高中沪科版 (2019)2.4 电磁感应的案例分析课堂检测

这是一份高中沪科版 (2019)2.4 电磁感应的案例分析课堂检测，共14页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
2.4电磁感应的案例分析基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册一、选择题（共15题）1．如图所示，足够长的光滑金属导轨固定在竖直平面内，匀强磁场垂直导轨所在的平面。金属棒AC与导轨垂直且接触良好。现将导轨接上电阻R，导轨和金属棒的电阻忽略不计，则金属棒AC由静止释放后（　　）A．金属棒所受安培力的最大值与其重力大小相等B．电流方向沿棒由C指向AC．在金属棒加速下落的过程中，金属棒减少的重力势能全部转化为在电阻上产生的热量D．金属棒达到稳定速度后的下落过程中，金属棒的机械能守恒2．先后以3v和v的速度匀速把一矩形线圈拉出如图所示的匀强磁场区域，下列说法正确的是（　　）A．两次线圈中的感应电动势之比为1：1B．两次线圈中的感应电流之比为1：3C．两次通过线圈同一截面的电荷量之比为1：1D．两次线圈中产生的焦耳热之比为1：33．如图所示，用一根长为L质量不计的细杆与一个上弧长为、下弧长为的金属线框的中点联结并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2、下弧长为2的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且《L．先将线框拉开到如图4所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦．下列说法正确的是   (          )A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为B．金属线框离开磁场时感应电流的方向为C．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D．金属线框最终将在磁场内左右摆动4．如图所示，匀强磁场边界水平，方向垂直纸面向里，两固定竖直光滑金属导轨电阻不计，完全相同的导体棒水平置于磁场上方且相距一定距离。现同时由静止释放进入磁场时恰好做匀速运动，出磁场时，刚好进入磁场，已知导体棒与导轨接触良好。竖直导轨足够长，则在穿越磁场过程中（　　）A．若棒到磁场距离足够大，棒有可能在磁场中向上运动B．可能做先加速后匀速的运动C．运动时间小于在磁场中运动时间D．克服安培力做的功小于穿越磁场过程中克服安培力做的功5．如图所示，线圈匝数为n，横截面积为S，线圈电阻为r，处于一个均匀增强的磁场中，磁感应强度随时间的变化率为k，磁场方向水平向右且与线圈平面垂直，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为r。由此可知，下列说法正确的是（　　）A．电容器下极板带正电 B．回路电流逐渐增大C．电容器所带电荷量为 D．电容器所带电荷量为6．如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd．t=0时刻，线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc边刚进入磁场的时刻为t1，ad边刚进入磁场的时刻为t2，设线框中产生的感应电流的大小为i，ad边两端电压大小为U，水平拉力大小为F，则下列i、U、F随运动时间t变化关系图像正确的是A． B． C． D．7．如图所示，一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域，从bc边进入磁场开始到a点离开的过程中，线框中感应电流随时间的变化关系（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（        ）A． B． C． D．8．如图所示，空间中存在一匀强磁场区域，磁场方向与竖直面（纸面）垂直，MM'和NN'是匀强磁场区域的水平边界，纸面内磁场上方有一个正方形导线框abcd，ab边与MM'和NN'平行，边长小于MM'和NN'的间距．若线框自由下落，在ab边从MM'运动到NN'的过程中，关于线框的运动，下列说法中正确的是A．一定始终做减速运动B．一定始终做加速运动C．可能先减速后加速D．可能先加速后减速9．如图，EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF的角平分线，OO′间的距离为L；磁场方向垂直于纸面向里．一边长为L的正方形导线框沿OO′方向匀速通过磁场，t=0时刻恰好位于图示位置．规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是（ ）A． B． C． D．10．如图所示，水平光滑的金属框架上左端连接一个电阻R，有一金属杆在外力F的作用下沿框架向右由静止开始做匀加速直线运动，匀强磁场方向竖直向下，轨道与金属杆的电阻不计并接触良好，则能反映外力F随时间t变化规律的图像是图中的（　　）A． B． C． D．11．如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角，其中MN与PQ平行导轨间距为L， 导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计.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，当流过棒ab某一横截面的电量为q时．此时金属棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中A．ab棒运动的平均速度大小为B．此时金属棒的加速度为C．此过程中产生的焦耳热为D．金属棒ab沿轨道下滑的最大速度为12．如图所示，两根间距为、电阻不计且足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角，质量为、电阻为的金属棒被锁定在轨道上。整个装置处在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中，棒受到沿斜面向上、大小为的恒力作用。某时刻棒解除锁定，经过时间棒刚好达到最大速度。金属棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为。下列说法正确的是（　　）A．解除锁定后，棒中产生的感应电流方向由B．解除锁定后瞬间，棒的加速度大小为C．时间内棒重力势能的增加量大于回路中产生的焦耳热D．时间内通过棒的电量为13．如图所示，闭合线圈固定在小车上，总质量为1 kg.它们在光滑水平面上，以10 m/s的速度进入与线圈平面垂直、磁感应强度为B的水平有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，已知小车运动的速度v随车的位移x变化的v—x图象如图所示．则以下说法的正确是(　　)A．线圈的长度L＝15 cmB．磁场的宽度d＝15 cmC．线圈通过磁场过程中产生的热量为48 JD．线圈进入磁场过程中做匀加速运动，加速度为0.8 m/s214．如图所示，两个完全相同的线圈从同一高度自由下落，途中在不同高度处通过两个宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场区域后落到水平地面上，设两线圈着地时动能分别为Eka和Ekb，通过磁场区域的过程中流过线圈导线横截面的总电荷量分别为qa和qb，则下列判断正确的有（　　）A．Eka=Ekb、qa＜qb B．Eka＞Ekb、qa＞qbC．Eka＞Ekb、qa=qb D．Eka＜Ekb、qa=qb15．如图所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面（纸面）垂直，磁场边界的间距为L。一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行。t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合（图中位置I），导线框的速度为v0.经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时（图中位置Ⅱ），导线框的速度刚好为零。此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置I（不计空气阻力），则（　　）A．上升过程中，导线框的加速度逐渐减小B．上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率C．上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量的少D．上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等二、填空题（共4题）16．如图所示，空间存在一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，在竖直平面中的正方形线框边长为l，质量为m，电阻为R，下落到图中位置时，加速度为零，那么这时线圈速度为___________.17．如图所示，竖直平行放置的足够长的光滑导轨，相距，电阻不计，上端接有阻值为的电阻，下面连有一根接触良好的能自由运动的水平导体棒，重力，电阻为，在导轨间有与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度为.现使导体棒在重力的作用下向下运动，则导体棒下落的最大速度为_______；导体棒两端的最大电压为__________V；上端电阻的最大功率_____W.18．如图所示，竖直放置的形光滑导轨，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等。只考虑金属杆在导轨间的电阻，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g。金属杆穿过两磁场产生的总热量为______，穿过磁场Ⅰ的时间______在两磁场之间的运动时间（填“一定大于”“一定小于”“可能等于”）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gD．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．某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置，如图所示。竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨，间距为l。导轨间加有垂直导轨平面向里的匀强磁场B。绝缘火箭支撑在导轨间，总质量为m，燃料室中的金属棒EF电阻为R，并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触。引燃火箭下方的推进剂，迅速推动刚性金属棒CD（电阻可忽略且和导轨接触良好）向上运动，当回路CEFDC面积减少量达到最大值，用时△t，此过程激励出强电流，EF产生电磁推力加速火箭。在时间内，电阻R产生的焦耳热使燃料燃烧形成高温高压气体。当燃烧室下方的可控喷气孔打开后，喷出燃气进一步加速。(1)求在时间内，回路中感应电动势的平均值及通过金属棒EF的电荷量，并判断金属棒EF中的感应电流方向；(2)经时间火箭恰好脱离导轨，求火箭脱离时的速度v0；（不计空气阻力）(3)请对该设计谈谈你的看法。21．如图所示，固定且足够长的平行光滑金属导轨EF、PQ所在平面的倾角 ，导轨的下端E、P之间接有R=1Ω的定值电阻，导轨间距L=1m，导轨的电阻不计，导轨上垂直于导轨的虚线上方有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小B=1T，在虚线下方的导轨上放一垂直于导轨的金属棒ab，金属棒ab的质量m=1kg，有效电阻r=0.5Ω，长度也为L=1m，将金属棒ab与绕过导轨上端的定滑轮的细线连接，定滑轮与金属棒ab间的细线与导轨平行，细线的另一端吊着一个重物，重物的质量也为m=1kg，释放重物，细线带着金属棒ab向上运动，金属棒ab运动过程中，始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，开始时金属棒ab到虚线的距离s=0.5m，重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：（1）金属棒ab刚进入磁场时的速度；（2）金属棒ab刚进入磁场时的加速度；（3）金属棒ab在磁场中做匀速运动时的速度。22．当下世界科技大国都在研发一种新技术，实现火箭回收利用，有效节约太空飞行成本，其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师在返回火箭的底盘安装了4台电磁缓冲装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓火箭对地的冲击力。电磁缓冲装置的主要部件有两部分①缓冲滑块，由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd，指示灯连接在cd之间；②火箭主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的稳定匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用，指示灯发光，火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为v0，软着陆要求的速度为0；指示灯、线圈的ab边和cd边电阻均为R，其余电阻忽略不计；ab边长为L，火箭主体质量为m，匀强磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。(1)求缓冲滑块刚停止运动时，流过线圈的ab边的电流；(2)求缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小；(3)若火箭主体的速度大小从v0减到0的过程中，经历的时间为t，求该过程中每台电磁缓冲装置中线圈产生的焦耳热。 23．如图所示为一宽度为L=40cm，磁感应强度B=1T的匀强磁场区域，边长为20cm的正方形导线框abcd，每边电阻相等，4个边总电阻为R=0.1Ω，沿垂直于磁场方向以速度v=0.2m/s匀速通过磁场。从ab边刚进入磁场（即ab边恰与图中左边虚线重合）开始计时到cd 边刚离开磁场（即cd边恰与图中右边虚线重合）的过程中， （1）规定a→b→c→d→a方向作为电流的正方向，画出线框中感应电流I随时间t变化的图象；（2）画出线框ab两端的电压Uab随时间t变化的图象．
参考答案：1．A2．C3．D4．C5．C6．C7．A8．C9．B10．B11．B12．C13．C14．C15．A16．17．     10     8     1618．          一定大于19．     0.9     BD     （~均正确）20．(1) ，；电流方向向右；(2) ；(3)这种设计让火箭在发射轨道内加速时，使用电磁加速，大大节省了火箭的发射燃料，从而减少了火箭的重量，使火箭更容易发射。21．（1）（2）（3）22．(1)；(2)；(3)23．（1）（2）x在O-L段：线框进入磁场的时间x在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生，时间为x在2L-3L段：线框穿出磁场，有x在O-L段：线框进入磁场，根据楞次定律判断知感应电流沿逆时针方向，为负值。感应电流的大小为ab为电源,其两端电压为路端电压，故其电势差Vx在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生。ab两段的电势差U=Ex在2L-3L段：线框穿出磁场，感应电动势=0.04V感应电流方向为正，大小为此时ab两端电压为V则电流随时间的变化图象如下则ab两端的电压图象如下图