高考物理二轮复习第一部分专题十电磁感应规律及其应用限时集训

1 专题限时集训(十) 电磁感应规律及其应用

(对应学生用书第135页)

1．如图10-23，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS ，一圆环形金属框T 位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ 突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( )

【导学号：17214173】

图10-23

A ．PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿逆时针方向

B ．PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿顺时针方向

C ．PQRS 中沿逆时针方向，T

中沿逆时针方向

D ．PQRS 中沿逆时针方向，T 中沿顺时针方向

D [PQ 向右运动，导体切割磁感线，根据右手定则，可知电流由Q 流向P ，即逆时针方向，根据楞次定律可知，通过T 的磁场减弱，则T 的感应电流产生的磁场应指向纸面里面，则感应电流方向为顺时针．]

2．如图10-24所示，将一铝管竖立在水平桌面上，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管中始终与管壁不接触．则强磁铁在下落过程中( )

图10-24

A ．若增加强磁铁的磁性，可使其到达铝管底部的速度变小

B ．铝管对水平桌面的压力一定逐渐变大

C ．强磁铁落到铝管底部的动能等于减少的重力势能

2 D ．强磁铁先加速后减速下落

A [磁铁通过铝管时，导致铝管的磁通量发生变化，从而产生感应电流，感应电流阻碍磁铁相对于铝管的运动；结合法拉第电磁感应定律可知，磁铁的磁场越强、磁铁运动的速度越快，则感应电流越大，感应电流对磁铁的阻碍作用也越大，所以若增加强磁铁的磁性，可使其到达铝管底部的速度变小，故A 正确．磁铁在整个下落过程中，由楞次定律“来拒去留”可知，铝管对桌面的压力大于铝管的重力；同时，结合法拉第电磁感应定律可知，磁铁运动的速度越快，则感应电流越大，感应电流对磁铁的阻碍作用也越大，所以磁铁将向下做加速度逐渐减小的加速运动．磁铁可能一直向下做加速运动，也可能磁铁先向下做加速运动，最后做匀速直线运动，不可能出现减速运动；若磁铁先向下做加速运动，最后做匀速直线运动，则铝管对水平桌面的压力先逐渐变大，最后保持不变，故

B 错误，D 错误．磁铁在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能，部分转化为动能外，还有部分产生内能，动能的增加量小于重力势能的减少量，故

C 错误．]

3．(2017·咸阳二模)如图10-25所示，一呈半正弦形状的闭合线框abc ，ac ＝l ，匀速穿过边界宽度也为l 的相邻磁感应强度大小相同的匀强磁场区域，整个过程线框中感应电流图象为(取顺时针方向为正方向)(

)

图10-25

B [线框从左边磁场进入右边磁场的过程中，两边都切割磁感线，磁通量变化得更快，感应电动势更大，感应电流方向沿逆时针，为负，选项B 正确．]

4．在如图10-26甲所示的电路中，电阻R 1＝R 2＝2R ，圆形金属线圈半径为r 1，线圈导线的电阻为R ，半径为r 2(r 2

【导学号：17214174】

3 图10-26

①电容器上极板带正电 ②电容器下极板带正电 ③线圈两端的电压为B 0πr 2

1t 0

④线圈两端的电压为4B 0πr 2

25t 0

A ．①③

B ．①④

C ．②③

D ．②④ D [由楞次定律知圆形金属线圈内的感应电流方向为顺时针，金属线圈相当于电源，电源内部的电流从负极流向正极，则电容器的下极板带正电，上极板带负电，①错②对．由

法拉第电磁感应定律知感应电动势为E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝B 0t 0

×πr 22，由闭合电路欧姆定律得感应电流为I ＝E R ＋R 1＋R 2，所以线圈两端的电压U ＝I (R 1＋R 2)＝4B 0πr 225t 0

，③错④对，故应选 D ．]

5．(2017·河北邯郸一模)如图10-27所示，一足够长的光滑平行金属轨道，轨道平面与水平面成θ角，上端与一电阻R 相连，处于方向垂直轨道平面向上的匀强磁场中．质量为m 、电阻为r 的金属杆ab ，从高为h 处由静止释放，下滑一段时间后，金属杆开始以速度v 匀速运动直到轨道的底端．金属杆始终保持与轨道垂直且接触良好，轨道的电阻及空气阻力均可忽略不计，重力加速度为g ．则(

)

图10-27

A ．金属杆加速运动过程中的平均速度为v /2

B ．金属杆加速运动过程中克服安培力做功的功率大于匀速运动过程中克服安培力做功的功率

C ．当金属杆的速度为v /2时，它的加速度大小为g sin θ2

D ．整个运动过程中电阻R 产生的焦耳热为mgh －12

mv 2 C [对金属杆分析知，金属杆ab 在运动过程中受到重力、轨道支持力和安培力作用，先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动，因金属杆加速运动过程不是匀加速，故其

平均速度不等于v 2，A 错误．当安培力等于重力沿斜面的分力，即mg sin θ＝B 2l 2v R 时，杆ab 开始匀速运动，此时v 最大，F 安最大，故匀速运动时克服安培力做功的功率大，B

4 错误；当金属杆速度为v 2时，F 安′＝B 2l 2·v 2R ＝12

mg sin θ，所以F 合＝mg sin θ－F 安′＝12mg sin θ＝ma ，得a ＝g sin θ2，C 正确；由能量守恒可得mgh －12

mv 2＝Q ab ＋Q R ，即mgh －12

mv 2应等于电阻R 和金属杆上产生的总焦耳热，D 错误．] 6．如图10-28所示，粗细均匀的矩形金属导体方框abcd 固定于匀强磁场中，磁场方向垂直线圈所在平面，磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图所示．以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度B 的正方向，则下列关于ab 边的热功率P 、ab 边受到的安培力F (以向右为正方向)随时间t 变化的图象中正确的是(

)

图10-28

AD [根据法拉第电磁感应定律：E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt

S 可知，产生的感应电动势大小不变，所以感应电流大小也不变，ab 边热功率P ＝I 2

R ，恒定不变，A 正确，B 错误；根据安培力公式F ＝BIL ，因为电流大小、ab 边长度不变，安培力与磁感应强度成正比，根据左手定则判定方向，可知C 错误，D 正确．]

7．如图10-29所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图．把一个半径为r 的铜盘放在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上，两块铜片C 、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触，G 为灵敏电流表．现使铜盘按照图示方向以角速度ω匀速转动，则下列说法中正确的是( )

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