2.4电磁感应的案例分析基础巩固（ 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，水平放置的光滑金属长导轨MM′和NN′之间接有电阻R，导轨平面在直线OO′左、右两侧的区域分别处在方向与轨道平面垂直的匀强磁场中，设左、右区域的磁场的磁感应强度方向相反、大小均为B，一根金属棒ab垂直放在导轨上并与导轨接触良好，棒和导轨的电阻均不计．金属棒ab始终在水平向右的恒定拉力F的作用下，在左边区域中恰好以速度v做匀速直线运动，则以下说法中正确的是

(

)A．金属棒在虚线左侧运动时通过金属棒的电流方向从a到bB．金属棒在虚线右侧运动时通过电阻的电流为C．水平恒力的大小为D．金属棒在虚线右侧先减速运动，最后以的速度匀速运动2．如图所示，水平面上方的一个宽为4L的区域存在一个垂直纸面向里的匀强磁场区域，区域的左边有一辆绝缘小车，车上固定一个边长为L的正方形导线框abcd，bc边紧靠磁场区域，现给小车一个初速度v0，小车和线框的总质量为m，不计一切摩擦，小车运动的速度v和位移x的图象画出了一部分（图中所标为已知），根据图象，以下说法正确的是A．小车离开磁场后的速度为0.8v0B．小车进入磁场的过程中做加速度增大的变加速运动C．由于图象不完整，不知道小车穿出磁场的运动规律，所以无法求出小车离开磁场后的速度D．小车穿过磁场的过程中，线框产生的内能为032mv023．如图所示，光滑水平导轨处于磁感应强度为B的竖直匀强磁场中，质量为m的金属棒置于轨道上，①先闭合开关S，再使金属棒获得水平向右的初速度，到最终稳定，回路中产生的焦耳热为；②金属棒先获得水平向右的初速度，运动后到某位置闭合开关S，到最终稳定，回路中产生的焦耳热为，已知滑轨左端接的电阻阻值为R，其余电阻均不计，则（）A．B．C．、的大小关系与开关闭合的位置有关D．如果仅增大磁感应强度B，其余条件不变，则、都会增大4．如图所示，两根平行的光滑长直金属导轨，其电阻不计，导体棒ab、cd跨在导轨上，ab的电阻R大于cd的电阻r，当cd在大小为F1的外力作用下匀速向右滑动时，ab在大小为F2的外力作用下保持静止，那么以下说法中正确的是()A．Uab>Ucd，F1>F2B．Uab＝Ucd，F1<F2C．Uab＝Ucd，F1＝F2D．Uab>Ucd，F1＝F25．如图所示，光滑的平行金属导轨固定于水平绝缘面上，除R外其它电阻均不计，垂直于导轨平面有一匀强磁场．当质量为m的金属棒cd在水平恒力F作用下由静止向右滑动过程中，下列说法中正确的是A．水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能B．只有在cd棒做匀速运动时，F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能C．无论cd棒做何种运动，它克服磁场力做的功一定不等于电路中产生的电能D．金属棒cd一定做匀变速运动6．如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是()A．B．C．D．7．如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQMN所围的成面积为S，PQ之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻．导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0～2t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态．下列说法正确的是（）A．在0～2t0时间内，导轨棒受到的导轨的摩擦力方向先向左后向右，大小不变B．在0～t0内，通过导体棒的电流方向为N到MC．在t0～2t0内，通过电阻R的电流大小为D．在0～2t0时间内，通过电阻R的电荷量为8．如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向外，abcd是位于纸面内的梯形线圈，其中ad=H、bc=h，ad与bc间的距离也为l，t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中感应电流I随时间t变化的图线可能是（）A． B．C． D．9．在如图所示的匀强磁场中有一光滑的金属轨道，轨道上放有两根平行金属棒AB、CD。当棒AB向右平行移动时，棒CD将（）A．保持静止 B．向左运动C．向右运动 D．发生转动10．电磁弹射器是航空母舰上一种高效的舰载机起飞装置，我国的未来航母也将采用这种装置，其工作原理如图所示。足够长的光滑导轨间距为L，电阻不计，左端接有电动势为E的电源，系统处于竖直向下的匀强磁场中。闭合开关S后，质量为m、长度等于导轨间距的金属棒ab由静止开始运动，最后达到稳定速度vm。加速到稳定速度的过程中，电源提供的能量为Es，电源、金属棒产生的焦耳热分别为Q1，Q2，下列说法正确的是（）A．金属棒ab先做匀加速直线运动最后做匀速直线运动B．达到稳定速度时金属棒的感应电动势小于EC．稳定速度D．磁场的磁感应强度为11．如图所示，一匀强磁场区域宽40cm，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20cm的正方形线框以垂直于磁场边界的恒定速度通过该磁场区域。在线框通过该磁场区域的过程中线框速度方向始终与磁场边界垂直，线框刚进入磁场时开始计时，规定线框中电流逆时针方向为正方向，下列图线能正确反映该过程中电流强度随时间变化的规律的是（）A． B．C． D．12．某电磁缓冲车是利用电磁感应原理进行制动缓冲，它的缓冲过程可等效为：小车车底安装着电磁铁，可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；水平地面固定着闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，ab边长为L，如图所示(俯视)。缓冲小车水平通过线圈上方，线圈与磁场的作用使小车做减速运动，从而实现缓冲。已知小车总质量为m，受到地面的摩擦阻力为f，小车磁场刚抵达线圈时，速度大小为。则下列说法正确的是（）A．小车磁场刚抵达线圈时，线圈中感应电流I的大小为零B．小车磁场刚抵达线圈时，线圈ab段中电流的方向是从a到bC．小车缓冲过程中的最大加速度am的大小为D．小车缓冲过程中的最大加速度am的大小为13．如图，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为L．现有一边长为L的正方形线框abcd，在外力作用下，保持ac垂直磁场边缘，并以沿x轴正方向的速度水平匀速地通过磁场区域，若以逆时针方向为电流正方向，下图中能反映线框中感应电流变化规律的图是（）A． B．C． D．14．如图所示，光滑且足够长的两平行金属导轨固定在同一水平面上，两导轨间的距离，定值电阻、，导轨上放一质量为的金属导体棒，棒的电阻。整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面向上，现用一拉力沿水平方向向左拉棒，使棒以一定的初速度开始运动，如图为中电流的平方随时间的变化关系图像，导轨的电阻不计。下列说法正确的是（）A．末棒的速度大小为B．内中产生的焦耳热为C．内拉力所做的功为D．棒受到的安培力的大小与时间的关系为15．如图所示，两宽度均为a的水平匀强磁场，磁感应强度的大小等，两磁场区域间距为4a。一个边长为a的正方形金属线框从磁场上方距离为a处由静止自由下落，匀速通过上方匀强磁场区域，之后又通过下方匀强磁场区域。已知下落过程中线框平面始终在竖直平面内，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．线框通过上、下两个磁场的过程中产生的电能相等B．线框通过上、下两个磁场的过程中流过线框的电荷量不相等C．线框通过下方磁场的过程中加速度的最大值与重力加速度的大小相等D．线框通过上、下两个磁场的时间相等二、填空题（共3题）16．如图所示，“日”字形线框质量为m，长短边长分别为、l，短边电阻为r，竖直边电阻不计.当它的下边刚落进宽度为l的匀强磁场B时，即做匀速运动，则线框穿过磁场的时间为___________.17．如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行光滑金属导轨MN和PQ，它们的电阻忽略不计，在M和P之间接有阻值R为4Ω的定值电阻，现有一质量m为0.5kg的导体棒ab，长L=0.5m，其电阻r为1.0Ω，与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，现使导体棒ab以v=8m/s的速度向右做匀速运动。求：(1)导体棒ab中电流的方向_____________；(2)ab两端电压U=_____________V；(3)导体棒ab所受的外力大小_____________N。18．把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出(如图)，第一次速度为v1，第二次速度为v2，且v2＝2v1，则前、后两种情况下安培力之比_____,拉力做功之比______，拉力的功率之比______，线圈中产生的焦耳热之比______，通过导线横截面的电量之比______．三、综合题（共4题）19．如图甲所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈，线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈的匝数，边长、，电阻。磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求：（1）3s时线圈内感应电动势的大小和感应电流的方向；（2）在内通过线圈的电荷量；（3）在内线圈产生的焦耳热。20．如图所示，一滑块放在水平轨道上，下方用绝缘杆固定一边长为、匝数为10匝的正方形金属线框，已知线框的总阻值为，线框、绝缘杆以及滑块的总质量为，滑块与水平轨道之间的的动摩擦因数为。水平轨道的正下方有长为、宽为的长方形磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，且线框的上边缘刚好与磁场区域的中心线重合。现给滑块施加一水平向右的外力，使整个装置以恒定的速度通过磁场区域，从线框进入磁场瞬间开始计时，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，重力加速度为。（1）正方形线框刚要全部进入磁场时外力应为多大；（2）正方形线框从刚进入磁场到刚好离开磁场的过程中，外力做的功为多少。21．如图甲所示，在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R＝4Ω的定值电阻，两导轨在同一平面内。质量为m＝0.1kg，长为L＝0.1m的导体棒ab垂直于导轨，使其从靠近电阻处由静止开始下滑，已知导体棒电阻为r＝1Ω，整个装置处于垂直于导轨面的匀强磁场中，导体棒下滑过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示，(g＝10m/s2)。求：（1）导轨平面与水平面间夹角θ；（2）磁场的磁感应强度B；（3）若靠近电阻处到底端距离为20m，ab棒在下滑至底端前速度已达10m/s，求ab棒下滑的整个过程中，电阻R上产生的焦耳热。22．如图所示，竖直放置的平行导轨上搁置了一根