2.3电磁感应定律的应用 练习（word版含答案）

选择性必修二 2.3 电磁感应定律的应用
一、单选题
1．在电磁感应现象中，下列说法正确的是（　　）
A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B．闭合线圈在磁场内作切割磁感线运动，线圈内可能会产生感应电流
C．真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁驱动的作用
2．一有界区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向果的匀强磁场，磁场宽度为L；一个高为L的梯形导体框在外力作用下以速变v向右匀速穿过磁场。设时刻边位于磁场左边界，规定向左为安培力正方向。下列线框所受安培力F随时间t的变化规律正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，闭合矩形线圈从静止开始竖直下落，穿过一个匀强磁场区域，此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈边的长度，不计空气阻力，则（　　）
A．从线圈边进入磁场到边穿出磁场的整个过程，线圈中始终有感应电流
B．边刚进入磁场时，线圈内感应电流的方向与边刚穿出磁场时感应电流的方向相反
C．从线圈边进入磁场到边穿出磁场的整个过程中，加速度一直等于重力加速度
D．边刚进入磁场时，线圈内感应电流的大小与边刚穿出磁场时感应电流的大小一定相等
4．如图所示，粗细均匀的、电阻为的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为，圆环直径为；长为、电阻为的金属棒放在圆环上，以速度向右匀速运动，二者接触良好，当棒由图示实线位置运动到虚线位置时，金属棒两端的电势差的大小为（　　）
A．0 B． C． D．
5．如图所示，光滑导轨OMN固定，其中MN是半径为L的四分之一圆弧，O为圆心。OM、ON的电阻均为R，OA是可绕O转动的金属杆，A端位于MN上，OA与轨道接触良好，空间存在垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，MN、OA的电阻不计。则在OA杆由OM位置以恒定的角速度顺时针转到ON位置的过程中（　　）
A．流过OM的电荷量为
B．OM中电流方向为O流向M
C．要维持OA以角速度匀速转动，外力的大小应为
D．若OA转动的角速度变为原来的2倍，则流过OM的电荷量也变为原来的2倍
6．如图所示，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静止于导轨上构成回路，在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动，在匀速运动过程中外力F做功WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为Ek，则下列说法错误的是（　　）
A．W1=W2–Q B．W1=Ek C．W1=Q D．W1=WF +WG-Q
7．如图甲所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻r=4Ω，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，定值电阻R=6Ω。下列说法正确的是（　　）
A．线圈中产生的感应电动势均匀增大
B．线圈有扩张的趋势
C．点电势比点电势低
D．内通过电阻的电荷量为
8．如图所示，磁性转速表是利用电磁驱动原理工作的。下列说法正确的是（　　）
A．在电磁驱动的过程中，其他形式能转化为机械能
B．铝盘中产生感应电流，因受洛伦兹力作用而转动
C．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者同速动
D．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者转动方向相反
9．某正方形闭合导线框的质量可以忽不计，现将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场，若第一次用时间拉出，通过导线截面的电荷量为，外力所做的功为；第二次用时间拉出，通过导线截面的电荷量为，外力所做的功为，则下列大小关系正确的是（　　）
A． B．
C． D．
10．如图所示，MN、PO为水平面上足够长的平行光滑的导电滑轨，垂直于滑轨平行地放有两根金属滑杆ab和cd，两滑杆质量均为M，电阻也相同，导轨电阻不计。匀强磁场的方向垂直轨道平面向上。开始时，ab、cd两滑杆处于静止状态，现突然给ab杆以初速度，方向向右，则（　　）
A．最后两杆以相同速度匀速直线运动
B．最后两杆将静止，动能全部转化为焦耳热
C．电路上从开始到稳定运动过程中电流做功为
D．ab杆向右匀速直线运动，cd杆向左匀速直线运动
11．如图所示，水平面上足够长的光滑平行金属导轨，左侧接定值电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。金属杆MN以某一初速度沿导轨向右滑行，且与导轨接触良好，导轨电阻不计。则金属杆在运动过程中，速度大小v、流过的电量q与时间t或位移x的关系图像错误的是（　　）
A． B．
C． D．
12．如图所示，两根间距为0.5m的平行固定金属导轨处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中，导轨平面与水平面成θ=30°角，导轨下端连接阻值为2Ω的定值电阻。将一质量为0.2kg的金属棒从两导轨上足够高处由静止释放，则当金属棒下滑至速度最大时，电阻R消耗的电功率为2W，已知金属棒始终与导轨垂直并接触良好，它们之间的动摩擦因数为，取重力加速度大小g=10m/s2.电路中其余电阻忽不计，下列说法正确的是（　　）
A．金属棒中的电流方向为由a到b
B．金属棒速度最大时受到的安培力大小为1.5N
C．金属棒的最大速度为8m/s
D．匀强磁场的磁感应强度的大小为0.4T
13．科学家们曾设想存在磁单极子，即一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质。假设在P点有一个固定的N极单一磁极子，在其周围形成均匀辐射磁场，磁感线如图所示。当质量为m、半径为R的导体圆环通有恒定的电流时，恰好能静止在该磁单极子正上方，环心与P点的距离为H，且圆环平面恰好沿水平方向。已知距磁单极子r处的磁感应强度大小为，其中k为已知常量，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　）
A．圆环静止时电流的方向为逆时针方向（俯视）
B．圆环静止时磁场对环的安培力使其有沿半径方向扩张的趋势
C．圆环静止时可由题中条件求出环中电流的大小为
D．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，开始下落后环中电流会先变大
14．两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．B与v0无关，与成反比
B．通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变
C．通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率小于重力做功的功率
D．调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变
15．疫情期间，为确保社区居家隔离观察人员管控预防措施有效落实，工作人员启用了如图甲所示的门磁系统，强磁棒固定在门框上，闭合线圈和发射系统固定在房门上；如图乙所示，当房门关闭时线圈平面水平且穿过线圈磁通量最大，当线圈中出现电流信号时，自动触发后面的信号发射系统向后台发出报警信号。下列说法中正确的是（　　）
A．只有当房门向外打开的过程中，门磁系统才会发生报警
B．此种门磁系统装在左右移动的滑门上不会起作用
C．若每次房门从关闭状态到开门至同一位置过程中，线圈产生的热量相等
D．若每次房门从关闭状态到开门至同一位置过程中，通过线圈的电荷量相等
二、填空题
16．如图所示，100匝的线圈（为表示线圈的绕向，图中只画了两匝）两端A、B与一个电压表相连，线圈内有垂直纸面向里的匀强磁场，线圈中的磁通量按图乙所示的规律变化。
（1）电压表的读数是______V
（2）电压表的正接线柱应该与______(填“A”或“B”)端相接
17．如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.20m，电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽不计，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道向下。现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示。杆的质量m=______kg，杆的加速度a=_________m/s2。
18．如图所示，阻值为 R 的金属棒从图示位置 ab 分别以 v1、v2的水平向右速度沿光滑导轨（电阻不计）匀速滑到 a'b' 位置，若 v1:v2＝1:2，则在这两次过程中通过任一截面的电荷量 q1:q2＝__________；产生的热量 Q1:Q2＝__________。
19．如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，则：感应电动势最大值Em＝_________V；感应电动势平均值＝__________V
三、解答题
20．如图所示，与为水平放置的无限长平行金属导轨，与为倾角为的平行金属导轨，两组导轨的间距均为，导轨电阻忽不计。质量为、电阻为的导体棒置于倾斜导轨上，质量为、电阻为的导体棒置于水平导轨上，轻质细绳跨过光滑滑轮一端与的中点相连、另一端悬挂一轻质挂钩。导体棒、与导轨间的动摩擦因数相同，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为。初始时刻，棒在倾斜导轨上恰好不下滑。（取）
（1）求导体棒与导轨间的动摩擦因数；
（2）在轻质挂钩上挂上物体P，细绳处于拉伸状态，将物体P与导体棒cd同时由静止释放，当P的质量不超过多大时，ab始终处于静止状态？（导体棒运动过程中，、一直与平行，且没有与滑轮相碰。）
（3）若P的质量取第（2）问中的最大值，由静止释放开始计时，当时已经处于匀速直线运动状态，求在这1s内上产生的焦耳热为多少？
21．如图所示，倾斜平行金属导轨AB与CD间的距离为2L，导轨平面与水平面间的夹角，足够长的水平平行导轨EF与GH间的距离为L，两组导轨间由导线相连并固定，图中虚线以下的倾斜导轨和水平导轨均处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中（图中未画出），两磁场磁感应强度大小为B，导体棒b垂直放置在水平导轨上，现将导体棒a从虚线上方距虚线L处垂直于导轨由静止释放，两根匀质导体棒质量均为m，接入电路中的电阻均为R，不计其他各处电阻，导体棒a未到两组导轨连接处时已达到稳定状态。已知倾斜导轨虚线以上部分和水平导轨均光滑，导体棒a与倾斜导轨虚线以下部分间的动摩擦因数，导体棒与导轨接触良好，，，重力加速度为g。求：
（1）导体棒b在磁场中运动的最大加速度；
（2）导体棒a在倾斜导轨上达到稳定状态时导体棒b的速度大小；
（3）导体棒a经过两组导轨连接处（无能量损失）之后通过导体棒a的电荷量及导体棒a上产生的热量。
22．我国新一代航母阻拦系统的研制引入了电磁阻拦技术，其基本原理如图乙所示。在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，两根平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计，MP间接有阻值为R的电阻。一个长为L、质量为m、阻值也为R的金属导体棒ab垂直搁置在两导轨之间，与轨道接触良好。着舰时，质量为M的飞机以水平速度迅速钩住导体棒ab，钩住之后关闭动力系统并立即获得共同的速度。舰载机和金属棒一起减速滑行了距离x后停下。已知除安培力外，舰载机和金属棒一起做减速运动时的阻力为f，绳索与金属棒绝缘，不考虑绳索的长度变化。求：
（1）飞机钩住金属棒后它们获得的共同速度v的大小和此时金属棒两端的电势差U；
（2）从飞机与ab棒共速到它们停下来的过程中，回路中产生的焦耳热Q；
（3）从飞机与ab棒共速到它们停下来的过程中，通过金属R的总电量q；
（4）从飞机与ab棒共速到它们停下来所经历的时间t。
23．如图甲所示，两根完全相同的光滑平行导轨固定，每根导轨均由两段与水平面成的长直导轨和一段圆弧导轨平滑连接而成，导轨两端均连接电阻，阻值，导轨间距。在右侧导轨所在斜面的矩形区域内分布有垂直斜面向上的磁场，磁场上下边界、的距离d=0.2m，磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻，在右侧导轨斜面上与距离s=0.1m处，有一根阻值的金属棒ab垂直于导轨由静止释放，恰好独立匀速通过整个磁场区域，取重力加速度，导轨电阻不计。求：
（1）ab在磁场中运动的速度大小v；
（2）在时刻和时刻电阻的电功率之比；
（3）最终电阻产生的总热量。
24．如图所示，质量为m、电阻为R、边长为L的单匝正方形线圈，从一倾角为α的光滑固定斜面的顶端由静止释放，下滑过程中经过一方向竖直向上的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行，匀强磁场的宽度为，且线圈下滑过程中边始终与磁场边界平行。已知线圈的边刚进入磁场和边刚穿出磁场时的速度均为（均为已知量，但L与的大小关系不确定），重力加速度为g，求：
（1）线圈的边穿过磁场过程中通过线圈横截面的电荷量；
（2）整个线圈穿过磁场的过程中产生的热量；
（3）整个线圈穿过磁场所用的时间。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
2．D
3．B
4．C
5．A
6．C
7．D
8．A
9．B
10．C
11．B
12．A
13．D
14．D
15．D
16． 50 A
17． 0.1kg 10m/s2
18． 1:1 1:2
19． Bav
20．（1）；（2）；（3）
21．（1）；（2）；（3），。
22．（1）；；（2）；（3）；（4）
23．（1）1m/s；（2）；（3）0.01J
24．（1）；（2）；（3）
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