2021高考物理一轮复习第十章电磁感应第3讲电磁感应的综合应用练习含解析新人教版

1、第3讲电磁感应的综合应用一、单项选择题：在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1(2020昌平区质检)如图所示，由均匀导线制成的半径为r的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为b的匀强磁场。当圆环运动到图示位置(aob90)时，a、b两点的电势差为(d)abrvbbrvcbrvdbrv解析当圆环运动到图示位置，圆环切割磁感线的有效长度为r；线框刚进入磁场时ab边产生的感应电动势为ebrv；线框进入磁场的过程中a、b两点的电势差由欧姆定律得uabebrv；选项d正确。2(2020辽宁沈阳一模)如图所示，竖直放置的足够长的u形金属框架中，定值电阻为r，其他电阻均可忽略，ef是一水平

2、放置的电阻可忽略的导体棒，导体棒质量为m，棒的两端始终与ab、cd保持良好接触，且能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架平面垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关s，则s闭合后(d)a导体棒ef的加速度一定大于gb导体棒ef的加速度一定小于gc导体棒ef的机械能一定守恒d导体棒ef的机械能一定减少解析本题考查电磁感应中的单杆的加速度、机械能等问题。当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关s，则s闭合后由于导体棒ef切割磁感线产生感应电动势，在回路中产生感应电流，则导体棒ef受到向上的安培力作用，而fablv，此时棒的速度大小未知，则其加速度与g的大小关系未知，选项a、b错误

3、；由于回路中产生了感应电流，导体棒ef的机械能一部分转化成了电阻r的内能，则机械能一定减少，选项d正确，c错误。3(2018全国卷，18)如图，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是(d)解析设线路中只有一边切割磁感线时产生的感应电流为i。线框位移等效电路的连接电流0i2i(顺时针)li0li2i(逆时针)2li0分析知，只有选项d符合要求。4(2019德州质检)如图甲所示，光滑的导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，轨

4、道左侧连接一定值电阻r，导体棒ab垂直导轨，导体和轨道的电阻不计。导体棒ab在水平外力作用下运动，外力f随t变化如乙图所示，在0t0时间内从静止开始做匀加速直线运动，则在t0以后，导体棒ab运动情况为(c)a一直做匀加速直线运动b做匀减速直线运动，直到速度为零c先做加速，最后做匀速直线运动d一直做匀速直线运动解析设t0时刻导体棒的速度为v，则此时电动势eblv，电流i，导体棒受安培力f安bil，根据牛顿第二定律fma，t0时刻后，拉力f不变，速度v增大，则加速度减小，导体做加速度减小的加速运动，当加速度减为零，做匀速运动，选项c正确，a、b、d错误。二、多项选择题：在每小题给出的四个选项中，有

5、多项是符合题目要求的。5(2020河南郑州联考)如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度b的正方向，螺线管与u形导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环l，圆环面积为s，圆环与导线框cdef在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列说法中正确的是(bd)a在t1时刻，金属圆环l内的磁通量最大，最大值mb0sb在t2时刻，金属圆环l内的磁通量最大c在t1t2时间内，金属圆环l有扩张的趋势d在t1t2时间内，金属圆环l内有顺时针方向的感应电流解析本题考查电磁感应和楞次定律。在t1时刻，螺线管内磁感应强度最大，但其变化率为

6、0，则导线框内感应电流为零，金属圆环l内的磁通量为零，选项a错误；在t2时刻，螺线管内磁感应强度变化率最大，则导线框内感应电流最大，金属圆环l内的磁通量最大，选项b正确；在t1t2时间内，螺线管内磁感应强度变化率变大，则导线框内感应电流变大，磁场增强，根据楞次定律可知，金属圆环l有收缩的趋势，选项c错误；由楞次定律可知，在t1t2时间内，导线框cdef内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐增大，金属圆环l内磁通量增大，则金属圆环l内有顺时针方向的感应电流，选项d正确。6(2019河南安阳二模)如图所示，同种材料的、均匀的金属丝做成边长之比为12的甲、乙两单匝正方形线圈，已知两线圈的质量相同。现

7、分别把甲、乙线圈以相同的速率匀速拉出磁场，则下列说法正确的是(ad)a甲、乙两线圈的热量之比为12b甲、乙两线圈的电荷量之比为14c甲、乙两线圈的电流之比为12d甲、乙两线圈的热功率之比为11解析本题考查线圈切割磁场时的电磁感应问题。两线圈质量相同，周长之比为12，则组成线圈的金属丝的横截面积之比为21，根据r可知，电阻之比为r甲r乙14；根据eblv，q可知甲、乙两线圈的热量之比为12，选项a正确；由q可知，甲、乙两线圈的电荷量之比为11，选项b错误；由i可知，甲、乙两线圈的电流之比为21，选项c错误；由p可知，甲、乙两线圈的热功率之比为11，选项d正确。7(2020广东惠州调研)如图所示，

8、在磁感应强度大小b1.0 t 的匀强磁场中，质量m1 kg的金属杆pq在水平向右的外力f作用下沿着粗糙u形导轨以速度v2 m/s向右匀速滑动，u形导轨固定在水平面上，两导轨间距离l1.0 m，金属杆pq与u形导轨之间的动摩擦因数0.3，电阻r3.0 ，金属杆的电阻r1.0 ，导轨电阻忽略不计，取重力加速度g10 m/s2，则下列说法正确的是(bd)a通过r的感应电流的方向为由d到ab金属杆pq切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0 vc金属杆pq受到的外力f的大小为2.5 nd外力f做功的数值大于电路上产生的焦耳热解析本题为电磁感应与动力学相结合的单杆模型。根据右手定则可判断出金属杆pq切割

9、磁感线产生的感应电流的方向为由q到p，通过r的感应电流的方向为由a到d，选项a错误；根据法拉第电磁感应定律，金属杆pq切割磁感线产生的感应电动势的大小为eblv1.01.02 v2.0 v，选项b正确；根据闭合电路欧姆定律，金属杆pq中电流大小i0.5 a，金属杆pq受到的安培力f安bil1.00.51.0 n0.5 n，方向与速度方向相反，金属杆pq与u形导轨之间的摩擦力fmg0.3110 n3 n，要使金属杆pq匀速运动，金属杆pq受到的外力f的大小为ff安f0.5 n3 n3.5 n，选项c错误；根据功能关系，外力f做功的数值等于克服摩擦力做功与电路上产生的焦耳热之和，即外力f做功的数值

10、大于电路上产生的焦耳热，选项d正确。8(2019辽宁辽南协作校一模)如图所示，光滑的金属框cdef水平放置，宽为l，在e、f间连接一阻值为r的定值电阻，在c、d间连接一滑动变阻器r1(0r12r)。框内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为b。一长为l，电阻为r的导体棒ab在外力作用下以速度v匀速向右运动，金属框电阻不计，导体棒与金属框接触良好且始终垂直，下列说法正确的是(cd)aabfe和abcd回路的电流方向均为逆时针方向b左右两个闭合区域的磁通量都在变化且变化率相同，故电路中的感应电动势大小为2blvc当滑动变阻器接入电路中的阻值r1r时，导体棒两端的电压为blvd当滑动变阻器接入电

11、路中的阻值r1时，滑动变阻器有最大电功率且最大电功率为解析本题考查电磁感应与动态电路的结合。导体棒ab向右运动，由右手定则可判断出导体棒ab中产生从a指向b的感应电流，abfe回路中电流方向为逆时针方向，abcd回路中电流方向为顺时针方向，选项a错误；由eblv可知，电路中产生感应电动势大小为blv，选项b错误；当滑动变阻器接入电路中的阻值r1r时，外电路电阻为，导体棒中电流i，导体棒两端电压ueirblv，选项c正确；求解滑动变阻器的最大电功率时，可以将导体棒和电阻r看成新的等效电源，等效内阻为，故当r1时，等效电源输出功率最大，即滑动变阻器电功率最大，当滑动变阻器接入电路中的阻值r1时，外

12、电路电阻为，导体棒中电流i，滑动变阻器中电流i1i，滑动变阻器消耗的功率pir，选项d正确。三、非选择题9(2020江苏部分高中联考)如图所示，有一倾斜的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面的夹角为，导轨间距为l，接在两导轨间的电阻为r，在导轨的中间矩形区域内存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为b，一质量为m、有效电阻为r的导体棒从距磁场上边缘d处释放，整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持与导轨垂直。不计导轨的电阻，重力加速度为小g。(1)求导体棒刚进入磁场时的速度大小v0；(2)求导体棒通过磁场过程中，通过电阻r的电荷量q；(3)若导体棒刚离开磁场时的加速度为0，求导体棒通

13、过磁场的过程中回路中产生的焦耳热q。答案(1)(2)(3)2mgdsin m3g2sin2解析(1)导体棒从静止下滑距离d的过程中有：mgdsin mv0解得：v0。(2)由法拉第电磁感应定律得：eiqit解得：q。(3)导体棒匀速离开磁场有：mgsin 由能量守恒定律有：2mgdsin qmv2解得：q2mgdsin m3g2sin2。10(2020山东桓台一中质检)如图所示，在匝数n100匝、横截面积s0.02 m2的多匝线圈中存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度b0均匀变化。两相互平行、间距l0.2 m的金属导轨固定在倾角为30的斜面上，线圈通过开关s与导轨相连。一质量m0.02 kg、阻值r10.5 的光滑金属杆锁定在靠近导轨上端的mn位置，m、n等高。一阻值r20.5 的定值电阻连接在导轨底端。导轨所在区域存在垂直于斜面向上的磁感应强度大小b0.5 t 的匀强磁场。金属导轨光滑且足够长，线圈与导轨的电阻忽略不计。重力加速度取g10 m/s2。(1)闭合开关s时，金属杆受到沿斜面向下的安培力为0.4 n，请判断磁感应强度b0的变化趋势是增大还是减小，并求出磁感应强度b0的变化率；(2)断开开关s，解除对金属杆的锁定，将金属杆从mn处由静止释放，求金属杆稳定后的速度以及此时电阻r2两端的电压。答案(1)磁感应强度的变化趋势是增大1 t/s(2)10 m/s0.5