若以ad边为轴,将线框向上翻转90°,则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向D.若以ab边为轴,将线框向上翻转90°,则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向解析:安徽位于北半球,地磁场的竖直重量向下,若使线圈向东平动,地磁场的竖直重量向下,线圈的磁通量没有变更,没有感应电流产生,ad切割磁感线,产生感应电动势,a点的电势比d 点的电势低,选项A错误;若使线圈向北平动,地磁场的竖直重量向下,ab切割磁感线,由右手定则推断可知,a点的电势比b点的电势高,故B错误;若以ad边为轴,将线框向上翻转90°,线圈的磁通量向下减小,依据楞次定律推断知线圈中感应电流方向为adcba,选项C正确;若以ab为轴将线圈向上翻转,因地磁场方向沿向北斜向下的方向,则线圈的磁通量先增加后减小,依据楞次定律推断知线圈中感应电流方向先abcda,后adcba方向,故D错误.12.(2024·江西景德镇模拟)(多选)如图所示,一根长导线弯曲成“∏”形,通以直流电I,正中间用绝缘线悬挂一金属环C,环与导线处于同一竖直平面内.在电流I增大的过程中,下列推断正确的是( BC )A.金属环中无感应电流产生B.金属环中有逆时针方向的感应电流C.悬挂金属环C的竖直线的拉力大于环的重力D.悬挂金属环C的竖直线的拉力小于环的重力解析:依据安培定则,金属环左、右及上方电流在环处产生的磁场方向垂直纸面对里,当电流I增大,B增大,所以有感应电流产生,A错误.由楞次定律得,感应电流方向沿逆时针,且有向下运动的趋势,即拉力大于重力,选项B,C正确,D错误.13.如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置.小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部.则小磁块( C )A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大解析:小磁块从铜管P中下落时,P中的磁通量发生变更,P中产生感应电流,给小磁块一个向上的磁场力,阻碍小磁块向下运动,因此小磁块在P中不是做自由落体运动,而塑料管Q中不会产生电磁感应现象,因此Q中小磁块做自由落体运动,A项错误;P中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功,机械能不守恒,B项错误;由于在P中小磁块下落的加速度小于g,而Q中小磁块做自由落体运动,因此从静止起先下落相同高度,在P中下落的时间比在Q中下落的时间长,C项正确;依据动能定理可知,落究竟部时在P中的速度比在Q中的速度小,D项错误.。
第1讲电磁感应现象楞次定律[A组基础题组]一、单项选择题1.下列图中能产生感应电流的是( )解析:根据产生感应电流的条件判断:A中,电路没闭合,无感应电流;B中,磁感应强度不变,面积增大,闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C中,穿过线圈的磁感线相互抵消,闭合电路的磁通量恒为零,无感应电流;D中,磁通量不发生变化,无感应电流。
答案:B2.在“研究磁通量变化时感应电流的方向”的实验中,先通过实验确定了电流流过检流计时指针的偏转方向如图。
在后续的实验中,竖直放置的感应线圈固定不动,条形磁铁从上方插入线圈或从线圈拔出时,检流计指针会偏转。
下列四图中分别标出了条形磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向。
其中方向关系表示正确的是( )解析:由题中图可知,电流向右通过检流计时,检流计指针向左偏转;磁铁向下插入线圈时,穿过线圈的磁场方向向上,磁通量增加,根据楞次定律可以知道,回路中产生顺时针方向的电流,通过检流计的电流方向向右,其指针向左偏转,故A错误;磁铁向上拔出线圈时,穿过线圈的磁场方向向下,磁通量减小,根据楞次定律可知,线圈感应产生的磁场方向向下,故B错误;磁铁向上拔出线圈时,穿过线圈的磁场方向向上,磁通量减小,根据楞次定律可知,线圈感应产生的磁场方向向上,故C错误;磁铁向下插入线圈时,穿过线圈的磁场方向向下,磁通量增加,根据楞次定律可以知道,回路中产生顺时针方向的电流,通过检流计的电流方向向右,其指针向左偏转,故D正确。
答案:D3.如图,把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环。
则闭合开关S的瞬间( )A.套环将保持静止,套环内无电流流过B.套环将保持静止,套环内的电流与线圈内的电流方向相同C.套环将向上跳起,套环内的电流与线圈内的电流方向相反D.套环将向上跳起,套环内的电流与线圈内的电流方向相同解析:闭合开关S的瞬间,线圈和铁芯中的磁场增强,则闭合套环中的磁通量增加,根据楞次定律可知,套环中将产生感应电流,且感应电流产生的磁场与线圈中的磁场方向相反,所以套环受到斥力作用向上跳起,又根据右手螺旋定则可知,感应电流的方向与线圈中电流的方向相反,故A、B、D错误,C正确。
单元质检十电磁感应(时间:45分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)1.如图所示,电路中A、B是规格相同的灯泡,L是电阻可忽略不计的电感线圈,那么( )A.断开S,B立即熄灭,A闪亮一下后熄灭B.合上S,B先亮,A逐渐变亮,最后A、B一样亮C.断开S,A立即熄灭,B由亮变暗后熄灭D.合上S,A、B逐渐变亮,最后A、B一样亮2.如图所示,电阻不计的刚性U形光滑金属导轨固定在水平面上,导轨上连有电阻R。
金属杆ab可在导轨上滑动,滑动时保持与导轨垂直。
整个空间存在一个竖直向上的匀强磁场区域。
现有一位于导轨平面内且与导轨平行的向左的拉力作用于金属杆ab的中点上,使之从静止开始在导轨上向左运动。
已知拉力的功率恒定不变,金属杆电阻不计。
在金属杆ab沿导轨向左运动的过程中,关于金属杆ab的速度与时间的大致图象,下列正确的是( )3.如图所示,位于同一绝缘水平面内的两根固定金属导轨MN、M'N',电阻不计,两导轨之间存在竖直向下的匀强磁场。
现将两根粗细均匀、电阻分布均匀的相同铜棒ab、cd放在两导轨上,若两棒从图示位置以相同的速度沿MN方向做匀速直线运动,运动过程中始终与两导轨接触良好,且始终与导轨MN垂直,不计一切摩擦,则下列说法正确的是( )A.回路中有顺时针方向的感应电流B.回路中的感应电流不断增大C.回路中的热功率不断增大D.两棒所受安培力的合力不断减小4.(河北卷)如图,两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。
导轨间距最窄处为一狭缝,取狭缝所在处O点为坐标原点。
狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ,一电容为C的电容器与导轨左端相连。
导轨上的金属棒与x轴垂直,在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动,忽略所有电阻。
下列说法正确的是( )A.通过金属棒的电流为2BCv2tanθB.金属棒到达x0时,电容器极板上的电荷量为BCvx0tanθC.金属棒运动过程中,电容器的上极板带负电D.金属棒运动过程中,外力F做功的功率恒定5.如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面,有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F,此时( )A.电阻R1消耗的热功率为Fv3B.电阻R2消耗的热功率为Fv6C.整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvsinθD.整个装置消耗的机械功率为Fv二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。
(全国通用)2018高考物理一轮复习单元滚动检测卷第十章电磁感应编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((全国通用)2018高考物理一轮复习单元滚动检测卷第十章电磁感应)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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单元滚动检测十电磁感应考生注意:1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共4页.2.答卷前,考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上.3.本次考试时间90分钟,满分100分.4.请在密封线内作答,保持试卷清洁完整.第Ⅰ卷(选择题,共48分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一个选项正确,第8~12题有多项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)1.以下矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是( )2.如图1所示,一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流.释放线框,它由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中()图1A.线框中感应电流方向依次为顺时针→逆时针B.线框的磁通量为零时,感应电流却不为零C.线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上D.线框所受安培力的合力为零,做自由落体运动3.如图2所示,ef、gh为两水平放置相互平行的金属导轨,ab、cd为搁在导轨上的两金属棒,与导轨接触良好且无摩擦.当一条形磁铁向下靠近导轨时,关于两金属棒的运动情况的描述正确的是( )图2A.不管下端是何极性,两棒均向外相互远离B.不管下端是何极性,两棒均相互靠近C.如果下端是N极,两棒向外运动,如果下端是S极,两极相向靠近D.如果下端是S极,两棒向外运动,如果下端是N极,两棒相向靠近4.如图3,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a从静止开始向右运动,运动过程中棒与圆环接触良好.下列说法正确的是( )图3A.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错误!C.棒经过环心时流过棒的电流为错误!D.棒经过环心时所受安培力的大小为错误!图45.在如图4所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡,L为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈,E为电源,S为开关.下列关于两灯泡点亮和熄灭的说法正确的是( ) A.合上开关,b先亮,a后亮;稳定后b比a更亮一些B.合上开关,a先亮,b后亮;稳定后a、b一样亮C.断开开关,a逐渐熄灭、b先变得更亮后再与a同时熄灭D.断开开关,b逐渐熄灭、a先变得更亮后再与b同时熄灭6.如图5所示,光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中,磁场方向与轨道所在平面垂直,导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动,在ab由图示位置释放,直到滑到右侧虚线位置的过程中,关于ab棒中的感应电流情况,正确的是()图5A.先有从a到b的电流,后有从b到a的电流B.先有从b到a的电流,后有从a到b的电流C.始终有从b到a的电流D.始终没有电流产生7.如图6所示,一导体圆环位于纸面内,O为圆心.环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小相等,方向相反且均与纸面垂直.导体杆OM可绕O 转动,M端通过滑动触点与圆环良好接触.在圆心和圆环间连有电阻R。
章末质量评估(十)一、选择题(1〜4题只有一个选项符合题目要求,5〜8题有多个选项符合题目要求)1.汽车自动控制刹车系统(ABS)的原理如图所示・铁质齿轮尸与车轮同步转动,右端有一个绕有线圈的磁体(极性如图),"是一个电流检测器.当车轮带动齿轮尸转动时,靠近线圈的铁齿被磁化,使通过线圈的磁通量增大,铁齿离开线圈时又使磁通量减小,从而能使线圈中产生感应电流,感应电流经电子装置放大后即能实现自动控制刹车.齿轮从图示位置开始转到下一个铁齿正对线圈的过程中,通过"的感应电流的方向是()A.总是从左向右B.总是从右向左C.先从右向左,然后从左向右D.先从左向右,然后从右向左解析:图示位宜线圈中磁通量为向左最大・从图示再转到下一个齿的过程中,线圈中磁通量先向左减小,后向左增大.感应磁场方向先向左后向右,由右手螺旋左则知线圈中电流方向为先从右向左,再从左向右,选C.答案:C2.如图所示,金属棒aS金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒站在匀强磁场万中沿导轨向右运动,则()A.必棒不受安培力作用B.必棒所受安培力的方向向右C.必棒向右运动速度"越大,所受安培力越大D.螺线管产生的磁场,月端为N极解析:金属棒ab沿导轨向右运动时,安培力方向向左,以“阻碍”其运动,选项A、B 错误:金属棒必沿导轨向右运动时,感应电动势E=Blv.感应电流I=EIR、*斑力F=BI1 fffv=—可见,选项C正确;根据右手圧则可知,流过金属棒ab的感应电流的方向是从b 流向⑦所以流过螺线管的电流方向是从月端到达巧端,根据右手螺旋左则可知,螺线管的川端为S极,选项D错误.答案:C3.如图所示,金属棒必置于水平放置的I;形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场5磁场方向垂直导轨平而向下,在ef左侧的无磁场区域c屁f内有一半径很小的金属圆环厶圆环与导轨在同一平而内.当金属棒必在水平恒力尸作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,下列有关圆环的说法正确的是()A.圆环内产生变大的感应电流,圆环有收缩的趋势B.圆环内产生变大的感应电流,圆环有扩张的趋势C.圆环内产生变小的感应电流,圆环有收缩的趋势D.圆环内产生变小的感应电流,圆环有扩张的趋势解析:根据右手泄则,当金属棒詁在恒力尸的作用下向右运动时,必%回路中会产生逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于纸而向外的磁场,随着金属棒向右加速运动,abdc回路中的感应电流逐渐增大,穿过圆环的磁通量也逐渐增大,依据楞次宦律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通疑的增大:必必回路中的感应电流I=Blv/R,感应电流的变化率壬=罟,又由于金属棒向右运动的加速度a减小,所以感应电流的变化率减小,圆环内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小,选项C正确.答案:C4.(2016 •湖南雅礼中学一模)一个边长为厶的正方形导线框在倾角为0的光滑斜而上由静止开始沿斜而下滑,随后进入虚线下方垂直于斜而向上的匀强磁场中.如图所示,斜而以及虚线下方的磁场往下方延伸到足够远.下列说法正确的是()A.线框进入磁场的过程,b点的电势比a点髙B.线框进入磁场的过程一宦是减速运动C.线框中产生的焦耳热小于线框减少的机械能D.线框从不同髙度下滑时,进入磁场过程中通过线框导线横截面的电荷量相等解析:线框进入磁场的过程,必边相当于电源,由右手左则知a点电势髙于b点电势,选项A错误;线框进入磁场的过程中可以减速、加速或匀速,选项B错误;由能量守恒知线框中产生的焦耳热等于线框與少的机械能,选项C错误:通过导线横截而的电荷量q= 7 - △尸汙二・X氓,与下落高度无关,选项D正确.答案:D5.如图所示,电源的电动势为E内阻z•不能忽略.A、B是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈.关于这个电路的以下说法正确的是()A.开关由闭合到电路中电流稳左的时间内,A灯立刻亮起,而后逐渐变暗,最后亮度稳定B.开关由闭合到电路中电流稳泄的时间内,万灯立刻亮起,而后逐渐变暗,最后亮度稳定C.开关由闭合到断开的瞬间,A灯闪亮一下再熄灭D.开关由闭合到断开的瞬间,电流自右向左通过A灯解析:从开关闭合到电路中电流稳立的时间内,A灯立刻亮起,而后逐渐变暗,最后亮度稳左;B灯逐渐变亮,最后亮度稳左,选项A正确,B错误.开关由闭合到断开的瞬间,电流自右向左通过A灯,由于线圈中电流不大于A灯电流,故本题电路A灯不会闪亮一下再熄灭,选项C错误、D正确.答案:AD6.如图甲所示,abed为导体做成的框架,其平而与水平而成〃角,导体棒P0与ad、弘接触良好,整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中.磁场的磁感应强度万随时间t 变化情况如图乙所示(设图甲中万的方向为正方向).在0〜乱时间内导体棒加始终静止,下面判断正确的是()A.导体棒FQ中电流方向由0至FB •导体棒%受安培力方向沿框架向下C.导体棒%受安培力大小在增大D.导体棒FQ受安培力大小在减小解析:根据法拉第电磁感应左律可知在线圈中产生恒左的感应电流,方向由0至只故A正确:根据左手泄则可知,导体棒加受到沿框架向上的安培力,故B错误:产生的感应电流不变,但磁感应强度逐渐减小,故受到的安培力逐渐减小,故C错误,D正确.答案:AD7.如图1所示,两个闭合圆形线圈乂万的圆心重合,放在同一水平而内,在其中一个线圈中通过如图2所示的变化电流,上=0时电流方向为顺时针,下列说法中正确的是()A.若电流通在月中,则在0〜&时间内,万内有顺时针方向的恒立电流,且有扩张的趋势B.若电流通在月中,则在h〜匕时间内,万内有逆时针方向的恒左电流,且有收缩的趋势C.若电流通在〃中,则在0〜人时间内,内有顺时针方向的恒圧电流,且有收缩的趋势D.若电流通在万中,则在&〜住时间内,月内有逆时针方向的恒宦电流,且有扩张的趋势解析:0〜匕电流顺时针减小,r,〜住电流逆时针变大.如果电流通在川中,由楞次泄律知,万中均有顺时针方向感应电流.由于i-t图为一条直线,线圈万中磁场变化率&恒左. 由心=三乜可知』中电流大小不变,0~&打』为同向电流相互吸引』有扩張的趋势.山〜ns鮎A.万为异向电流相互排斥,万有收缩的趋势.A对B错・同理分析C. D选项,C对D错,选A、C.答案:AC8.如图所示.两条形有界磁场宽度均为Q0・5m,磁感应强度大小均为5=4 T,方向垂直于纸而,两磁场区域间距也为/在磁场区域的左边界处有一长L=\ m,宽^=0.5 m 的矩形导体线框,线框总电阻为斤=2 Q,且线框平而与磁场方向垂直•现使线框以r=0.5 Ws速度匀速穿过磁场区域,若以初始位置为计时起点,规泄万垂直纸而向里为正,则以下关于线框所受的安培力大小尸及穿过线框磁通量。
第十章 电磁感应45分钟章末验收卷一、单项选择题1.图1甲是法拉第于1831年发明的人类历史上第一台发电机——圆盘发电机.图乙为其示意图,铜盘安装在水平的铜轴上,磁感线垂直穿过铜盘;两块铜片M 、N 分别与铜轴和铜盘边缘接触,匀速转动铜盘,电阻R 就有电流通过.则下列说法正确的是( )图1A .回路中恒定电流的大小与铜盘转速无关B .回路中有大小和方向都做周期性变化的涡流C .回路中电流方向不变,从M 经导线流进电阻R ,再从N 流向铜盘D .铜盘绕铜轴转动时,沿半径方向上的金属“条”切割磁感线,产生电动势答案 D解析 圆盘发电机的圆盘可看做无数条沿半径方向的金属“条”,转动切割磁感线产生感应电动势,D 项正确;金属“条”相互并联,产生的感应电动势与一条金属“条”转动切割产生的感应电动势相等,即E =12BL 2ω,可见感应电动势大小不变,回路总电阻不变,由闭合回路欧姆定律得I =E R,故回路中电流大小恒定,且与铜盘转速有关,A 、B 项错;由右手定则可知,回路中电流方向是自下而上通过电阻R ,C 项错.2.下列没有利用涡流的是( )A .金属探测器B .变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯C .用来冶炼合金钢的真空冶炼炉D .磁电式仪表的线圈用铝框做骨架答案 B解析 金属探测器、冶炼炉都是利用涡流现象工作的,磁电式仪表利用涡流能让指针快速稳定,也是利用涡流现象,变压器中的硅钢片是为了防止涡流产生铁损.3.如图2所示电路中,A 、B 、C 为完全相同的三个灯泡,L 是一直流电阻不可忽略的电感线圈.a 、b 为线圈L 的左右两端点,原来开关S 是闭合的,三个灯泡亮度相同.将开关S 断开后,下列说法正确的是( )图2A .a 点电势高于b 点,A 灯闪亮后缓慢熄灭B .a 点电势低于b 点,B 、C 灯闪亮后缓慢熄灭C .a 点电势高于b 点,B 、C 灯闪亮后缓慢熄灭D .a 点电势低于b 点,B 、C 灯不会闪亮只是缓慢熄灭答案 D解析 电路稳定时,三个完全相同的灯泡亮度相同,说明流经三个灯泡的电流相等.某时刻将开关S 断开,流经电感线圈的磁通量减小,其发生自感现象,相当于电源,产生和原电流方向相同的感应电流,故a 点电势低于b 点电势,三个灯不会闪亮只是缓慢熄灭,选项D 正确.4.如图3所示,等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场,它的底边在x 轴上且长为2L ,高为L ,纸面内一边长为L 的正方形导线框沿x 轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域,在t =0时刻恰好位于如图所示的位置,以顺时针方向为导线框中电流的正方向,下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流-位移(I -x )关系的是( )图3答案 B解析 位移在0~L 过程,磁通量增大,由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向,为正值.I =Blv R ,l =x ,则I =Bv Rx ;位移在L ~2L 过程:磁通量先增大后减小,由楞次定律判断感应电流方向先为顺时针方向,为正值,后为逆时针方向,为负值;位移在2L ~3L 过程:磁通量减小,由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向,为负值,I =Bv R(3L -x ).5.如图4甲,光滑平行且足够长的金属导轨ab 、cd 所在平面与水平面成θ角,b 、c 两端接有阻值为R 的定值电阻.阻值为r 的金属棒PQ 垂直导轨放置,其他部分电阻不计.整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上.从t =0时刻开始,棒受到一个平行于导轨向上的外力F 作用,由静止开始沿导轨向上运动,运动中棒始终与导轨垂直且接触良好,通过R 的感应电流随时间t 变化的图象如图乙所示.下面分别给出了穿过回路PQcb 的磁通量Φ、磁通量的变化率ΔΦΔt、电阻R 两端的电势差U 和通过棒上某横截面的总电荷量q 随运动时间t 变化的图象,其中正确的是( )图4答案 B解析 由于产生的感应电动势是逐渐增大的,而图象A 描述磁通量与时间关系中斜率不变,产生的感应电动势不变,A 错误;回路中的感应电动势为:E =ΔΦΔt ,感应电流为I =E R +r=ΔΦ(R +r )Δt ,由题图乙可知:I =kt ,故有:ΔΦΔt=k (R +r )t ,所以图象B 正确;I 均匀增大,电阻R 两端的电势差U =IR =ktR ,则知U 与时间t 成正比,C 错误;通过金属棒的电荷量为:q =I t =12kt 2,故有q -t 图象为抛物线,并非过原点的直线,D 错误.6.如图5所示,虚线两侧的磁感应强度大小均为B ,方向相反,电阻为R 的导线弯成顶角为90°,半径为r 的两个扇形组成的回路,O 为圆心,整个回路可绕O 点转动.若由图示的位置开始沿顺时针方向以角速度ω转动,则在一个周期内电路消耗的电能为( )图5A.πB 2ωr 4RB.2πB 2ωr 4R C.4πB 2ωr 4R D.8πB 2ωr 4R答案 C解析 从图示位置开始计时,在一个周期T 内,在0~T 4、T 2~34T 内没有感应电流产生,在T 4~T 2,34T ~T 内有感应电流产生,在T 4~T 2,34T ~T 内线框产生的总的感应电动势E =4×12Br 2ω=2Br 2ω,则在一周期内电路释放的电能为Q =E 2R ·T 2,T =2πω,解得Q =4πB 2ωr 4R ,C 项正确. 7.随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的生活.某品牌手机的无线充电原理如图6所示.关于无线充电,下列说法正确的是( )图6A .充电底座中的发射线圈将磁场能转化为电能B .充电底座可以直接使用直流电源实现对手机的无线充电C .接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D .无线充电时手机接收线圈利用“电流的磁效应”获取电能答案 C解析 发射线圈中通入交变电流,交变电流周围形成交变磁场,交变磁场又形成交变电场,从而在接收线圈形成交变电流.发射线圈是将电能转化为磁场能,接收线圈是将磁场能转化为电能,A 错误;直流电周围形成恒定的磁场,恒定的磁场无法由电磁感应形成电场,B 错误;根据电磁感应规律知接收线圈与发射线圈中交变电流的频率一样,C 正确;无线充电时手机接收线圈利用“电磁感应”获得电能,D 错误.二、多项选择题8.如图7所示,足够长的光滑导轨倾斜放置,导轨宽度为L,其下端与电阻R连接.导体棒ab电阻为r,导轨和导线电阻不计,匀强磁场竖直向上.若导体棒ab以一定初速度v下滑,则关于ab棒的下列说法中正确的是( )图7A.所受安培力方向水平向右B.可能以速度v匀速下滑C.刚下滑的瞬间ab棒产生的感应电动势为BLvD.减少的重力势能等于电阻R上产生的内能答案AB解析导体棒ab以一定初速度v下滑,切割磁感线产生感应电动势和感应电流,由右手定则可判断出电流方向为从b到a,由左手定则可判断出ab棒所受安培力方向水平向右,选项A正确.当mg sinθ=BIL cosθ时,ab棒沿导轨方向合外力为零,可以速度v匀速下滑,选项B正确.由于速度方向与磁场方向夹角为(90°+θ),刚下滑的瞬间ab棒产生的感应电动势为E=BLv cosθ,选项C错误.由能量守恒定律知,ab棒减少的重力势能不等于电阻R上产生的内能,选项D错误.9.如图8,两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内,其左端接有定值电阻R.Ox轴平行于金属导轨,在0≤x≤4m的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场,磁感应强度B随坐标x(以m为单位)的分布规律为B=0.8-0.2x(T).金属棒ab在外力作用下从x=0处沿导轨运动,金属棒始终与导轨垂直并接触良好,不计导轨和金属棒的电阻.设在金属棒从x1=1m经x2=2m到x3=3m的过程中,R的电功率保持不变,则金属棒( )图8A.在x1与x3处的电动势之比为1∶3B.在x1与x3处受到磁场B的作用力大小之比为3∶1C.从x1到x2与从x2到x3的过程中通过R的电荷量之比为5∶3D.从x1到x2与从x2到x3的过程中R产生的焦耳热之比为5∶3答案BCD解析由于金属棒在运动过程中,R 的电功率不变,则由P =I 2R 知电路中电流I 不变,又根据E =IR 知在x 1与x 3处电动势相同,选项A 错误;由题意知在x 1、x 2、x 3处的磁感应强度分别为0.6T 、0.4T 、0.2T ,设导轨间距为L ,由F =BIL 知金属棒在x 1与x 3处受到磁场B 的作用力大小之比为3∶1,选项B 正确;由E =ΔΦΔt ,q =I Δt ,得q =ΔΦR,如图为B 随x 变化的图象,图线与坐标轴所围的面积与L 的乘积表示回路磁通量的变化量ΔΦ,可知金属棒从x 1到x 2与从x 2到x 3的过程中通过R 的电荷量之比为5∶3,选项C 正确;根据Q =I 2R Δt 和q =I Δt 可知金属棒从x 1到x 2与从x 2到x 3的过程所用的时间之比为5∶3,则R 产生的焦耳热之比为5∶3,选项D 正确.10.如图9所示,在水平光滑绝缘桌面上建立直角坐标系xOy ,第一象限内存在垂直桌面向上的磁场,磁场的磁感应强度B 沿x 轴正方向均匀增大且ΔB Δx=k ,一边长为a 、电阻为R 的单匝正方形线圈ABCD 在第一象限内以速度v 沿x 轴正方向匀速运动,运动中AB 边始终与x 轴平行,则下列判断正确的是( )图9A .线圈中的感应电流沿逆时针方向B .线圈中感应电流的大小为ka 2v RC .为保持线圈匀速运动,可对线圈施加大小为k 2a 4v R的水平外力 D .线圈不可能有两条边所受安培力大小相等答案 BC解析 由楞次定律得感应电流沿顺时针方向,A 错误;设线圈向右移动一段距离Δl ,则通过线圈的磁通量变化为ΔΦ=Δl ·ΔB Δx ·a 2=Δl ·a 2k ,而所需时间为Δt =Δl v,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势为E =ΔΦΔt =ka 2v ,故感应电流大小为I =E R =ka 2v R ,B 正确;线圈匀速运动时,外力与安培力平衡,由平衡条件得F =(B 2-B 1)Ia =ka 2I =k 2a 4v R ,C 正确;线圈的AB 、CD 两条边所受安培力大小相等,D 错误.11.如图10,两平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab 、cd 与导轨垂直构成闭合回路,且两棒都可沿导轨无摩擦滑动.用与导轨平行的水平恒力F 向右拉cd 棒,经过足够长时间以后( )图10A .两棒间的距离保持不变B .两棒都做匀速直线运动C .两棒都做匀加速直线运动D .ab 棒中的电流方向由b 流向a答案 CD三、非选择题12.水平放置的两根平行金属导轨ad 和bc ,导轨两端a 、b 和c 、d 两点分别连接电阻R 1和R 2,组成矩形线框,如图11所示,ad 和bc 相距L =0.5m ,放在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B =1T ,一根电阻为0.2Ω的导体棒PQ 跨接在两根金属导轨上,在外力作用下以4m/s 的速度,向右匀速运动,如果电阻R 1=0.3Ω,R 2=0.6Ω,导轨ad 和bc 的电阻不计,导体棒与导轨接触良好.求:图11(1)导体棒PQ 中产生的感应电流的大小;(2)导体棒PQ 上感应电流的方向;(3)导体棒PQ 向右匀速滑动的过程中,外力做功的功率.答案 (1)5A (2)Q →P (3)10W解析 (1)根据法拉第电磁感应定律E =BLv =1×0.5×4V =2V又R 外=R 1R 2R 1+R 2=0.3×0.60.3+0.6Ω=0.2Ω则感应电流的大小I =ER 外+r =20.2+0.2A =5A (2)根据右手定则判定电流方向为Q →P(3)导体棒PQ 匀速运动,则F =F 安=BIL =1×5×0.5N =2.5N故外力做功的功率P =Fv =2.5×4W =10W.13.如图12所示,间距为L 的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成.倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r 的定值电阻.质量为m 、电阻也为r 的金属杆MN 垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度为B 的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B 的匀强磁场.闭合开关S ,让金属杆MN 从图示位置由静止释放,已知金属杆MN 运动到水平轨道前,已达到最大速度,不计导轨电阻且金属杆MN 始终与导轨接触良好,重力加速度为g .求:图12(1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的最大速率v m ;(2)金属杆MN 在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度v m 前,当流经定值电阻的电流从零增大到I 0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q ,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q ;(3)金属杆MN 在水平导轨上滑行的最大距离x m .答案 见解析解析 (1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的速度最大时,其受到的合力为零,对其受力分析,可得mg sin θ-BI m L =0根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律可得:I m =BLv m 2r解得:v m =2mgr sin θB 2L 2 (2)设在这段时间内,金属杆MN 运动的位移为x由电流的定义可得:q =I Δt根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律得:平均电流I =B ΔS 2r Δt =BLx 2r Δt解得:x =2qr BL设电流为I 0时金属杆MN 的速度为v 0,根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律,可得I 0=BLv 02r ,解得v 0=2rI 0BL设此过程中,电路产生的焦耳热为Q 热,由功能关系可得:mgx sin θ=Q 热+12mv 2定值电阻r 产生的焦耳热Q =12Q 热 解得:Q =mgqr sin θBL -mI 20r 2B 2L 2 (3)设金属杆MN 在水平导轨上滑行时的加速度大小为a ,速度为v 时回路电流为I ,由牛顿第二定律得:BIL =ma由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律可得:I =BLv 2r 得:B 2L 22r v =m Δv ΔtB 2L 22r v Δt =m Δv ,即B 2L 22rx m =mv m 得:x m =4m 2gr 2sin θB 4L 4。