2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：40 电磁感应规律的综合应用_试卷库

2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：40 电磁感应规律的综合应用

年级：学科：类型：来源：91题库

一、单选题（共8小题）

1、如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E₁；若磁感应强度增为3B，以速度0.5v向左匀速滑动，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E₂_，则变化后通过电阻R的电流方向及E₁与E₂之比分别为（）

A . c→a，3∶2 B . a→c，2∶3 C . a→c，3∶2 D . c→a，2∶3

2、如图所示，正方形闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3 s时间拉出，外力所做的功为W₁；第二次用0.9 s时间拉出，外力所做的功为W₂ ，则（）

A . W₁＝ $\text{[math]}$ W₂ B . W₁＝W₂ C . W₁＝3W₂ D . W₁＝9W₂

3、如图所示，在天花板下用细线悬挂一个闭合金属圆环，圆环处于静止状态。上半圆环处在垂直于环面的水平匀强磁场中，规定垂直于纸面向外的方向为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。t＝0时刻，悬线的拉力为F．CD为圆环的直径，CD＝d，圆环的电阻为R．下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 时刻，圆环中有逆时针方向的感应电流 B . $\text{[math]}$ 时时刻，C点的电势低于D点 C . 悬线拉力的大小不超过F+ $\text{[math]}$ D . 0～T时间内，圆环产生的热量为 $\text{[math]}$

4、如图所示，虚线边界MN右侧充满垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，纸面内有一个边长为L，粗细均匀的正方形导线框abcd，cd边与MN平行。导线框在外力作用下，先后以v和2v的速度垂直MN两次匀速进入磁场。运动过程中线框平面始终与磁场垂直，则（）

A . 进入磁场过程中，导线框中感应电流方向为逆时针方向 B . 导线框以速度v进入磁场时，cd两点间电势差为BLv C . 导线框两次进入磁场过程中产生的热量之比1∶2 D . 导线框两次进入磁场过程中，外力做功的功率之比1∶2

5、如图甲所示，矩形导线框abcd固定在变化的磁场中，产生了如图乙所示的电流(电流方向abcda为正方向)．若规定垂直纸面向里的方向为磁场正方向，能够产生如图乙所示电流的磁场为（）

A .

B .

C .

D .

6、在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个面积不变的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，取线圈中磁场B的方向向上为正，当磁场中的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，下列图中能正确表示线圈中感应电流变化的图像是（）

A .

B .

C .

D .

7、一闭合金属线框的两边接有电阻R₁、R₂ ，框上垂直搁置一根金属棒，棒与框接触良好，整个装置放在匀强磁场中（如图所示），当用外力使ab棒右移时，作出的下列判断中正确的是（）

A . 其穿线框的磁通量不变，框内没有感应电流 B . 框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行 C . 框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行 D . 框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行

8、先后以3v和v的速度匀速把一矩形线圈拉出如图所示的匀强磁场区域，下列说法正确的是（）

A . 两次线圈中的感应电动势之比为1：1 B . 两次线圈中的感应电流之比为1：3 C . 两次通过线圈同一截面的电荷量之比为1：1 D . 两次线圈中产生的焦耳热之比为1：3

二、多选题（共9小题）

1、如图所示，足够长的光滑U形导轨宽度为L，电阻不计，其所在平面与水平面的夹角为α，上端连接一个阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面向上。现有一质量为m、有效电阻为r的金属杆沿框架由静止下滑，设磁场区域无限大，当金属杆下滑达到最大速度v₀时，运动的位移为x，则（）

A . 在此过程中金属杆的速度均匀增加 B . 金属杆下滑的最大速度v₀＝ $\text{[math]}$ C . 在此过程中流过电阻R的电荷量为 $\text{[math]}$ D . 在此过程中电阻R产生的焦耳热为 $\text{[math]}$ （mgxsinα﹣ $\text{[math]}$ mv₀²）

2、如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，图中虚线的下方存在匀强磁场，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在竖直向上的恒定外力F作用下由静止开始向上运动，导体棒在磁场中运动时，电流表示数逐渐增大，最终稳定为I。当导体棒运动到图中的虚线位置时，撤去外力F，此后导体棒还会继续上升一段时间，整个运动过程中。导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻（虚线与导轨的上端距离足够大），重力加速度为g。则（）

A . 导体棒开始运动的瞬间加速度大小为 $\text{[math]}$ B . 匀强磁场的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ C . 电流稳定后导体棒的速度大小为 $\text{[math]}$ D . 撤去F后，导体棒继续上升的高度为 $\text{[math]}$

3、如图所示，竖直放置的 $\text{[math]}$ 形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度为B．质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等．金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g．金属杆（）

A . 刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 B . 穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间 C . 穿过两磁场产生的总热量为4mgd D . 释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于 $\text{[math]}$

4、如图所示，一电阻不计的金属棒AO在匀强磁场中绕平行于磁感应强度方向的轴(过O点)匀速转动，OA＝L＝1.0m，磁感应强度大小为B＝2T、方向垂直纸面向里，金属棒转动的角速度为ω＝10rad/s，金属圆环与A良好接触，从A、O各引出一接线柱与外电阻R＝10Ω相接(图中未画出)，金属圆环电阻均不计，则（）

A . 金属棒中有从O到A的感应电流 B . 外电阻R中的电流为1.0A C . 金属棒绕O轴转一圈，通过电阻R的电荷量为零 D . 电路中感应电动势大小为20V

5、如图所示，固定于水平面的 $\text{[math]}$ 形导线框处于竖直向下的匀强磁场中（磁场足够大），磁场的磁感应强度为 $\text{[math]}$ ，点 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 是 $\text{[math]}$ 形导线框上的两个端点。水平向右恒力 $\text{[math]}$ 垂直作用在金属棒 $\text{[math]}$ 上，使金属棒 $\text{[math]}$ 以速度 $\text{[math]}$ 向右做匀速运动。金属棒 $\text{[math]}$ 长度为 $\text{[math]}$ ，恰好等于平行轨道间距，且始终与导线框接触良好，不计摩擦阻力，金属棒 $\text{[math]}$ 的电阻为 $\text{[math]}$ 。已知导线 $\text{[math]}$ 的横截面积为 $\text{[math]}$ 、单位体积内自由电子数为 $\text{[math]}$ ，电子电量为 $\text{[math]}$ ，电子定向移动的平均速率为 $\text{[math]}$ 。导线 $\text{[math]}$ 的电阻为 $\text{[math]}$ ，忽略其余导线框的电阻。则，在 $\text{[math]}$ 时间内（）

A . 导线 $\text{[math]}$ 中自由电子从 $\text{[math]}$ 向 $\text{[math]}$ 移动 B . 金属棒 $\text{[math]}$ 中产生的焦耳热 $\text{[math]}$ C . 导线 $\text{[math]}$ 受到的安培力大小 $\text{[math]}$ D . 通过导线 $\text{[math]}$ 横截面的电荷量为 $\text{[math]}$

6、如图甲所示，MN为磁流体发电机，大量的正、负电荷连续以某速度射入两板间的匀强磁场，ab直导线与M、N相连接，线圈A与直导线cd连接，线圈A内有按图乙所示规律变化的磁场，且规定向左为磁场B的正方向，则下列说法正确的是（）

A . M板带正电，N板带负电 B . 1s~2s内，ab、cd导线互相排斥 C . 0~4s内，穿过线圈A的磁通量变化量为零 D . 3s~4s内，cd导线中的电流减小

7、如图所示，两根电阻不计、足够长的平行金属直角导轨，一部分处在同一水平面内，另一部分处在同一竖直平面内，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场。ab棒在水平向左拉力作用下，由静止开始沿水平导轨做匀加速直线运动；同时cd棒由静止释放。则（）

A . cd棒最终稳定时处于匀速直线运动状态 B . cd棒受到的滑动摩擦力最大值大于它的重力 C . 水平拉力做的功等于导体棒动能增加量与产生热量的总和 D . 整个过程中ab棒和cd棒受到的安培力总是大小相等方向相反

8、如图所示，足够长的U形光滑导体框固定在水平面上，宽度为L，一端连接的电阻为R。导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，电阻为r，质量为m的导体棒MN放在导体框上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好，其余电阻均可忽略不计，在水平拉力作用下，导体棒向右匀速运动，速度大小为 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（）

A . 回路中感应电流方向沿导体棒从M→N B . 导体棒MN两端的电压为 $\text{[math]}$ C . 水平拉力的功率为 $\text{[math]}$ D . t时间内通过R的电荷量为 $\text{[math]}$

9、如图所示，两根足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨与水平面之间的倾角 $\text{[math]}$ ，两导轨间距离为L，下端接有阻值为R的电阻。导轨上质量为m、长度为L，电阻为R的金属棒 $\text{[math]}$ 与一个上端固定、劲度系数为k的轻质绝缘弹簧相接，整个装置处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上。现金属棒从弹簧原长处获得初速度 $\text{[math]}$ 开始运动，假设金属棒运动过程中始终与导轨垂直并保持良好接触，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则（）

A . 开始运动时金属棒的加速度一定为 $\text{[math]}$ B . 开始运动时金属棒两端的电压为 $\text{[math]}$ C . 金属棒 $\text{[math]}$ 最终将停在与初始位置距离 $\text{[math]}$ D . 电阻R产生的总热量小于 $\text{[math]}$

三、解答题（共1小题）

1、矩形线圈abcd的长ab=20cm，宽bc=10cm，匝数N=100匝。线圈总电阻R=20Ω。整个线圈位于垂直于线圈平面的匀强磁场内，并保持静止。若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化如图所示，求线圈的感应电动势E和t=0.60s时线圈的ab边所受的安培力大小。

四、综合题（共5小题）

1、如图所示，线圈、线框放置在绝缘水平桌面上，线圈处在磁感应强度均匀增大的磁场中，磁通量的变化率 $\text{[math]}$ 0.01Wb/s，磁场方向垂直于桌面，右侧线框内没有磁场穿过，已知线圈的匝数n=10且总电阻r=1 $\text{[math]}$ ，电阻R=4 $\text{[math]}$ ，线框电阻不计。求：

(1)线圈产生的感应电动势E；

(2)通过电阻R的电流I。

2、如图所示，在一个磁感应强度为B的匀强磁场中，有一弯成45°角的金属导轨，且导轨平面垂直磁场方向．导电棒MN以速度v从导轨的O点处开始无摩擦地匀速滑动，速度v的方向与Ox方向平行，导电棒与导轨单位长度的电阻为r．

(1)写出t时刻感应电动势的表达式．

(2)感应电流的大小如何？

(3)写出在t时刻作用在导电棒MN上的外力瞬时功率的表达式．

3、如图所示，水平放置的宽L＝0.5 m的平行导体框，质量为m=0.1kg，一端接有R＝0.2 Ω的电阻，磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场垂直导轨平面方向向下．现有一导体棒ab垂直跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，导体棒ab的电阻r＝0.2 Ω．当导体棒ab以v＝4.0 m/s的速度向右匀速滑动时，试求：

(1)导体棒ab上的感应电动势的大小及感应电流的方向？

(2)要维持导体棒ab向右匀速运动，作用在ab上的水平拉力为多大？

(3)电阻R上产生的热功率为多大？

(4)若匀速后突然撤去外力，则棒最终静止，这个过程通过回路的电量是多少？

4、如图所示，固定于水平面上的两光滑平行金属导轨 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 处在竖直向下磁感应强度大小 $\text{[math]}$ 的匀强磁场中，导轨电阻不计，轨道间距 $\text{[math]}$ 且足够长， $\text{[math]}$ 端接一个 $\text{[math]}$ 的定值电阻，一质量 $\text{[math]}$ 、长度为L、阻值 $\text{[math]}$ 的金属棒 $\text{[math]}$ 平行 $\text{[math]}$ 放在导轨上。在金属棒上施加一水平向右的拉力F，使得金属棒 $\text{[math]}$ 沿导轨以速度 $\text{[math]}$ 向右做匀速运动，求：

(1)拉力F的大小？

(2)当金属棒运动到与 $\text{[math]}$ 距离为 $\text{[math]}$ 处时撤去拉力F，以此时为0时刻，若仍要金属棒继续做匀速直线运动，则从 $\text{[math]}$ 开始，磁感应强度 $\text{[math]}$ 随时间t变化的关系式？

5、如图所示，MN和PQ为固定在水平面上的平行光滑金属轨道，轨道间距为0.2m。质量为0.1kg的金属杆ab置于轨道上，与轨道垂直。整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v＝10m/s。电路中除了电阻R=0.04Ω之外，ab杆的电阻r=0.01Ω，其余电阻不计。求：

(1)感应电动势的大小；

(2)判断流过电阻R的电流方向并计算电流的大小；

(3)ab杆两端的电压及外力F的大小。