2022届高中物理电磁感应典型例题.pdf

1 (每日一练每日一练)2022)2022 届高中物理电磁感应典型例题届高中物理电磁感应典型例题 单选题 1、如图，两条间距为L的平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为R的电阻；一金属棒垂直放置在两导轨上；在MN左侧面积为S的圆形区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B=kt，式中k为常量，且k0；在MN右侧区域存在一与导轨垂直、磁感应强度大小为B0、方向垂直纸面向里的匀强磁场。t=0 时刻，金属棒从MN处开始，在水平拉力F作用下以速度v0向右匀速运动。金属棒与导轨的电阻及摩擦均可忽略。则（）A在t时刻穿过回路的总磁通量为B0Lv0t B电阻R上的电流随时间均匀增大 C在时间 t内流过电阻的电荷量为+00t D金属棒所受的水平拉力F随时间均匀增大 答案：C 解析：2 A根据题图可知，MN左边的磁场方向与右边的磁场方向相同，则穿过回路的总磁通量即为两边磁通量之和，在t(t0)时刻穿过回路的总磁通量为 =1+2=+00 故 A 错误；B根据法拉第电磁感应定律得，回路中产生总的感应电动势为 =1+2=+00=+00 由闭合电路欧姆定律有 =+00 则电阻R上的电流为恒定电流，故 B 错误；C在时间 t内流过电阻的电荷量为 =+00 故 C 正确；D金属棒受到的安培力大小为 A0 保持不变，金属棒匀速运动，水平拉力大小等于安培力大小，所以水平拉力F保持不变，故 D 错误。故选 C。2、北半球地磁场的竖直分量向下如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置边长为 L 的正方形闭合导体线圈 abcd，线圈的 ab 边沿南北方向，ad 边沿东西方向下列说法中正确的是（）3 A若使线圈向东平动，则 b 点的电势比 a 点的电势低 B若使线圈向北平动，则 a 点的电势比 b 点的电势低 C若以 ab 为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为 adcda D若以 ab 为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为 abcda 答案：D 解析：首先要明确磁场方向，我省位于北半球，地磁场的竖直分量向下线圈运动时，切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断电势高低和感应电流方向当线圈转动时，根据楞次定律判断感应电流方向 北京位于北半球，地磁场的竖直分量向下若使线圈向东平动，地磁场的竖直分量向下，由右手定则判断可知，a 点的电势比 b 点的电势低，A 错误；若使线圈向北平动，地磁场的竖直分量向下，线圈的磁通量没有变化，没有感应电流产生，ab 没有切割磁感线，不产生感应电动势，a 点的电势与 b 点的电势相等，B 错误；若以 ab为轴将线圈向上翻转，地磁场的竖直分量向下，线圈的磁能量减小，根据楞次定律判断则知线圈中感应电流方向为 abcda，C 错误 D 正确 小提示：本题运用右手定则和楞次定律判断电势高低和感应电流方向，关键明确两个条件：一是磁场的方向，二是磁通量的变化情况 3、在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动，开始时线圈静止，线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为。在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面（）A维持不动 B将向使减小的方向转动 C将向使增大的方向转动 D将转动，因不知磁场方向，不能确定会增大还是会减小 答案：B 4 解析：如图所示，线圈平面与磁场方向所成的锐角为：由于磁场增强，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知线圈的转动将阻碍这种增加，故线圈平面向使减小的方向转动。故选 B。4、如图所示，直导线固定于纸面内，一矩形线框，在纸面内从位置平移到位置的过程中，关于线框内产生的感应电流方向，下列叙述正确的是（）A一直逆时针 B顺时针逆时针 C逆时针顺时针逆时针 D顺时针逆时针顺时针 答案：D 解析：由安培定则得，恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的方向为垂直纸面向外，右边的磁场方向垂直纸面向里。当线圈向导线靠近时，磁场方向是垂直纸面向外，穿过线圈的磁通量变大，根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针方向。当线圈越过导线时到线圈中心轴与导线重合，磁场方向是垂直纸面向外，穿过线圈的磁通量的变小，则感应电流方向为逆时针方向。当继续向右运动时，磁场方向是垂直纸面向里，穿过磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流方向为逆时针方向。当远离导线时，磁场方向是垂直纸面向里，穿过线圈的磁通量变小，由楞次定律可知，感应电流方向为顺5 时针方向。故选 D。5、如图，一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平分导线框在t=0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正下列表示i-t关系的图示中，可能正确的是 AB CD 答案：C 解析：从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐增大，感应电流也逐渐增大，如图的位置；从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界，切割磁感线的有效长度不变，感应电流不变，如图的位置；当正方形线框下边部分离开磁场，上边尚未进入磁场过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐减小，感应电流也逐渐减小，如图的位置；当正方形线框下边部分继续离开磁场，上边也进入磁场过程中，上下两边线框切割磁感线产生的感应电动势方向相反，感应电流减小得更快，当上下两边在磁场中长度相等，感应电动势为零，如图的位置；以后的过程与上述过程相反，故正确的选项为 C 6 多选题 6、如图，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的电阻不计的金属棒ab，金属棒ab与导轨垂直且接触良好，导轨的一端连接电阻R，其他电阻均不计，匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止向右运动，则（）A随着ab运动速度的增大，其加速度也增大 B外力F对ab做的功等于电路中产生的电能 C当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率 D无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能 答案：CD 解析：A金属棒ab所受的安培力为 安=22 =安 7 速度增大，安培力增大，则加速度减小，A 错误；B根据能量守恒知，外力F对ab做的功等于电路中产生的电能与ab的动能之和，B 错误；C当ab匀速运动时，外力做的功全部转化为电路中的电能，则外力F做功的功率等于电路中的电功率，C 正确；D根据功能关系知，ab克服安培力做的功等于电路中产生的电能，D 正确。故选 CD。7、如图所示，用绳吊起一个铝环，用条形磁体的 N 极去靠近铝环，直至从右侧穿出的过程中（）A磁体从左侧靠近铝环时，铝环向右摆动 B磁体在右侧远离铝环时，铝环向左摆动 C磁体从左侧靠近铝环时，铝环A端为 N 极 D磁体在右侧远离铝环时，B端为 S 极 答案：AC 解析：AC磁体从左侧靠近铝环时，在铝环中产生感应电流，感应电流的磁场必定阻碍磁体的靠近，铝环A端为 N 极，铝环向右摆动，故 AC 正确；BD当磁体在右侧远离铝环时，感应电流的磁场阻碍铝环的远离，铝环右摆，B端为 N 极，故 BD 错误。故选 AC。8、如图所示，在光滑的水平面上方有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场区域，磁场宽度均为L。一个边长为L、电阻为R的单匝正方形金属线框，在水平外力作用下沿垂直磁场方向运动，从如图实线8 位置I进入磁场开始到线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置II时，线框的速度始终为v，则下列说法正确的是（）A在位置 II 时外力为222 B在位置 II 时线框中的电功率为4222 C此过程中产生的电能为323 D此过程中通过导线横截面的电荷量为2 答案：BC 解析：A在位置时，根据右手定则知线框左右边同时切割磁感线产生的电流同向，所以总电流 =2 线框左右边所受安培力的方向均向左，所以 =2 得 =422 故 A 错误；B此时线框中的电功率为 =4222 9 故 B 正确；C金属线框从开始至位移为L的过程，产生的电能 =121=()2=23 从位移为L到为32 的过程，产生的电能 =22=(2)22=223 所以整个过程产生的电能为323，故 C 正确；D此过程穿过线框的磁通量的变化为 0，通过线框横截面的电荷量为 =0 故 D 错误。故选 BC。填空题 9、如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R（指拉直时两端的电阻），磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为 2a、电阻为2的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为_ 答案：3 解析：当摆到竖直位置时，导体中产生的感应电动势为 10 =2 2=在导体与环组成的闭合电路中，导体充当电源，电路为并联电路，则AB两端的电压为路端电压，根据闭合电路的欧姆定律 =2+42=3 10、如图所示，质量为m阻值为R的金属棒从H高的弧形轨道由静止释放，水平轨道处于竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场强度大小为B，质量也为m阻值也为R金属棒处于水平导轨上，运动过程中棒与棒不相撞，已知重力加速度g，平行导轨间距L，水平导轨足够长，不计一切摩擦，求：（1）棒固定，棒刚进入磁场时的电流=_？（2）棒固定，棒进入磁场后运动的位移=_？（3）棒不固定，棒与棒最终速度1=_？2=_？（4）棒不固定，整个过程中电能的生成量电=_？电热的生成量=_？答案：22 2222 22 22 2 2 解析：(1)1棒固定时，棒进入水平轨道时速度为0，有 =1202 棒刚进入磁场时的感应电动势为 =0 棒刚进入磁场时的电流为 11 =2 联立解得 =22(2)2由动量定理可得 =0 =，=2，=，=联立解得 =2222(3)34棒不固定，两棒最终一起做匀速直线动动，由动量守恒定律可得 0=2共 解得 共=02=22 则 1=2=共=22(4)56由能量守恒定律可得，整个过程中动能减小转化为电能，再转化为内能产生热量，则有 电=120212(2)共2 解得 电=2 11、如图（a），质量为 0.01kg、电阻为 0.1 的正方形金属线框abcd位于竖直平面内。线框下方有一垂直于12 线框所在平面的匀强磁场，其水平边界MN与线框bc边平行。图（b）是线框从距MN某一高度处由静止开始下落，直到ad边恰好进入磁场区域过程的v-t图像。则匀强磁场的磁感应强度大小为_T，00.2s 时间内线框上产生的焦耳热为_J。（空气阻力恒定，重力加速度g=10m/s2）答案：1.25 0.0064 解析：1根据题意分析，导线框由静止开始下落到bc边刚好进入磁场的过程中，导线框受到重力和恒定的空气阻力，所导线框做匀加速直线运动，在bc边进入磁场中开始，导线框受到重力、恒定的空气阻力和安培力，导线框的加速度发生变化。综上和图（b）分析，导线框由静止开始下落到bc边刚好进入磁场的过程为 00.1s 的过程，则有 =8m/s2 则 0.1s0.2s 过程为导线框bc边刚好进入磁场到ad边恰好进入磁场的运动过程，则导线框做匀速直线运动，即安培力等于重力和空气阻力的合力，则 =由图导线框做匀速直线运动的速度 =0.8m/s 则导线框的边长 13 =0.8m/s 0.1s=0.08m 联立解得 =1.25T 200.2s 时间内线框上产生的电流 =1.25 0.08 0.80.1A=0.8A 导线框中有电流的时间 =0.1s 则 00.2s 时间内线框上产生的焦耳热为 =2=0.0064J