2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計劃 課練31 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(含解析)

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1、電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用 小題狂練 小題是基礎(chǔ) 練小題 提分快 1. [名師原創(chuàng)](多選)如圖所示是世界上早期制造的發(fā)電機(jī)及電動機(jī)的實驗裝置,有一個可繞固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的銅盤,銅盤的一部分處在蹄形磁鐵當(dāng)中.實驗時用導(dǎo)線A連接銅盤的中心,用導(dǎo)線B連接銅盤的邊緣,則下列說法中正確的是(  ) A.若導(dǎo)線A、B連接,用外力搖手柄使銅盤轉(zhuǎn)動,閉合電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.若導(dǎo)線A、B連接,用外力搖手柄使銅盤轉(zhuǎn)動,則B 端電勢高于A端 C.若導(dǎo)線A、B與外電源連接,當(dāng)A接電源正極時,從上向下看銅盤會逆時針轉(zhuǎn)動 D.若導(dǎo)線A、B連接一用電器,當(dāng)用外力搖手柄使銅盤勻速轉(zhuǎn)動時,則有交變電

2、流流過用電器 答案:AC 解析:若逆時針搖手柄(從上向下看),由右手定則可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電流從導(dǎo)線A流出,導(dǎo)線A相當(dāng)于連接電源正極,電勢高,A正確,B錯誤;若將導(dǎo)線A、B連接外電源,A接正極時,則由左手定則可知,銅盤會逆時針轉(zhuǎn)動,C正確;若導(dǎo)線A、B連接一用電器,當(dāng)用外力搖手柄使銅盤勻速轉(zhuǎn)動起來時,產(chǎn)生的是直流電,D錯誤. 2. [名師原創(chuàng)]一匝由粗細(xì)均勻的同種導(dǎo)線繞成的矩形導(dǎo)線框abcd固定不動,其中矩形區(qū)域efcd存在磁場(未畫出),磁場方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t均勻變化,且=k(k>0),已知ab=fc=4L,bc=5L,已知L長度的電阻為r,則導(dǎo)線框abc

3、d中的電流為(  ) A. B. C. D. 答案:A 解析:電路中的總電阻為R=18r,電路中的感應(yīng)電動勢為E=S=16kL2,導(dǎo)線框abcd中的電流為I==,選項A正確. 3. [母題改編]在范圍足夠大、方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場中,有一水平放置的光滑金屬框架,寬度L=0.4 m,如圖所示,框架上放置一質(zhì)量為m=0.05 kg、長度為L、電阻為r=1 Ω的金屬桿MN,且金屬桿MN始終與金屬框架接觸良好,金屬框架電阻不計,左側(cè)a、b端連一阻值為R=3 Ω的電阻,且b端接地.若金屬桿MN在水平外力F的作用下以恒定的加速度a=2 m/s2由靜止

4、開始向右做勻加速運(yùn)動,則下列說法正確的是(  ) A.在5 s內(nèi)流過電阻R的電荷量為0.1 C B.5 s末回路中的電流為0.8 A C.5 s末a端處的電勢為0.6 V D.如果5 s末外力消失,最后金屬桿將停止運(yùn)動,5 s后電阻R產(chǎn)生的熱量為2.5 J 答案:C 解析:在t=5 s內(nèi)金屬桿的位移x=at2=25 m,5 s內(nèi)的平均速度==5 m/s,故平均感應(yīng)電動勢=BL=0.4 V,在5 s內(nèi)流過電阻R的電荷量為q=·t=0.5 C,A錯誤;5 s末金屬桿的速度v=at=10 m/s,此時感應(yīng)電動勢E=BLv,則回路中的電流為I==0.2 A,B錯誤;5 s末a點的電勢φa=

5、Uab=IR=0.6 V,C正確;如果5 s末外力消失,最后金屬桿將停止運(yùn)動,5 s末金屬桿的動能將轉(zhuǎn)化為整個回路中產(chǎn)生的熱量,所以電阻R產(chǎn)生的熱量為·mv2=1.875 J,D錯誤. 4.[名師原創(chuàng)]如圖甲所示,單匝矩形線圈abcd垂直固定在勻強(qiáng)磁場中.規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示.以逆時針方向為電流正方向,以向右方向為安培力正方向,下列關(guān)于bc段導(dǎo)線中的感應(yīng)電流i和受到的安培力F隨時間變化的圖象正確的是(  ) 答案:B 解析:0~0.5T時間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度減小,方向垂直紙面向里,由楞次定律可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時針方向,為負(fù),

6、同理可知,0.5T~T時間內(nèi),電流為正,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,0~0.5T時間內(nèi)通過bc段導(dǎo)線的電流是0.5T~T時間內(nèi)通過bc段導(dǎo)線的,A錯,B對;由安培力公式F=BIL,I=,E==S可知,t=T時bc段導(dǎo)線受到的安培力大小是t=0時bc段導(dǎo)線受到的安培力大小的4倍,C、D均錯. 5. [新情景題](多選)如圖所示為粗細(xì)均勻的銅導(dǎo)線制成的半徑為r的圓環(huán),PQ為圓環(huán)的直徑,其左右兩側(cè)存在垂直圓環(huán)所在平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,但方向相反,圓環(huán)的電阻為2R.一根長度為2r、電阻為R的金屬棒MN繞著圓環(huán)的圓心O點緊貼著圓環(huán)以角速度ω沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動過程中金屬棒與圓

7、環(huán)始終接觸良好,則金屬棒旋轉(zhuǎn)一周的過程中(  ) A.金屬棒中電流方向始終由N到M B.金屬棒中電流的大小始終為 C.金屬棒兩端的電壓大小始終為Bωr2 D.電路中產(chǎn)生的熱量為 答案:BCD 解析:根據(jù)右手定則可知,金屬棒在題圖所示位置時,電流方向由M到N,當(dāng)金屬棒經(jīng)過直徑PQ后,電流方向由N到M,A錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=2×Bωr2=Bωr2,等效電路如圖所示,兩半圓環(huán)并聯(lián)的總電阻為R總==,所以金屬棒中的電流為I===,B正確;金屬棒兩端的電壓大小為U=R=Bωr2,C正確;金屬棒旋轉(zhuǎn)一周的過程中,電路中產(chǎn)生的熱量為Q=I2(+R)·=,D正

8、確. 6. [母題改編]如圖所示,A和B是兩個完全相同的燈泡,C和D都是理想二極管,兩二極管的正向電阻為零,反向電阻無窮大,L是帶鐵芯的線圈,其自感系數(shù)很大,直流電阻忽略不計.下列說法正確的是(  ) A.開關(guān)S閉合,A先亮 B.開關(guān)S閉合,A、B同時亮 C.開關(guān)S斷開,B逐漸熄滅 D.開關(guān)S斷開,A閃亮一下,然后逐漸熄滅 答案:D 解析:開關(guān)S閉合瞬間,線圈中電流逐漸增大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢會阻礙電流的增加,故B逐漸變亮,二極管D反向不導(dǎo)通,故A不亮,選項A、B錯誤;開關(guān)S斷開瞬間,B立刻熄滅,由于二極管正向?qū)?,故線圈與A形成回路,A閃亮一下,然后逐漸熄滅,故選項C

9、錯誤,D正確. 7. [預(yù)測新題](多選)如圖所示,在地面上方空間存在有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場.在磁場中有一長為L、內(nèi)壁光滑且絕緣的細(xì)筒MN豎直(紙面)放置,筒的底部有一質(zhì)量為m,帶電荷量為+q的小球,現(xiàn)使細(xì)筒MN沿垂直磁場方向水平向右以v0的速度勻速運(yùn)動,重力加速度大小為g,設(shè)小球所帶電荷量不變.下列說法正確的是 (  ) A.若v0=,則小球能沿筒壁上升 B.若v0=,則經(jīng)過時間t=小球從M端離開細(xì)筒 C.若v0=,則小球離開細(xì)筒M端時對地的速度大小為 D.若v0=,則小球?qū)ν驳椎膲毫Υ笮閙g 答案:BD 解析:由題意可知,細(xì)筒內(nèi)帶正電的小球

10、將隨筒一起向右運(yùn)動,它在磁場中將受到向上的洛倫茲力作用,F(xiàn)y=Bqv0,若v0=,有Fy=mg,小球不能沿筒壁上升,A錯誤;若v0=,在豎直方向有Bqv0-mg=ma,根據(jù)L=at2,則小球經(jīng)過時間t=從M端離開細(xì)筒,B正確;若v0=,小球離開M端時的速度水平分量vx=v0=,豎直分量vy=at=,所以小球離開M端時對地的速度大小v=,C錯誤;若v0=,則筒底對小球的支持力大小N=mg-Bqv0=mg,由牛頓第三定律可知D正確. 8.[2019·內(nèi)蒙古包頭一中檢測](多選)如圖甲所示,很長的粗糙的導(dǎo)軌MN和PQ水平平行放置,MP之間有一定值電阻R,金屬棒ab的電阻為r,不計導(dǎo)軌電阻,整個裝置

11、處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,t=0時刻,ab棒從靜止開始,在外力F作用下沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動,金屬棒ab中的電流隨時間變化如圖乙所示,則下列關(guān)于ab棒的加速度a隨時間t變化的圖象,R上通過的電荷量qR隨時間的平方t2變化的圖象,正確的是(  ) 答案:BC 解析:設(shè)金屬棒長L,I=kt,則由歐姆定律可知:I==kt,所以v=t,即有a==常數(shù),故A錯誤,B正確;由電路原理可知:通過R的電流等于通過金屬棒ab的電流,所以qR=It=kt2,故C正確,D錯誤;故選B、C. 9.[2019·湖北省黃岡中學(xué)質(zhì)檢]如圖甲所示,絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán),在圓環(huán)的正上方放置一個螺線管,在

12、螺線管中通入如圖乙所示的電流,電流從螺線管a端流入為正,以下說法正確的是(  ) A.從上往下看,0~1 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向 B.0~1 s內(nèi)圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢 C.3 s末圓環(huán)對桌面的壓力小于圓環(huán)的重力 D.1~2 s內(nèi)和2~3 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反 答案:A 解析:由題圖乙知,0~1 s內(nèi)螺線管中電流逐漸增大,穿過圓環(huán)向上的磁通量增大,由楞次定律知,從上往下看,0~1 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向,圓環(huán)中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場向下,圓環(huán)有縮小的趨勢,選項A正確、B錯誤;同理可得1~2 s內(nèi)和2~3 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相同,選項D錯誤;3 s末電流

13、的變化率為0,螺線管中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為0,在圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)的重力,選項C錯誤. 10. [2019·河北省定州中學(xué)檢測](多選)如圖所示,間距為L、電阻不計的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接,導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)使金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動,若在整個運(yùn)動過程中通過金屬棒的電荷量為q.下列說法正確的是(  ) A.金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動 B.整個過程中金屬棒克服安培力做的功為mv C.整個過程中金屬棒在導(dǎo)

14、軌上發(fā)生的位移為 D.整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mv 答案:BC 解析:金屬棒向右運(yùn)動,切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I==,金屬棒受到的安培力水平向左,大小為F=BIL=,金屬棒在安培力作用下做減速運(yùn)動,速度變小,安培力變小,加速度變小,選項A錯.直到速度減小到0,安培力變?yōu)?,金屬棒停止運(yùn)動,此過程根據(jù)動能定理,金屬棒克服安培力做的功等于減少的動能,即mv,選項B對.通過金屬棒的電荷量q=×Δt=×Δt=×Δt==B,可得位移x=,選項C對.整個電路即金屬棒和電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于克服安培力做的功,即mv,所以電阻R上產(chǎn)生的熱量小于mv,選項D錯.

15、 11.(多選)在水平放置的兩條平行光滑直導(dǎo)軌上有一垂直其放置的金屬棒ab,勻強(qiáng)磁場與軌道平面垂直,磁場方向如圖所示,導(dǎo)軌接有兩定值電阻及電阻箱R,R1=5 Ω,R2=6 Ω,其余電阻不計.電路中的電壓表量程為0~10 V,電流表的量程為0~3 A,現(xiàn)將R調(diào)至30 Ω,用F=40 N的水平向右的力使ab垂直導(dǎo)軌向右平移,當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,兩電表中有一表正好達(dá)到滿偏,而另一表未達(dá)到滿偏.則下列說法正確的是(  ) A.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,電流表滿偏 B.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,電壓表滿偏 C.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,棒ab的速度是1 m/s D.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,棒

16、ab的速度是2 m/s 答案:BC 解析:假設(shè)電壓表滿偏,則通過電流表的電流為I==2 A<3 A.所以電壓表可以滿偏,此時電流表的示數(shù)為2 A,故A錯誤,B正確;棒ab勻速運(yùn)動時,水平拉力F與安培力大小相等,則有FA=F=BIL,得BL==20 N/A,感應(yīng)電動勢E=U+I(xiàn)R1=(10+2×5) V=20 V,又E=BLv,則得v== m/s=1 m/s,故C正確,D錯誤. 12.(多選)如圖甲所示,發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具,它在飛起時能夠持續(xù)發(fā)光.某同學(xué)對竹蜻蜓的電路作如下簡化:如圖乙所示,半徑為L的導(dǎo)電圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動(

17、俯視).圓環(huán)上接有電阻均為r的三根金屬輻條OP、OQ、OR,輻條互成120°角.在圓環(huán)左半部分張角也為120°角的范圍內(nèi)(兩條虛線之間)分布著垂直圓環(huán)平面向下磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,在轉(zhuǎn)軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過電刷M、N與一個LED燈相連.假設(shè)LED燈電阻為r,其他電阻不計,從輻條OP進(jìn)入磁場開始計時.下列說法中正確的是(  ) A.在輻條OP轉(zhuǎn)過120°的過程中,O、P兩端電壓U=BL2ω B.OP轉(zhuǎn)過120°的過程中通過LED燈的電流I= C.整個裝置消耗的電能Q= D.增加導(dǎo)電圓環(huán)的直徑可以使LED燈發(fā)光時更亮 答案:BCD 解析:輻條OP進(jìn)入磁場勻速轉(zhuǎn)動時有E=

18、BL,在電路中OP相當(dāng)于內(nèi)阻為r的電源,另外兩根金屬輻條和LED燈并聯(lián),故而電路的總電阻R=,OP兩端的電壓為電源的路端電壓U=·=,流過LED燈的電流是I==,A錯誤,B正確;整個裝置消耗的電能Q=·t=··=,C正確;由LED燈中電流為I=知,增大角速度、增大磁惑應(yīng)強(qiáng)度、增加導(dǎo)電圓環(huán)的直徑、減小輻條的電阻和LED燈的電阻均可以使LED燈變得更亮,故D正確. 13. (多選)如圖所示,兩半徑為r的圓弧形光滑金屬導(dǎo)軌置于沿圓弧徑向的磁場中,磁場方向與軌道平面垂直.導(dǎo)軌間距為L,一端接有電阻R,導(dǎo)軌所在位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,將一質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒PQ從圖示位置(導(dǎo)軌的半徑與豎直

19、方向的夾角為θ)由靜止釋放,導(dǎo)軌及金屬棒電阻均不計,下列判斷正確的是(  ) A.導(dǎo)體棒PQ有可能回到初始位置 B.導(dǎo)體棒PQ第一次運(yùn)動到最低點時速度最大 C.導(dǎo)體棒PQ從靜止到最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mgr(1-cosθ) D.導(dǎo)體棒PQ由靜止釋放到第一次運(yùn)動到最低點的過程中,通過R的電荷量 答案:CD 解析:導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中不斷克服安培力做功,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,因此導(dǎo)體棒不可能回到初始位置,故A錯誤;導(dǎo)體棒PQ第一次運(yùn)動到最低點時在水平方向上所受合力與速度反向,速度不可能最大,故B錯誤;導(dǎo)體棒最后一定靜止在最低點,根據(jù)能量守恒定律得電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱等于重力

20、勢能的減少量,即QR=EP=mgr(1-cosθ),故C正確;導(dǎo)體棒PQ從靜止釋放到第一次運(yùn)動到最低點的過程中,通過R的電荷量為q==,故D正確. 課時測評 綜合提能力 課時練 贏高分 一、選擇題 1.如圖所示,用一條橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一個邊長為L的正方形,把正方形的一半固定在均勻增大的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間的變化率=k(k>0),虛線ab與正方形的一條對角線重合,導(dǎo)線的電阻率為ρ.則下列說法正確的是(  ) A.線框中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 B.線框具有擴(kuò)張的趨勢 C.若某時刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則線框受到的安培力為

21、D.線框中a、b兩點間的電勢差大小為 答案:C 解析:根據(jù)楞次定律,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向沿逆時針方向,故A錯誤;B增大,穿過線框的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場為了阻礙磁通量的增加,線框有收縮的趨勢,故B錯誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E==S=·L2=kL2, 因線框電阻R=ρ,那么感應(yīng)電流大小為I==,則線框受到的安培力為:F=BI×L=,故C正確;由上分析,可知,ab兩點間的電勢差大小U=E=kL2,故D錯誤. 2. 如圖所示的直流電路中,當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時,三個燈泡L1、L2、L3的亮度關(guān)系是L1>L2>L3.電感L的電阻可忽略,D為理想二極管.現(xiàn)斷開開

22、關(guān)S2,電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,再斷開開關(guān)S1,則斷開開關(guān)S1的瞬間,下列判斷正確的是(  ) A.L1逐漸變暗,L2、L3均先變亮然后逐漸變暗 B.L2立即熄滅,L1、L3均逐漸變暗 C.L1、L2、L3均先變亮然后逐漸變暗 D.L1逐漸變暗,L2立即熄滅,L3先變亮然后逐漸變暗 答案:D 解析:當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時,三個燈泡L1、L2、L3的亮度關(guān)系是L1>L2>L3,對應(yīng)的實際功率的關(guān)系有P1>P2>P3,根據(jù)P=有R1

23、也逐漸減?。ㄟ^L3的電流在開關(guān)S1斷開的瞬間比原來的電流大,此后逐漸變?。?dāng)開關(guān)S1突然斷開時,電感L相當(dāng)于電源,此時二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài),故L2立即熄滅,D正確,A、B、C錯誤. 3. 如圖所示,兩根足夠長的平行直導(dǎo)軌AB、CD與水平面成θ角放置,兩導(dǎo)軌間距為L,A、C兩點間接有阻值為R的定值電阻.一根質(zhì)量均勻分布的直金屬桿放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直.整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上,導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好,金屬桿的阻值為r,其余部分電阻不計,金屬桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)將外力F沿與導(dǎo)軌平行的方向作用在金屬桿上,讓其由靜止開始沿導(dǎo)軌向

24、上做勻加速直線運(yùn)動,則下列外力F與作用時間t的圖象中正確的是(  ) 答案:B 解析:分析金屬桿在運(yùn)動過程中的受力情況可知,金屬桿受重力mg、導(dǎo)軌的支持力FN、外力F、摩擦力Ff和安培力F安的共同作用,金屬桿沿導(dǎo)軌方向向上運(yùn)動,由牛頓第二定律有F-mgsinθ-F安-Ff=ma,又F安=B0IL,I==,所以F安=B0IL=,F(xiàn)f=μmgcosθ,所以有F-mgsinθ--μmgcosθ=ma,又因v=at,將其代入上式可得F=t+mgsinθ+μmgcosθ+ma,由此表達(dá)式可知,選項B正確. 4.[2018·江蘇卷,9](多選)如圖所示,豎直放置的“”形光滑導(dǎo)軌寬為L,矩形勻

25、強(qiáng)磁場Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放,進(jìn)入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等.金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R,與導(dǎo)軌接觸良好,其余電阻不計,重力加速度為g.金屬桿(  ) A.剛進(jìn)入磁場Ⅰ時加速度方向豎直向下 B.穿過磁場Ⅰ的時間大于在兩磁場之間的運(yùn)動時間 C.穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為4mgd D.釋放時距磁場Ⅰ上邊界的高度h可能小于 答案:BC 解析:根據(jù)題述,由金屬桿進(jìn)入磁場Ⅰ和進(jìn)入磁場Ⅱ時速度相等可知, 金屬桿在磁場Ⅰ中做減速運(yùn)動,所以金屬桿剛進(jìn)入磁場Ⅰ時加速度方向豎直向上,選項A錯誤;由于金屬桿進(jìn)入磁場Ⅰ后做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動,而在兩磁場

26、之間做勻加速運(yùn)動,所以穿過磁場Ⅰ的時間大于在兩磁場之間的運(yùn)動時間,選項B正確;根據(jù)能量守恒定律,金屬桿從剛進(jìn)入磁場Ⅰ到剛進(jìn)入磁場Ⅱ過程動能變化量為0,重力做功為2mgd,則金屬桿穿過磁場Ⅰ產(chǎn)生的熱量Q1=2mgd,而金屬桿在兩磁場區(qū)域的運(yùn)動情況相同,產(chǎn)生的熱量相等,所以金屬桿穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為Q2=2×2mgd=4mgd,選項C正確;金屬桿剛進(jìn)入磁場Ⅰ時的速度v=,進(jìn)入磁場Ⅰ時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Blv,感應(yīng)電流I=,所受安培力F=BIL,由于金屬桿剛進(jìn)入磁場Ⅰ時加速度方向豎直向上,所以安培力大于重力,即F>mg,聯(lián)立解得h>,選項D錯誤. 5.[2019·山西懷仁檢測](多選)如圖甲

27、所示,光滑的平行導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上,導(dǎo)軌表面上放著光滑導(dǎo)體棒ab、cd,兩棒之間用絕緣細(xì)桿連接,兩導(dǎo)體棒平行且與導(dǎo)軌垂直.現(xiàn)加一垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場,設(shè)磁場方向向下為正,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,t1=2t0,不計ab、cd間電流的相互作用,不計導(dǎo)軌的電阻,每根導(dǎo)體棒的電阻為R,導(dǎo)軌間距和絕緣細(xì)桿的長度均為L.下列說法正確的是(  ) A.t=t0時細(xì)桿既不被拉伸也不被壓縮 B.在0~t1時間內(nèi),絕緣細(xì)桿先被拉伸后被壓縮 C.在0~t1時間內(nèi),abcd回路中的電流先沿順時針方向后沿逆時針方向 D.若在0~t1時間內(nèi)流過導(dǎo)體棒的電荷量為q,則t1時刻的磁感

28、應(yīng)強(qiáng)度大小為 答案:ABD 解析:由題圖乙所示圖象可知,t=t0時磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,導(dǎo)體棒不受安培力作用,細(xì)桿既不被拉伸也不被壓縮,選項A正確;在0~t1時間內(nèi),磁通量先向下減少,后向上增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流始終沿順時針方向,為阻礙磁通量的變化,兩導(dǎo)體棒先有遠(yuǎn)離的趨勢,后有靠近的趨勢,則絕緣細(xì)桿先被拉伸后被壓縮,選項B正確,C錯誤;設(shè)t1時刻磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0,根據(jù)對稱性可知,t=0時刻磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小也為B0,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動勢E==S=L2=,則回路中感應(yīng)電流的大小為I=,若在0~t1時間內(nèi)流過導(dǎo)體棒的電荷量為q,電荷量q=It1=×2t0=,則B0=,選項D

29、正確. 6.[2019·湖北襄陽四中月考](多選)如圖甲所示,軌道左端接有一電容為C的電容器,導(dǎo)體棒在水平拉力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動.電容器兩極板間電勢差隨時間變化的圖象如圖乙所示,下列關(guān)于導(dǎo)體棒運(yùn)動的速度v、導(dǎo)體棒受到的外力F隨時間變化的圖象正確的是 (  ) 答案:BD 解析:感應(yīng)電動勢與電容器兩極板間的電勢差相等,即BLv=U,設(shè)電容器的U-t圖象的斜率為k,由圖乙可知U=kt,導(dǎo)體棒的速度隨時間變化的關(guān)系為v=t,故選項B正確;導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動,其加速度a=,由C=、I=,可得I==kC,由牛頓第二定律有F-BIL=ma,可以得到F=k,故選項D正確. 7

30、.[2019·浙江溫州中學(xué)月考](多選)如圖甲所示,在傾角為θ的光滑斜面內(nèi)分布著垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場,以垂直于斜面向上為磁感應(yīng)強(qiáng)度正方向,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示.質(zhì)量為m的矩形金屬框從t=0時刻由靜止釋放,t3時刻的速度為v,移動的距離為L,重力加速度為g.在金屬框下滑的過程中,下列說法正確的是 (  ) A.t1~t3時間內(nèi)金屬框中的電流方向不變 B.0~t3時間內(nèi)金屬框做勻加速直線運(yùn)動 C.0~t3時間內(nèi)金屬框做加速度逐漸減小的直線運(yùn)動 D.0~t3時間內(nèi)金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgLsinθ-mv2 答案:AB 解析:t1~t3時間內(nèi)穿過金屬框的磁

31、通量先垂直于斜面向上減小,后垂直于斜面向下增大,根據(jù)楞次定律可知,金屬框中的電流方向不變,選項A正確;0~t3時間內(nèi),金屬框的ab邊與cd邊所受安培力等大反向,金屬框所受安培力為零,則所受的合力沿斜面向下,大小為mgsinθ,做勻加速直線運(yùn)動,選項B正確,C錯誤;0~t3時間內(nèi),金屬框所受的安培力為零,金屬框的機(jī)械能守恒,有mgLsinθ=mv2,故金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱不等于mgLsinθ-mv2,選項D錯誤. 8.[2019·河北衡水中學(xué)檢測](多選) 一根質(zhì)量為0.04 kg、電阻為0.5 Ω的導(dǎo)線繞成一個匝數(shù)為10匝,高為0.05 m的矩形線圈,將線圈固定在一個質(zhì)量為0.06 kg、長

32、度與線圈等長的小車上,如圖甲所示.線圈和小車一起沿光滑水平面運(yùn)動,并以初速度v1=2 m/s進(jìn)入垂直于紙面向里的有界勻速磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0 T,運(yùn)動過程中線圈平面和磁場方向始終垂直.若小車從剛進(jìn)磁場位置1運(yùn)動到剛出磁場位置2的過程中速度v隨小車的位移x變化的圖象如圖乙所示,則根據(jù)以上信息可知(  ) A.小車的水平長度l=10 cm B.小車的位移x=15 cm時線圈中的電流I=1.5 A C.小車運(yùn)動到位置3時的速度為1.0 m/s D.小車由位置2運(yùn)動到位置3的過程中,線圈產(chǎn)生的熱量Q=0.087 5 J 答案:AC 解析:由題圖可知,從x=0開始,小車進(jìn)入磁場,線

33、圈中有感應(yīng)電流,受到安培力作用,小車做減速運(yùn)動,速度隨位移增大而減小,當(dāng)x=10 cm時,線圈完全進(jìn)入磁場,線圈中感應(yīng)電流消失,小車做勻速運(yùn)動,因此小車的水平長度l=10 cm,選項A正確.由題圖知,當(dāng)小車的位移x=15 cm時線圈全部處在磁場中,磁通量不變,沒有感應(yīng)電流,選項B錯誤.設(shè)小車完全進(jìn)入磁場中時速度為v2,運(yùn)動到位置3時的速度為v3,根據(jù)動量定理,小車進(jìn)入磁場的過程有-nB1ht1=mv2-mv1,而1t1=q1,則nBq1h=mv1-mv2;同理,穿出磁場的過程有nBq2h=mv2-mv3;根據(jù)q=n可知通過線圈橫截面的電荷量q1=q2,解得v3=2v2-v1=(2×1.5-2.

34、0)m/s=1.0 m/s,選項C正確.線圈進(jìn)入磁場和離開磁場時,克服安培力做功,線圈的動能減少,轉(zhuǎn)化成線圈上產(chǎn)生的熱量,有Q=(M+m)(v-v),解得線圈產(chǎn)生的熱量Q=0.062 5 J,選項D錯誤. 9.[2019·山東膠州二中檢測](多選)如圖所示,兩根等高光滑的圓弧軌道,半徑為r、間距為L,軌道電阻不計.在軌道頂端連有一阻值為R的電阻,整個裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻不計的金屬棒從軌道最低位置cd開始,在拉力F作用下以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動至ab處,則該過程中(  ) A.通過R的電流在均勻減小 B.金屬棒產(chǎn)生的電動勢

35、的有效值為 C.拉力F做的功為 D.通過R的電荷量為 答案:BD 解析:金屬棒沿軌道做勻速圓周運(yùn)動,設(shè)金屬棒垂直于磁場方向的分速度為v,則v=v0cosθ,θ為分速度v與v0之間的夾角,設(shè)金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E,感應(yīng)電流為I,則有E=BLv=BLv0cosθ,隨水平分速度v與v0之間夾角的增大,感應(yīng)電動勢逐漸減小,感應(yīng)電流I=逐漸減小,而不是均勻減小,選項A錯誤;金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E=BLv=BLv0cosθ,其有效值為=,選項B正確;金屬棒做勻速圓周運(yùn)動,回路中產(chǎn)生正弦式交變電流,電阻R中產(chǎn)生的熱量Q=·=,設(shè)拉力做的功為WF,由功能關(guān)系,有WF-mgr=Q,

36、得WF=mgr+,選項C錯誤;通過R的電荷量q==,選項D正確. 10.[2019·湖北八校二聯(lián)](多選)如圖,xOy平面為光滑水平面,現(xiàn)有一長為d寬為L的線框MNPQ在外力F作用下,沿x軸正方向以速度v做勻速直線運(yùn)動,空間存在豎直方向的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=B0cosx(式中B0為已知量),規(guī)定豎直向下方向為磁感應(yīng)強(qiáng)度正方向,線框電阻為R.t=0時刻MN邊恰好在y軸處,則下列說法正確的是(  ) A.外力F為恒力 B.t=0時,外力大小F= C.通過線框的瞬時電流i= D.經(jīng)過t=,線框中產(chǎn)生的電熱Q= 答案:BCD 解析:因線框沿x軸方向勻速運(yùn)動,故F=F安,由圖中磁場分布

37、知F安的大小是變化的,故F不是恒力,A錯.t=0時,x=0處,B=B0,x=d處,B=-B0,由E=BLv,又MN、PQ兩邊均切割磁感線且產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相同,則E=2B0Lv,I0=,F(xiàn)安=2B0I0L=,而F=F安,故B對.因線框做勻速直線運(yùn)動,則有x=vt,B=B0cos,又E=2BLv,故i=,C對.由電流的瞬時值表達(dá)式可知此電流為正弦交流電,有效值I==,又Q=I2Rt,故經(jīng)過t=,線框中產(chǎn)生的電熱Q=,D對. 二、非選擇題 11. 如圖所示,足夠長的光滑導(dǎo)軌ab、cd固定在豎直平面內(nèi),導(dǎo)軌間距為l,b、c兩點間接一阻值為R的電阻.ef是一水平放置的導(dǎo)體桿,其質(zhì)量為m、

38、有效電阻值為R,桿與ab、cd保持良好接觸.整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直.現(xiàn)用一豎直向上的力拉導(dǎo)體桿,使導(dǎo)體桿從靜止開始做加速度為的勻加速運(yùn)動,上升了h高度,這一過程中b、c間電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q,g為重力加速度,不計導(dǎo)軌電阻及感應(yīng)電流間的相互作用.求: (1)導(dǎo)體桿上升h高度過程中通過桿的電荷量; (2)導(dǎo)體桿上升h高度時所受拉力F的大??; (3)導(dǎo)體桿上升h高度過程中拉力做的功. 答案:(1) (2)+ (3)+2Q 解析:(1)通過桿的電荷量q=IΔt,根據(jù)閉合電路歐姆定律有I=,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=,聯(lián)立以上各式解得q==.

39、 (2)設(shè)導(dǎo)體桿上升h高度時速度為v1、拉力為F,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得v1= =,根據(jù)牛頓第二定律得F-mg-BI1l=ma=m,根據(jù)閉合電路歐姆定律得I1=,聯(lián)立以上各式解得F=+. (3)由功能關(guān)系得WF-mgh-2Q=mv-0,解得 WF=+2Q. 12.如圖所示,兩根質(zhì)量均為m=2 kg的金屬棒垂直放在光滑的水平導(dǎo)軌上,左右兩部分導(dǎo)軌間距之比為12,導(dǎo)軌間有大小相等但左、右兩部分方向相反的勻強(qiáng)磁場,兩棒電阻與棒長成正比,不計導(dǎo)軌電阻.現(xiàn)用250 N的水平拉力F向右拉CD棒,CD棒運(yùn)動x=0.5 m時其上產(chǎn)生的焦耳熱為Q2=30 J,此時兩棒速率之比為vA:vC=1:2,

40、現(xiàn)立即撤去拉力F,設(shè)導(dǎo)軌足夠長且兩棒始終在不同磁場中運(yùn)動,求: (1)在CD棒運(yùn)動0.5 m的過程中,AB棒上產(chǎn)生的焦耳熱; (2)撤去拉力F瞬間,兩棒的速度大小vA和vC; (3)撤去拉力F后,兩棒最終勻速運(yùn)動的速度大小v′A和v′C. 答案:(1)15 J (2)4 m/s 8 m/s (3)6.4 m/s 3.2 m/s 解析:(1)設(shè)兩棒的長度分別為l和2l,所以電阻分別為R和2R,由于電路中任何時刻電流均相等,根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知AB棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q1=15 J. (2)根據(jù)能量守恒定律,有Fx=mv+mv+Q1+Q2 又vAvC=12,聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)得vA=4 m/s,vC=8 m/s. (3)撤去拉力F后,AB棒繼續(xù)向左做加速運(yùn)動,而CD棒向右做減速運(yùn)動,兩棒最終勻速運(yùn)動時電路中電流為零,即兩棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢大小相等,此時兩棒的速度滿足 BLvA′=B·2LvC′ 即vA′=2vC′(不對過程進(jìn)行分析,認(rèn)為系統(tǒng)動量守恒是常見錯誤) 對兩棒分別應(yīng)用動量定理,規(guī)定水平向左為正方向, 有FA·t=mvA′-mvA,-FC·t=mvC′-mvC. 因為FC=2FA,故有= 聯(lián)立以上各式解得vA′=6.4 m/s,vC′=3.2 m/s. 19

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