2.4电磁感应的案例分析基础巩固练习（word 含答案）

2.4电磁感应的案例分析基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，空间分布着宽为L，方向垂直于纸面向里的匀强磁场．一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域．规定逆时针方向为电流的正方向，则感应电流随位移变化的关系图象(i－x)正确的是：(　　)
B．
C． D．
2．如图所示，匀强磁场区域宽度为L，将一边长为d(d>L)的矩形线圈以恒定的速度v向右通过磁场区域，在这个过程中，没有感应电流的时间为（ ）
A．d/v B．2d/v C．(d-L)/v D．(d-2L)/v
3．水平放置的光滑导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向如图所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计．现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过位移为x时，ab达到最大速度v.此时撤去外力，最后ab静止在导轨上．在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是(　　)
A．撤去外力后，ab做匀减速运动
B．合力对ab做的功为Fx
C．R上释放的热量为Fx＋mv2
D．R上释放的热量为Fx
4．如图所示，质量为m，高度为h的矩形导体线框在竖直面内由静止开始自由下落．它的上下两边始终保持水平，途中恰好匀速通过一个有理想边界的匀强磁场区域，区域上下宽度也为h，则线框在此过程中产生的热量（ ）
A．mgh B．大于mgh，小于2mgh
C．2mgh D．大于2mgh
5．如图所示，阻值不计、足够长的平行光滑导轨竖直放置，上端连接一电阻，一金属棒（电阻不计）水平放置与导轨接触良好，导轨平面处于匀强磁场中且与磁场方向垂直，金属棒从某处由静止释放向下运动，设运动过程中棒的加速度为a、动量为p、通过的电荷量为q、重力势能为、位移为x、运动时间为t．下列图像不正确的是（　　）
A． B．
C． D．
6．在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示。PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为，则下列说法正确的是（　　）
A．此过程中通过线框截面的电荷量为
B．此时线框的加速度为
C．此过程中回路产生的电能为2mv2
D．此时线框中的电功率为
7．如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，电阻为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀增大到2B。在此过程中，通过线圈导线某个横截面的电荷量为（　　）
A． B． C． D．
8．如图，半径为L的半圆弧轨道PQS固定，电阻忽略不计，O为圆心。OM是可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好，OM金属杆的电阻值是OP金属杆电阻值的一半。空间存在如图的匀强磁场，磁感应强度的大小为B；现使OM从OS位置以恒定的角速度顺时针转到OQ位置，则该过程中（　　）
A．MO两点的电压
B．MO两点的电压
C．回路中电流方向沿
D．回路中电流方向沿
9．光滑绝缘水平面上有一边长为a的闭合金属正三角形线框，完全处于垂直线框平面向下的匀强磁场中（如图中虚线位置），左边与磁场右边界平行．现把框架匀速水平向右拉出磁场，其离开磁场右边界的位移为x，如图所示，则下列图象与这一过程相符合的是( 　　)
A． B．
C． D．
10．如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R．金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（　　）
A．ab中的感应电流方向由b到a
B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变
D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
11．如图所示，水平地面上方的矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个用相同材料、相同粗细的导线绕制的单匝闭合正方形线圈1和2，其边长分别是L1和L2，L1>L2．两个线圈均在距磁场上边界高处由静止开始自由下落．整个运动过程中，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1和2刚进入磁场时的加速度大小分别为a1、a2，不计空气阻力，则
A．a1=a2 B．a1>a2
C．a112．如图xoy平面为光滑水平面，现有一长为d宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B=2B0cosx （式中B0为已知量），规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为R，t=0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是（　　）
A．外力F为恒力
B．线圈在运动过程中合外力对其做功不为零
C．经过， 线圈中产生的电热
D．t=0时，外力大小
13．电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，在下图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x的关系图象正确的是（ ）
A． B．
C． D．
14．如图所示，直线边界 ab 的下方有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应 强度大小为 B．边长为 L 的正三角形导线框（粗细均匀）绕过 a 点的转轴在纸面内顺时针匀速转动，角速度为 ω。当 ac 边即将进入磁场时，a、c 两点间的电压为
A．BωL2
B．BωL2
C．BωL2
D．BωL2
15．随着航空领域的发展，实现火箭回收利用，成了各国都在重点突破的技术。为了回收时减缓对地碰撞，设计师在返回火箭的底盘上安装了电磁缓冲装置。该装置可简化为：由高强绝缘材料制成的闭合单匝正方形线圈abcd组成缓冲滑块，绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出）组成火箭主体，超导线圈能产生垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用，火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为v0，经过时间t火箭着陆，速度恰好为零。线圈abcd的电阻为R，其余电阻忽略不计。ab边长为L，火箭主体的质量为m，匀强磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力均不计，下列判断正确的是（　　）
A．缓冲滑块刚停止运动时，线圈ab边两端的电势差为BLv0
B．缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小为g-
C．火箭主体的速度从v0减到零下降的高度为
D．火箭主体的速度从v0减到零过程中产生的电能为
二、填空题（共4题）
16．如图所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场磁感强度为B，方向垂直轨道所在平面，一根长直金属棒与轨道成60°角放置，当金属棒以垂直棒的恒定速度v沿金属轨道滑行时，电阻R中的电流大小为________，方向为________（不计轨道与棒的电阻）．
17．如图，边长为6m，电阻r=5Ω的正方形单匝线圈放在磁感应强度B=3T的区域性磁场中，将线圈以2m/s的速度匀速从磁场中向左拉出，这一过程中线圈的感应电流大小是____A，方向是________（填“顺时针”或“逆时针”），穿过线圈横截面的电量q=____C．
18．两个由相同导线组成的正方形线框边长之比为2:1，由磁场外分别以2v和v匀速拉入匀强磁场中，不计一切摩擦，且导线电阻与长度成正比，则在此过程中线框中产生的热量之比为__，通过线框截面的电量之比为__。
19．如图所示，PQ和MN为水平放置的光滑平行金属导轨，间距为L=1.0m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=0.02kg，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M=0.03kg，悬在空中。在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10m/s2.
(1)为了使物体c能保持静止，应该在棒中通入多大的电流I1？电流的方向如何？
(2)若在棒中通入方向a到b的电流I2=2A，导体棒的加速度大小是多少？
三、综合题（共4题）
20．如图甲所示，单匝正方形线框abcd的电阻，边长，匀强磁场垂直于线框平面，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。求：
（1）0~4s内线框中产生的感应电流I；
（2）3s时ab边所受安培力的大小F。
21．如图所示，宽度L=1m的足够长的U形金属光滑导轨水平放置，右端接有R=0.8Ω的电阻，框架处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T．导轨上放置一根质量m=0.5kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab。用一水平向左的恒力F=5N的力使棒从静止开始沿导轨运动（棒始终与导轨接触良好且垂直，导轨及其余电阻不计，g取10m/s2）当ab的速度达到2m/s时，求：
（1）此时刻ab杆产生的感应电动势的大小；
（2）此时刻ab杆的加速度的大小；
（3）ab杆所能达到的最大速度是多少？
22．如图所示，两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角θ，导轨间距，所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直斜面向上．将甲乙两电阻阻值相同、质量均为m的相同金属杆如图放置在导轨上，甲金属杆处在磁场的上边界，甲乙相距.静止释放两金属杆的同时，在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力F，使甲金属杆在运动过程中始终做沿导轨向下的匀加速直线运动，加速度大小.
(1)乙金属杆刚进入磁场时，发现乙金属杆作匀速运动，则甲乙的电阻R各为多少？
(2)）以刚释放时t =0，写出从开始到甲金属杆离开磁场，外力F随时间t的变化关系，并说明F的方向．
(3)乙金属杆在磁场中运动时，乙金属杆中的电功率多少？
(4)若从开始释放到乙金属杆离开磁场，乙金属杆中共产生热量Q，试求此过程中外力F对甲做的功．
23．如图所示，导体棒b在匀强磁场中向右运动，请标出导体棒中的感应电流方向及导体棒在磁场中所受安培力的方向.
（______）
参考答案
1．D
2．C
3．D
4．C
5．B
6．D
7．C
8．D
9．B
10．D
11．A
12．D
13．A
14．A
15．C
16． 下
17．7.2 顺时针 21.6
18．8:1 2:1
19．(1) 1.5A 方向由a到b ； (2) 2m/s2
20．(1)；(2)
21．（1）2V（2）（3）
22．（1）（2）（3）（4）
23．