高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 电磁感应定律的应用一课一练

2.3电磁感应定律的应用基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．图中画出的是穿过一个单匝闭合线圈的磁通量随时间变化而变化的规律，下列说法错误的是（　　）

A．第0.6s末线圈中的瞬时电动势为4V

B．第0.9s末线圈中的瞬时电动势比0.2s末的大

C．第0.4s末和0.9s末的瞬时电动势的方向相同

D．第0.2s末和0.4s末的瞬时电动势的方向相同

2．如图所示为两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里、向外，磁场宽度均为L，距磁场区域的左侧L处，有一边长为L的正方形导线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框向右匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定导线框进入左侧磁场时的物理量方向为正．则关于线框中的磁通量Φ、感应电流i、外力F和电功率P随着位移x变化的图象正确的是（        ）

A． B．

C． D．

3．如图所示，光滑“”形导轨固定在水平面内，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为，质量为、长度为、电阻为的金属杆静止于导轨上，与劲度系数为的轻弹簧相连，轻弹簧另一端固定。导轨左端与一恒流源（无论外电路如何变化，电路中的电流方向不变，大小始终为）相连接。已知物体做简谐运动时，回复力，周期，从开关闭合到弹簧的形变量第一次达到最大的过程中，下列说法中错误的是（　　）

A．弹簧的最大形变量为

B．弹簧的最大弹性势能为

C．金属杆的最大动能为

D．弹簧的形变量第一次最大时，弹力的冲量大小为

4．如图，光滑固定的金属导轨PQ、MN在同一斜面内，两导轨相距L，与水平面成θ角，导轨上端P、M间接有阻值为R的电阻，导轨所在空间存在垂直于导轨平面向上的磁场B，现有一导体棒ab，置于导轨上，其阻值为r，现给ab一平行于导轨向上的初速度v，ab沿导轨上升后又沿导轨滑下，回到初始位置时速度为v1，不计导轨电阻，则在ab从初位置出发到又回到初位置的过程中，下列说法正确的是（       ）

A．上升过程与下降过程通过电阻的电荷量相等

B．在整个过程中ab间的电势差的最大值为BLv

C．v与v1的关系为v = v1

D．在整个过程中克服安培力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热

5．如图甲，100匝的线圈（为了表示线圈的绕向，图中只画了2匝）两端A、B与一个理想电压表相连．线圈内有垂直纸面向里的磁场，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是

A．电压表的示数为50V，A点电势高于B点电势

B．电压表的示数为0.5V，A点电势高于B点电势

C．电压表的示数为50V，B点电势高于A点电势

D．电压表的示数为0.5V，B点电势高于A点电势

6．如图所示，匀强磁场中固定有金属框架ABC，框架平面与磁场方向垂直，导体棒DE在框架上从B点开始沿图示方向匀速平移，框架和导体棒材料相同、粗细相同，接触电阻不计，图示位置框架与导体棒形成等腰三角形，则（　　）

A．回路中感应电流保持一定

B．回路中的磁通量的变化率一定

C．回路中的感应电动势一定

D．DE棒受到的拉力一定

7．如图所示，倾角为的平行金属导轨宽度L，电阻不计，底端接有阻值为R的定值电阻，处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中．有一质量为m，电阻为r，长度也为L 的导体棒垂直放在导轨上，它与导轨之间的动摩擦因数为现让导体棒从导轨底部以初速度冲上导轨，上滑的最大距离为s，返回到初位置的速度为．下列说法正确的是（          ）

A．在上滑过程中，通过电阻R上的电荷量为

B．导体棒在上滑过程中所用时间为

C．导体棒从开始运动到回到底端，回路产生的焦耳热为

D．导体棒在上滑过程中，R上产生的焦耳热大于下滑过程中R上产生的焦耳热

8．如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两个过程中     （          ）

A．导体框中产生的感应电流方向相反

B．导体框中产生的焦耳热相同

C．导体框ad边两端电势差相同

D．通过导体框截面的电量相同

9．如图，在水平面上放置间距为L的平行金属导轨MN、PQ，导轨处平竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小随时间的变化规律为B=kt（k为常数，k0）。M、N同接一阻值为R的电阻，质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，与导轨接触良好，其接入轨道间的电阻为R，与轨道间的动摩擦因数为，Pb=Ma=L，（不计导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g），从t=0到ab杆刚要运动的这段时间内（　　）

A．通过电阻R的电流方向P→M

B．回路的感应电流

C．通过电阻R的电量

D．ab杆产生的热功率

10．如图所示，甲为某闭合线圈内磁通量φ随时间t变化的函数图像，乙为某特殊电阻R的伏安特性曲线．已知两图像具有相似性，即OA段为曲线，AB段为平行于横轴的直线．则下列说法正确的是

A．甲图OA段表示线圈的感应电动势在O～ti时间内随时间推移而逐渐增大

B．乙图AB段表示电阻R的阻值为零

C．乙图OA段表示电阻R的阻值在0～ 范围内随电流的增大而逐渐增大

D．甲图AB段表示线圈的感应电动势为零

11．如图所示，匀强磁场中有两个由相同导线绕成的圆形线圈a、b，磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。a、b两线圈的半径之比为2：1，匝数之比为1：2，线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，某时刻磁通量分别为Φa和Φb，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是（　　）

A．Ea：Eb＝4：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿顺时针方向

B．Ea：Eb＝2：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿逆时针方向

C．Ea：Eb＝4：1，Φa：Φb＝2：1，感应电流均沿顺时针方向

D．Ea：Eb＝2：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿顺时针方向

12．如图所示为游乐场中过山车的“磁力刹车装置”．在过山车两侧安装铜片，停车区的轨道两侧安装强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与强力磁铁的相互作用使过山车能很快地停下，下列说法中错误的是

A．过山车进入停车区时其动能转化成电能

B．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流

C．把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果

D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速

13．如图所示，足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，且都倾斜着与水平面成θ角.在导轨的最上端M、P之间接有电阻R，不计其他电阻.质量为m的导体棒ab从导轨的最底端冲上导轨，当没有磁场时，ab上升的最大高度为H；当存在垂直于导轨平面的匀强磁场时，ab以上升的最大高度为h，在两次运动过程中，ab都与导轨保持垂直，且初速度都为v．，重力加速度为g.关于上述情景，下列说法正确的是（   ）

A．两次上升的最大高度关系为H<h

B．有磁场时ab所受合力做的功等于无磁场时合力做的功

C．有磁场时，电阻R产生的焦耳热为

D．有磁场时，ab上升过程的最小加速度大于gsinθ

14．如图，回路竖直放在匀强磁场中，磁场的方向垂直于回路平面向外，导体棒AC可以贴着光滑竖直长导轨下滑。设回路的总电阻恒定为R，当导体棒AC从静止开始下落后，下列叙述中正确的是（　　）

A．导体棒下落过程中，感应电流方向从A流向C

B．导体棒下落过程中，受到的安培力方向竖直向下

C．导体棒下落过程中，机械能守恒

D．导体棒下落过程中，重力势能转化为导体棒增加的动能和回路中增加的内能

15．如图所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有阻值为R的电阻和理想二极管D。t=0时刻起阻值也为R的导体棒ab在外力作用下向右运动，其速度变化规律为，运动过程中棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计导轨电阻，则金属棒两端电压Uab随时间t变化的关系图像可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

二、填空题（共4题）

16．如图所示，线圈为100匝，在2s内穿过线圈的磁通量由0.04Wb均匀增大到0.08Wb，这2s时间内线圈产生的感应电动势为______V，如果线圈回路的总电阻为，则感应电流是______A。

17．（1）如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下。在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有________（填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环内产生的感应电流________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（2）如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）趋势。

18．如图所示，光滑的形金属导轨水平放置，不计电阻，宽度，左端的间接有定值电阻,电阻的金属棒垂直导轨放置在两条导轨上，并用水平绝缘细线通过光滑的定滑轮连接质量的重物，重物静止在地面上，细线拉直，已知间距离.某时刻开始，导轨平面内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度从零开始随时间均匀增大，变化率.则重物未离开地面前通过的电流为_______，当重物对地面的压力为零时，磁场的磁感应强度大小为_______．(取)

19．某同学利用如图甲所示装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化，螺线管的内阻，初始时滑动变阻器的滑片位于正中间20的位置，打开传感器，将质量为m的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极.穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落中受到的电磁阻力远小于磁铁重力，不发生转动），释放点到海绵垫的高度差为h.计算机屏幕上显示出如图乙所示的曲线.

（1）磁铁穿过螺线管的过程中，产生第一峰值时线圈中的感应电动势约为________V.

（2）图像中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是________.

A．磁铁从静止下落到穿过螺线管掉落到海绵垫上的过程中，线圈中的磁通量变化率先增大后减小

B．如果仅将滑动变阻器的滑片从中间向左移动，坐标系中的两个峰值都会减小

C．磁铁在穿过线圈过程中加速度始终小于重力加速度g

D．如果仅略减小h，两个峰值都会减小

（3）在磁铁下降h的过程中，可估算由机械能转化的电能的大小约为________J.

三、综合题（共4题）

20．如图所示，足够长的光滑轨道水平放置，导轨间距L=0.5m，轨道左端c、d接电阻R=0.4Ω，磁感应强度B=1T的匀强磁场垂直于轨道平面。质量m=2kg、电阻r=0.1Ω的导体棒ab，t=0时刻获得方向沿轨道向右、大小v=5m/s的瞬时速度。棒ab与轨道接触良好，不计轨道的电阻，求：

（1）t=0时刻棒ab受到的安培力大小；

（2）t=0时刻棒ab两端的电压U；

（3）从棒ab获得瞬时速度至停止的过程中，棒ab中产生的内能Q。

21．如图所示，宽度的足够长的平行固定金属导轨、的电阻不计，导轨平面与水平面间的夹角，垂直导轨放置一质量有效电阻的金属杆，导轨上端跨接一阻值的灯泡L，整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中（图中未画出）。现使金属杆由静止开始下滑，下滑过程中，当金属杆所受重力的功率达到最大值时，灯泡恰好正常发光。金属杆与导轨间的动摩擦因数，取，金属杆下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好。求：

（1）金属杆的最大速度v和磁场的磁感应强度的大小B；

（2）灯泡的额定功率；

（3）金属杆下滑速度为最大速度的一半时的加速度大小a。

22．如图所示，MN、PQ为足够长的平行导轨，间距L＝0.5 m.导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°.NQ⊥MN，NQ间连接有一个R＝3 Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0＝1 T.将一根质量为m＝0.1 kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r＝2 Ω，其余部分电阻不计.现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变，cd 距离NQ为s＝6 m.试解答以下问题：(g＝10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)

（1）金属棒达到稳定时的速度是多大？

（2）从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？

23．如图所示，在水平地面MN上方空间存在一垂直纸面向里、磁感应强度B=1T的有界匀强磁场区域，上边界EF距离地面的高度为H．正方形金属线框abcd的质量m=0.02kg、边长L=0.1m（L<H），总电阻R=0.2Ω，开始时线框在磁场上方，ab边距离EF高度为h，然后由静止开始自由下落，abcd始终在竖直平面内且ab保持水平．求线框从开始运动到ab边刚要落地的过程中（g取10m/s2）

（1）若线框从h=0.45m处开始下落，求线框ab边刚进入磁场时的加速度大小；

（2）若要使线框匀速进入磁场，求h的大小；

参考答案：

1．D

2．D

3．B

4．A

5．A

6．A

7．D

8．D

9．C

10．D

11．D

12．C

13．B

14．D

15．A

16．     2     2

17．     收缩     变小     左     收缩

18．     0.2     20

19．     0.9     BD     （~均正确）

20．（1）2.5N；（2）2V；（3）5J

21．（1）v=2m/s；；（2）；（3）

22．（1）4m/s（2）0.24J

23．（1）2.5m/s2（2）0.8m