高考物理二轮复习 专题分层突破练12 电磁感应规律及综合应用（含解析）-人教版高三全册物理试题

专题分层突破练12电磁感应规律及综合应用A组1.(2019河北承德二中测试)如图所示,用相同导线绕成的两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r,圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,若磁场的磁感应强度均匀增大,开始时的磁感应强度不为0,则()A.任意时刻,穿过a、b两线圈的磁通量之比均为1∶4B.a、b两线圈中产生的感应电动势之比为1∶2C.a、b两线圈中产生的感应电流之比为4∶1D.相同时间内a、b两线圈产生的热量之比为2∶12.如图甲所示,用一根横截面积为S,电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的直径。在ab的右侧存在一个足够大的匀强磁场,t=0时刻磁场方向垂直于竖直圆环平面向里,磁场磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示,则0~t1时间内()A.圆环中产生感应电流的方向为逆时针B.圆环中产生感应电流的方向先顺时针后是逆时针C.圆环一直具有扩张的趋势D.圆环中感应电流的大小为B3.(2019山西名校联盟测试)如图所示,光滑水平面内有一正方形导体线框abcd,置于垂直水平面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框的ab边平行磁场边界MN,线框以垂直于MN的速度v匀速进入磁场,线框进入磁场过程中,产生的焦耳热为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1,若线框以速度2v匀速进入磁场,进入磁场过程中,产生的焦耳热为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则下列选项正确的是()A.Q2=2Q1,q2=2q1 B.Q2=2Q1,q2=q1C.Q2=Q1,q2=q1 D.Q2=4Q1,q2=2q14.如图所示,等腰直角三角形区域内有垂直于纸面向内的匀强磁场,左边有一形状与磁场边界完全相同的闭合导线框,线框斜边长为l,线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域,规定线框中感应电流逆时针方向为正方向,其感应电流i随位移x变化的图象正确的是()5.(2019山东烟台统考)如图所示的直流电路中,当开关S1、S2都闭合时,三个灯泡L1、L2、L3的亮度关系是L1>L2>L3。电感L的电阻可忽略,D为理想二极管。现断开开关S2,电路达到稳定状态时,再断开开关S1,则断开开关S1的瞬间,下列判断正确的是()A.L1逐渐变暗,L2、L3均先变亮然后逐渐变暗B.L2立即熄灭,L1、L3均逐渐变暗C.L1、L2、L3均先变亮然后逐渐变暗D.L1逐渐变暗,L2立即熄灭,L3先变亮然后逐渐变暗6.(多选)如图所示,在光滑水平面内,虚线右侧存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,一正方形金属线框质量为m,电阻为R,边长为L,从虚线处进入磁场时开始计时,在外力作用下,线框由静止开始,以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域,t1时刻线框全部进入磁场,规定顺时针方向为感应电流I的正方向,外力大小为F,线框中电功率的瞬时值为P,通过导体横截面的电荷量为q,其中P-t和q-t图象均为抛物线,则这些量随时间变化的图象正确的是()7.(多选)如图甲所示,在足够长的光滑的斜面上放置着金属线框,垂直于斜面方向的匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定垂直斜面向上为正方向)。t=0时刻将线框由静止释放,在线框下滑的过程中,下列说法正确的是()A.线框中产生大小、方向周期性变化的电流B.MN边受到的安培力先减小后增大C.线框做匀加速直线运动D.线框中产生的焦耳热等于其机械能的损失B组8.(多选)如图所示,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,匀强磁场垂直导轨平面,磁感应强度为B,导轨电阻不计。质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab棒接入电路的电阻为R,当金属棒ab下滑距离s时,速度大小为v,则在这一过程()A.金属棒ab运动的平均速度大小为12B.通过金属棒ab某一横截面的电荷量为BLsC.金属棒ab受到的最大安培力为BD.金属棒ab克服安培力做功为mgssinθ-12mv9.(多选)(2019湖北八校二联)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=B0cosπdx(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.t=0时,外力大小F=4C.通过线框的瞬时电流i=2D.经过t=dv,线框中产生的电热Q=10.如图,金属平行导轨MN、M'N'和金属平行导轨PQR、P'Q'R'分别固定在高度差为h(数值未知)的水平台面上。导轨MN、M'N'左端接有电源,MN与M'N'的间距为L=0.10m,线框空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B1=0.20T;平行导轨PQR与P'Q'R'的间距为L=0.10m,其中PQ与P'Q'是圆心角为60°、半径为r=0.50m的圆弧导轨,QR与Q'R'是水平长直导轨,QQ'右侧有方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B2=0.40T。导体棒a质量m1=0.02kg,电阻R1=2.0Ω,放置在导轨MN、M'N'右侧N'N边缘处;导体棒b质量m2=0.04kg,电阻R2=4.0Ω,放置在水平导轨某处。闭合开关K后,导体棒a从NN'水平抛出,恰能无碰撞地从PP'处以速度v1=2m/s滑入平行导轨,且始终没有与棒b相碰。重力加速度g取10m/s2,不计一切摩擦及空气阻力。求:(1)导体棒b的最大加速度;(2)导体棒a在磁场B2中产生的焦耳热;(3)闭合开关K后,通过电源的电荷量q。专题分层突破练12电磁感应规律及综合应用1.D解析任意时刻,穿过a、b两线圈的磁感线条数相等,故磁通量之比为1∶1,故A错误。根据法拉第电磁感应定律得:E=ΔBΔtS,S=πr2,因为S相等,ΔBΔt也相等,所以a、b两线圈中产生的感应电动势相等,感应电动势之比为1∶1,故B错误。线圈a、b的半径分别为r和2r,周长之比为1∶2,电阻之比为1∶2,根据欧姆定律知I=ER,得a、b两线圈中产生的感应电流之比为2∶1,故C错误。根据焦耳定律得Q=E22.D解析磁通量先向里减小再向外增加,由楞次定律“增反减同”可知,线圈中的感应电流方向一直为顺时针方向,故A、B错误;由楞次定律的“来拒去留”可知,0~t0为了阻碍磁通量的减小,线圈有扩张的趋势,t0~t1为了阻碍磁通量的增大,线圈有缩小的趋势,故C错误;由法拉第电磁感应定律,得E=B0πr23.B解析根据I=BLvR及F=BIL可得F=B2L2vR,安培力做的功转化为电能,然后转化为焦耳热,由Q=W=FL=B2L3vR可知产生的焦耳热与速度成正比,所以Q2=24.B解析线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域,根据楞次定律知回路中产生逆时针的电流,并且电流随着有效切割长度的增加而增加,当两个图形完全重合时电流达到最大值。当线圈继续向右运动时穿过线圈的磁通量开始减小,由楞次定律知此过程电流方向为顺时针,且随着有效切割长度的减小而减小,故B正确。5.D解析当开关S1、S2都闭合时,三个灯泡L1、L2、L3的亮度关系是L1>L2>L3,对应的实际功率的关系有P1>P2>P3,根据P=U2R有R1<R2<R3。断开S2,电路达到稳定状态时,三个灯泡的亮度不变,再断开开关S1,电感L由于自感,电流继续沿原方向流动,L中电流从I1逐渐减小,则通过灯泡L1的电流也逐渐减小。通过L3的电流在开关S1断开的瞬间比原来的电流大,此后逐渐变小。当开关S1突然断开时,电感L相当于电源,此时二极管处于反向截止状态,故灯泡L6.CD解析线框切割磁感线,则有运动速度v=at,产生感应电动势E=BLv,所以产生感应电流i=BLvR=BLatR,故A错误;对线框受力分析,由牛顿第二定律,则有F安=BLi=B2L2atR,解得:F=ma+B2L2atR,故B错误;由功率表达式P=i27.BC解析穿过线圈的磁通量先向下减小,后向上增加,则根据楞次定律可知,感应电流方向不变,选项A错误;因B的变化率不变,则感应电动势不变,感应电流不变,而B的大小先减后增加,根据F=BIL可知,MN边受到的安培力先减小后增大,选项B正确;因线圈平行的两边电流等大反向,则整个线圈受的安培力为零,则线圈下滑的加速度为gsinθ不变,则线框做匀加速直线运动,选项C正确;因安培力对线圈不做功,斜面光滑,则线框的机械能守恒,机械能无损失,选项D错误;故选BC。8.BCD解析分析ab棒的受力情况,有mgsinθ-B2L2vR=ma,分析可得ab棒做加速度减小的加速运动,故其平均速度不等于初、末速度的平均值12v,故A错误;通过金属棒ab某一横截面的电荷量q=IΔt=ΔΦΔt·1RΔt=ΔΦR=BLsR,故B正确;ab棒受到的最大安培力为F=BIL=B2L2vR,故C正确;根据动能定理可知,9.BCD解析因线框沿x轴方向匀速运动,故F=F安,由图中磁场分布知F安的大小是变化的,故F不是恒力,A错。t=0时,x=0处,B=B0,x=d处,B=-B0,由E=BLv,又MN、PQ两边均切割磁感线且产生的感应电动势方向相同,则E=2B0Lv,I0=ER,F安=2B0I0L=4B02L2vR,而F=F安,故B对。因线框做匀速直线运动,则有x=vt,B=B0cosπvtd,又E=2BLv,故i=2B0Lvcos10.答案(1)0.02m/s2(2)0.02J(3)1C解析(1)设a棒在水平轨道上时的速度为v2,根据动能定理:m1g(r-rcos60°)=12m1v22解得:v2=3m/s因为a棒刚进入磁场时,ab棒中的电流最大,b受到的力最大,加速度最大,所以有:电动势为:E=B2Lv2电流为:I=E根据牛顿第二定律:B2IL=m2amax联立以上解得:amax=0.02m/s2(2)两个导体