【创新设计】2021高考物理二轮复习(江苏专用)题型通关-专练12

专练12楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用一、单项选择题1．(2022·安徽省级示范高中联考，20)如图1所示，空间存在一个足够大的三角形区域(顶角45°)，区域内存在垂直纸面对里的匀强磁场，一个顶角为45°的三角形导体线框，自距离磁场左侧边界L处以平行于纸面对上的速度匀速通过了该区域，若以逆时针为正方向，回路中感应电流I随时间t的变化关系图象正确的是 ()图1解析三角形导体线框进入磁场时，电流方向为逆时针，三角形边框切割磁感线的有效长度减小，感应电动势变小，感应电流变小；三角形线框离开磁场时，电流方向为顺时针，三角形边框切割磁感线的有效长度增大，感应电动势变大，感应电流变大，选项D正确．答案D2．(2022·江西省南昌市二模，17)如图2甲所示，正三角形导线框abc固定在磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示，t＝0时刻磁场方向垂直纸面对里，在0～4s时间内，线框ab边所受安培力F1随时间t变化的关系(规定水平向左为力的正方向)可能是下图中的()图2解析在0～1s时间内，磁场方向垂直纸面对里，磁感应强度均匀减小，线框中产生恒定电动势和恒定电流，依据楞次定律，电流方向为顺时针，所以线框ab边受力向左，依据F＝BIl，随着B的减小F均匀减小．在1～2s时间内，磁场方向垂直纸面对外，磁感应强度均匀增大，线框中产生顺时针方向的恒定电流，所以依据左手定则推断出ab边受力向右，且F随B的增大而增大．同样推断出3～3.5s时间内，力F方向向左，且渐渐减小；3.5s～4s时间内，力F方向向右，且渐渐增大，所以选项A正确．答案A3．(2022·高考冲刺卷六)如图3所示，足够长的U形光滑金属导轨所在平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，磁感应强度大小为B的匀强磁场方向垂直导轨所在平面斜向上，导轨电阻不计，金属棒ab由静止开头沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，棒ab接入电路的电阻为R，当流过棒ab某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在下滑过程中 ()图3A．运动的加速度大小为eq\f(v2,2L)B．下滑位移大小为eq\f(qR,BL)C．产生的焦耳热为qBLvD．受到的最大安培力大小为eq\f(B2L2v,R)sinθ解析由牛顿其次定律可知mgsinθ－eq\f(B2L2v,R)＝ma，金属棒做变加速运动，选项A错；由q＝I·Δt＝eq\f(ΔΦ,ΔtR)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BLx,R)得x＝eq\f(qR,BL)，选项B对．由动能定理可知mgxsinθ－Q＝eq\f(1,2)mv2，把x代入式中得到Q，选项C错；安培力最大为mgsinθ，选项D错．答案B4．(2022·沈阳市三模，21)如图4甲所示，电阻不计且间距L＝1m的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值R＝2Ω的电阻，虚线OO′下方有垂直于导轨平面对里的匀强磁场，现将质量m＝0.1kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平，已知杆ab进入磁场时的速度v0＝1m/s，下落0.3m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示，g取10m/s2，则 ()图4A．匀强磁场的磁感应强度为1TB．杆ab下落0.3m时金属杆的速度为1m/sC．杆ab下落0.3m的过程中R上产生的热量为0.2JD．杆ab下落0.3m的过程中通过R的电荷量为0.25C解析在杆ab进入磁场时，由eq\f(B2L2v0,R)－mg＝ma，由题图乙知，a的大小为10m/s2，解得B＝2T，A错误．杆ab下落0.3m时杆做匀速运动，则有eq\f(B2L2v′,R)＝mg，解得v′＝0.5m/s，选项B错误，在杆ab下落0.3m的过程，依据能量守恒，R上产生的热量为Q＝mgh－eq\f(1,2)mv′2＝0.2875J，选项C错误．通过R的电荷量q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(B·ΔS,R)＝0.25C．选项D正确．答案D5．(2022·山东潍坊市一模)如图5所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向，菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC长均为d.现使线框沿AC方向匀速穿过磁场，以逆时针方向为感应电流的正方向，则从C点进入磁场到A点离开磁场的过程中，线框中电流i随时间t的变化关系，以下可能正确的是 ()图5解析线框ABCD在进入左边磁场时，由楞次定律可推断出感应电流的方向应为正方向，所以选项B、C错；当线框ABCD一部分在左磁场区，另一部分在右磁场区时，回路中的最大电流要加倍，方向与刚进入时的方向相反，所以选项D正确．答案D6．如图6，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻，线框下落过程外形不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO′平行，线框平面与磁场方向垂直，设OO′下方磁场区域足够大，不计空气的影响，则下列哪一个图象不行能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()图6解析线框在0～t1这段时间内做自由落体运动，v－t图象为过原点的倾斜直线，t2之后线框完全进入磁场区域中，无感应电流，线框不受安培力，只受重力，线框做匀加速直线运动，v－t图象为倾斜直线，t1～t2这段时间线框受到安培力作用，线框的运动类型只有三种，即可能为匀速直线运动、也可能为加速度渐渐减小的加速直线运动，还可能为加速度渐渐减小的减速直线运动，而A选项中，线框做加速度渐渐增大的减速直线运动是不行能的，故不行能的v－t图象为A选项中的图象．答案A二、多项选择题7．垂直斜面的磁场宽度均为L，一质量为m、电阻为R、边长为eq\f(L,2)的正方形导体线圈，在沿平行斜面对下的拉力F作用下由静止开头沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ时，恰好做匀速直线运动，下列说法中正确的有(重力加速度为g) ()图7A．从线圈的ab边刚进入磁场Ⅰ到线圈dc边刚要离开磁场Ⅱ的过程中，线圈ab边中产生的感应电流先沿b→a方向再沿a→b方向B．线圈进入磁场Ⅰ过程和离开磁场Ⅱ过程所受安培力方向都平行斜面对上C．线圈ab边刚进入磁场Ⅰ时的速度大小为eq\f(4Rmgsinθ＋F,B2L2)D．线圈进入磁场Ⅰ做匀速运动的过程中，拉力F所做的功等于线圈克服安培力所做的功解析由右手定则可知线圈的ab边刚进入磁场Ⅰ和线圈的dc边刚要离开磁场Ⅱ时，线圈中的感应电流方向均为b→a，线圈经过JP时感应电流的方向为a→b，A错误．由楞次定律可推断出感应电流的磁场阻碍线圈的切割磁感线运动，B正确．线圈ab边刚进入磁场Ⅰ时，受到的安培力F安＝BIeq\f(L,2)＝eq\f(B2L2v,4R)，由共点力的平衡学问可知F安＝mgsinθ＋F，联立可得线圈ab边刚进入磁场Ⅰ时的速度大小为eq\f(4Rmgsinθ＋F,B2L2)，C正确．线圈进入磁场Ⅰ做匀速运动的过程中，合外力做的功为0，即拉力F和重力沿斜面方向的分力所做的功等于线圈克服安培力所做的功，D错误．答案BC8．如图8所示，在竖直向下的y轴两侧分布有垂直纸面对外和向里的磁场，磁感应强度大小B均随y坐标按B＝B0＋ky(k为正的常量)的规律变化．两个完全相同的正方形线框甲和乙的上边均与y轴垂直，甲的初始位置高于乙的初始位置，两线框平面均与磁场垂直．现同时分别给甲、乙竖直向下的初速度v1和v2，且v1＞v2，若磁场的范围足够大，不计甲、乙间的相互作用，以下说法正确的是 ()图8A．开头时线框中感应电流甲比乙大B．开头时线框所受磁场的作用力甲比乙小C．运动中两线框所受磁场的作用力方向相反D．最终两线框以相同的速度匀速下落解析线框甲产生顺时针方向的电流，线框乙产生逆时针方向的电流．初始时刻甲中电流I甲＝eq\f(B1′Lv1－B1Lv1,R)＝eq\f(ΔBLv1,R)，乙中电流I乙＝eq\f(B2′Lv2－B2Lv2,R)＝eq\f(ΔBLv2,R)，由于v1＞v2，所以I甲＞I乙