2020届物理高考二轮专题复习与测试：专题强化练(十二)电磁感应规律及其应用

1、专题强化练（十二）考点 1 楞次定律和电磁感应定律1. （20 佃合肥模拟）如图所示， 闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场 中，线圈平面与磁场平行，当磁感应强度逐渐增大时，以下说法正确 的是（）； Iit 厂A .线圈中产生顺时针方向的感应电流B.线圈中产生逆时针方向的感应电流C .线圈中不会产生感应电流D .线圈面积有缩小的倾向解析：由于线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零.当 磁感应强度增大时，穿过线圈的磁通量仍然为零，则线圈中不会产生 感应电流，故 C 项正确.答案：C2.（多选）（2019 郑州模拟）如图甲所示，等离子气流由左方连续以 速度 v射入 M和 N 两板间的匀强磁场中，a

2、b 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，则下列叙述正确的是（）A.0 1 s 内，ab、cd 导线互相排斥B.1 2 s 内，ab、cd 导线互相吸引A A X X XXXX耳MKNMKNKXXXKXXX耳JCXWJCXWC.23 s 内，ab、cd 导线互相吸引D. 34 s 内，ab、cd 导线互相排斥解析：根据左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转， 负离子向下极板 N 偏转， 所以 ab 中电流方向是由 a 向 b 的.在 第 1 s内，线圈 A 内磁场方向向右，磁感应强度减小，

3、由楞次定律可 知感应电流方向是由 c 向 d 的，根据 ab、cd 内电流的流向关系，可知 两导线相互吸引，故 A 项错误；在第 2s 内，线圈 A 内磁场方向向左， 磁感应强度增加，由楞次定律可知感应电流的方向是由c 向 d 的，根据电流的流向关系可知两导线相互吸引，故 B 项正确；同理可以判断 C 项错误，D 项正确.答案：BD3.（20 佃深圳模拟）某一学习小组在研究电磁感应现象时， 利用一 根粗细均匀的金属丝弯成导轨 abcd, ab= 3bc.导体棒 ef 的电阻是 bc 段 电阻的两倍，如图所示，匀强磁场垂直于导轨平面，当用平行于导轨 的外力 F将导体棒 ef 由靠近 bc 位置匀

4、速向右移动时，则（）X.XrX X X XXX X X X /K乂X X X XA .导体棒 ef 两端的电压不变B.导体棒 ef 中的电流变大C .拉力 F 的瞬时功率变大D .导轨 abcd 消耗的电功率先变大后变小解析：设 ef 的电阻为 r, ebcf 的电阻为 R, ef 长为 L,速度为 v, 磁感应强度为 B,则导体棒 ef 产生的感应电动势为：E = BLv; ef 两端R的电压为：U = E, E、r 不变，R 变大，可知 U 变大，选项 A 错R+ r误；ef 中的电流为：1，E、r不变，R变大，1变小，选项 B 错一E2误;导体棒匀速运动时拉力 F 的功率等于回路中的电功

5、率，为 P=.R+ rR 增大，则 P 减小，选项 C 错误.abed 消耗的功率是电源 ef 的输出功率，根据条件：ab= 3be, ef 的电阻是 be 段电阻的两倍，可知 ebef 的电阻先小于 ef 的电阻， 再等于 ef 的电阻， 后大于 ef 的电阻， 所以导 轨 abed消耗的电功率先增大后减小，选项 D 正确.答案：D4. （2019 成都模拟）如图所示， ef、 gh 为水平放置的足够长的平行 光滑导轨，导轨间距为 L= 1 m,导轨左端连接一个 R= 2Q的电阻， 将一根质量为 0.2 kg 的金属棒 ed 垂直地放置导轨上，且与导轨接触良 好，导轨与金属棒的电阻均不计，整

6、个装置放在磁感应强度为B = 2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上.现对金属棒施加一水 平向右的拉力 F,使棒从静止开始向右运动，试解答以下问题：所以金属棒的速度v1=B2L2,代入数据解得v1= 4 m/s;若施加的水平外力恒为 F=8 是多少？若施加的水平外力的功率恒为速度v2是多少？解析：（1）由平衡条件得 F = F安N，则金属棒达到的稳定速度 v1P= 18 W，则金属棒达到的稳定B2L2vR ，（2）金属棒速度达到稳定时，由平衡条件得功率 P= F V2,解得v2= 3 m/s.答案：( (1)4 m/s (2)3 m/s考点 2 电磁感应中的图象问题5. （2019 惠州

7、模拟）如图所示， 一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里.一个三角形闭合导线框，由位置1 （左） 沿纸面匀速运动到位置 2（右）.取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点（t= 0） ,规定逆时针方向为电流的正方向，则下图中能正确反映线框中电 流与时间关系的是（）解析：线框进入磁场的过程，磁通量向里增加，根据楞次定律得 知感应电流的磁场向外，由安培定则可知感应电流方向为逆时针，电 流 i 应为正方向，选项 B、C 错误；线框进入磁场的过程，线框有效的 切割长度先均匀增大后均匀减小，由 E = BLv,可知感应电动势先均匀 增大后均匀减小；线框完全进入磁场的过程，磁通量不变，没有感应 电

8、流产生.线框穿出磁场的过程，磁通量向里减小，根据楞次定律得 知感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流方向为顺时针，电 流 i 应为负方向；线框有效的切割长水平外力 F = F/安=B2L2V2R ，度先均匀增大后均匀减小，由E=BLv ,可知感应电动势先均匀增大后均匀减小，选项 A 正确，D 错误.答案：A6.（多选）（）（2019 德州模拟）如图甲所示，一正方形导线框 ABCD置 于匀强磁场中， 匀强磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化如图乙所示，则线框中的电流 I 和导线 AB 受到的安培力 F 随时间 t 变化的图象分别 是（规定垂直纸面向里的方向为磁感应强度的正方向，逆时针方向

9、为线 框中电流的正方向，向右为安培力的正方向）（）（）解析：由 B-t 图象可知，0；内，线圈中向里的磁通量增大，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，沿ABCDA 方向，即电流为正方向；T 内，线圈中向里的磁通量减小，由楞次定律可知，电 路中电流方向为顺时针方向，即电流为负方向；由法拉第电磁感应定 律=還，由于磁感应强度均匀变化，所以产生的感应电流大 小保持不变，选项 A 正确，B 错误；0；内，电路中电流方向为逆时 针，根据左手定则可知，AB 边受到的安培力的方向向右，为正值；TT 内，电路中的电流为顺时针，AB 边受到的安培力的方向向左，为负图叩H值；根据安培力的公式 F = BIL，

10、电流大小不变，安培力的大小与磁感 应强度成正比，选项 C 正确，D 错误.答案：AC7.（2019 上饶模拟）在如图所示的竖直平面内，在水平线 MN 的下 方有足够大的匀强磁场，一个等腰三角形金属线框顶点 C 与 MN 重合, 线框由静止释放，沿轴线 DC 方向竖直落入磁场中.忽略空气阻力， 从释放到线框完全进入磁场过程中， 关于线框运动的 v-1 图象，可能正确的是（）解析：线框进入磁场过程中受到的安培力F = BIl = BR 卫，线框切割磁感线的有效长度 I 增大、安培力增大，由牛顿第二定律得：mg FR22=ma,得 a= g扁才，线框由静止加速，由于 I、v 不断增大，a 不断减小，

11、则线框做加速度减小的加速运动，选项 C 正确.答案：C8.（2019 太原模拟）如图甲中，两平行光滑金属导轨放置在水平面 上且间距为 L,左端接电阻 R,导轨电阻不计.整个装置处于方向竖 直向下、磁感应强度为 B 的匀强磁场中.将质量为 m、电阻为 r 的金 属棒 ab 置于导轨上.当 ab 受到垂直于金属棒的水平外力 F 的作用由 静止开始运动时，F与金属棒速度 v 的关系如图乙所示.已知 ab 与导 轨始终垂直且接触良好，设 ab 中的感应电流为 I, ab 受到的安培力大D小为 F 安，R 两端的电压为 UR,R 的电功率为 P,则下图中正确的是（）解析：由题图乙可得 F =Fo- kv

12、，金属棒切割磁感线产生电动势 E2 2 2速运动，选项 A 正确；F安=V,UR=：BLR, R 消耗的功率 P=URR,R+rR+rR选项 B、C、D 错误.答案：A考点 3 电磁感应中的电路和动力学问题9.（多选）（2019 成都模拟）如图甲，线圈 A（图中实线，共 100 匝）的横截面积为 0.3 m2,总电阻 r= 2 Q, A 右侧所接电路中，电阻& = 2Q,R2=6Q电容 C= 3H开关 E 闭合.A 中有横截面积为 0.2 m2的区域 C（图中虚金属棒根据牛顿第二定律：(B2L2)F F 安=ma,代入得：F。一 k+v =lR+r 丿=BL V,金属棒中电流,金属棒受

13、安培力F安=BIL，对ma,所以金属棒做加速度减小的加速运动，当加速度减为零时，做匀BL v(R+ r)线），C 内有图乙所示的变化磁场，t= 0 时刻，磁场方 向垂直于线圈平面向里.下列判断正确的是（）A.闭合 S2、电路稳定后，通过 R2的电流由 b 流向 aB.闭合 S2、电路稳定后，通过 R2的电流大小为 0 4 AC .闭合 S2、电路稳定后再断开 Si，通过 R2的电流由 b 流向 a D .闭合S电路稳定后再断开 Si，通过 R2的电荷量为 7.2X10_6C解析：根据楞次定律，线圈中产生的感应电流为顺时针方向，则 闭合S2、电路稳定后，通过 R2的电流由 a 流向 b,选项 A

14、 错误；根据 法拉第电磁感应定律 E = nS= 100X036X0.2 V = 4 V，则闭合 S2、 电路稳定后，通过 R2的电流大小为 I =：丄，匕丄4丄。A = 0.4 A,Ri十民民2十 r 2 + 6+ 2选项 B 正确；闭合 S2、电路稳定后电容器上极板带正电，则当再断开 Si,电容器放电，通过 R2的电流由 a 流向 b,选项 C 错误；电路稳定 后电容器带电量 Q= CUR2= 3X106X0.4X6 C = 7.2X10一6C，则电路 稳定后再断开 Si,通过 R2的电荷量为 7.2X106C,选项 D 正确.答案：BD10.侈选）（）（2019桂林三校联考）如图甲所示，

15、光滑且足够长的金属 导轨 MN、PQ 平行地固定在同一水平面上，两导轨间距L= 0.20 m,两导轨的左端之间连接的电阻 R= 0.40 莒导轨上停放一质量 m= 0.10 kg的金属杆 ab,位于两导轨之间的金属杆的电阻 r = 0.10Q,导轨的 电阻可忽略不计.整个装置处于磁感应强度B= 0.50 T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下.现用一水平外力F 水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好， 若理想电压表的示数 U 随时间 t 变化的关系如图乙所示.求金属杆开 始运动经 t=5.0 s 时（）A. 通过金属杆的感应电流的大小为 1A,方向由

16、b 指向 aB. 金属杆的速率为 4 m/sC .外力 F 的瞬时功率为 1 WD. 05.0 s 内通过 R 的电荷量为 5 C解析：金属杆向右切割磁感线，由右手定则知电流方向为 b 指向 a, 金属杆开始运动经 t= 5.0 s,由图象可知电压为 0.4 V，根据闭合电路 欧姆定律得 I =U=器人=1 A,故 A 正确；根据法拉第电磁感应定律R知 E= BLv,根据电路结构可知：U =丄上，解得v= 5 m/s,故 B 错R十 r丄丄误；根据电路知 U =BLv = 0 08v=0 08at,结合 U-t 图象知金属杆丄丄十 r做匀加速运动，加速度为 a= 1 m/s2,根据牛顿第二定律

17、，在 5 s 末时 对金属杆有：F BIL = ma,解得：F = 0.2 N,此时 F 的瞬时功率 P=Fv = 0.2X5 W = 1 W，故 C 正确；05.0 s 内通过丄丄的电荷量为 q= It答案：AC11. （2019 怀化模拟）如图甲所示，足够长、电阻不计的光滑平行 金属导轨 MN , PQ 竖直放置，其宽度 L = 1 m, 匀强磁场垂直穿过 导轨平面， 导轨的上端 M 与 P 之间连接阻值为丄丄=0.400的电阻， 质 量为 m= 0.01kg,电阻为 r = 0.30O勺金属棒 ab 紧贴在导轨上.现使 金属棒 ab 由静止开E-1丄丄十r丄丄十rBx ；at2xL丄丄十

18、 r2.5 C,故 D 错误.始下滑，下滑过程中 ab 始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离 x 与时间 t 的关系如图乙所示，图乙中的 0A 段 为曲线，AB 段为直线，磁感应强度 B 的大小;(3)在金属棒 ab 从开始运动的 1.5 s 内，电阻 R 上产生的热量. 解析：由右手定则可知，ab 中的感应电流由 a 流向 b, ab 相当于电源，则 b 点电势高，a 点电势低;由 x-t 图象求得 t= 1.5 s 时,Ax 112 7金属棒的速度v= 2.1 1.5m/s=7m/s金属棒匀速运动时所受的安培力大小为F = BIL , I =E, E =R 十 rBL v,根据平衡条

19、件得 F = mg,则有 mg= B2；2；,代入数据解得 B= 0.1 T;金属棒 ab 在开始运动的 1.5 s 内，金属棒的重力势能减小转化 为金属棒的动能和电路的内能.设电路中产生的总焦耳热为Q,导轨电阻不计，g 取 10 m/(忽略 ab 棒运动过程中对原磁场的影响) ).求:p-qk11,2* M*1X X1xJ(1)判断金属棒两端a、b 的电势高低;联立得 FB2L2VR+ r1-5 2.1必图乙图1根据能量守恒定律得 mgx= ?mv2+ Q,代入数据解得 Q = 0.455 J,R故 R 产生的热量为 QR=Q= 0.26 J.R+ r答案：( (1)b 点电势高，a 点电势低( (2)0.1 T (3)0.26 J12. (20 佃泉州模拟) )如图，水平面内有一光滑金属导轨 QPMN , MP边长度为 d= 3 m、阻值为 R= 1.5Q,且 MP 与 PQ 垂直，与 MN 的夹角为135 MN、PQ 边的电阻不计.将质量 m= 2 kg、电阻不计 的足够长的直导体棒搁在导