2020高考物理二轮复习 第一部分 专题六 电磁感应和电路 第1讲 电磁感应定律及应用练习（含解析）

电磁感应定律及应用1(2019江苏徐州模拟)如图所示，三个相同的灯泡l1、l2、l3，电感线圈l的电阻可忽略，d为理想二极管。下列说法正确的是()a闭合开关s的瞬间，l3立即变亮，l1、l2逐渐变亮b闭合开关s的瞬间，l2、l3立即变亮，l1逐渐变亮c断开开关s的瞬间，l2立即熄灭，l1先变亮一下然后才熄灭d断开开关s的瞬间，l2立即熄灭，l3先变亮一下然后才熄灭解析开关s闭合的瞬间，由于自感线圈l产生自感电动势，l1逐渐变亮，而l2、l3立即变亮，故a错误，b正确。断开开关s的瞬间，线圈l和l1、l3构成回路，因原来l1、l3两支路电流相等，所以l1、l3逐渐熄灭，l2立即熄灭，故c、d错误。答案b2(2019安徽师大附中)如图甲所示，矩形线圈abcd固定于方向相反的两个磁场中，两磁场的分界线oo恰好把线圈分成对称的左右两部分，两磁场的磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，规定磁场垂直纸面向内为正，线圈中感应电流逆时针方向为正。则线圈感应电流随时间的变化图像为()解析垂直纸面向里的磁通量在增大，垂直纸面向外的磁通量在减小，故总磁通量变化为垂直纸面向里增大，根据楞次定律，可知感应电流方向为正，b、d项错误；由es可知，电路中电流大小恒定不变，故a项正确。答案a3(多选)(2019陕西西安质检)如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器c和电阻r，导体棒mn放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度b的变化情况如图乙所示(图甲所示磁感应强度方向为正)，mn始终保持静止，则0t2时间内()a电容器c的电荷量大小始终不变b电容器c的a板先带正电后带负电cmn所受安培力的大小始终不变dmn所受安培力的方向先向右后向左解析由题图乙知，磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知，mn中产生恒定的电动势，电路中的电流恒定，电阻r两端的电压恒定，则电容器的电压恒定，故电容器c的电荷量大小始终不变，a正确；根据楞次定律判断可知，通过r的电流一直向下，电容器a板电势较高，一直带正电，b错误；根据安培力公式fbil，i、l不变，由于磁感应强度大小变化，则mn所受安培力的大小变化，c错误；由楞次定律知，mn中感应电流方向一直向上，由左手定则判断可知，mn所受安培力的方向先向右后向左，d正确。答案ad4.(多选)(2019全国联考)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，磁场方向垂直斜面向上，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，则金属杆在滑行的过程中()a向上滑行的时间等于向下滑行的时间b在向上滑行时电阻r上产生的热量大于向下滑行时电阻r上产生的热量c向上滑行的过程中与向下滑行的过程中通过电阻r的电荷量相等d金属杆从开始上滑至返回出发点，电阻r上产生的热量为解析金属杆向上滑行时，受到沿斜面向下的重力的分力和沿斜面向下的安培力的作用；而金属杆向下滑行时，受到沿斜面向下的重力的分力和沿斜面向上的安培力的作用，故上滑时的加速度大于下滑时的加速度，所以上滑的时间小于下滑的时间，a错误；又由于在滑行过程中，一部分机械能转化为内能，故上滑过程的平均速度大于下滑过程的平均速度，上滑过程的平均感应电动势更大，电阻上产生的热量更多，b正确；由公式q，可知上滑和下滑过程中磁通量的改变相等，故通过电阻r的电荷量也相等，c正确；从上滑到返回出发点的过程中，由能量关系qr可知，d项正确。答案bcd5(多选)(2019安徽滁州上学期期末)如图甲所示，线圈两端a、b与一电阻r相连，线圈内有垂直于线圈平面向里的磁场，t0时起，穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化，下列说法正确的是()a.时刻，r中电流方向为由a到bb.t0时刻，r中电流方向为由a到bc0t0时间内r的电流小于t02t0时间内r的电流d0t0时间内r的电流大于t02t0时间内r的电流解析由楞次定律可知0t0时间内线圈中的感应电流方向为逆时针方向，t02t0时间内线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故a正确，b错误；根据法拉第电磁感应定律：en，可知0t0时间内感应电动势是t02t0时间内的，感应电流为：i，所以0t0时间内r中的电流是t02t0时间内电流的，故c正确，d错误。答案ac6(2019山东泰安模拟)如图，两根形状相同、足够长的光滑金属导轨固定，相互平行，间距为l，两连接点a、b连线垂直于所有导轨，左底端接有阻值为r的电阻，倾斜导轨所在平面与水平面夹角为，平面内有磁感应强度为b1、方向垂直于平面向上的匀强磁场；水平导轨在同一水平面，所在区域有磁感应强度为b2、方向竖直向上的匀强磁场。阻值为r、质量为m的相同导体棒a、b，a在倾斜导轨上，b在水平导轨上，都垂直于导轨。开始时，a以初速度v0开始沿倾斜导轨向上滑行，b在外力作用下保持静止；a上滑通过距离x到达最高点时(此时a仍在倾斜导轨上)，b瞬间获得一个水平初速度并在外力作用下以此速度做匀速直线运动(b始终在水平导轨上并保持与导轨垂直)，a恰能静止在倾斜导轨上。求：(1)在a上滑的过程中，电阻r上产生的热量；(2)b做匀速运动时速度的方向、大小；(3)使b做匀速运动的外力的功率。解析(1)当a上滑到最高点时，速度减为零，设电路中产生的总热量为q总，根据能量守恒定律，可得mvmgxsinq总，由于b与r并联后再与a串联，设电阻r上产生的热量为q，则qq总，解得q；(2)要使a静止在倾斜导轨上，受到的安培力沿倾斜导轨向上，根据右手定则、左手定则知，b做匀速运动速度的方向向右；设b杆匀速运动的速度大小为v，其中的感应电动势为e，流过a杆的电流为i1，流过b杆的电流为i2，则eb2lv；i2，i22i1，mgsinb1i1l，解得v；(3)设使b做匀速运动的外力大小为f，做功功率为p，则：fb2i2l，pfv，解得p。答案(1)(2)(3)7(2019山东烟台上学期期末)如图甲所示，一水平放置的线圈，匝数n100匝，横截面积s0.2 m2，电阻r1 ，线圈处于水平向左的均匀变化的磁场中，磁感应强度b1随时间t变化关系图像如图乙所示。线圈与足够长的竖直光滑导轨mn、pq连接，导轨间距l20 cm，导体棒ab与导轨始终接触良好，ab棒接入电路的电阻r4 ，质量m5 g，导轨的电阻不计，导轨处在与导轨平面垂直向里的匀强磁场中，磁感应强度b20.5 t，t0时，导体棒由静止释放，g取10 m/s2，求：(1)t0时，线圈内产生的感应电动势的大小；(2)t0时，导体棒ab两端的电压和导体棒的加速度大小；(3)导体棒ab到稳定状态时，导体棒所受重力的瞬时功率。解析(1)由题图乙可知，线圈内磁感应强度变化率：0.1 t/s由法拉第电磁感应定律可知：e1nns2 v(2)t0时，回路中电流：i0.4 a导体棒ab两端的电压uir1.6 v设此时导体棒的加速度为a，则由：mgb2ilma得：ag2 m/s2(3)当导体棒ab达到稳定状态时，满足：mgb2ili得：v5 m/s此时，导体棒所受重力的瞬时功率pmgv0.25 w。答案(1)2 v(2)1.6 v2 m/s2(3)0.25 w8(2019河北唐山二模)如图所示，两根平行光滑的金属导轨m1n1p1m2n2p2由四分之一圆弧部分与水平部分构成，导轨末端固定两根绝缘柱，弧形部分半径r0.8 m，导轨间距l1 m，导轨水平部分处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小b2 t。两根完全相同的金属棒a、b分别垂直导轨静置于圆弧顶端m1、m2处和水平导轨中某位置，两金属棒质量均为m1 kg、电阻均为r2 。金属棒a由静止释放，沿圆弧导轨滑入水平部分，此后，金属棒b向右运动，在导轨末端与绝缘柱发生碰撞且无机械能损失，金属棒b接触绝缘柱之前两棒已匀速运动且未发生碰撞。金属棒b与绝缘柱发生碰撞后，在距绝缘柱x10.5 m的a1a2位置与金属棒a发生碰撞，碰后停在距绝缘柱x20.2 m的a3a4位置，整个运动过程中金属棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，g取10 m/s2。求：(1)金属棒a刚滑入水平导轨时，受到的安培力大小；(2)金属棒b与绝缘柱碰撞后到与金属棒a碰撞前的过程，整个回路产生的焦耳热；(3)证明金属棒a、b的碰撞是否是弹性碰撞。解析(1)金属棒a下滑过程：mgrmv2v4 m/s金属棒a刚滑入水平导轨时，感应电动势：eblv8 v回路电流：i2 a金属棒a受到的安培力：fbil4 n。(2)以金属棒a、b为系统，设两者匀速运动的速度为v1，在b碰到绝缘柱之前动量守恒：mv2mv1，v12 m/s金属棒b与绝缘柱发生碰撞后等速率返回，以两金属棒为系统，动量仍然守恒，但总动量为零，0mvamvb，即时刻有vavb，两金属棒相向运动到相碰，位移大小相等均为x10.5 m。对金属棒b由动量定理：bltmv2