2019-2020年高中物理 2.5電磁感應(yīng)的案例分析自我小測(cè) 滬科版選修3-21如下圖所示，一水平放置的圓形通電線圈a固定，另一較小的圓形線圈b從a的正上方下落，在下落過程中兩線圈始終保持平行且共軸，則線圈b從線圈a的正上方下落過程中，從上往下看線圈b應(yīng)是()A無感應(yīng)電流，有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)B有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C先有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，后有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流D先有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，后有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流2如下圖所示為兩個(gè)同心閉合線圈的俯視圖，若內(nèi)線圈中通有圖示的電流I1，則當(dāng)I1增大時(shí)，外線圈中的感應(yīng)電流I2的方向及I2受到的安培力F的方向，下列判斷正確的是()AI2順時(shí)針方向，F(xiàn)沿半徑指向圓心BI2逆時(shí)針方向，F(xiàn)沿半徑背離圓心CI2逆時(shí)針方向，F(xiàn)沿半徑指向圓心DI2順時(shí)針方向，F(xiàn)沿半徑背離圓心3如下圖所示，相距為d的兩水平直線L1和L2分別是水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正方形線框abcd邊長為L(L<d)、質(zhì)量為m。將線框在磁場(chǎng)上方ab邊距L1為h處由靜止開始釋放，當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v0，cd邊剛穿出磁場(chǎng)時(shí)速度也為v0。從ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊剛穿出磁場(chǎng)的整個(gè)過程中()A線框中一直都有感應(yīng)電流B線框一定有減速運(yùn)動(dòng)的過程C線框不可能有勻速運(yùn)動(dòng)的過程D線框產(chǎn)生的總熱量為mg(dhL)4一個(gè)閉合金屬線框的兩邊接有電阻R1、R2，線框上垂直放置一根金屬棒ab，棒與線框接觸良好，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如下圖所示。當(dāng)用外力使ab棒右移時(shí)，下列判斷中正確的是()A穿過線框的磁通量不變，框內(nèi)沒有感應(yīng)電流B框內(nèi)有感應(yīng)電流，電流方向沿順時(shí)針方向繞行C框內(nèi)有感應(yīng)電流，電流方向沿逆時(shí)針方向繞行D框內(nèi)有感應(yīng)電流，左半邊逆時(shí)針方向繞行，右半邊順時(shí)針方向繞行5如下圖所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L，直導(dǎo)線MN垂直跨在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電容器的電容為C，除電阻R外，導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻均不計(jì)，現(xiàn)給導(dǎo)線MN一定的初速度，使導(dǎo)線MN向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電路穩(wěn)定后，MN以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)()A電容器兩端的電壓為零 B電阻兩端的電壓為BLvC電容器所帶電荷量為CBLv D以上說法均不正確6如下圖所示，一邊長為L的正方形閉合導(dǎo)線框，下落過程中穿過一寬度為d(d>L)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)。設(shè)導(dǎo)線框在穿過磁場(chǎng)區(qū)的過程中，不計(jì)空氣阻力，它的上下兩邊保持水平，線框平面始終與磁場(chǎng)方向垂直。若線框在位置、時(shí)，其加速度a1、a2、a3的方向均豎直向下，則()Aa1a3<g，a2g Ba1a3<g，a20Ca1<a3<g，a2g Da3<a1<g，a2g7一個(gè)環(huán)形線圈放在變化磁場(chǎng)中，第1 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，如下圖甲所示。若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖乙所示，那么在第2 s內(nèi)線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小和方向是()A逐漸增大，逆時(shí)針方向 B逐漸減小，逆時(shí)針方向C大小恒定，逆時(shí)針方向 D大小恒定，順時(shí)針方向8如下圖所示，兩根豎直放置的光滑平行導(dǎo)軌，一部分處于方向垂直導(dǎo)軌所在平面且有上下水平邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一根金屬桿MN水平沿導(dǎo)軌滑下，在由導(dǎo)軌和電阻R組成的閉合電路中，其他電阻不計(jì)，當(dāng)金屬桿MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)后，其運(yùn)動(dòng)速度圖像可能是下圖中的()9(xx山東省高考題)如下圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是()A感應(yīng)電流方向不變BCD段直線始終不受安培力C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EBavD感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值Bav10如下圖所示，矩形線圈一邊長為a，另一邊長為b，電阻為R，當(dāng)它以速度v勻速穿過寬度為L、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的過程中，若bL，產(chǎn)生的電能為_，通過導(dǎo)體截面的電荷量為_；若bL，產(chǎn)生的電能為_，通過導(dǎo)體截面的電荷量為_。11如下圖所示，AB和CD是足夠長的平行光滑導(dǎo)軌，其間距為l，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。AC端連有電阻值為R的電阻。若將一質(zhì)量為M，垂直于導(dǎo)軌的金屬棒EF在距BD端s處由靜止釋放，在EF棒滑至底端前會(huì)有加速和勻速兩個(gè)運(yùn)動(dòng)階段。今用大小為F、方向沿斜面向上的恒力把EF棒從BD位置由靜止推至距BD端s處，突然撤去恒力F，棒EF最后又回到BD端。(金屬棒、導(dǎo)軌的電阻均不計(jì))求：(1)EF棒下滑過程中的最大速度。(2)EF棒自BD端出發(fā)又回到BD端的整個(gè)過程中，有多少電能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能？12如下圖所示，半徑為R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向內(nèi)。一根長度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒MN以恒定速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好。求：(1)在滑動(dòng)過程中通過電阻r的電流的平均值；(2)MN從左端到右端的整個(gè)過程中，通過r的電荷量；(3)當(dāng)MN通過圓導(dǎo)軌中心時(shí)，通過r的電流是多少？參考答案1答案：C2答案：B3解析：線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)沒有感應(yīng)電流，線框在進(jìn)入磁場(chǎng)過程中可能做勻速運(yùn)動(dòng)。線框穿出磁場(chǎng)與進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間速度相同，則線框有加速也有減速運(yùn)動(dòng)過程。線框產(chǎn)生的熱量由重力勢(shì)能的減少來提供，在線框穿過磁場(chǎng)的過程中，重力勢(shì)能的減少量為mg(dL)。故答案為B。答案：B4解析：ab棒右移時(shí)，切割磁感線。根據(jù)右手定則，ab棒中的感應(yīng)電流方向從a流向b。此時(shí)ab棒起著電源的作用，分別對(duì)兩邊電阻供電，如下圖所示，所以流過R1、R2的電流都由上而下地繞行。答案：D5解析：當(dāng)棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)EBLv不變，電容器不充電也不放電，無電流產(chǎn)生，故電阻兩端沒有電壓，電容器兩板間的電壓為UEBLv，所帶電荷量QCUCBLv，故選項(xiàng)C是正確的。答案：C6解析：當(dāng)線框在位置時(shí)，根據(jù)楞次定律，磁場(chǎng)力方向向上，故a1<g；當(dāng)線框在位置時(shí)，磁通量沒有變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故a2g；當(dāng)線框在位置時(shí)，由于此時(shí)的切割速度大于位置的切割速度，此時(shí)的磁場(chǎng)力大于位置的磁場(chǎng)力，故a3<a1，綜上知D正確。答案：D7解析：本題考查電磁感應(yīng)的知識(shí)和識(shí)圖能力。由題知，第1 s內(nèi)磁場(chǎng)方向是垂直紙面向里的，而在圖乙所示Bt圖中，第1 s內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為正值，這說明，本題選垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?，而在Bt圖上知第2 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為負(fù)值，說明第2 s內(nèi)穿過線圈平面的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，又? s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小(絕對(duì)值)在不斷地均勻減小，且為定值，所以第2 s內(nèi)穿過線圈平面的向外的磁通量在減少，由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)垂直紙面向外，再由右手螺旋定則知，感應(yīng)電流應(yīng)為逆時(shí)針方向，所以D錯(cuò)，而感應(yīng)電流大小為：I感(線圈面積S與總電阻R都不變)，所以感應(yīng)電流大小不變，C正確。答案：C8解析：因MN下落高度未知，故進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受安培力F安與G的關(guān)系可能有三種，容易分析得出答案為A、C、D。答案：ACD9解析：在閉合電路進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向不變，A正確。根據(jù)左手定則可以判斷，CD段受安培力向下，B不正確。當(dāng)半圓閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)一半時(shí)，即這時(shí)等效長度最大為a，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大EBav，C正確。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值Bav，D正確。答案：CD10解析：當(dāng)bL時(shí)，線圈勻速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的有效位移為2L，即有感應(yīng)電流的時(shí)間為t1，再根據(jù)EBav，W電t，qItt，解上述方程可得出所求的答案；當(dāng)bL時(shí)，線圈勻速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的有效位移為2b，即有感應(yīng)電流的時(shí)間為t2，用同樣的方法可求得答案。答案：11解析：(1)如下圖所示，當(dāng)EF從距BD端s處由靜止開始滑至BD的過程中，受力情況如圖所示。安培力：F安BIlBl，根據(jù)牛頓第二定律：a 所以，EF由靜止開始做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)a0時(shí)速度達(dá)到最大值vm。由式中a0有：MgsinB2l2vm/R0 vm。(2)由恒力F推金屬棒至距BD端s處，棒先減速至零，然后從靜止下滑，在滑回BD之前已達(dá)最大速度vm開始勻速，設(shè)EF棒由BD從靜止出發(fā)到再返回BD過程中，轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能為E。根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律：FsEMvm2 EFsM()2。答案：(1)vm(2)EFsM()212解析：先由En得到平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再由I得平均電流，進(jìn)而由QIt求電荷量，第(3)問求電流的瞬時(shí)值可由EBLv與I得到。所以，導(dǎo)體棒從左向右滑動(dòng)的過程中，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)電阻r供電。(1)計(jì)算平均電流，應(yīng)該用法拉第電磁感應(yīng)定律先求出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)過程磁通量的變化為BSBR2，所用的時(shí)間t，代入公式E，平均電流為I。(2)電荷量的運(yùn)算應(yīng)該用平均電流，QIt。(3)當(dāng)MN通過圓形導(dǎo)軌中心時(shí)，切割磁感線的有效長度最大，l2R，根據(jù)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)公式EBlv，得EB2Rv，此時(shí)通過r的電流為I。答案：(1)平均電流I(2)電荷量Q(3)瞬時(shí)電流I