沪科版（2019）高二物理选择性必修第二册《第2章电磁感应与现代生活》2.4电磁感应的案例分析基础练习（word含答案）

10909300112522002.4电磁感应的案例分析基础练习
一、单选题
1.长度和粗细均相同，材料不同的两根导线，分别先后在U形导轨上以同样的速度在同一匀强磁场中做垂直切割磁感线运动，导轨电阻不计。则两导线：（ ??）
A.?产生不同的感应电动势??????????????????????????????????????? B.?产生的感应电流与两者的电阻率成正比
C.?产生的电流功率与两者电阻率成反比??????????????????D.?两者受到相同的磁场力
2.如图所示,金属环半径为a,总电阻为2R,匀强磁场磁感应强度为B,垂直穿过环所在平面.电阻为 R2 的导体杆AB沿环表面以速度v向右滑至环中央时,杆的端电压为（ ??）
A.?Bav???????????????????????????????????B.?Bav2???????????????????????????????????C.?Bav3???????????????????????????????????D.?4Bav3
3.如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,分别用相同材料,不同粗细的导线绕制 （ Ⅰ为细导线 ）. 两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面,运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界 . 设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为 v1 、 v2 ,在磁场中运动时产生的热量分别为 Q1 、 Q2. 不计空气阻力,已知线框电阻与导线长度成正比,与导线横截面积成反比,则（ ??）
A.?v14.如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出，已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的宽度h，那么下列说法中正确的是（?? ）
A.?线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生
B.?线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生
C.?线框在进入和穿出磁场的过程中，都是磁场能转变成电能
D.?线框在磁场中间运动的过程中，电能转变成机械能
5.如图所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，磁场仅限于虚线边界所围的区域，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一直线上。若取顺时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场的过程中感应电流i随时间t变化的图象是（? ）
A.?????????????????????B.?????????????????????C.?????????????????????D.?
6.如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距 l 为0.4m，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.5T的匀强磁场垂直。质量m为6.0×10-3kg电阻为1Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器R2和阻值为3.0Ω的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W。则（?? ）
A.?ab稳定状态时的速率v=0.4m/s B.?ab稳定状态时的速率v=0.6m/s
C.?滑动变阻器接入电路部分的阻值R2=4.0Ω D.?滑动变阻器接入电路部分的阻值R2=6.0Ω
7.如图所示，光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框ABCD，导线框的边长为 L=0.3m ，总电阻为 R=0.1Ω 在直角坐标系xOy第一象限中，有界匀强磁场区域的下边界与x轴重合，上边界满足曲线方程 y=0.2sinπ3x(m) ，磁感应强度 B=0.4T ，方向垂直纸面向里．导线框在沿x轴正方向的拉力F作用下，以速度v=10m/s水平向右做匀速直线运动，对于线框穿过整个磁场的过程有（?? ）
A.?导线框AD两端的最大电压为 0.2V?????????????????????B.?线框中产生的焦耳热为 0.192J
C.?流过线框的电荷量为 0.24C??????????????????????????????? D.?拉力F为恒力
8.如图所示，abcd为水平放置的平行“ ? ”形光滑金属导轨,间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计．已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r,保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)．则(?? )
A.?电路中感应电动势的大小为 Blvsinθ????????????????????????B.?电路中感应电流的大小为 Bvsinθr
C.?金属杆所受安培力的大小为 B2lvsinθr????????????????? D.?金属杆的发热功率为 B2lv2rsinθ
9.用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是(?? )
A.?Ua＜Ub＜Uc＜Ud?????????B.?Ub＜Ua＜Ud＜Uc?????????C.?Ua＝Ub＜Uc＝Ud?????????D.?Ua＜Ub＜Ud＜Uc
10.铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，如图所示，在下落过程中，下列判断中正确的是（?? ）
A.?金属环机械能守恒??????????????????????????????????????????? ???B.?金属环动能的增加量小于其重力势能的减少量
C.?金属环的机械能先减小后增大?????????????????????????????D.?磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力
11.如图所示，当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时，线圈C向右摆动，则ab的运动情况是（ ??）
A.?向左或向右做匀速运动???????????????????????????????????????B.?向左或向右做减速运动
C.?向左或向右做加速运动???????????????????????????????????????D.?只能向右做匀加速运动
12.如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中心，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻，可绕O转动的金属杆。M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM与OP的夹角θ（∠MOP）从 θ=45° 位置过恒定的角速度逆时针转动 θ=135° 位置并固定（过程Ⅰ）：再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到 B' （过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等， B'B 等于（??? ）
A.?54??????????????????????????????????????????B.?32??????????????????????????????????????????C.?53??????????????????????????????????????????D.?2
二、填空题
13.如图所示，金属环半径为a，总电阻为2R，匀强磁场磁感应强度为B，垂直穿过环所在平面。电阻为 R2 的导体杆AB沿环表面以速度v向右滑至环中央时，杆的端电压为________
14.如图所示，在方向垂直向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd，线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框dc边始终与磁场右边界平行，线框边长ad＝l，cd＝2l．线框导线的总电阻为R．则线框离开磁场的过程中，流过线框截面的电量为________；ab间的电压为________；线框中的电流在ad边产生的热量为________．
15.如图所示：当导体OA在垂直于磁场的平面内，绕一端O点以角速度ω匀速顺时针转动时，导体的长度为L，磁感应强度为B，导体产生的感应电动势为________．哪端电势高________（O端或A端）
16.如图是法拉第研制成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘，图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内，转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流。若图中铜盘半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，匀速转动铜盘的角速度为ω。则电路的功率是________。
三、解答题
17.如图所示，竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余导体部分的电阻都忽略不计），磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外．金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦.从静止释放后ab保持水平而下滑．说明导体棒的运动性质，试求最大加速度a和导体棒下滑的最大速度vm.
18.如图所示，间距为L的两根光滑 14 圆弧轨道置于水平面上，其轨道末端水平，圆弧轨道半径为r，电阻不计。在其上端连有阻值为R0的电阻，整个装置处于如图所示的径向磁场中，圆弧轨道处的磁感应强度大小为B。现有一根长度等于L、质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处由静止开始下滑，到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg(重力加速度为g)。求金属棒到达轨道底端时金属棒两端的电压。
19.如图所示，MN和PQ是相距L＝0.5m的平行金属导轨，一根电阻R1＝1.5 Ω 的金属棒ab可紧贴平行导轨运动，两块相互平行，相距d＝0.2m且水平放置的金属板A和C分别与两平行导轨相连接，图中跨接在ab间的电阻R2＝1 Ω ，导轨和连接导线的电阻可忽略不计，先将整个装置放在图示的匀强磁场中，当导体棒ab以速率v匀速沿导轨运动时，能使一个质量为m、带电量为q的微粒也以速率v在两金属板空间做匀速圆周运动而不触及两板。取g＝10m/s2 ， 求ab匀速运动速率的取值范围。
答案
一、单选题
1. C 2. A 3. D 4. A 5. C 6. D 7. B 8. B 9. D 10. B 11. B 12. C
二、填空题
13. Bav
14. 2Bl2R；73；2B2l3v3R
15. 12BL2ω；A
16.B2ω2r44R
三、解答题
17. 解：释放瞬间ab只受重力，开始向下加速运动．随着速度的增大，感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大，加速度随之减小.当F增大到F=mg时，加速度变为零，这时ab达到最大速度. 以后匀速直线运动 ；由上面分析得初始加速度最大 am=g
由上面分析得初始速度最大时 F=B2L2vmR=mg ，可得 vm=mgRB2L2
18. 解：金属棒两端的电压为路端电压，当金属棒到达底端时，设棒的速度为 U额R0 ，由牛顿第二定律可得： 2mg?mg=mv2r
解得： v=gr
由法拉第电磁感应定律可得： E=BLv
根据闭合电路欧姆定律得金属棒两端电压： U=R0R+R0E
联立解得： U=BLR0grR+R0
19.解：设电容器两极板电压为U，带电微粒做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，重力和电场力平衡，有mg=qE电
电场强度E电＝U/d
感应电动势：E感=BLv
感应电流：I＝ E感R1+R2
电容器两极板间的电压：U＝IR2= E感R1+R2 R2
解得： v＝mgd(R1+R2)qBLR2=mgqB ?，得qB＝ mgv
又洛伦兹力提供向心力qvB＝m v2r
不触及两板0＜r＜ d2
得r＝ mvqB ＜ d2 ，结合qB＝ mgv
代入数据得：0＜v＜1m/s