2.4电磁感应的案例分析基础巩固练习（ 含答案）

2.4电磁感应的案例分析基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册一、选择题（共15题）1．如图所示，空间分布着宽为L，方向垂直于纸面向里的匀强磁场．一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域．规定逆时针方向为电流的正方向，则感应电流随位移变化的关系图象(i－x)正确的是：() B． C． D．2．如图所示，匀强磁场区域宽度为L，将一边长为d(d>L)的矩形线圈以恒定的速度v向右通过磁场区域，在这个过程中，没有感应电流的时间为（）A．d/v B．2d/v C．(d-L)/v D．(d-2L)/v3．水平放置的光滑导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向如图所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计．现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过位移为x时，ab达到最大速度v.此时撤去外力，最后ab静止在导轨上．在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是()A．撤去外力后，ab做匀减速运动B．合力对ab做的功为FxC．R上释放的热量为Fx＋mv2D．R上释放的热量为Fx4．如图所示，质量为m，高度为h的矩形导体线框在竖直面内由静止开始自由下落．它的上下两边始终保持水平，途中恰好匀速通过一个有理想边界的匀强磁场区域，区域上下宽度也为h，则线框在此过程中产生的热量（）A．mgh B．大于mgh，小于2mghC．2mgh D．大于2mgh5．如图所示，阻值不计、足够长的平行光滑导轨竖直放置，上端连接一电阻，一金属棒（电阻不计）水平放置与导轨接触良好，导轨平面处于匀强磁场中且与磁场方向垂直，金属棒从某处由静止释放向下运动，设运动过程中棒的加速度为a、动量为p、通过的电荷量为q、重力势能为、位移为x、运动时间为t．下列图像不正确的是（）A． B．C． D．6．在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示。PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为，则下列说法正确的是（）A．此过程中通过线框截面的电荷量为B．此时线框的加速度为C．此过程中回路产生的电能为2mv2D．此时线框中的电功率为7．如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，电阻为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀增大到2B。在此过程中，通过线圈导线某个横截面的电荷量为（）A． B． C． D．8．如图，半径为L的半圆弧轨道PQS固定，电阻忽略不计，O为圆心。OM是可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好，OM金属杆的电阻值是OP金属杆电阻值的一半。空间存在如图的匀强磁场，磁感应强度的大小为B；现使OM从OS位置以恒定的角速度顺时针转到OQ位置，则该过程中（）A．MO两点的电压B．MO两点的电压C．回路中电流方向沿D．回路中电流方向沿9．光滑绝缘水平面上有一边长为a的闭合金属正三角形线框，完全处于垂直线框平面向下的匀强磁场中（如图中虚线位置），左边与磁场右边界平行．现把框架匀速水平向右拉出磁场，其离开磁场右边界的位移为x，如图所示，则下列图象与这一过程相符合的是()A． B．C． D．10．如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R．金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（）A．ab中的感应电流方向由b到aB．ab中的感应电流逐渐减小C．ab所受的安培力保持不变D．ab所受的静摩擦力逐渐减小11．如图所示，水平地面上方的矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个用相同材料、相同粗细的导线绕制的单匝闭合正方形线圈1和2，其边长分别是L1和L2，L1>L2．两个线圈均在距磁场上边界高处由静止开始自由下落．整个运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界，设线圈1和2刚进入磁场时的加速度大小分别为a1、a2，不计空气阻力，则A．a1=a2 B．a1>a2C．a1<a2 D．条件不足，无法比较a1、a2的大小12．如图xoy平面为光滑水平面，现有一长为d宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B=2B0cosx（式中B0为已知量），规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为R，t=0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是（）A．外力F为恒力B．线圈在运动过程中合外力对其做功不为零C．经过，线圈中产生的电热D．t=0时，外力大小13．电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，在下图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x的关系图象正确的是（）A． B．C． D．14．如图所示，直线边界ab的下方有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．边长为L的正三角形导线框（粗细均匀）绕过a点的转轴在纸面内顺时针匀速转动，角速度为ω。当ac边即将进入磁场时，a、c两点间的电压为A．BωL2B．BωL2C．BωL2D．BωL215．随着航空领域的发展，实现火箭回收利用，成了各国都在重点突破的技术。为了回收时减缓对地碰撞，设计师在返回火箭的底盘上安装了电磁缓冲装置。该装置可简化为：由高强绝缘材料制成的闭合单匝正方形线圈abcd组成缓冲滑块，绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出）组成火箭主体，超导线圈能产生垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用，火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为v0，经过时间t火箭着陆，速度恰好为零。线圈abcd的电阻为R，其余电阻忽略不计。ab边长为L，火箭主体的质量为m，匀强磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力均不计，下列判断正确的是（）A．缓冲滑块刚停止运动时，线圈ab边两端的电势差为BLv0B．缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小为g-C．火箭主体的速度从v0减到零下降的高度为D．火箭主体的速度从v0减到零过程中产生的电能为二、填空题（共4题）16．如图所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场磁感强度为B，方向垂直轨道所在平面，一根长直金属棒与轨道成60°角放置，当金属棒以垂直棒的恒定速度v沿金属轨道滑行时，电阻R中的电流大小为________，方向为________（不计轨道与棒的电阻）．17．如图，边长为6m，电阻r=5Ω的正方形单匝线圈放在磁感应强度B=3T的区域性磁场中，将线圈以2m/s的速度匀速从磁场中向左拉出，这一过程中线圈的感应电流大小是____A，方向是________（填“顺时针”或“逆时针”），穿过线圈横截面的电量q=____C．18．两个由相同导线组成的正方形线框边长之比为2:1，由磁场外分别以2v和v匀速拉入匀强磁场中，不计一切摩擦，且导线电阻与长度成正比，则在此过程中线框中产生的热量之比为__，通过线框截面的电量之比为__。19．如图所示，PQ和MN为水平放置的光滑平行金属导轨，间距为L=1.0m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=0.02kg，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M=0.03kg，悬在空中。在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10m/s2.(1)为了使物体c能保持静止，应该在棒中通入多大的电流I1？电流的方向如何？(2)若在棒中通入方向a到b的电流I2=2A，导体棒的加速度大小是多少？三、综合题（共4题）20．如图甲所示，单匝正方形线框abcd的电阻，边长，匀强磁场垂直于线框平面，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。求：（1）0~4s内线框中产生的感应电流I；（2）3s时ab边所受安培力的大小F。21．如图所示，宽度L=1m的足够长的U形金属光滑导轨水平放置，右端接有R=0.8Ω的电阻，框架处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T．导轨上放置一根质量m=0.5kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab。用一水平向左的恒力F=5N的力使棒从静止开始沿导轨运动（棒始终与导轨接触良好且垂直，导轨及其余电阻不计，g取10m/s2）当ab的速度达到2m/s时，求：（1）此时刻ab杆产生的感应电动势的大小；（2）此时刻ab杆的加速度的大小；（3）ab杆所能达到的最大速度是多少？22．如图所示，两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角θ，导轨间距，所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直斜面向上．将甲乙两电阻阻值相同、质量均为m的相同金属杆如图放置在导轨上，甲金属杆处在磁场的上边界，甲乙相距.静止释放两金属杆的同时，在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力F，使甲金属杆在运动过程中始终做沿导轨向下的匀加速直线运动，加速度大小.(1)乙金属杆刚进入磁场时，发现乙金属杆作匀速运动，则甲乙的电阻R各为多少？(2)）以刚释放时t=0，写出从开始到甲金属杆离开磁场，外力F随时间t的变化关系，并说明F的方向．(3)乙金属杆在磁场中运动时，乙金属杆中的电功率多少？(4)若从开始释放到乙金属杆离开磁场，乙金属杆中共产生热量Q，试求此过程中外力F对甲做的功．23．如图所示，导体棒b在匀强磁场中向右运动，请标出导体棒中的