人教高考物理一轮稳优提优题：电磁感应练习

人教高考物理一轮稳优提优题：电磁感应练习及答案专题：电磁感应一、选择题1、如图所示，π形光滑金属导轨与水平地面倾斜固定，空间有垂直于导轨平面的磁场，将一根质量为m的金属杆ab垂直于导轨放置．金属杆ab从高度h2处静止释放后，到达高度为h1的位置(图中虚线所示)时，其速度为v，在此过程中，设重力G和磁场力F对杆ab做的功分别为WG和WF，那么()A．＝mgh1－mgh2B．＝WG＋WFC．>WG＋WFD．<WG＋WF【答案】B【解析】分析杆的受力，受重力、弹力、安培力．其中弹力与速度方向时刻垂直，永不做功，根据动能定理，重力和安培力对杆所做的功，等于杆动能的增量，因此选项B正确，其余均错误．2、如图所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直，如要在线圈中形成方向为abcda的感应电流，可行的做法是()A．AB中电流I逐渐增大B．AB中电流I先增大后减小C．导线AB正对OO′靠近线圈D．线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)解析：选D．由于通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直．AB中电流如何变化，或AB正对OO′靠近线圈或远离线圈，线圈中磁通量均为零，不能在线圈中产生感应电流，选项A、B、C错误；线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)，由楞次定律可知，在线圈中形成方向为abcda的感应电流，选项D正确．3、图中L是线圈，D1、D2是发光二极管(电流从“＋”极流入才发光)．闭合S，稳定时灯泡正常发光，然后断开S瞬间，D2亮了一下后熄灭．则()A．如图是用来研究涡流现象的实验电路B．开关S闭合瞬间，灯泡立即亮起来C．开关S断开瞬间，P点电势比Q点电势高D．干电池的左端为电源的正极解析：选D．题图是研究自感现象的实验电路，故A错误；开关S闭合瞬间，由于线圈的自感，灯泡逐渐变亮，故B错误；开关S断开瞬间，D2亮了一下，可知通过线圈L的电流方向为从P至Q，故D正确；开关S断开瞬间，线圈L相当于一个电源，电源内部电流从负极流向正极，所以Q点的电势高于P点的电势，故C错误．4、如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈的面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是()A．线圈中的感应电流方向为顺时针方向B．电阻R两端的电压随时间均匀增大C．线圈电阻r消耗的功率为4×10－4WD．前4s内通过R的电荷量为4×10－4C解析：选C．由楞次定律，线圈中的感应电流方向为逆时针方向，选项A错误；由法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势恒定为E＝eq\f(nSΔB,Δt)＝0．1V，电阻R两端的电压不随时间变化，选项B错误；回路中电流I＝eq\f(E,R＋r)＝0．02A，线圈电阻r消耗的功率为P＝I2r＝4×10－4W，选项C正确；前4s内通过R的电荷量为q＝It＝0．08C，选项D错误．5、如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d＞L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速度向右运动．t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域．下列v－t图象中，能正确描述上述过程的是()解析：选D．导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动，利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点．线框进入和离开磁场时，安培力的作用都是阻碍线框运动，使线框速度减小，由E＝BLv、I＝eq\f(E,R)及F＝BIL＝ma可知安培力减小，加速度减小，当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化，不产生感应电流，不再产生安培力，线框做匀速直线运动，故选项D正确．6、如图甲所示，一个刚性圆形线圈与电阻R构成闭合回路，线圈平面与所在处的匀强磁场方向垂直，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．关于线圈中产生的感应电动势e、电阻R消耗的功率P随时间t变化的图象，可能正确的有()解析：选BD．根据题图，结合法拉第电磁感应定律可得E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，可得线圈在0～0．5T和0．5T～T时间内产生大小相等、方向相反的电动势，则选项A错误，B正确；由电功率公式P＝eq\f(U2,R)可得电阻的电功率与电动势方向无关，则大小保持不变，选项C错误，D正确．7、如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ．设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2，重力加速度大小为g，则()A．FT1＞mg，FT2＞mgB．FT1＜mg，FT2＜mgC．FT1＞mg，FT2＜mgD．FT1＜mg，FT2＞mg解析：选A．金属环从位置Ⅰ靠近磁铁上端，因产生感应电流，故“阻碍”相对运动，知金属环与条形磁铁相互排斥，故绳的拉力FT1>mg．同理，当金属环离开磁铁下端时，金属环与磁铁相互吸引，因而绳的拉力FT2>mg，故A正确．8、如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距1m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab杆的电阻为2Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T．现ab以恒定速度v＝3m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等．则()A．R2＝6ΩB．R1上消耗的电功率为0．75WC．a、b间电压为3VD．拉ab杆水平向右的拉力为0．75N解析：选D．杆ab消耗的功率与R1、R2消耗的功率之和相等，则eq\f(R1·R2,R1＋R2)＝Rab．解得R2＝3Ω，故A错误；E＝Blv＝3V，则Iab＝eq\f(E,R总)＝0．75A，Uab＝E－Iab·Rab＝1．5V，PR1＝eq\f(Ueq\o\al(2,ab),R1)＝0．375W，故B、C错误；F拉＝F安＝BIab·l＝0．75N，故D正确．9、在倾角为θ足够长的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等的匀强磁场，磁场方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，如图所示．一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框在t＝0时刻以速度v0进入磁场，恰好做匀速直线运动，若经过时间t0，线框ab边到达gg′与ff′中间位置时，线框又恰好做匀速运动，则下列说法正确的是()A．当ab边刚越过ff′时，线框加速度的大小为gsinθB．t0时刻线框匀速运动的速度为eq\f(v0,4)C．t0时间内线框中产生的焦耳热为eq\f(3,2)mgLsinθ＋eq\f(15,32)mveq\o\al(2,0)D．离开磁场的过程中线框将做匀速直线运动解析：选BC．当ab边进入磁场时，有E＝BLv0，I＝eq\f(E,R)，mgsinθ＝BIL，有eq\f(B2L2v0,R)＝mgsinθ．当ab边刚越过ff′时，线框的感应电动势和电流均加倍，则线框做减速运动，有eq\f(4B2L2v0,R)＝4mgsinθ，加速度方向沿斜面向上且大小为3gsinθ，A错误；t0时刻线框匀速运动的速度为v，则有eq\f(4B2L2v,R)＝mgsinθ，解得v＝eq\f(v0,4)，B正确；线框从进入磁场到再次做匀速运动的过程，沿斜面向下运动距离为eq\f(3,2)L，则由功能关系得线框中产生的焦耳热为Q＝eq\f(3mgLsinθ,2)＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mveq\o\al(2,0),2)－\f(mv2,2)))＝eq\f(3mgLsinθ,2)＋eq\f(15mveq\o\al(2,0),32)，C正确；线框离开磁场时做加速运动，D错误．二、非选择题1、上海世博会某国家馆内，有一“发电”地板，利用游人走过此处，踩踏地板发电．其原因是地板下有一发电装置，如图甲所示，装置的主要结构是一个截面半径为r、匝数为n的线圈，紧固在与地板相连的塑料圆筒P上．磁场的磁感线沿半径方向均匀分布，图乙为横截面俯视图．轻质地板四角各连接有一个劲度系数为k的复位弹簧(图中只画出其中的两个)．当地板上下往返运动时，便能发电．若线圈所在位置磁感应强度大小为B，线圈的总电阻为R0，现用它向一个电阻为R的小灯泡供电．为了便于研究，将某人走过时地板发生的位移—时间变化的规律简化为图丙所示．(取地板初始位置x＝0，竖直向下为位移的正方向，且弹簧始终处在弹性限度内．)(1)取图乙中逆时针方向为电流正方向，请在图丁所示坐标系中画出线圈中感应电流i随时间t变化的图线，并标明相应纵坐标．要求写出相关的计算和判断过程；(2)t＝eq\f(t0,2)时地板受到的压力；(3)求人踩踏一次地板所做的功．解析：(1)0～t0时间，地板向下做匀速运动，其速度v＝eq\f(x0,t0)，线圈切割磁感线产生的感应电动势e＝nB·2πrv＝eq\f(2nBπrx0,t0)，感应电流i＝eq\f(e,R＋R0)＝eq\f(2nBπrx0,(R＋R0)t0)；t0～2t0时间，地板向上做匀速运动，其速度v＝eq\f(x0,t0)，线圈切割磁感线产生的感应电动势e＝－nB·2πrv＝－eq\f(2nBπrx0,t0)，感应电流i＝eq\f(e,R＋R0)＝－eq\f(2nBπrx0,(R＋R0)t0)；图线如图所示．(2)t＝eq\f(t0,2)时，地板向下运动的位移为eq\f(x0,2)，弹簧弹力为eq\f(kx0,2)，安培力F安＝nBi·2πr＝2nBiπr，由平衡条件可知，地板受到的压力F＝2kx0＋eq\f(4n2B2π2r2x0,(R＋R0)t0)．(3)由功能关系可得人踩踏一次地板所做的功W＝2i2(R＋R0)t0＝eq\f(8n2B2π2r2xeq\o\al(2,0),(R＋R0)t0)．答案：(1)见解析(2)2kx0＋eq\f(4n2B2π2r2x0,(R＋R0)t0)(3)eq\f(8n2B2π2r2xeq\o\al(2,0),(R＋R0)t0)2、如图所示，半径为r、电阻不计的两个半圆形光滑导轨并列竖直放置，导轨端口所在平面刚好水平．在轨道左上方端口M、N间接有阻值为R的小电珠，整个轨道处在磁感应强度为B的匀强磁场中，两导轨间距为L，现有一质量为m，电阻也是R的金属棒ab从MN处由静止释放，经一定时间到达导轨最低点OO′，此时速度为v.(1)求金属棒ab到达OO′时