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2021届高考物理二轮复习 选择题专项练7 电磁感应

2021届高考物理二轮复习 选择题专项练7 电磁感应

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选择题专项练7　电磁感应
1．为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针(俯视)方向转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是(　　)
A．若用磁铁的S极接近A环，A环也将绕支点沿顺时针(俯视)方向转动
B．制作 A、B环的材料只要是金属就行，很薄的铁环也可以得到相同的实验效果
C．制作 A、B环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果
D．磁铁接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势
解析：当条形磁铁 N极向A环靠近时，穿过A环的磁通量增加，A环闭合产生感应电流，磁铁对A环产生安培力，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁铁靠近，出现顺时针转动现象；同理，条形磁铁S极接近A环时，横梁也会顺时针转动，故A正确。制作 A、B环的材料必须是金属导体，很薄的铁环电阻较大，产生的感应电流较小，实验效果不会很好，故B错误。制作 A、B环的材料用绝缘材料，则在A环中不会产生感应电流，磁铁对圆环无安培力作用，环不会转动，故C错误。磁铁接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流磁场阻碍磁通量的增加，则A环将有收缩的趋势，故D错误。
答案：A
2．(多选)如图所示，两个条形磁铁的 N极和S极相向水平放置，一竖直放置的矩形线框从两个磁铁之间正上方由静止落下，并从两磁铁中间穿过。下列关于线框受到的安培力及从右向左看感应电流的方向说法正确的是(　　)
A．感应电流方向先沿逆时针方向，后沿顺时针方向
B．感应电流方向先沿顺时针方向，后沿逆时针方向
C．安培力方向一直竖直向上
D．安培力方向先竖直向上，后竖直向下
解析：由图可知，磁感线由左向右，则中间磁感应强度最大，而向两边越来越小，故在线圈从高处下落过程中，穿过线圈的磁通量一直向右，且先增大后减小，则由楞次定律可知，感应电流先顺时针后逆时针，故B正确，A错误；产生的感应电流一直阻碍物体间的相对运动，所以安培力方向一定一直竖直向上，故C正确，D错误。
答案：BC
3．1931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寻找磁单极子的实验：他设想，如果一个只有 N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，那么，从上向下看，这个线圈中将出现(　　)
A．先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流
B．先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流
C．顺时针方向的持续流动的感应电流
D．逆时针方向的持续流动的感应电流
解析：磁单极子向下靠近线圈时，通过线圈的磁通量向下增加，当磁单极子向下离开时，磁通量向上且减小，产生的感应电流均为逆时针方向，D正确。
答案：D
4．(多选)如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端与电阻R相连接，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直搁在导轨上。今使棒以一定的初速度向右运动，已知棒通过位置a时的速率为va，通过位置b时的速率为vb，到位置c时棒恰好静止。设棒、导轨的电阻以及棒与导轨间的接触电阻均不计，a、b与b、c的间距相等，则金属棒在由a→b和由b→c的两个过程中(　　)

A．棒运动的加速度大小相等
B．通过棒横截面的电荷量相等
C．棒通过a、b两位置时的速率关系为va＝2vb
D．回路中产生的电能Eab与Ebc的关系为Eab＝Ebc
解析：金属棒从a→b和从b→c，棒一直减速，回路中电流一直在减小，棒受安培力F＝BIL减小，故加速度a＝减小，故A错误；金属棒在a→b与b→c的两个过程中磁通量的变化量相同，q＝，可知通过棒横截面的电荷量相等，故B正确；由动量定理知，从a→b有
BI1L·Δt1＝mva－mvb
从b→c有
BI2L·Δt2＝mvb－0
而q1＝q2
即I1·Δt1＝I2·Δt2
故有va＝2vb
故C正确；
产生的电能由能量守恒有
Eab＝mv－mv＝mv
Ebc＝mv
所以Eab＝3Ebc
故D错误。
答案：BC
5．(多选)如图，∠形框架ABC固定在水平面内，空间存在竖直向下的匀强磁场。光滑导体棒MN垂直于BC放置在框架上，在水平向右的外力作用下沿框架匀速向右滑动，且始终与框架接触良好。已知框架以及MN的电阻均与自身长度成正比。MN经过B点开始计时，I表示电路中的电流，q表示流经B处截面的电荷量，F表示作用在MN上的外力，P表示电路的电功率，则下列图像一定正确的是(　　)

解析：设∠ABC为α，回路电阻R＝k(xtan α＋＋x)，切割产生的电动势E＝B(xtan α)v，故电流I＝＝＝，是定值，故A错误；由于电流I为恒定电流，电荷量q＝It，所以q­t图像是经过坐标原点的直线，故B正确；拉力F与安培力平衡，根据公式FA＝BIL＝BIx·tan α＝BIvt·tan α知，拉力F也是均匀增加的，故C正确；由于导体棒做匀速直线运动，故拉力的功率等于回路的电功率，根据P＝Fv知，P­t图像与F­t图像的形状相同，故D正确。
答案：BCD
6．(多选)半径为a、右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示，则(　　)
A．θ＝0时，杆产生的电动势为2Bav
B．θ＝时，杆产生的电动势为Bav
C．θ＝0时，杆受的安培力大小为
D．θ＝时，杆受的安培力大小为
解析：θ＝0时，杆产生的电动势E＝BLv＝2Bav，电路中总电阻为(2＋π)aR0，杆受的安培力F＝BIL＝，A正确，C错误；θ＝时，根据几何关系可得此时导体棒的有效切割长度是a，杆产生的电动势为Bav，电路中总电阻为(π＋1)aR0，杆受的安培力F′＝BI′L′＝，B错误，D正确。
答案：AD
7．(多选)在如图甲所示的电路中，电阻R1＝R2＝2R，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻为R，半径为r2(r2<r1)的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为(t0，0)和(0，B0)，其余导线的电阻不计，闭合S，至t1时刻，电路中的电流已稳定。下列说法正确的是(　　)

A．电容器上极板带正电
B．电容器下极板带正电
C．线圈两端的电压为
D．线圈两端的电压为
解析：根据楞次定律可知，线圈产生顺时针方向的电流，则电容器下极板带正电，故A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，则有E＝n＝nS＝πr，电流为I＝，线圈两端电压U＝I·4R＝×4R＝，故C错误，D正确。
答案：BD