專題強化十二電磁感應(yīng)一、選擇題：本題共10小題，每小題5分，在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求的，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分12018·貴陽市高三一模如圖所示，在x0的區(qū)域有在垂直于xOy平面(紙面)向里的勻強磁場，現(xiàn)用力使一個等邊三角形閉合導(dǎo)線(粗細(xì)均勻)框，沿x軸向右勻速運動，運動中線框平面與紙面平行，底邊BC與y軸平行，從頂點A剛?cè)氪艌鲩_始計時，在線框全部進入磁場過程中，其感應(yīng)電流I(取順時針方向為正)與時間t的關(guān)系圖線為下圖中的()2(多選)2018·黃山市一模如圖1，閉合矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強磁場中，磁場的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖2所示規(guī)定垂直紙面向外為磁場的正方向，線框中順時針電流的方向為感應(yīng)電流的正方向，水平向右為安培力的正方向關(guān)于線框中的感應(yīng)電流i與ad邊所受的安培力F隨時間t變化的圖象，下列選項正確的是()32018·江蘇二模如圖所示的電路中，三個燈泡A、B、C完全相同，電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R相等，D為理想二極管，下列判斷中正確的是()A閉合開關(guān)S的瞬間，燈泡A和C同時亮B閉合開關(guān)S的瞬間，只有燈泡C亮C閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，燈泡A、B、C一樣亮D在電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S的瞬間，燈泡B、C均要亮一下再熄滅42018·石嘴山市模擬 如圖所示，勻強磁場存在于虛線框內(nèi)，矩形線圈豎直下落如果線圈受到的磁場力總小于其重力，則它在1、2、3、4位置時的加速度關(guān)系為()Aa1a2a3a4 Ba1a3a2a4Ca1a3a4a2 Da4a2a3a15(多選)2018·南平市高三模擬如圖所示，一匝數(shù)為n，邊長為L，質(zhì)量為m，電阻為R的正方形導(dǎo)體線框abcd，與一質(zhì)量為3 m的物塊通過輕質(zhì)細(xì)線跨過兩定滑輪相連在導(dǎo)體線框上方某一高處有一寬度為L的上、下邊界水平的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里現(xiàn)將物塊由靜止釋放，當(dāng)ad邊從磁場下邊緣進入磁場時，線框恰好做勻速直線運動，不計切摩擦重力加速度為g.則()A線框ad邊進入磁場之前線框加速度a2gB從線框全部進入磁場到完全離開磁場的過程中，通過線框的電荷量qC整個運動過程線框產(chǎn)生的焦耳熱為Q4mgLD線框進入磁場時的速度大小v62018·河南省六市聯(lián)考如圖甲所示，一匝數(shù)N10匝、總電阻R7.5 、ad長L10.4 m、ab寬L20.2 m的勻質(zhì)矩形金屬線框靜止在粗糙水平面上，線框的bc邊正好過半徑r0.1 m的圓形磁場的直徑，線框的左半部分處于垂直線框平面向上的勻強磁場區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強度B01T，圓形磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直線框平面向下，大小隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，已知線框與水平面間的最大靜摩擦力f1.2 N，3，則()At0時刻穿過線框的磁通量大小為0.01 WbB線框靜止時，線框中的感應(yīng)電流為0.2 AC線框靜止時，ad邊所受安培力水平向左，大小為0.8 ND經(jīng)時間t2 s，線框開始滑動7(多選)2018·賀州、崇左兩市聯(lián)考如圖所示，光滑且足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行地固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L0.20 m，兩導(dǎo)軌的左端之間連接的電阻R0.40 ，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m0.10 kg的金屬桿ab，位于兩導(dǎo)軌之間的金屬桿的電阻r0.10 ，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計整個裝置處于磁感應(yīng)強度B0.50 T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下現(xiàn)用一水平外力F水平向右拉金屬桿，使之由靜止開始運動，在整個運動過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，若理想電壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示則金屬桿開始運動經(jīng)t5.0 s時()A通過金屬桿的感應(yīng)電流的大小為1 A，方向由b指向aB金屬桿的速率為4 m/sC外力F的瞬時功率為1 WD05.0 s內(nèi)通過R的電荷量為5 C8(多選)2018·洛陽市模擬如圖甲所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌連接一個平行板電容器C和電阻R.導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上且接觸良好，整個裝置放于垂直導(dǎo)軌平面的磁場中，磁感應(yīng)強度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應(yīng)強度方向為正)，MN始終保持靜止，則0t2時間()A電容器C的電荷量大小始終沒變B電容器C的a板先帶正電后帶負(fù)電CMN所受安培力的大小始終沒變DMN所受安培力的方向先向右后向左9(多選)2018·太原市二模如圖所示，在豎直面內(nèi)有方向垂直紙面向里、高度為h的有界勻強磁場，磁場上、下邊界水平將邊長為l(lh)、質(zhì)量為m的正方形金屬線框abcd從磁場上方某處由靜止釋放，設(shè)ab邊通過磁場上邊界和磁場下邊界時的速度分別為v1和v2；cd邊通過磁場下邊界時的速度為v3.已知線框下落過程中ab邊始終水平、ad邊始終豎直，下列說法正確的是()A若v1v2，則一定有v2v3B若v1v2，則一定有v2v3C若v1v2，從ab離開磁場到cd離開磁場的過程中，線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為mghD從ab進入磁場到cd離開磁場的過程中，線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為mghmvmv102018·開封市一模如圖所示，在光滑絕緣的水平面上方，有兩個方向相反的水平方向勻強磁場，PQ為兩個磁場的邊界，磁場范圍足夠大，磁感應(yīng)強度的大小分別為B1B，B22B.一個豎直放置的邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形金屬線框，以速度v垂直磁場方向從圖中實線位置開始向右運動，當(dāng)線框運動到分別有一半面積在兩個磁場中時，線框的速度為，則下列結(jié)論中正確的是()A此過程中通過線框截面的電量為B此過程中回路產(chǎn)生的電能為0.5mv2C此時線框的加速度為D此時線框中的電功率為二、計算題：本題共4小題，共50分11(12分) 2018·南京市、鹽城市聯(lián)考如圖甲所示，正方形閉合線圈abcd邊長為10 cm，總電阻為2.0 ，匝數(shù)為100匝，放在垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，求：(1)在02 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動勢的大?。?2)在t1.0 s時線圈的ab邊所受安培力的大小和方向；(3)線圈中感應(yīng)電流的有效值12(12分) 2018·茂名市二模如圖所示，間距L1 m的兩根足夠長的固定水平平行導(dǎo)軌間存在著勻強磁場，其磁感應(yīng)強度大小B1 T、方向垂直于紙面向里，導(dǎo)軌上有一質(zhì)量M0.1 kg，電阻r1 的金屬棒MN與導(dǎo)軌垂直且在水平拉力F作用下以v2 m/s的速度水平向左勻速運動R12 ，R22 ，C5F，導(dǎo)軌和棒之間的動摩擦因數(shù)0.2.開關(guān)S1、S2閉合，電路穩(wěn)定后，求：(g10 m/s2)(1)水平拉力F的大小；(2)斷開S1后，流過R2的電荷量13(12分) 2018·益陽市高三4月份調(diào)研如圖甲所示，兩電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角37°，導(dǎo)軌間距d0.4 m，下端接有定值電阻R04 ，在導(dǎo)軌的CDEF矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌向上的勻強磁場，xDE5 m，該勻強磁場的磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，現(xiàn)將一金屬棒在導(dǎo)軌上端由靜止釋放，金屬棒電阻R1 ，經(jīng)t1 s金屬棒運動到EF位置并開始做勻速運動，取g10 m/s2，sin37°0.6，求：(1)01 s和12 s時間內(nèi)通過金屬棒的電流分別為多大；(2)金屬棒的質(zhì)量及02 s時間內(nèi)金屬棒中產(chǎn)生的熱量14(14分) 2018·齊齊哈爾市高三二模如圖所示，兩條平行的水平導(dǎo)軌FN、EQ間距為L，導(dǎo)軌的左側(cè)與兩條豎直固定、半徑為r的光滑圓弧軌道平滑相連，圓弧軌道的最低點與導(dǎo)軌相切，在導(dǎo)軌左邊寬度為d的EFHG矩形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小為B，方向豎直向上的勻強磁場，且在磁場的右邊界垂直導(dǎo)軌放有一金屬桿甲，右邊界處無磁場現(xiàn)將一金屬桿乙從圓弧軌道的最高點PM處由靜止釋放，金屬桿乙滑出磁場時，與金屬桿甲相碰(作用時間極短)，并粘連在一起，最終它們停在距磁場右邊界為d的虛線CD處，已知金屬桿甲、乙的質(zhì)量均為m，接入電路的電阻均為R，它們與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為，且它們在運動過程中始終與導(dǎo)軌間垂直且接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計，重力加速度為g，求：(1)金屬桿乙通過圓弧軌道最低點時受到的支持力大小N；(2)金屬桿乙與甲相碰前的速度大??；(3)整個過程中，感應(yīng)電流通過金屬桿甲所產(chǎn)生的熱量Q.專題強化十二電磁感應(yīng)1B導(dǎo)線框勻速進入磁場，有效切割長度不斷增大，L2vt·tan30°，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢EBLv2Blv2·tan30°·t，根據(jù)歐姆定律可知，感應(yīng)電流It，感應(yīng)電流大小與時間成正比，B選項正確2BC根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，En，根據(jù)歐姆定律可知，IE，分析Bt圖象可知，01 s時間內(nèi)，B線性增大，感應(yīng)電流恒定，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流順時針方向，安培力FBIL，水平向右，隨B線性變化，D選項錯誤；1 s2 s時間內(nèi)，磁通量不變，無感應(yīng)電流；2 s3 s，B減小，減小，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流恒定，沿逆時針方向，安培力水平向左，逐漸減小；3 s4 s內(nèi)，感應(yīng)電流沿逆時針方向，安培力水平向左，逐漸增大，B、C選項正確3B閉合開關(guān)的瞬間，由于自感現(xiàn)象，電感L中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電流的增大，該路不能導(dǎo)通，燈A不亮，二極管具有單向?qū)щ娦?，加反向電壓，該路不能?dǎo)通，燈B不亮，故只有燈泡C亮，A、C選項錯誤，B選項正確；電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S的瞬間，電感L相當(dāng)于電源，右端為正極，其直流電阻與定值電阻R相等，所以A、C兩個支路的電流是相等的，燈泡B、C并聯(lián)，B要亮一下再熄滅，流過C的電流比原電流小，C不能閃亮一下，而是逐漸熄滅，D選項錯誤4B未進入磁場前，線框受到重力作用，加速度a1g，進磁場的過程中，受到重力和向上的安培力作用，加速度a2g，完全進入磁場后，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不受安培力，受重力作用，加速度a3g，離開磁場時，受到重力和向上的安培力作用，加速度a4g，由于此時速度較大，故a2a4，即a1a3a2a4，B選項正確5CD線框ad邊進入磁場之前，以物塊和線框為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可知，ag，A選項錯誤；根據(jù)電荷量的定義式可知，qn，從線框全部進入磁場到完全離開磁場的過程中，通過線框的電荷量qn，B選項錯誤；當(dāng)ad邊從磁場下邊緣進入磁場時，線框恰好做勻速直線運動，mgF安3mg，解得F安2mg，整個運動過程線框產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功QW安F安·2L4mgL，C選項正確；F安，根據(jù)平衡條件可知，mg3mg，解得v，D選項正確6A穿過線框的磁通量等于磁感線的凈條數(shù)，B0L1·B1·r20.01 Wb，A選項正確；線框靜止時，圓形磁場發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，Enn·r20.75 V，根據(jù)歐姆定律可知，感應(yīng)電流I0.1 A，B選項錯誤；根據(jù)楞次定律可知，線框內(nèi)產(chǎn)生逆時針的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則可知，ad邊受到的安培力的方向向左，F(xiàn)NBIL10.4 N，C選項錯誤；分析圖乙可知，B25t，根據(jù)左手定則可知，右側(cè)的bc邊受到的安培力F方向向左，線框受到安培力的合力等于最大靜摩擦力時，F(xiàn)安FF1.2 N，解得，F(xiàn)0.8 N，B4 T，對應(yīng)圖乙可知，在t0.4 s時刻，右側(cè)的磁感應(yīng)強度B4T，線框在t0.4 s后就開始滑動，D選項錯誤7AC分析圖乙可知，t5.0 s時，U0.4 V，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流I1 A，根據(jù)右手定則可知，電流的方向由b指向a，A選項正確；ab桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，EBLv，根據(jù)歐姆定律可知，EI(Rr)0.5 V，聯(lián)立解得金屬桿的速度大小v5.0 m/s，B選項錯誤；感應(yīng)電動勢Ev，圖乙中所示電壓隨時間線性變化，則表明速度隨時間線性變化，金屬桿應(yīng)向右做初速度為零的勻加速直線運動，加速度a1.0 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律可知，F(xiàn)BILma，F(xiàn)的瞬時功率PFv1.0 W，C選項正確；t5.0 s時間內(nèi)金屬桿移動的位移xat212.5 m，通過R的電荷量q2.5 C，D選項錯誤8AD分析圖乙可知，磁感應(yīng)強度先是垂直紙面向外的線性減小后是垂直紙面向里的線性增大，斜率恒定不變，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，En·S，即E，故感應(yīng)電動勢恒定不變，感應(yīng)電流恒定不變，電容器測量定值電阻R兩端的電壓，電荷量大小恒定不變，A選項正確；根據(jù)楞次定律可知，回路中產(chǎn)生逆時針的感應(yīng)電流，電容器C的a板始終帶正電，B選項錯誤；根據(jù)安培力公式FBIL可知，MN受到的安培力大小先減小后增大，C選項錯誤；根據(jù)楞次定律的推廣含義增縮減擴可知，0t1時間內(nèi)，MN受到的安培力方向向右，t1t2時間內(nèi)，MN受到的安培力方向向左，D選項正確9AC分析題意可知，lh，則線框完全進入磁場后，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，做勻加速直線運動，若v1v2，線框進入磁場時做減速運動，而線框出磁場與進磁場的運動情況相同，一定有v2v3，A選項正確；若v1v2，線框進入磁場時做減速運動，即mg，ab邊通過磁場下邊界時的速度為v2，如果mg，則線框離開磁場時，做加速運動，v2v3，B選項錯誤；若v1v2，從ab離開磁場到cd離開磁場的過程中線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱等于ab進入磁場到ab離開磁場的過程中線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱，等于線框重力勢能的減少量mgh，C選項正確；從ab進入磁場到cd離開磁場的過程中，線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Qmg(hl)mvmv，D選項錯誤10C根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E，感應(yīng)電流I，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量qIt·t，A選項錯誤；根據(jù)能量守恒定律可知，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，機械能轉(zhuǎn)化為電能，E電mv2m2mv2，B選項錯誤；感應(yīng)電動勢的瞬時值E，感應(yīng)電流的瞬時值I，根據(jù)安培力公式F2BILBIL，運用牛頓第二定律得加速度a，C選項正確；瞬時功率PUI·，D選項錯誤11(1)1 V(2)5.0 N，垂直ab邊向下(3)A解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在02 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動勢的大小為E1nn·S1 V.(2)在t1.0 s時，根據(jù)歐姆定律可知，I10.5 A，分析圖乙可知，B11 T，則FnB1I1L5.0 N.根據(jù)楞次定律的推廣含義增縮減擴可知，安培力的方向是垂直ab邊指向cd邊(3)根據(jù)歐姆定律可知，02 s內(nèi)，I10.5 A2 s3 s內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的大小E2nn·S2 V，I21 A.根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知，IRt1IRt2I2Rt.聯(lián)立解得有效值IA.12(1)0.6 N(2)4×106 C解析：(1)金屬棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，EBLv.根據(jù)歐姆定律可知，I.分析金屬棒的受力情況，做勻速運動，受力平衡，F(xiàn)fBIL.其中fmg.聯(lián)立解得水平拉力的大小F0.6 N.(2)分析電路結(jié)構(gòu)可知，開關(guān)S1，S2閉合后，電容器測量電阻R2兩端電壓UIR2根據(jù)電荷量的定義可知，電容所帶的電荷量為QCU.斷開S1后，電容器放電，電荷通過R2.流過R2的電荷量Q4×106 C.13(1)0.8 A0.96 A(2)1.5616 J解析：(1)分析圖乙可知，01 s內(nèi)，磁場均勻變化，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，E1S.根據(jù)圖象可知，2 T/s，SxDEd2 m2 .根據(jù)歐姆定律可知，I10.8 A.金屬棒從靜止開始做勻加速運動，加速度agsin6 m/s2.t1 s末進入磁場區(qū)域的速度vat16 m/s.1 s2 s時間內(nèi)金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E2Bdv4.8 V.根據(jù)歐姆定律可知，金屬棒中的電流I20.96 A.(2)根據(jù)金屬棒進入磁場區(qū)域做勻速運動，可知金屬棒受到的合力為零，有mgsinBI2d.解得m0.128 kg.02 s時間內(nèi)金屬棒產(chǎn)生的熱量QIRt1IRt2.代入數(shù)據(jù)解得Q1.5616 J.14(1)3mg(2)2(3)mg(r5d)解析：(1)金屬桿乙在圓弧軌道上下滑過程中，根據(jù)動能定理可知，mgrmv0.解得v0.在圓弧軌道最低點時，合力提供向心力FNmgm.聯(lián)立解得，F(xiàn)N3mg.(2)金屬桿甲、乙碰撞過程中，系統(tǒng)動量守恒mv1(mm)v2.金屬桿甲、乙碰撞后，根據(jù)動能定理可知，2mgd×2mv0聯(lián)立解得，v12，v2.(3)金屬桿乙在磁場中運動過程中，根據(jù)能量守恒定律可知，mvmgdmvQ總其中QQ總聯(lián)立解得，Qmg(r5d)9