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1、专题四第12讲 电磁感应规律及其应用限时：40分钟一、选择题(本题共8小题，其中14题为单选，58题为多选)1(2018安徽省蚌埠市高三第三次教学质量检测)一段导线abcde位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc、cd和de的长度均为L，且abccde120，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcde所受到的磁场的作用力的合力大小为(B)A2BILB3BILC(2)BILD4BIL解析因为abccde120，根据几何关系可知bcd60，故b与d之间的直线距离也为L，则导线段abcde有效长度为3L，故所受安培力的大小为：F3BIL，
2、故ACD错误，B正确，故选B。2(2018安徽省蚌埠市高三第三次教学质量检测)如图所示，某小组利用电流传感器(接入电脑，图中未画出)记录灯泡A和自感元件L构成的并联电路在断电瞬间各支路电流随时间的变化情况，i1表示小灯泡中的电流，i2表示自感元件中的电流(已知开关S闭合时i2i1)，则下列图象中正确的是(A)解析当电键断开后，电感与灯泡形成回路，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流仍沿着原来方向，大小从i2开始不断减小，流过灯泡A的电流方向发生变化，故C正确，ABD错误，故选C。3(2018天津市高考压轴卷)物理课上，老师做了一个“电磁阻尼”实验：如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，将磁
3、铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来；如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。某同学另找器材再探究此实验。他安装好器材，经反复实验后发现：磁铁下方放置圆环，并没有对磁铁的振动产生影响，对比老师演示的实验，其原因可能是(D)A弹簧的劲度系数太小B磁铁的质量太小C磁铁的磁性太强D圆环的材料与老师用的不同解析只要能够产生感应电流，都能对磁铁的运动产生阻碍作用，ABC错；若圆环的材料为非金属材料，不能产生感应电流，无法对磁铁产生阻碍作用，故选D。4(2018厦门市高三下学期第二次质量检测)法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机，原理如
4、图所示。铜质圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个带摇柄的转轴，边缘和转轴处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路，其他电阻均不计。转动摇柄，使圆盘如图示方向匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，圆盘半径为r，电阻的功率为P。则(D)A圆盘转动的角速度为，流过电阻R的电流方向为从c到dB圆盘转动的角速度为，流过电阻R的电流方向为从d到cC圆盘转动的角速度为，流过电阻R的电流方向为从c到dD圆盘转动的角速度为，流过电阻R的电流方向为从d到c解析将圆盘看成无数幅条组成，它们都切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，根据右手定则圆盘上感应电流从边缘流向圆
5、心，则流过电阻R的电流方向为从d到c；根据法拉第电磁感应定律，得圆盘产生的感应电动势EBrBrBr2，电阻消耗的电功率P，解得，D正确。5(2018陕西省西交大附中高三下学期期中)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场，地磁N极位于地理南极。如图所示，在湖北某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd，线框的ad边沿南北方向，ab边沿东西方向，下列说法正确的是(AC)A若使线框向东平移，则a点电势比d点电势低B若使线框向北平移，则a点电势等于b点电势C若以ad边为轴，将线框向上翻转90，则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向D若以ab边为轴，将线框向上翻转90，则翻转过程
6、线框中电流方向始终为adcb方向解析北半球的磁场方向由南向北斜向下分布。A项，若线框向东平动，根据右手定则，ad边切割磁感线产生的电流方向沿ad方向，在电源内部电流方向由低电势到高电势，所以a点电势比d点电势低，故A对；若使线框向北平移，ab边切割磁感线，所以会产生电势差，所以ab两点电势不相等，故B错；若以ad边为轴，将线框向上翻转90，穿过线圈平面的向下磁通量变小，由楞次定律可知产生的感应电流的方向始终为adcb方向，故C正确；若以ab边为轴，将线框向上翻转90，穿过线圈平面的向下磁通量先变大后变小，由楞次定律可知产生的感应电流的方向会发生变化，故D错误。故选AC。6(2018湖南省邵阳市
7、高三下学期模拟)如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U形导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环面积为S，圆环与导线框cdef在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列说法中正确的是(BD)A在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大，最大值mB0SB在t2时刻，金属圆环L内的磁通量最大C在t1t2时间内，金属圆环L有扩张的趋势D在t1t2时间内，金属圆环L内有顺时针方向的感应电流解析当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，在导线框cdef内产生感应电动势和感应电流，在t1时刻，感
8、应电流为零，金属圆环L内的磁通量为零，选项A错误；在t2时刻，感应电流最大，金属圆环L内的磁通量最大，选项B正确；在t1t2时间内，金属圆环L有收缩的趋势，选项C错误；由楞次定律，在t1t2时间内，导线框cdef内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐增大，金属圆环L内磁通量增大，根据楞次定律，金属圆环L内有顺时针方向的感应电流，选项D正确。7(2018山东省潍坊市高三下学期三模)如图所示，两平行导轨间距为L，倾斜部分和水平部分长度均为L，倾斜部分与水平面的夹角为37，cd间接电阻R，导轨电阻不计。质量为m的金属细杆静止在倾斜导轨底端，与导轨接触良好，电阻为r。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，
9、磁感应强度随时间变化关系为BB0kt(k0)，在杆运动前，以下说法正确的是(BC)A穿过回路的磁通量为2(B0kt)L2B流过导体棒的电流方向为由b到aC回路中电流的大小为D细杆受到的摩擦力一直减小解析由BS效(B0kt)(L2L2cos37)1.8(B0kt)L2，故A错误；磁感应强度均匀增大，产生的感生电动势，由法拉第电磁感应定律得EnSk(L2L2cos37)1.8KL2，由全电路欧姆定律得I，则C正确；由楞次定律可得感应电流的方向俯视为顺时针方向，即电流流向为b到a，B正确；因感应电流大小恒定，则细杆所受的安培力FBIL因B逐渐增大而增大，由左手定则知方向水平向右，对杆的平衡知识可得m
10、gsinfBILcos，则摩擦力先向上逐渐减小到零，后向下逐渐增大，D错误。故选BC。8(2018四川省凉山州高三第三次诊断试题)如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M，边长为l，电阻为R的正方形均匀金属线框，BC边与虚线PQ平行，PQ右侧有竖直向上的匀强磁场，磁场宽度大于l，磁感应强度大小为B。线框通过一水平细线绕过光滑定滑轮悬挂一质量为m的物体，现由静止释放物体，当线框有一半进入磁场时已匀速运动，当地的重力加速度为g，线框从开始运动到AD边刚进入磁场过程中(BCD)A刚释放线框的瞬间，线框的加速度为B细绳拉力的最小值为C线框恰全部进入磁场时，产生的热量等于mglD线框有一半进入磁场时与线
11、框AD边刚进入磁场时BC两端的电压大小之比为34解析刚释放线框的瞬间，设绳子拉力为T，线框加速度为a。以m为研究对象，mgTma，TMa，可得a，T。进入磁场后加速度变小，故拉力变小，因此释放瞬间细绳拉力最小值为T；当全部进入磁场时，Tmg，TFA，产生的电动势为EBIv，则I，FABIL，可得匀速时速度v。由能量守恒，mgl(Mm)v2Q，可得产生的热量Qmgl(Mm)；线框有一半进入磁场时，BC两端的电压UBlv，框AD边刚进入磁场时，电路电流为零，BC两端的电压UBlv，两次电压大小之比为34。综上分析，BCD正确。二、计算题(本题共2小题，需写出完整的解题步骤)9(2018广东省汕头市
12、高三下学期4月模拟)如图，两平行金属导轨位于水平面上，相距L左端与一阻值为R的电阻相连。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下。一质量为m、电阻为r的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知电阻R消耗的功率为P，导体棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，导轨的电阻可忽略。求：(1)导体棒匀速运动的速率v；(2)水平外力F的大小。解析(1)设回路中的电流为I，对电阻R，有PI2R金属杆产生的电动势为EBLv根据欧姆定律I联立可得导体棒匀速运动的速率v(2)金属杆在磁场中匀速运动，由牛顿第二定律得FmgBIL联立可
13、得水平外力F的大小FmgBL10(2018江西省新余市高三下学期模拟)在一水平面上，放置相互平行的直导轨MN、PQ，其间距L0.2m，R1、R2是连在导轨两端的电阻，R10.6，R21.2，虚线左侧3m内(含3m处)的导轨粗糙，其余部分光滑并足够长。ab是跨接在导轨上质量为m0.1kg、长度为L0.3m的粗细均匀的导体棒，导体棒的总电阻r0.3，开始时导体棒处于虚线位置，导轨所在空间存在磁感应强度大小B0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，如图甲所示。从零时刻开始，通过微型电动机对导体棒施加一个牵引力F，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做加速运动，此过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好，其运动的
14、速度时间图象如图乙所示。已知2s末牵引力F的功率是0.9W。除R1、R2及导体棒的总电阻以外，其余部分的电阻均不计，重力加速度g10m/s2。(1)求导体棒与粗糙导轨间的动摩擦因数及2s内流过R1的电荷量；(2)试写出02s内牵引力F随时间变化的表达式；(3)如果2s末牵引力F消失，则从2s末到导体棒停止运动过程中R1产生的焦耳热是多少？解析(1)由速度时间图象可以看出导体棒做匀加速直线运动，加速度a1.5m/s2vat1.5tm/s水平方向上导体棒受牵引力F、安培力和摩擦力，根据牛顿第二定律得FBILfma又fNmgR1、R2并联电阻为R0.4根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得I0.25t(A)t2s时，I0.5A因为2s末牵引力F的功率是0.9W，根据PFv由题图乙可知，2s末导体棒的速度为3m/s，可得F0.3N解得0.1根据法拉第电磁感应定律E，qt，则q0.5C所以流过R1的电荷量为q10.33C。(2)由(1)可知在02s内FBILmamgmamg即F0.025t0.25(N)。(3)根据图象可知2s末导体棒的速度为v3m/s，这时导体棒恰好前进了3m，从2s末到导体棒停止运动过程，根据能量守恒定律得mv2Q总又Q1Q2Q总则Q1(Q1Q2)0.2J。