2.3电磁感应定律的应用基础巩固（word 含答案）

2.3电磁感应定律的应用基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好。两根导轨的端点d、e之间连接一电阻R，其它部分的电阻不计。现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上匀加速滑动，运动中杆ab始终垂直于框架。关于通过电阻R的电流，随时间t的变化关系，下列哪一个图象是正确的 （　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，闭合金属圆环从高为h的曲面左侧自由滚下，又滚上曲面右侧，环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场，环在运动过程中摩擦阻力不计，则下列说法不正确的是（ ）
A．环滚上曲面右侧的高度等于h
B．运动过程中环内有感应电流
C．环滚入曲面左侧的高度小于h
D．运动过程中安培力对环一定做负功
3．如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽为d，一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，若d＞L，则线框穿过磁场区域的过程中，线框中产生感应电流的时间为（　　）
A． B． C． D．
4．如图，线圈固定于分布均匀的磁场中，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度变化使线圈中产生感应电流且逐渐变小，则磁感应强度B随时间t变化可能是图中的（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，矩形线框处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框长为，长为，为垂直于并可在和上自由滑动的金属杆，且杆与和接触良好，和上单位长度的电阻皆为。让从处开始以速度向右匀速滑动，设与之间的距离为（），则在整个过程中不正确的是（　　）
A．当时，中电流最小 B．当时，中电流最小
C．中电流的最小值为 D．中电流的最大值为
6．如图甲所示，水平放置的光滑平行金属导轨一端接有 R=2Ω的定值电阻，导轨间距 L=0.5m，金属棒与导轨接触良好并始终垂直，棒与导轨的电阻均不计。整个装置放在磁感应强度 B=2T 的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在外力作用下由静止开始加速向右运动，其速度 v 随位移 x 的变化关系如图乙所示，则金属棒在 0～1m过程中克服安培力做功（）
A．0.5J B．0.75J C．1J D．2J
7．如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定，轨道间距为L=1m，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其阻值忽略不计.空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B=0.5T.P、M间接有阻值为R1的定值电阻，Q、N间接变阻箱R.现从静止释放ab，改变变阻箱的阻值R，测得最大速度为vm，得到与的关系如图乙所示.若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g取10m/s2.下列说法正确的是（ ）
A．金属杆ab中感应电流方向由a指向b
B．金属杆所受安培力沿轨道向下
C．定值电阻的阻值为1Ω
D．金属杆的质量为1kg
8．如图甲，水平放置的平行金属导轨可分别与定值电阻R和平行板电容器C相连，导体棒MN置于导轨上且接触良好，取向右为运动的正方向，导体棒沿导轨运动的位移-时间图像如图乙所示；金属棒始终处于竖直向上的匀强磁场中，不计导轨和金属棒电阻，则0-t2时间内
A．若S接A，电容器a极板始终带负电
B．若S接A，t1时刻电容器两极板电压最大
C．若S接B，MN所受安培力方向先向左后向右
D．若S接B，t1时刻MN所受的安培力最大
9．如图所示，一光滑的等腰梯形导轨放置于水平桌面上，一电阻为2的导体棒m放置在导体轨的正中间并与边长平行。导轨的正上方与正下方均有一阻值为4的电阻，不计导轨其他地方的电阻。在导轨中间存在一垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B，现施加一力F使导体棒m开始做v=的匀速运动，已知等腰梯形导轨上边长为2m，下边长为4m，倾角为，则下列说法正确的是（　　）
A．若流过导体棒m的电流为从右到左，则磁场方向垂直纸面向外
B．导体棒受到的安培力大小大小为
C．记导体棒在中间位置时的时间为t=0，则导体棒m两端的电压为V
D．记导体棒在中间位置时的时间为t=0，则流过导体棒m的电流为A
10．如图所示，在虚线MN的右侧存在着垂直纸面向里的匀强磁场，边长为a的正三角形金属线框平行纸面放置，t＝0时刻，顶点恰好在磁场的左边界上，一边平行磁场边界MN.现令该金属线框匀速进入磁场区域，则线框中产生的感应电动势E、电流I、所施加的外力F、安培力做功的功率P随时间t的变化关系的图象中正确的是 (　　 )
A． B． C． D．
11．如图所示，边长为2L的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．一个边长为L粗细均匀的正方形导线框abcd，其所在平面与磁场方向垂直，导线框的对角线与虚线框的对角线在一条直线上，导线框各边的电阻大小均为R．在导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向进入磁场，到整个导线框离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是
A．导线框进入磁场区域时产生顺时针方向的感应电流
B．导线框中有感应电流的时间为
C．导线框的bd对角线有一半进入磁场时，整个导线框所受安培力大小为
D．导线框的bd对角线有一半进入磁场时，导线框a、c两点间的电压为
12．如图，间距为L、长度为2L的 形金属框abcd 水平固定，其电阻可忽略。MN是可沿ab、 cd滑动的金属杆，其电阻不可忽略。整个装置处于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B0。现使MN 从ab、cd的中点匀速滑动到其左端点位置并固定（过程Ⅰ）；再让磁感应强度的大小从B0 均匀地增大到B1(过程Ⅱ)。已知在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过MN 的电荷量相等，则B1等于（ ）
A．1.5B0 B．2.0B0 C．2.5B0 D．3.0B0
13．如图所示，圆形金属轨道处于垂直纸面向里的匀强磁场中，一足够长的金属杆MN恰好封住轨道缺口，杆的N端与轨道的一端接触良好。现使金属杆以N端为轴顺时针匀速转动，金属杆与导轨接触良好，导轨电阻不计，金属杆单位长度上的电阻为r。在金属杆转过的过程中，下列图像中的描述回路电流变化正确的是（　　）
A． B．
C． D．
14．be是两个匀强磁场的理想分界线.现以b点为原点O，沿直角边bc作x轴，让在纸面内与abc形状完全相同的金属线框ABC的BC边处在x轴上，t=0时导线框C点恰好位于原点O的位置.让ABC沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场，现规定逆时针方向为导线框中感应电流的正方向,在下列四个i-x图像中，能正确表示感应电流随线框位移变化关系的是 ( )
A． B．
C． D．
15．法拉第发明了世界上第一台发电机―法拉第圆盘发电机，原理如图所示。铜质圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个带摇柄的转轴，边缘和转轴处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路，其他电阻均不计。转动摇柄，使圆盘如图示方向匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，圆盘半径为r，电阻的功率为P。则（　　）
A．圆盘转动的角速度为，流过电阻R的电流方向为从c到d
B．圆盘转动的角速度为，流过电阻R的电流方向为从d到c
C．圆盘转动的角速度为，流过电阻R的电流方向为从c到d
D．圆盘转动的角速度为，流过电阻R的电流方向为从d到c
二、填空题（共4题）
16．金属线圈ABC构成一个等腰直角三角形，腰长为a，绕垂直于纸面通过A的轴在纸面内匀速转动，角速度ω，如图所示。如加上一个垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，则B、A间的电势差UBA=__________，B、C间的电势UBC=__________。
17．如图（a），质量为0.01kg、电阻为0.1Ω的正方形金属线框abcd位于竖直平面内。线框下方有一垂直于线框所在平面的匀强磁场，其水平边界MN与线框bc边平行。图（b）是线框从距MN某一高度处由静止开始下落，直到ad边恰好进入磁场区域过程的v-t图像。则匀强磁场的磁感应强度大小为______T，0~0.2s时间内线框上产生的焦耳热为______J。（空气阻力恒定，重力加速度g=10m/s2）
18．如图（a）所示，面积为0.01m2、电阻为0.1Ω的单匝正方形导线框放在匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直.磁感应强度B随时间t的变化图线如图（b）所示.时刻，磁感应强度的方向垂直于纸面向里，在1s末线框中感应电流的大小为______A．若规定水平向左为正方向，请在图（c）中定性画出前4s内ab边所受的安培力F随时间t的变化图线________.
19．某同学利用如图甲装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化。内阻 r＝40 Ω的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接。滑动变阻器最 大阻值为 40 Ω，初始时滑片位于正中间 20 Ω 的位置。打开传感器，将质量 m＝0.01 kg 的磁铁 置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为 N 极。穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁 铁下落中受到的阻力远小于磁铁重力，不发生转动），释放点到海绵垫高度差 h＝0.25 m。计 算机屏幕上显示出如图乙的 UI－t 曲线。
（1）图乙中坐标表示的物理量 UI 的意义是______，磁铁穿过螺线管的过程中，UI 的峰值 约为 ____W。（保留两位有效数字）
（2）磁铁穿过螺线管的过程中，螺线管产生的感应电动势的最大值约为______V。（保留 两位有效数字）
（3）图乙中 UI 出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管 内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是_______。
A．线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程
B．如果仅略减小 h，两个峰值都会减小
C．如果仅略减小 h，两个峰值可能会相等
D．如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大
（4）在磁铁下降 h＝0.25 m 的过程中，估算重力势能转化为电能的值是_____J，并估算 重力势能转化为电能的效率是______。（用百分比表示，保留两位有效数字）
三、综合题（共4题）
20．如图所示，一个矩形导线框abcd，宽ab=m，长bc=3m，固定在水平绝缘地面上，已知ab边电阻为R1=3，cd边电阻为R2=6，其余边电阻不计．在矩形区域内存在一个竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B=1.5T，一个足够长的导体棒mn平放在导线框上，与ab边夹30°角，现使导体棒以速度v=2m/s从初始的1位置（过b点的虚线位置）平行移动到2位置（过d点的虚线位置），已知速度v的方向与导体棒夹30°角（图中箭头标注的方向），导体棒始终和导线框接触良好，导体棒接入电路的部分电阻始终为r=1．求：
（1）导体棒受到的安培力大小F安；
（2）在导体棒移动过程中两个电阻产生的热量Q R1，Q R2．
21．如图水平放置的上下平行金属板M、N相距d=0.2m，板间有竖直纸面向内的水平匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，极板按如图所示的方式接入电路．足够长的、间距为L=1m的光滑平行金属导轨CD、EF水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度也为B．电阻为r=1Ω的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好．已知滑动变阻器的总阻值为R=4Ω，滑片P的位置位于变阻器的中点．有一个电荷量为q=+2.0×10﹣5C的带电小球，沿光滑斜面下滑后从两板中间左端沿中心线水平射入场区．（g=10m/s2）
（1）小球从高H=0.45m处由静止开始下滑，到C点时速度v0多大？
（2）若金属棒ab静止，小球以初速度v0射入后，恰从两板间沿直线穿过，求小球的质量m=？
（3）当金属棒ab以速度v=1.5m/s的速度向左匀速运动时，试求：小球从多高的地方滑下时，小球恰能垂直的打在金属板M上．
22．如图所示，足够长的固定平行粗糙金属双轨MN、PQ相距d=0.5m，导轨平面与水平面夹角α=30°，处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场中．长也为d的金属棒ab垂直于导轨MN、PQ放置，且始终与导轨接触良好，棒的质量m=0.1kg，电阻R=0.1Ω，与导轨之间的动摩擦因数，导轨上端连接电路如图所示．已知电阻R1与灯泡电阻R2的阻值均为0.2Ω，导轨电阻不计，取重力加速度大小g=10 m/s2．
(1)求棒由静止刚释放瞬间下滑的加速度大小a；
(2)假若棒由静止释放并向下加速运动一段距离后，灯L的发光亮度稳定，求此时灯L的实际功率P和棒的速率v．
23．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，每边电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在垂直磁场边界向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：
（1）线框中电流I的大小和方向；
（2）拉力所做的功W；
（3）ab边产生的焦耳热Q。
参考答案
1．B
2．A
3．C
4．C
5．A
6．A
7．C
8．C
9．C
10．B
11．D
12．A
13．B
14．D
15．B
16．
17．1.25 0.0064
18．0.2
19．变阻器消耗的功率 0.0062-0.0063 1.0或 1.1 V ABD
20．（1）3N（2） ，
21．（1）；（2）m =3×10-6kg；（3）H=1/180m
22．(1)a=2.5 m/s2 ； (2) v=0.8m/s
23．（1）；方向是由a到d；（2）；（3）