2.3电磁感应定律的应用 同步练习(Word版含答案)

2.3电磁感应定律的应用同步练习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，平行金属导轨间距为d,一端跨接电阻为R，匀强磁场磁感强度为B，方向垂直平行导轨平面，一根长金属棒与导轨成θ角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在导轨上滑行时，通过电阻的电流是
A．Bdv/(Rsinθ) B．Bdv/R
C．Bdvsinθ/R D．Bdvcosθ/R
2．一闭合导线环垂直于匀强磁场，若磁感应强度随时间变化规律如图所示，则环中的感应电动势变化情况是图中的（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，圆形区域中的匀强磁场磁感应强度B1随时间t的变化关系为B1＝kt，k为大于零的常量；边界MN右侧的匀强磁场磁感应强度大小为B2。光滑平行金属导轨左端接一阻值为R的电阻、MN处放置一和导轨接触良好的金属棒，不计导轨和金属棒电阻。t＝0时，给金属棒一初速度v0，使其在外力作用下向右匀速运动。回路的总磁通量为Φ、回路的电流为i、电阻R上产生的热量为Q、导体棒受到的外力为F，它们随时间t的变化图像正确的是（ ）
试卷第1页，共3页
A．B．C．D．
4．如图所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h后又返回到底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计。则下列说法不正确的是（　　）
A．金属杆ab上滑过程中与下滑过程通过电阻R的电荷量大小一样多
B．金属杆ab上滑过程中重力、安培力与摩擦力所做总功等于
C．金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等
D．金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热
5．如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。质量g的待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在宽为m的两平行轨道上无摩擦滑动。若电容器的电容F，充电后电压为kV，轨道内充满磁感应强度T的匀强磁场，当开关由a点扳向b点后，能在极短的时间内将弹体加速到m/s发射出去。若在这个过程中，通过电磁炮的电荷量为q，电容器两端的电压变为，则（　　）
A．C，V B．C，V
C．C，V D．C，V
6．如图所示，水平地面上方矩形区域内有磁感应强度方向垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长不等的正方形单匝闭合线圈，分别用同种材料、不同粗细的均匀导线绕制做成，使两线圈在距离磁场上边界h高处由静止开始自由下落并进入磁场，磁场上、下边界间距为d，两线圈最后落到地面上．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，则下列说法中正确的是（ ）
A．两线圈中产生的焦耳热可能相等
B．两线圈刚进入磁场时受到的安培力一定不相等
C．整个过程中两线圈的重力做功的功率一定相等
D．两线圈落地时的速度大小相等
7．如图所示，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2 ， 螺线管导线电阻r=1Ω，电阻R=4Ω．螺线管所在空间存在着向右的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．电阻R的电流方向是从A到C
B．感应电流的大小随时间均匀增大
C．电阻R两端的电压为6V
D．C点的电势为4.8V
8．如图甲所示，空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，一边长为L的单匝正方形线框固定在纸面内、线框的电阻为R，线框一半面积在磁场中。时磁感应强度的方向如图甲所示。磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则在到的时间间隔内（　　）
A．线框所受安培力的方向始终不变
B．线框中的感应电流始终沿逆时针方向
C．线框中的感应电动势大小为
D．线框中的感应电流大小为
9．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨间距为0.5m，导轨所在平面与水平面成37°角，其上端接一电阻为1Ω的小灯泡。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为0.8T。质量为0.2kg接入电路的电阻为1Ω的金属棒放在两导轨上，与导轨间的动摩擦因数为0.5。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度为g取10m/s2，sin37°=0.6。将金属棒ab由静止释放，运一动段时间后，小灯泡稳定发光，此后(　　)
A．金属棒ab运动速度大小为5m/s
B．金属棒ab产生的感应电动势为4V
C．电路中的电流为2A
D．小灯泡消耗的电功率为2W
10．如图，在水平面上放置间距为L的平行金属导轨MN、PQ，导轨处平竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小随时间的变化规律为B=kt（k为常数，k0）。M、N同接一阻值为R的电阻，质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，与导轨接触良好，其接入轨道间的电阻为R，与轨道间的动摩擦因数为，Pb=Ma=L，（不计导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g），从t=0到ab杆刚要运动的这段时间内（　　）
A．通过电阻R的电流方向P→M
B．回路的感应电流
C．通过电阻R的电量
D．ab杆产生的热功率
11．如图所示，处在匀强磁场中的线圈匝数为n，面积为S，磁场方向平行于线圈轴线向右，若在Δt时间内，磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb
A．恒为 B．从0均匀变化到
C．恒为 D．从0均匀变化到
12．如图所示，闭合导体线框abcd从高处自由下落一段定距离后，进入一个有理想边界的匀强磁场中，磁场宽度h大于线圈宽度l。从bc边开始进入磁场到ad边即将进入磁场的这段时间里，下面表示该过程中线框里感应电流i随时间t变化规律的图象中，一定错误的是（ ）
A． B．
C． D．
13．如图所示，两个宽度均为l的匀强磁场垂直于光滑水平桌面，方向相反，磁感应强度大小相等．高为l、上底和下底长度分别为l和2l的等腰梯形金属框水平放置，现使其匀速穿过磁场区域，速度垂直底边，从图示位置开始计时，以逆时针方向为电流的正方向，下列四幅图中能够反映线框中电流I随移动距离x关系的是
A． B． C． D．
14．如图，电阻不计的平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与定值电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过整个导轨平面．有一导体棒ab，质量为m，其电阻R0与定值电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ.若使导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到的安培力大小为F，此时（ ）
A．电阻R1的发热功率为Fv/3
B．电阻R0的发热功率为Fv/3
C．整个装置因摩擦而产生的热功率为μmgv·cos θ
D．导体棒ab所受的安培力方向竖直向下
15．如图所示，为一折线，它所形成的两个角和均为，折线的右边有一匀强磁场，其方向垂直的方向以速度v向上做匀速直线运动，在t=0时刻恰好位于图中所示的位置，以逆时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流—时间（）关系的是（时间以为单位）（　　）
A．
B．
C．
D．
二、填空题（共4题）
16．如图所示的线圈有100匝，穿过线圈的磁通量为0.04 Wb，匀强磁场的方向向左，垂直于线圈的截面，现将磁场方向在2 s内改为与原方向相反，并且磁通量增大到0.08 Wb，则在这2 s内，线圈产生的平均感应电动势为________，如线圈电阻是1 Ω，则平均感应电流是________ A．
17．如图所示，Ⅰ、Ⅲ为两匀强磁场区，Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向里，Ⅲ区域的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度均为B，两区域中间为宽s的无磁场区Ⅱ，有边长为L（L>S），电阻6R的正方形金属框abcd置于Ⅰ区域，ab边与磁场边界平行，现拉着金属框以速度v向右匀速移动。当ab边刚进入磁场区Ⅲ时，通过ab的电流的大小______，把金属框从Ⅰ区域完全拉入Ⅲ区域过程中拉力所做的功______。
18．如图所示，质量为m阻值为R的金属棒从H高的弧形轨道由静止释放，水平轨道处于竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场强度大小为B，质量也为m阻值也为R金属棒处于水平导轨上，运动过程中棒与棒不相撞，已知重力加速度g，平行导轨间距L，水平导轨足够长，不计一切摩擦，求：
（1）棒固定，棒刚进入磁场时的电流___________？
（2）棒固定，棒进入磁场后运动的位移___________？
（3）棒不固定，棒与棒最终速度___________？___________？
（4）棒不固定，整个过程中电能的生成量___________？电热的生成量___________？
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．如图所示，两平行且足够长的金属导轨AB、CD相距L＝1 m，导轨平面与水平面夹角为θ＝37°，两导轨下端B、C用导线相连，导线和导轨电阻不计，GH、BC均与导轨垂直，导轨的GB、HC部分粗糙(含G、H点)，其余部分光滑，HC的长度为d1＝2 m．在GBCH范围内存在垂直导轨平面向上的磁场(未画出)，磁感应强度大小B0＝1 T．质量为m＝1.0 kg、电阻为r＝1 Ω的导体棒MN垂直放置在导轨上，且两端始终与导轨接触良好，导体棒MN从与磁场上边界GH距离为d2＝3 m的位置由静止释放．导体棒MN与导轨粗糙部分的动摩擦因数为μ＝0.75，不计空气阻力，g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：
(1)设导体棒MN刚进入磁场时的加速度；
(2)导体棒MN刚到达导轨底端BC时的速度大小．
21．如图甲所示，一个匝数为n的圆形线圈，面积为S，线圈的电阻为R，在线圈外接一阻值为R的电阻和一个理想电压表，将线圈放入垂直线圈平面指向纸内的磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，则
（1）时间内电压表的读数为多少？
（2）时间内通过电阻R的电量为多少？
22．如图甲所示，圆形金属线圈的面积 = 0.5m2，匝数 = 100，电阻 = 10Ω，线圈内磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直线圈平面内里。求：
（1）线圈中产生的感应电动势 E；
（2）在前 2s 时间内，通过线圈某一截面的电荷量 q。
23．如图所示为一宽度为L=40cm，磁感应强度B=1T的匀强磁场区域，边长为20cm的正方形导线框abcd，每边电阻相等，4个边总电阻为R=0.1Ω，沿垂直于磁场方向以速度v=0.2m/s匀速通过磁场。从ab边刚进入磁场（即ab边恰与图中左边虚线重合）开始计时到cd 边刚离开磁场（即cd边恰与图中右边虚线重合）的过程中，
（1）规定a→b→c→d→a方向作为电流的正方向，画出线框中感应电流I随时间t变化的图象；
（2）画出线框ab两端的电压Uab随时间t变化的图象．
参考答案：
1．A
2．A
3．C
4．D
5．D
6．A
7．D
8．D
9．A
10．C
11．C
12．B
13．C
14．C
15．D
16． 6 V 6
17．
18．
19．(1) 1.5A 方向由a到b ； (2) 2m/s2
20．（1） （2）
21．（1） ；（2）
22．（1）；（2）0.5C
23．
（1）（2）x在O-L段：线框进入磁场的时间
x在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生，时间为
x在2L-3L段：线框穿出磁场，有
x在O-L段：线框进入磁场，根据楞次定律判断知感应电流沿逆时针方向，为负值。感应电流的大小为
ab为电源,其两端电压为路端电压，故其电势差
V
x在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生。ab两段的电势差
U=E
x在2L-3L段：线框穿出磁场，感应电动势
=0.04V
感应电流方向为正，大小为
此时ab两端电压为
V
则电流随时间的变化图象如下
则ab两端的电压图象如下图
答案第1页，共2页