高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第2章 电磁感应及其应用本章综合与测试练习

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第2章 电磁感应及其应用本章综合与测试练习，共8页。

易错点1 感应电流的磁场方向与原来的磁场方向的关系的确定
1.(2019湖北荆州中学模拟,)如图所示的电路中,一个N极朝下的条形磁铁竖直下落,在穿过水平放置的正方形导线框的过程中,下列判断正确的是( )

A.磁铁经过图中位置1时,线框中感应电流沿abcd方向,经过位置2时沿adcb方向
B.磁铁经过图中位置1时,线框中感应电流沿adcb方向,经过位置2时沿abcd方向
C.磁铁经过位置1和2时,感应电流都沿abcd方向
D.磁铁经过位置1和2时,感应电流都沿adcb方向
易错点2 导体切割磁感线的有效长度问题
2.(2020山东淄博高二检测,)将长为2L、粗细均匀的导线ab,从中点O处折成如图所示形状,aO⊥bO,ab连线与水平方向成45°夹角,导线所在位置处有范围足够大、方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现将导线在纸面内以相同大小的速度v,分别以垂直ab斜向上和水平向左两个方向运动,则两种情况下a、b两点间的电势差之比为(深度解析)

A.1∶2B.2∶1C.1∶2D.2∶1
易错点3 混淆内电路与外电路,内电压与外电压
3.(2020河南师大附中高二检测,)如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a,磁感应强度的大小为B。一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD,从图示位置开始沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域,选项图中线框AB两端电压UAB与线框移动距离x的关系图像正确的是( )
易错点4 自感线圈对原电流变化有阻碍作用而不是阻止作用
4.(2020河南郑州一中高二检测,)图中L是绕在铁芯上的线圈,它与电阻R、R0、开关和电池E可构成闭合回路。线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向,当电流的流向与箭头所示的方向相同时,该电流为正,否则为负,开关S1、S2都处在断开状态。设在t=0时刻,接通开关S1,经过一段时间,在t=t1时刻,再接通开关S2,则能较正确地表示L中的电流I随时间t变化的图线是选项给出的四个图中的哪个( )
思想方法练
一、等效法
1.(2020天津第一中学高二检测,)如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是( )

A.向右摆动B.向左摆动
C.静止不动D.不能判定
二、数形结合(图像)
2.(2020湖北鄂州高二上期末,)有两个匀强磁场区域,宽度都为L,磁感应强度大小都是B,方向如图所示,单匝正方形闭合线框由均匀导线制成,边长为L的导线框从左向右匀速穿过与线框平面垂直的两个匀强磁场区域。规定线框中感应电流逆时针方向为正方向。则线框从位置Ⅰ运动到位置Ⅱ的过程中,图所示的感应电流i随时间t变化的图线中正确的是( )
三、创建物理模型
单杆模型
3.(2020黑龙江牡丹江高二上期末,)如图所示,足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置,所在平面的倾角θ=37°,导轨间的距离L=1.0 m,下端连接R=1.6 Ω的电阻,导轨电阻不计,所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T。质量m=0.5 kg、电阻r=0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上,现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为F=5.0 N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行,当金属棒滑行s=2.8 m后速度保持不变。求:(sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g=10 m/s2)
(1)金属棒匀速运动时的速度大小v;
(2)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中,电阻R上产生的热量QR。
双杆模型
4.(2019湖北武昌实验中学高三适应性考试,)如图所示中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨所在的平面(纸面)向里(图中未画出)。导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的,距离为l1;c1d1段与c2d2段也是竖直的,距离为l2。x1y1和x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆,质量分别为m1和m2,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。已知两杆运动到图示位置时,已匀速向上运动,重力加速度为g,求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路上的热功率。
答案全解全析
本章复习提升
易混易错练
1.A 根据异名磁极磁场分布情况,磁铁经过题图中位置1时,线框中向下的磁通量增大,根据楞次定律可知,线框中感应电流为abcd方向,同理,经过位置2时,线框中向下的磁通量减小,感应电流为adcb方向,A选项正确。
2.B 导线以垂直ab斜向上匀速运动时,感应电动势E1=BLabv=2BLv,导线以水平向左匀速运动时,感应电动势E2=BLOav=BLv,a、b两点间的电势差之比Uab1Uab2=E1E2=21,故B正确,A、C、D错误。
导师点睛 公式中的l为有效切割长度,即导体在与v垂直的方向上的投影长度。图甲、乙有效切割长度为
甲图:l=cd sin β
乙图:沿v1方向运动时,l=MN;沿v2方向运动时,l=0。
3.D 线框进入磁场时,AB切割磁感线,相当于电源,UAB是路端电压,大小应该是电动势的四分之三,此时E=Bav,所以UAB=3Bav4;完全进入磁场后,没有感应电流,但有感应电动势,大小为Bav,AB两端电压等于感应电动势;穿出磁场时,AB两端电压大小应该是感应电动势的四分之一,即UAB=Bav4。由右手定则知UAB始终为正。故D正确。
4.A t=0时刻,接通开关S1,由于线圈自感的作用,L中的电流I逐渐增大至某一值后不变,且方向为正方向不变。在t=t1时刻,再接通开关S2,线圈中电流减小,线圈产生自感电动势,电流逐渐减小,且方向为正方向,不变。选项A正确。
思想方法练
1.A 磁铁向右运动,使铜环产生的感应电流可等效为如图所示的小磁针,显然,由于两磁体间的排斥作用,铜环将向右运动。
2.C 在0~Lv阶段,感应电流的大小I1=BLvR,方向为逆时针方向;在Lv~2Lv阶段,感应电流的大小I2=2BLvR,方向为顺时针方向;在2Lv~3Lv阶段,感应电流的大小I3=BLvR,方向为逆时针方向。故C正确,A、B、D错误。
3.答案 (1)4 m/s (2)1.28 J
解析 (1)根据法拉第电磁感应定律,得感应电动势为
E=BLv
根据闭合电路的欧姆定律,得感应电流为
I=ER+r
导体棒受到的安培力为
F安=BIL
导体棒做匀速运动,处于平衡状态,由平衡条件得
F=mg sin θ+BIL
代入数据解得
v=4 m/s
(2)金属棒运动过程,由能量守恒定律得
Fs=mgs sin θ+12mv2+Q
电阻R产生的热量为
QR=RR+rQ
代入数据解得:
QR=1.28 J
4.答案 [F-(m1+m2)g]RB2(l2-l1)2(m1+m2)g F-(m1+m2)gB(l2-l1)2R
解析 设金属杆向上运动的速度为v,因杆的运动,两杆与导轨构成的回路的面积减少,从而磁通量也减少,由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势的大小
E=B(l2-l1)v
回路中的电流I=ER,方向沿着顺时针方向
两金属杆都要受到安培力的作用,作用于杆x1y1的安培力为f1=BIl1,方向向上;作用于杆x2y2的安培力为f2=BIl2,方向向下。当金属杆做匀速运动时,根据牛顿第二定律有
F-m1g-m2g+f1-f2=0
解以上各式,得I=F-(m1+m2)gB(l2-l1),v=F-(m1+m2)gRB2(l2-l1)2
作用于两杆的重力的功率P=[F-(m1+m2)g]RB2(l2-l1)2(m1+m2)g
电阻上的热功率Q=I2R=F-(m1+m2)gB(l2-l1)2R