物理高二高三衔接适应性《电磁感应》专题训练

1、物理高二高三衔接适应性?电磁感应?专题训练1(2021·江苏高考)如图817所示，固定的水平长直导线中通有电流 I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中()A穿过线框的磁通量保持不变 图817B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安培力的合力为零D线框的机械能不断增大解析：当线框由静止向下运动时，穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可得产生的感应电流的方向为顺时针且方向不发生变化，A错误，B正确；因线框上下两边所在处的磁场强弱不同，线框所受的安培力的合力一定不为零，C错误；整个线框所受的安培力的合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能减小，

2、D错误。答案：B2如图818所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，磁场区域在x轴方向宽度均为a，在y轴方向足够宽。现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过磁场区域。 图818 假设以逆时针方向为电流的正方向，在图819的四个图像中，线框中感应电流i与线框移动的位移x的关系图像正确的选项是()图819解析：由楞次定律可以判断电流方向，在导线框同时处在两个磁场中时的某个时刻产生的感应电动势、感应电流是进、出磁场时的2倍，比照选项中各图像可知选项C正确。答案：C3用一根横截面积为S、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的圆环，a

3、b为圆环的一条直径。如图820所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率k(k<0)。那么()A圆环中产生逆时针方向的感应电流 图820B圆环具有扩张的趋势C圆环中感应电流的大小为D图中a、b两点间的电势差Uab|kr2|解析：根据楞次定律可知，磁通量减小，产生顺时针方向的感应电流，A选项不正确；圆环面积有扩张的趋势，B选项正确；产生的感应电动势为/tkr2/2，那么电流大小为|，C选项不正确；Uab等于kr2的绝对值，D选项正确。答案：BD4如图821所示，矩形单匝导线框abcd竖直放置，其下方有一磁感应强度为B的有界匀强

4、磁场区域，该区域的上边界PP水平，并与线框的ab边平行，磁场方向与线框平面垂直。线框ab边长为L1，ad边长为L2，线框质量为m，总电阻为R。现无初速度地释放线框，在下落过程中线框所在平面始终与磁场垂直，且线框的ab边始终与PP平行。重力加速度为g。 图821假设线框恰好匀速进入磁场，求：(1)dc边刚进入磁场时，线框受安培力的大小F；(2)dc边刚进入磁场时，线框速度的大小v；(3)在线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中，重力做的功W。解析：(1)由于线框匀速进入磁场，所以线框进入磁场时受安培力的大小Fmg(2)线框dc边刚进入磁场时，那么感应电动势EBL1v感应电流Idc边受安培力的大

5、小FBIL1又Fmg解得线框速度的大小v。(3)在线框从开始下落到dc边刚进入磁场的过程中，重力做功W1，根据动能定理得W1mv2在线框从dc边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程中，重力做功W2，那么W2mgL2所以WW1W2mgL2。答案：(1)mg(2)(3)mgL25(2021·南昌模拟)如图822所示，光滑的平行金属导轨CD与EF间距为L1 m，与水平面夹角为30°，导轨上端用导线CE连接(导轨和连接线电阻不计)，导轨处在磁感应强度为B0.1 T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，一根电阻为R1 的金属棒MN两端有导电小轮搁在两导轨上，棒上有吸水装置P，取沿导轨向

6、下为x轴正方向。坐标原点O在CE中点，开始时棒处在x0位置(即与CE重合)，棒的起始质量不计。当棒自静止开始下滑时，便开始吸水，质量逐渐增大，设棒质量的增加量与位移x的平方根成正比，即mk，k为一常数，k0.1 kg·m。 图822(1)猜想金属棒下滑过程中做的是什么性质的运动，并加以证明。(2)求金属棒下滑2 m位移时速度为多大？解析：(1)由于棒从静止开始运动，因此首先可以确定棒开始阶段做加速运动，如下图，棒在下滑过程中沿导轨方向有向下的重力分力mgsin和向上的安培力F。由于m随位移x增大而增大，所以mgsin是一个变力；而安培力与速度有关，也随位移增大而增大。如果两个力的差值

7、恒定，即合外力是恒力的话，棒做匀加速运动。不妨假设棒做的是匀加速运动，且下滑位移x时的加速度为a。安培力FBIL，I，所以F根据牛顿第二定律，有mgsinFma有mgsinma棒做匀加速运动，那么瞬时速度v由于mk，代入后得到kgsink·a消去后得到kgsinka0从上述方程可以看出a的解是一个定值，与位移x无关，这说明前面的假设成立，棒的运动确实是匀加速运动。(2)将题目给出的数据代入式得01×10×0.50.1a0化简得10a·500令y，那么上式可写作10y2y500解得y2.17，即ay24.71 m/s2根据匀变速运动规律vx m/s4.34

8、 m/s。答案：(1)加速直线运动，证明见解析(2)4.34 m/s一、选择题此题共9个小题，每题7分，共63分，每题至少有一个选项正确，请将正确选项前的字母填在题后的括号内1在水平面内有一固定的U形金属框架，框架上放置一根重金属杆ab，金属杆与框接触电阻不计，整个装置放在竖直方向的磁场中，如图1所示，那么以下判断正确的选项是()A只有当磁场方向向上且增强，ab杆才可能向左移动B当磁场为匀强磁场时，给杆一个初速度，杆可以匀速移动C无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab杆就有向右移动的可能 图1D当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，但它不一定移动解析：当磁场方向向上且增强时，由楞次定律知杆中有从

9、a到b的感应电流，因不知杆与框架间的摩擦力大小，由左手定那么知杆有可能向左运动，当磁场方向向下且增强时，由楞次定律和左手定那么也可判定杆有可能向左运动，A错；同理可知无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab杆都有向右移动的可能，C对；当磁场为匀强磁场时，给杆一个初速度，杆切割磁感线，产生一个阻碍杆运动的安培力，杆不可能匀速移动，B错；当磁场变化时，回路中的磁通量发生变化，由楞次定律知ab杆中一定有电流产生，但杆不一定移动，D对。答案：CD2(2021·江苏高考)如图2所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接

10、触良好。t0时，将开关S由1 掷到2。q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。以下图像正确的选项是 () 图2图3解析：当开关S由1掷到2时，电容器开始放电，此时电流最大，棒受到的安培力最大，加速度最大，此后棒开始运动，产生感应电动势，棒相当于电源，利用右手定那么可判断棒上端为正极，下端为负极，与电容器的极性相同，当棒运动一段时间后，电路中的电流逐渐减小，当电容器极板电压与棒两端电动势相等时，电容器不再放电，电路电流等于零，棒做匀速运动，加速度减为零，所以C错误，B错误，D正确；因电容器两极板间有电压，qCU不等于零，所以A错误。答案：D3如图4所示，E为电池，

11、L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关。对于这个电路，以下说法中正确的选项是()A刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等 图4C闭合开关S待电路到达稳定，D1熄灭，D2比原来更亮D闭合开关S待电路到达稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭解析：开关S闭合的瞬间，线圈L可看做暂时的断路，故通过两灯泡的电流相等，且同时亮，A对B错；电路稳定后，由于线圈直流电阻忽略不计，将灯泡D1短路，灯泡D2获得更多电压，会更亮。C对；假设断开开关S，此时线圈与灯泡D

12、1构成回路，继续对其供电，灯泡D1将闪亮一下后再逐渐熄灭，灯泡D2无法形成回路将立即熄灭，D对。答案：ACD4如图5所示，闭合导线框的质量可忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场，假设第一次用0.3 s 时间拉出，外力做的功为W1，通过导线截面的电荷量为q1；假设第二次用0.9 s 时间拉出，外力做的功为W2，通过 图5导线截面的电荷量为q2，那么()AW1>W2，q1q2BW1>W2，q1<q2CW1<W2，q1<q2 DW1>W2，q1>q2解析：通过导线横截面的电荷量为q·t，与时间无关，故q1q2；设导线框竖边长为L1，横边长为L2

13、，那么外力克服安培力做功为WB··L1·L2，因为t1<t2，所以W1>W2，选项A正确。答案：A5(2021·海南高考)如图6，EOF和EOF为空间一匀强磁场的边界，其中EOEO，FOFO，且EOOF；OO为EOF的角平分线，OO间的距离为L；磁场方向垂直于纸面向里。一边长为L的正方形导线框沿OO方向匀速通过磁场，t0时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向为正，那么如图7中的感应电流i与时间t的关系图线可能正确的选项是() 图6图7解析：根据楞次定律，线框刚进入磁场时感应电流沿逆时针方向，故C、D错误。再根据EBLv，线框通

14、过磁场的过程中，导体切割磁感线的有效长度发生变化，感应电动势先增大，后不变，再减小，然后再反向增大，后不变，再减小，故A错误，B正确。答案：B6等离子气流由左方连续以v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接。线圈A内有随图8乙所示的变化磁场。且磁场B的正方向规定为向左，如图8甲所示，那么以下说法正确的选项是()图8A01 s内ab、cd导线互相排斥B12 s内ab、cd导线互相排斥C23 s内ab、cd导线互相排斥D34 s内ab、cd导线互相排斥解析：由左侧电路可以判断ab中电流方向由a到b；由右侧电路及图乙可以判断，02 s内cd中电流为由

15、c到d，跟ab中电流同向，因此ab、cd相互吸引，选项A、B错误；24 s内cd中电流为由d到c，跟ab中电流反向，因此ab、cd相互排斥，选项C、D正确。答案：CD7(2021·安徽高考)如图9所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)。那么线框内产生的感应电流的有效值为()A. B. 图9C. D.解析：线框转动的角速度为，进磁场的过程用时周期，出磁场的过程用时周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为I，那么转动一周产生的感应电流的有效值满足：I2RT()2

16、R×T，解得I，D项正确。答案：D8如图10所示，相距为d的两水平虚线L1、L2之间有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线圈abcd的边长为L(L<d)、质量为m、电阻为R。现将线圈在磁场上方高h处由静止释放，ab边刚进入磁场时的速度和刚离开磁场时的速度相同，在线圈全部穿过磁场过程中，以下说法正确的选项是()A线圈克服安培力所做的功为mgL 图10B线圈克服安培力所做的功为2mgdC线圈的最小速度一定为D线圈的最小速度一定为解析：因为ab边刚进入磁场时速度和刚离开磁场时速度相同，都为v1，由能量守恒得，进磁场时克服安培力做功为mgd，又出磁场和进磁场时速度相同，

17、全部穿过磁场过程中线圈克服安培力所做的功为2mgd，选项A错误而B正确；cd边刚进磁场时速度最小为v，那么有mgdmg(hL)mv2，即v，选项C错误而D正确。答案：BD9如图11甲所示，bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的电阻为R，整个装置放于垂直框架平面的变化磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示，PQ能够始终保持静止，那么0t2时间内，PQ受到的安培力F和摩擦力f随时间变化的图像可能正确的选项是(取平行斜面向上为正方向)() 图11图12解析：在0t2内，磁场随时间均匀变化，故回路中产生的感应电流大小方向均恒定，所以PQ受到的安

18、培力FBILB，方向先沿斜面向上，t1时刻之前方向变为沿斜面向下，故A项正确，B项错；静摩擦力fmgsinBIL，假设t0时刻，mgsin>BIL，那么f刚开始时沿斜面向上，假设t0时刻，mgsin<BIL，那么f刚开始时沿斜面向下，C、D都有可能。答案：ACD二、计算题(此题共3个小题，共37分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10(10分)如图13甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S200 cm2，匝数n1 000，线圈电阻r1.0 。线圈与电阻R构成闭合

19、回路，电阻R4.0 。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：图13(1)t2.0 s时刻，通过电阻R的感应电流大小；(2)在t5.0 s时刻，电阻R消耗的电功率；(3)06.0 s内整个闭合电路中产生的热量。解析：(1)根据法拉第电磁感应定律，04.0 s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流。t2.0 s时的感应电动势E1nn根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流I1解得I10.2 A.(2)由图像可知，在4.06.0 s时间内，线圈中产生的感应电动势E2nn根据闭合电路欧姆定律，t5.0 s时闭合回路中的感应电流I20.8 A电阻消耗的电功率P2IR2.56 W。

20、(3)根据焦耳定律，04.0 s内闭合电路中产生的热量Q1I(rR)t10.8 J406.0 s内闭合电路中产生的热量Q2I(rR)t26.4 J。06.0 s内闭合电路中产生的热量QQ1Q27.2 J。答案：(1)0.2 A(2)2.56 W(3)7.2 J11(12分)如图14所示，半径为r、圆心为O1的虚线所围的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场右侧有一竖直放置的平行金属板C和D，两板间距离为L，在C、D板中央各有一个小孔O2、O3。O1、O2、O3在同一水平直线上，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距也为L。M、P两点间接有阻值为R的电阻。

21、一根质量为M的均匀直导体棒ab放在两导轨上，并与导轨垂直，闭合回路，导轨与导体棒的电阻不计，二者之间的摩擦不计。整套装置处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，磁场方向垂直于斜面向上。整个装置处在真空室中，有一电荷量为q、质量为m的粒子(重力不计)，以速率v0从圆形磁场边界上的最低点E沿半径方向射入圆形磁场区域，最后从小孔O3射出。现释放导体棒ab，其沿着斜面下滑h后开始匀速运动，此时仍然从E点沿半径方向射入圆形磁场区域的相同粒子恰好不能从O3射出，而从圆形磁场的最高点F射出。求：资料个人收集整理，勿做商业用途图14(1)圆形磁场的磁感应强度B。(2)导体棒ab的质量M。(3)导体棒ab下落h的整个过程中，导体棒ab克服安培力做的功为多少？解析：(1)在圆形磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知半径为r洛伦兹力提供向心力qv0Bm解得B。(2)根据题意粒子恰好不能从O3射出的条件为mvqUab导体棒ab做匀速运动时，Mgs