專題限時集訓(xùn)(十一)電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用一、選擇題(本題共8小題，每小題6分在每小題給出的四個選項中，第15題只有一項符合題目要求，第68題有多項符合題目要求全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中，能觀察到感應(yīng)電流的是()A將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化D將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，因線圈中的磁通量沒有變化，故不能觀察到感應(yīng)電流，選項A不符合題意；在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈時，如果通電線圈通以恒定電流，產(chǎn)生不變的磁場，則在另一線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項B不符合題意；在線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表時，磁通量已不再變化，因此也不能觀察到感應(yīng)電流，選項C不符合題意；繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，在給一個線圈通電或斷電的瞬間，線圈產(chǎn)生的磁場變化，使穿過另一線圈的磁通量變化，因此，能觀察到感應(yīng)電流，選項D符合題意2如圖20所示，a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長la3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則()圖20A兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流Ba、b線圈中感應(yīng)電動勢之比為91Ca、b線圈中感應(yīng)電流之比為34Da、b線圈中電功率之比為31B根據(jù)楞次定律可知，兩線圈內(nèi)均產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，選項A錯誤；因磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大，設(shè)k，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得Ennl2，則()2，選項B正確；根據(jù)I可知，Il，故a、b線圈中感應(yīng)電流之比為31，選項C錯誤；電功率PIEnl2，則Pl3，故a、b線圈中電功率之比為271，選項D錯誤3(2016咸陽二模)如圖21所示，一呈半正弦形狀的閉合線框abc，acl，勻速穿過邊界寬度也為l的相鄰磁感應(yīng)強度大小相同的勻強磁場區(qū)域，整個過程線框中感應(yīng)電流圖象為(取順時針方向為正方向)()【導(dǎo)學(xué)號：37162070】圖21B線框從左邊磁場進(jìn)入右邊磁場的過程中，兩邊都切割磁感線，磁通量變化得更快，感應(yīng)電動勢更大，感應(yīng)電流方向沿逆時針，為負(fù)，選項B正確4在如圖22甲所示的電路中，電阻R1R22R，圓形金屬線圈半徑為r1，線圈導(dǎo)線的電阻為R，半徑為r2(r2<r1)的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示，圖線與橫、縱軸的交點坐標(biāo)分別為t0和B0，其余導(dǎo)線的電阻不計，閉合S，至t1時刻，電路中的電流已穩(wěn)定，下列說法正確的是()圖22電容器上極板帶正電電容器下極板帶正電線圈兩端的電壓為線圈兩端的電壓為ABC DD由楞次定律知圓形金屬線圈內(nèi)的感應(yīng)電流方向為順時針，金屬線圈相當(dāng)于電源，電源內(nèi)部的電流從負(fù)極流向正極，則電容器的下極板帶正電，上極板帶負(fù)電，錯對由法拉第電磁感應(yīng)定律知感應(yīng)電動勢為ESr，由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流為I，所以線圈兩端的電壓UI(R1R2)，錯對，故應(yīng)選D.5(2016河北邯鄲一模)如圖23所示，一足夠長的光滑平行金屬軌道，軌道平面與水平面成角，上端與一電阻R相連，處于方向垂直軌道平面向上的勻強磁場中質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab，從高為h處由靜止釋放，下滑一段時間后，金屬桿開始以速度v勻速運動直到軌道的底端金屬桿始終保持與軌道垂直且接觸良好，軌道的電阻及空氣阻力均可忽略不計，重力加速度為g.則()圖23A金屬桿加速運動過程中的平均速度為v/2B金屬桿加速運動過程中克服安培力做功的功率大于勻速運動過程中克服安培力做功的功率 C當(dāng)金屬桿的速度為v/2時，它的加速度大小為D整個運動過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為mghmv2C對金屬桿分析知，金屬桿ab在運動過程中受到重力、軌道支持力和安培力作用，先做加速度減小的加速運動，后做勻速運動，因金屬桿加速運動過程不是勻加速，故其平均速度不等于，A錯誤當(dāng)安培力等于重力沿斜面的分力，即mgsin 時，桿ab開始勻速運動，此時v最大，F(xiàn)安最大，故勻速運動時克服安培力做功的功率大，B錯誤；當(dāng)金屬桿速度為時，F(xiàn)安mgsin ，所以F合mgsin F安mgsin ma，得a，C正確；由能量守恒可得mghmv2QabQR，即mghmv2應(yīng)等于電阻R和金屬桿上產(chǎn)生的總焦耳熱，D錯誤6.如圖24所示是法拉第制作的世界上第一臺發(fā)電機的模型原理圖把一個半徑為r的銅盤放在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，使磁感線水平向右垂直穿過銅盤，銅盤安裝在水平的銅軸上，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸，G為靈敏電流表現(xiàn)使銅盤按照圖示方向以角速度勻速轉(zhuǎn)動，則下列說法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：37162071】圖24AC點電勢一定高于D點電勢B圓盤中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為Br2C電流表中的電流方向為由a到bD若銅盤不轉(zhuǎn)動，使所加磁場磁感應(yīng)強度均勻增大，在銅盤中可以產(chǎn)生渦旋電流BD把銅盤看作由中心指向邊緣的無數(shù)條銅棒組合而成，當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時，每根銅棒都在切割磁感線，相當(dāng)于電源，由右手定則知，盤邊緣為電源正極，中心為電源負(fù)極，C點電勢低于D點電勢，選項A錯誤；此電源對外電路供電，電流由b經(jīng)電流表再從a流向銅盤，選項C錯誤；銅棒轉(zhuǎn)動切割磁感線，相當(dāng)于電源，回路中感應(yīng)電動勢為EBrvBrrBr2，選項B正確；若銅盤不轉(zhuǎn)動，使所加磁場磁感應(yīng)強度均勻增大，在銅盤中產(chǎn)生感生環(huán)形電場，使銅盤中的自由電荷在電場力的作用下定向移動，形成環(huán)形電流，選項D正確7. (2016東北四市聯(lián)考)如圖25所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，左端由導(dǎo)線相連，導(dǎo)體棒ab垂直靜置于導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌構(gòu)成回路在外力F作用下，回路上方的條形磁鐵(下端是N極)豎直向上做勻速運動在勻速運動某段時間內(nèi)外力F做功WF，安培力對導(dǎo)體棒做功W1，磁鐵克服磁場力做功W2，重力對磁鐵做功WG，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q，導(dǎo)體棒獲得的動能為Ek.則下列選項中正確的是()圖25A導(dǎo)體棒中的電流方向為abBW1W2CW2W1QDWFWGEkQACD根據(jù)楞次定律，導(dǎo)體棒中的電流方向為a到b，選項A正確；根據(jù)能量守恒知磁鐵克服磁場力做的功轉(zhuǎn)化為金屬棒的動能和回路產(chǎn)生的焦耳熱，所以W2W1Q，選項B錯誤，選項C正確；磁鐵做勻速運動，對磁鐵有WFWGW20，結(jié)合W2W1Q，及W1Ek得WFWGEkQ，選項D正確8(2016貴州三校聯(lián)考)如圖26所示，豎直光滑導(dǎo)軌上端接入一定值電阻R，C1和C2是半徑都為a的兩圓形磁場區(qū)域，其區(qū)域內(nèi)的磁場方向都垂直于導(dǎo)軌平面向外，區(qū)域C1中磁場的磁感應(yīng)強度隨時間按B1bkt(k>0)變化，C2中磁場的磁感應(yīng)強度恒為B2，一質(zhì)量為m、電阻為r、長度為L的金屬桿AB穿過區(qū)域C2的圓心垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，并恰能保持靜止則()圖26A通過金屬桿的電流大小為B通過金屬桿的電流方向為從B到AC定值電阻的阻值為RrD整個電路的熱功率PBCD根據(jù)題述金屬桿恰能保持靜止，由平衡條件可得：mgB2I2a，通過金屬桿的電流大小為I，選項A錯誤由楞次定律可知，通過金屬桿的電流方向為從B到A，選項B正確根據(jù)區(qū)域C1中磁場的磁感應(yīng)強度隨時間按B1bkt(k>0)變化，可知k，C1中磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢Ea2ka2，由閉合電路歐姆定律，EI(rR)，聯(lián)立解得定值電阻的阻值為Rr，選項C正確整個電路的熱功率PEIka2，選項D正確二、計算題(共2小題，32分)9(14分)(2016湖南益陽調(diào)研)如圖27所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置(導(dǎo)軌電阻不計)，傾角為30，導(dǎo)軌間距為0.5 m，勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向下，B0.2 T，兩根材料相同的金屬棒a、b與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路，a、b金屬棒的質(zhì)量分別為3 kg、2 kg，兩金屬棒的電阻均為R1 ，剛開始兩根金屬棒都恰好靜止，假設(shè)最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力現(xiàn)對a棒施加一平行導(dǎo)軌向上的恒力F60 N，經(jīng)過足夠長的時間后，兩金屬棒都達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)求：圖27(1)金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)；(2)當(dāng)兩金屬棒都達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，b棒所受的安培力大小(3)設(shè)當(dāng)a金屬棒從開始受力到向上運動5 m時，b金屬棒向上運動了2 m，且此時a的速度為4 m/s，b的速度為1 m/s，則求此過程中回路中產(chǎn)生的電熱及通過a金屬棒的電荷量【解析】(1)a棒恰好靜止時，有magsin 30magcos 30.解得.(2)兩棒穩(wěn)定時以相同的加速度向上勻加速運動，此時兩棒有恒定的速度差對a棒：Fmagsin 30magcos 30F安maa對b棒：F安mbgsin 30mbgcos 30mba解得F安24 N.(3)此過程對a、b棒整體根據(jù)功能關(guān)系，有QFxa(magsin 30magcos 30)xa(mbgsin 30mbgcos 30)xbmavmbv解得Q85 J.qt解得q0.15 C.【答案】(1)(2)24 N(3)85 J0.15 C10(18分)(2016河南三門峽三模)如圖28甲所示，兩平行導(dǎo)軌是由傾斜導(dǎo)軌(傾角為)與水平導(dǎo)軌用極短的圓弧導(dǎo)軌平滑連接而成的，并處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，兩導(dǎo)軌間距為L，上端與阻值為R的電阻連接一質(zhì)量為m的金屬桿AB在t0時由靜止開始在沿P1P2方向的拉力(圖中未畫出)作用下沿導(dǎo)軌下滑當(dāng)桿AB運動到P2Q2處時撤去拉力，桿AB在水平導(dǎo)軌上繼續(xù)運動，其速率v隨時間t的變化圖象如圖乙所示，圖中vmax和t1為已知量若全過程中電阻R產(chǎn)生的總熱量為Q，桿AB始終垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持良好接觸，導(dǎo)軌和桿AB的電阻以及一切摩擦均不計，求：圖28(1)桿AB中的最大感應(yīng)電流Imax的大小和方向；(2)桿AB下滑的全過程通過電阻R的電荷量q；(3)撤去拉力后桿AB在水平導(dǎo)軌上運動的路程s.【導(dǎo)學(xué)號：37162072】【解析】(1)由題圖乙知桿AB運動到水平軌道P2Q2處時的速率為vmax，則回路中的最大感應(yīng)電動勢EmaxBLvmax桿AB運動到水平軌道的P2Q2處時，回路中的感應(yīng)電流最大，回路中的最大感應(yīng)電流Imax得Imax根據(jù)右手定則知Imax的方向由A流向B.(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，桿AB下滑全過程平均感應(yīng)電動勢平均感應(yīng)電流又qt1解得q而BLs1cos 由題圖乙知桿AB下滑的距離s1vmaxt1解得q.(3)撤去拉力后桿AB在水平導(dǎo)軌上做減速運動，感應(yīng)電流I根據(jù)牛頓第二定律有BILma若t趨近于零，則a由以上三式可得vtmv則v1t1mv1，v2t2mv2，vntnmvn得(v1t1v2t2vntn)m(v1v2vn)即sm(vmax0)解得s.【答案】見解析