河北省石家庄市高中物理第四章电磁感应限时练2（无答案）新人教版.docx

电磁感应 2一、选择题1.如图所示是两个互连的金属圆环，小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一，磁场垂直穿过大金属环所在区域。当磁感应强度随时间均匀变化时，在大环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为( )A.EB.EC.ED.E2.一环形线圈放在匀强磁场中，设第1 s内磁感线垂直线圈平面(即垂直于纸面)向里,如图甲所示。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，那么第3 s内线圈中感应电流的大小与其各处所受安培力的方向是( )A.大小恒定，沿顺时针方向与圆相切B.大小恒定，沿着圆半径指向圆心C.逐渐增加，沿着圆半径离开圆心D.逐渐增加，沿逆时针方向与圆相切3.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是( )4.如图所示，MN、PQ是间距为L的平行金属导轨，置于磁感应强度为B，方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻。一根与导轨接触良好、有效阻值为的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，则(不计导轨电阻)( )A.通过电阻R的电流方向为PRMB.a、b两点间的电压为BLvC.a端电势比b端高D.外力F做的功等于电阻R上发出的焦耳热5.如图所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计。现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动时( )A.电容器两端的电压为零B.电阻两端的电压为BLvC.电容器所带电荷量为CBLvD.为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为6.如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L。纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t=0时刻恰好位于图中所示的位置。以顺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位移(I-x)关系的是( )7.两根平行的长直金属导轨，其电阻不计，导线ab、cd跨在导轨上且与导轨接触良好，如图所示，ab的电阻大于cd的电阻，当cd在外力F1(大小)的作用下，匀速向右运动时，ab在外力F2(大小)的作用下保持静止，那么在不计摩擦力的情况下(Uab、Ucd是导线与导轨接触间的电势差)( )A.F1F2，UabUcdB.F1UcdD.F1F2，UabUcd8.如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中( )A.导体框中产生的感应电流方向相同B.导体框中产生的焦耳热相同C.导体框ad边两端电势差相同D.通过导体框截面的电荷量相同9.如图所示，边长为L、总电阻为R的正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上，其bc边紧靠磁感应强度为B、宽度为2L、方向竖直向下的有界匀强磁场的边缘。现使线框以初速度v0匀加速通过磁场，下列图线中能定性反映线框从开始进入到完全离开磁场的过程中，线框中的感应电流(以逆时针方向为正)的变化的是( )10.如图所示，在一匀强磁场中有一U型导线框bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体的电阻都可不计。开始时，给ef一个向右的初速度，则( )A.ef将减速向右运动，但不是匀减速B.ef将匀速向右运动，最后静止C.ef将匀速向右运动D.ef将做往复运动11.如图所示，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，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2，则( )A.W1W2，q1q2B.W1W2，q1q2D.W1W2，q1q212.如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置。今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c的间距相等，则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中( )A.回路中产生的内能相等B.棒运动的加速度相等C.安培力做功相等D.通过棒横截面积的电荷量相等13.一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域继续下落，如图所示，则( )A.若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程也是匀速运动B.若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程也是加速运动C.若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程也是减速运动D.若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程是加速运动14.如图所示，竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则( )A.上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功B.上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功C.上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率D.上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率15.在伦敦奥运会上，100 m赛跑跑道两侧设有跟踪仪，其原理如图甲所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L0.5 m，一端通过导线与阻值为R0.5 的电阻连接；导轨上放一质量为m0.5 kg 的金属杆，金属杆与导轨的电阻忽略不计；匀强磁场方向竖直向下。用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上，使杆运动。当改变拉力的大小时，相对应的速度v也会变化，从而使跟踪仪始终与运动员保持一致。已知v和F的关系如图乙。(取重力加速度g10 m/s2)则( )A.金属杆受到的拉力与速度成正比B.该磁场磁感应强度为1 TC.图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的阻力大小D.导轨与金属杆之间的动摩擦因数为0.416.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y=x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线(如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上y=b(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( )A.mgbB.mv2C.mg(b-a)D.mg(b-a)+mv217.如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，则下列说法正确的是( )A.产生的焦耳热之比为14B.产生的焦耳热之比为11C.通过铜丝某截面的电量之比为12D.通过铜丝某截面的电量之比为1418.如图甲所示，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B0=0.5 T,并且以=0.1 T/s的变化率均匀增加。图像如图乙所示，水平放置的导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽度L=0.5 m,在导轨上放着一金属棒MN，电阻R0=0.1 ,并且水平细线通过定滑轮悬吊着质量M=0.2 kg的重物。导轨上的定值电阻R=0.4 ,与P、Q端点相连组成回路。又知PN长d=0.8 m。在重物被拉起的过程中，下列说法中正确的是(g取10 N/kg)( )A.电流的方向由P到QB.电流的大小为0.1 AC.从磁感应强度为B0开始计时，经过495 s的时间，金属棒MN恰能将重物拉起D.电阻R上产生的热量约为16 J19.一质量为m、电阻为r的金属杆ab以一定的初速度v0从一光滑的平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30角，两导轨上端用一电阻R相连，如图所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，则( )A.向上滑行的时间小于向下滑行的时间B.向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻R上产生的热量C.向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电量相等D.金属杆从开始上滑至返回出发点，电阻R上产生的热量为二、非选择题12.如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d=0.5 m，电阻不计，左端通过导线与阻值R=2 的电阻连接，右端通过导线与阻值RL=4 的小灯泡L连接。在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长l=2 m，有一阻值r=2 的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处。CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。在t=0至t=4 s内，金属棒PQ保持静止，在t=4 s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动。已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小灯泡的亮度没有发生变化。求：(1)通过小灯泡的电流；(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小。11.如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中。一导体杆ef垂直P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动。质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线(重力不计)与导轨相连，磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态。不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力。(1)判断流过dc边电流的方向；(2)通过ab边的电流Iab是多大？(3)导体杆ef的运动速度v是多大？12.如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0。沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。(1)求初始时刻导体棒受到的安培力；(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？(3)导体棒做往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？电磁感应21.【解析】选B。大金属环相当于电源，a、b两点间的电势差等于路端电压，而小金属环电阻占电路总电阻的，故UabE，B正确。2.【解析】选B。由题图乙知，第3 s内磁感应强度B逐渐增大，变化率恒定，故感应电流的大小恒定。再由楞次定律，线圈各处受安培力的方向都使线圈面积有缩小的趋势，故沿着圆半径指向圆心,B项正确。3.【解析】选B。本题中在磁场中的线框与速度垂直的边为切割磁感线产生感应电动势的电源。四个选项中的感应电动势大小均相等，回路电阻也相等，因此电路中的电流相等，B中ab两点间电势差为路端电压，为倍的电动势，而其他选项则为倍的电动势。故B正确。4.【解析】选C。由右手定则可知通过金属导线的电流由b到a，即通过电阻R的电流方向为MRP，A错误；金属导线产生的电动势为BLv，而a、b两点间的电压为等效电路路端电压，由闭合电路欧姆定律可知， a、b两点间电压为BLv，B错误；金属导线可等效为电源，在电源内部，电流从低电势流向高电势，所以a端电势高于b端电势，C正确；根据能量守恒定律可知，外力做功等于电阻R和金属导线产生的焦耳热之和，D错误。5.【解析】选C。当导线MN匀速向右运动时，导线MN产生的感应电动势恒定，稳定后，电容器既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两极板间的电压为U=E=BLv，所带电荷量Q=CU=CBLv，故A、B错，C对；MN匀速运动时，因无电流而不受安培力，故拉力为零，D错。6.【解析】选C。线框匀速穿过L的过程中，有效长度l均匀增加，由E=Blv知，电动势随位移均匀变大，x=L处电动势最大，电流I最大；从x=L至x=1.5L过程中，框架两边都切割磁感线，总电动势减小，电流减小；从x=1.5L至x=2L，左边框切割磁感线产生感应电动势大于右边框，故电流反向且增大；x=2L至x=3L过程中，只有左边框切割磁感线，有效长度l减小，电流减小。综上所述，只有C项符合题意。7.【解析】选D。通过两导线电流强度一样，两导线都处于平衡状态，则F1=BIL，F2=BIL，所以F1=F2，A、B错误；Uab=IRab，这里cd导线相当于电源，所以Ucd是路端电压，Ucd=IRab，即Uab=Ucd，故C错误，D正确。8.【解析】选A、D。由右手定则可得两种情况导体框中产生的感应电流方向相同，A项正确；热量，导体框产生的焦耳热与运动速度有关，B项错误；电荷量，电荷量与速度无关，电荷量相同，D项正确；以速度v拉出时，Uad=Blv，以速度3v拉出时，Uad=Bl3v，C项错误。9.【解析】选A、D。因线框中产生的感应电动势随速度的增大而增大，故在线框全部进入磁场前，感应电流一直增大；线框从磁场中穿出时，感应电动势与感应电流仍在增大；完全进入磁场、全部处于磁场、完全从磁场中通过所需的时间越来越短，结合以上特点可知，感应电流与时间的关系图像正确的是A；因为匀加速过程中，中间位置的速度大于中间时刻的速度，且线框完全进入磁场、全部处于磁场、完全从磁场中通过所发生的位移相同，故感应电流与位移x的关系图像正确的是D。10.【解析】选A。杆ef向右运动，所受安培力，方向向左，故杆做减速运动；v减小，F减小，杆做加速度逐渐减小的减速运动，A正确。11.【解析】选C。设线框长为L1，宽为L2，第一次拉出速度为v1，第二次拉出速度为v2，则v13v2。匀速拉出磁场时，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有同理，故W1W2又由于两次拉出线框的过程中，磁通量的变化量相等，即12，由q得q1q2，选项C正确。12.【解析】选D。棒由a到b再到c的过程中，速度逐渐减小。根据E=Blv，E减小，故I减小。再根据F=IlB，安培力减小，根据F=ma,加速度减小，B错误。由于a与b、b与c间距相等，故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做的功，故A、C错误。再根据平均感应电动势, ,得,故D正确。13.【解析】选C。当线圈从完全进入磁场到线圈开始离开磁场时，安培力为零，线圈做加速度为g的加速运动，速度增大。如果进入磁场时是匀速运动，说明安培力等于重力，出磁场时速度增大，安培力大于重力，则离开磁场过程中，线圈做减速运动，A错；如果进入磁场时，线圈做加速运动，则线圈所受的安培力小于重力，加速后，安培力增大可能大于重力、等于重力，也可能小于重力，故线圈也可能做减速运动或匀速运动，B错；如果线圈进入磁场时做减速运动，说明安培力大于重力，出磁场时安培力仍然大于重力，故仍然做减速运动，C对、D错。14.【解析】选A、C。线圈上升过程中，加速度增大且在减速，下降过程中，运动情况比较复杂，有加速、减速或匀速等，把上升过程看作反向的加速，可以比较当运动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论：上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短，故正确选项为A、C。15.【解析】选B、C、D。由图像可知拉力与速度是一次函数，但不成正比，故A错；图线在横轴的截距是速度为零时的F，此时金属杆将要运动，此时阻力最大静摩擦力等于F，也等于运动时的滑动摩擦力，C对；由FBILmg0及可得：Fmg0，从图像上分别读出两组F、v数据代入上式即可求得B1 T，0.4，所以选项B、D对。16.【解析】选D。小金属块进入磁场或退出磁场的过程中，金属块内都会产生感应电流，使它的机械能减小，直到金属块只在匀强磁场内滑行时为止。金属块损失的机械能全部转化成焦耳热，为mg(b-a)+mv2。17.【解析】选A、C。根据能的转化和守恒可知，外力做功等于电能，而电能又全部转化为焦耳热, ,由电阻定律知Rb=2Ra,故WaWb=14,A对、B错；由产生的电量得，QaQb=12,C对、D错。18. 【解析】选A、C。根据楞次定律可知电流方向从MNPQM，故A对；电流大小,故B错；要恰好把质量M=0.2 kg的重物拉起，则F安=T=Mg=2 N，B= =50 T。B=B0+t=0.5+0.1t,解得t=495 s,故C对；电阻R上产生的热量Q=I2Rt，故Q=(0.08)20.4495 J=1.27 J,故D错