高考物理選修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí) 電磁感應(yīng) 復(fù)習(xí)與鞏固 提高

【鞏固練習(xí)】 一、選擇題 1．如圖所示，水平放置的光滑導(dǎo)軌MN、PQ足夠長(zhǎng)，兩導(dǎo)軌放于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體AB和CD分別以速度v1和v2向左、向右兩個(gè)方向勻速運(yùn)動(dòng)。關(guān)于ABCDA電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算和感應(yīng)電流方向的判斷，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A．可以根據(jù)兩導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況求出單位時(shí)間內(nèi)電路面積的改變等，再由法拉第電磁感應(yīng)定律求出回路的電動(dòng)勢(shì) B．可以先求得兩導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)各自產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再由電源串聯(lián)規(guī)律求出曰路總的電動(dòng)勢(shì) C．電路中感應(yīng)電流的方向既可以用楞次定律判斷，也可以用右手定則判斷 D．電路中感應(yīng)電流的方向只能用右手定則判斷 2．下圖中，金屬棒中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的是（ ） 3．(2014 焦作一模)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置，間距為l＝1 m，cd間、de間、cf間分別接著阻值R＝10 Ω的電阻。一阻值R＝10 Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好；導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛蒪到a B．cd兩端的電壓為1 V C．de兩端的電壓為1 V D．fe兩端的電壓為1 V 4．半徑為R的圓形線圈，兩端A、D接有一個(gè)平行板電容器，線圈垂直放在隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，則要使電容器所帶電荷量Q增大，可以采取的措施是 （ ） A．增大電容器兩極板間的距離 B．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率 C．減小線圈的半徑 D．改變線圈所在平面與磁場(chǎng)方向間的夾角 5．如圖所示，由粗細(xì)均勻的電阻絲制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進(jìn)入一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到圖示位置（∠aOb=90°）時(shí)，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差為（ ） A． B． C． D． 6．如圖所示是磁懸浮的原理圖，圖中P是柱形磁鐵，Q是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán)，將超導(dǎo)圓環(huán)Q水平放在磁鐵P上，Q就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵P的上方，下列敘述正確的是（ ） A．Q放入磁場(chǎng)的過(guò)程中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，穩(wěn)定后感應(yīng)電流消失 B．Q放入磁場(chǎng)的過(guò)程中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，穩(wěn)定后感應(yīng)電流仍存在 C．如果P的N極朝上，Q中感應(yīng)電流的方向如圖所示 D．如果P的S極朝上，Q中感應(yīng)電流的方向與圖中所示的方向相反 7．在生產(chǎn)實(shí)際中，有些高壓直流電路含有自感系數(shù)很大的線圈，當(dāng)電路中的開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)時(shí)，線圈中產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，使開(kāi)關(guān)S處產(chǎn)生電弧，危及操作人員的安全。為了避免電弧的產(chǎn)生，可在線圈處并聯(lián)一個(gè)元件，如圖所示方案可行的是（ ） 8．(2014 汕頭質(zhì)檢)如圖所示，圓形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，下列表述正確的是(　　) A．線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B．穿過(guò)線圈a的磁通量變小 C．線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì) D．線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大 9．如圖所示，質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框從某一高度自由落下后，通過(guò)一高度也為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。則線框通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱（ ） A．可能大于2mgL B．可能等于2mgL C．可能小于2mgL D．可能為零 10．圖中A是一邊長(zhǎng)為的正方形線框，電阻為R。今維持線框以恒定的速度v沿x軸運(yùn)動(dòng)，并穿過(guò)圖中所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B區(qū)域。若以x軸正方向作為力的正方向，線框在圖示位置的時(shí)刻作為時(shí)間的零點(diǎn)，則磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力F隨時(shí)間t的變化圖線（見(jiàn)圖）為（ ） 二、填空題 11．如圖所示，在水平金屬導(dǎo)軌上有電阻R=0.1Ω，金屬桿ab與導(dǎo)軌組成一閉合矩形電路、，兩條導(dǎo)軌間距離1=40 cm，矩形中導(dǎo)軌長(zhǎng)2=50 cm，導(dǎo)軌區(qū)域處于與水平面成30°角的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律是B=(2+0.2t)T。若t=10 s時(shí)，ab仍靜止，導(dǎo)軌與ab的電阻不計(jì)，則這時(shí)流經(jīng)ab的電流I=________，ab所受摩擦力為_(kāi)_______。 12．如圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置。 （1）將圖中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整。 （2）如果在閉合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下，那么合上開(kāi)關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有： ①將原線圈迅速插入副線圈時(shí)，靈敏電流計(jì)指針將________； ②原線圈插入副線圈后，將滑動(dòng)變阻器觸頭迅速向左拉時(shí)，靈敏電流計(jì)指針________。 （3）在做“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果副線圈兩端不接任何元件，則副線圈電路中將＿＿＿＿． A．因電路不閉合，無(wú)電磁感應(yīng)現(xiàn)象 B．有電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但無(wú)感應(yīng)電流，只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) C．不能用楞次定律判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向 D．可以用楞次定律判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向 （4）如圖所示的A、B分別表示原、副線圈，若副線圈中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，可能是因?yàn)椋撸撸撸撸? A．原線圈通入順時(shí)針?lè)较螂娏?，且正從副線圈中取出 B．原線圈通入順時(shí)針?lè)较螂娏?，且其中鐵心正被取出 C．原線圈通入順時(shí)針?lè)较螂娏?，且將可變電阻器阻值調(diào)小 D．原線圈通入逆時(shí)針?lè)较螂娏鳎艺跀嚅_(kāi)電源 三、解答題 13．一個(gè)10匝的閉合線圈的總電阻為0.5Ω，線圈的面積為10 cm2，有一垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的情況如圖所示，求： （1）0～0.2 s內(nèi)線圈的磁通量的變化率。 （2）0～0.4 s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的熱量。 14．邊長(zhǎng)=10 cm、匝數(shù)n=2匝、質(zhì)量m=0.1 kg的正方形閉合線圈，其總電阻R=0.1Ω，從水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方的某一高度h處由靜止開(kāi)始自由下落，磁場(chǎng)上、下邊緣間高度也為，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T，如圖所示，線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)垂直。要使線圈進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng)，線圈開(kāi)始下落的高度h是多少？線圈穿越磁場(chǎng)的時(shí)間t是多少？（g取10 m／s2） 15．如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑金屬框豎直放置，框?qū)?.5 m，框電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T，方向與框面垂直，金屬棒MN電阻為1Ω、質(zhì)量為0.1 kg，無(wú)初速度地釋放并與框保持良好接觸地豎直下落，從釋放到達(dá)最大速度的過(guò)程中，通過(guò)棒某一截面的電荷量為2 C。求：此過(guò)程中回路產(chǎn)生的電能。（空氣阻力不計(jì)，g取10 m／s2） 16．（2014 汕頭模擬）如圖所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab的電阻為r，水平放在相距為l的豎直光滑金屬導(dǎo)軌上．導(dǎo)軌平面處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板．導(dǎo)軌上方與一可變電阻R連接，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好．重力加速度為g． （1）調(diào)節(jié)可變電阻的阻值為R1=3r，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，將帶電量為+q的微粒沿金屬板間的中心線水平射入金屬板間，恰好能勻速通過(guò)．求棒下滑的速率v和帶電微粒的質(zhì)量m． （2）改變可變電阻的阻值為R2=4r，同樣在導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，將該微粒沿原來(lái)的中心線水平射入金屬板間，若微粒最后碰到金屬板并被吸收．求微粒在金屬板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t．                        【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】ABC 【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算及電路分析知，A、B項(xiàng)均正確；任何情況下感應(yīng)電流方向均可由楞次定律判斷，導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向亦可由右手定則判斷，右手定則是楞次定律的特殊形式，C正確，D錯(cuò)誤。本題正確選項(xiàng)為A、B、C。 2．【答案】AD 【解析】B、C兩種情況金屬棒不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，A、D兩種情況金屬棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 3．【答案】BD 【解析】由右手定則可知ab中電流方向?yàn)閍→b，A錯(cuò)誤。導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，ab為電源，cd間電阻R為外電路負(fù)載，de和cf間電阻中無(wú)電流，de間無(wú)電壓，因此cd和fe兩端電壓相等，即U＝×R＝＝1 V，B、D正確，C錯(cuò)誤。 4．【答案】B 【解析】由Q=CU、分析可得增大磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率，增大線圈在垂直磁場(chǎng)方向的投影面積可增大A、D間電壓，從而使Q增大，所以B項(xiàng)正確。 5．【答案】D 【解析】整個(gè)圓環(huán)電阻是r，其外電阻是圓的，即磁場(chǎng)外的部分，而磁場(chǎng)內(nèi)切割磁感線的有效長(zhǎng)度是，其相當(dāng)于電源，，根據(jù)歐姆定律可得，D正確。 6．【答案】B 【解析】當(dāng)超導(dǎo)圓環(huán)靠近柱形磁鐵的磁極時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的增加，與原磁場(chǎng)反向，斥力使超導(dǎo)線圈懸浮起來(lái)，穩(wěn)定后超導(dǎo)線圈中電流依然存在，這是因?yàn)槠潆娮铻榱?，故選項(xiàng)B正確。 7．【答案】D 【解析】在D選項(xiàng)中，S閉合，二極管不導(dǎo)通，線圈中有由小到大的電流，穩(wěn)定后電流保持不變；斷開(kāi)S，二極管與線圈L構(gòu)成回路，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，可避免開(kāi)關(guān)S處產(chǎn)生電弧。 8．【答案】AD 【解析】通過(guò)螺線管b的電流方向如圖所示，根據(jù)右手螺旋定則判斷出螺線管b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下，滑片P向下滑動(dòng)，接入電路的電阻減小，電流增大，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律，a線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)方向豎直向上，再由右手螺旋定則可得線圈a中的電流方向?yàn)楦┮暷鏁r(shí)針?lè)较?，故A正確；由于線圈b中的電流增大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)，導(dǎo)致穿過(guò)線圈a的磁通量變大，故B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，線圈a將阻礙磁通量的增大，因此，線圈a縮小，線圈a對(duì)水平桌面的壓力增大，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。 9．【答案】ABC 【解析】因磁場(chǎng)的寬度也是L，則線框在下落時(shí)總是只有一條邊在切割磁感線，當(dāng)線框在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由能量轉(zhuǎn)化守恒知，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即為2mgL；若線框通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中所受的安培阻力大于重力，則線框做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則產(chǎn)生熱量大于2mgL；若線框通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，所受安培阻力小于重力，則線框做加速運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，則產(chǎn)生熱量小于2mgL。 10．【答案】B 【解析】本題的速解方法可稱為“能量守恒法”，由于線框進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)都產(chǎn)生感應(yīng)電流，都有電能產(chǎn)生。根據(jù)能量守恒定律，在此過(guò)程中外力必對(duì)線框做正功?？芍獌纱瓮饬Ψ较蚨紴檎?。根據(jù)線框的平衡條件能立即推知線框進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)所受安培力的方向都為負(fù)，所以選項(xiàng)B正確。 二、填空題 11．【答案】0.2A 0.16 N 【解析】， ，， ab棒所受安培力， 由棒受力圖（如圖所示）和平衡條件可得，ab棒所受摩擦力為f=Fsin30°=0.16 N。 12．【答案】（1）如圖所示 （2）①向右偏轉(zhuǎn)一下 ②向左偏轉(zhuǎn)一下 （3）BD （4）AB 【解析】（2）依照楞次定律及靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向與流過(guò)它的電流方向的關(guān)系來(lái)判定，則①向右偏轉(zhuǎn)一下；②向左偏轉(zhuǎn)一下。（3）穿過(guò)電路中的磁通量發(fā)生變化即產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。因電路不閉合無(wú)感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且可以用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，要產(chǎn)生感應(yīng)電流，電路要求必須閉合。故答案選B、D。（4）副線圈中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，可依據(jù)楞次定律來(lái)判斷原線圈通入電流的情況。如果原線圈電流在減?。ɑ虼磐繙p?。┛隙ㄅc順時(shí)針?lè)较蛳嗤Ｒ驗(yàn)楦本€圈會(huì)阻礙其磁通量的減小，在電流上表現(xiàn)為同向。反過(guò)來(lái)如果原線圈電流在增加（或磁通量增加），則副線圈中電流方向與原線圈中電流方向相反。故答案選A、B。 三、解答題 13．【答案】（1）0.01 Wb／s （2）8×10－3 J 【解析】（1）0～0.2 s內(nèi)磁通量的變化率。 （2）0～0.2 s和0.2 s～0.4 s產(chǎn)生的熱量相同， ， 。 14．【答案】h=5 m t=0.02 s 【解析】線框在進(jìn)入磁場(chǎng)前做自由落體運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理，有， 則線圈進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為：， 線圈在磁場(chǎng)中，一個(gè)邊切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：，由閉合電路歐姆定律可知，線圈中的電流為，線圈穿過(guò)磁場(chǎng)受到的安培力為：， 線圈勻速運(yùn)動(dòng)，重力與安培力平衡得F=mg， 由以上各式聯(lián)立，求得：h=5 m，v=10 m / s。 （2）線圈穿過(guò)磁場(chǎng)的位移x=2， 所以：。 15．【答案】3.2 J 【解析】通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量 ， ， 又因?yàn)樗俣冗_(dá)到最大時(shí)a=0， ，， 而，。 下落過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為棒的動(dòng)能和電能， 故 16．【答案】（1） （2） 【解析】（1）棒勻速下滑，由平衡條件，得： ①         由閉合電路歐姆定律，回路中的電流　　 ②        將R1=3r代入，解得棒下滑的速率　　   ③         金屬板間的電壓　     ④                     帶電微粒在板間勻速運(yùn)動(dòng)，有        ⑤                   聯(lián)立解得帶電微粒的質(zhì)量　　  ⑥    （2）導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑，回路電流保持不變，金屬板間的電壓 ⑦         電壓增大使微粒射入后向上偏轉(zhuǎn)，有    ⑧        ⑨         聯(lián)立解得微粒在金屬板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間