高考物理二轮复习选择题强化训练专题1.13 电磁感应现象中的综合问题（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考物理二轮复习选择题强化训练专题1.13 电磁感应现象中的综合问题（2份，原卷版+解析版），共14页。
A．通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变
B．金属框在通过磁场的过程中产生的热量为mgL
C．仅改变H，金属框仍能匀速通过磁场
D．仅改变，金属框仍能匀速通过磁场
【答案】D
【详解】A．将金属框以初速度水平无旋转抛出后，金属框做平抛运动，后进入磁场做匀速运动，水平方向切割磁感线产生的感应电动势相互抵消，竖直方向切割磁感线产生的感应电动势为，
可得可知通过磁场的过程中，金属框中电流的大小不变，当金属框刚进入磁场时穿过金属框的磁通量增加，此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框出磁场时穿过金属框的磁通量减少，此时感应电流的方向为顺时针方向，故A错误；
B．在金属框匀速通过磁场过程中，有则克服安培力做的功则金属框在通过磁场的过程中产生的热量为2mgL，故B错误；
CD．根据平抛运动规律和平衡条件有，解得则B与H有关，与无关，故C错误，D正确。
2．世界首条高温超导高速磁悬浮样车在中国下线，我国技术已达世界领先水平。超导磁悬浮列车可以简化为如图所示模型：在水平面上相距L的两根固定平行直导轨间，有大小为B宽都是L的匀强磁场，相邻磁场区域的磁场方向相反。整个磁场以速度v水平向右匀速运动，跨在两导轨间的边长为L的正方形n匝线圈悬浮在导轨上方，在磁场力作用下向右运动，并逐渐达到最大速度。当超导磁悬浮列车制动时，所有磁场立即停止，线圈继续运动停下来（N为整数）。设线圈的总电阻为R，总质量为m，运动中所受到的阻力大小恒为。则（ ）
A．线圈在图示位置的电流方向为B．线圈最大速度
C．制动过程线圈产生的焦耳热为D．制动过程通过线圈横截面的电荷量为
【答案】C
【详解】A．磁场向右运动，则线圈相对于磁场向左运动，根据右手定则可知，线圈在图示位置的电流方向为方向，故A错误；
B．线圈达到最大速度时，线圈ad边和bc边各以相对磁场的速度切割磁感线运动，回路中电流为
由于左右两边ad和bc均受到安培力，则合安培力为
最大速度时，有联立解得故B错误；
C．刹车过程中克服安培力做功等于线圈产生的焦耳热，对线圈由动能定理，
解得故C正确；
D．制动过程通过线圈横截面的电荷量为线圈继续运动NL停下来，若N为偶数，根据对称性，通过线圈的磁通量不变，即，可知通过线圈的电荷量为零；若N为奇数，由于开始制动时刻的磁通量不确定，因此线圈的磁通量变化量可能在之间取值，即通过金属框的电荷量可能在之间取值，故D错误。故选C。
3．如图所示，两条足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，电阻不计，导轨最右端接有阻值为R的定值电阻。整个装置处于两种磁感应强度大小均为B、方向竖直且相反的匀强磁场中，虚线为两磁场的分界线。质量均为m的两根金属棒MN、PQ静止于导轨上，两金属棒接入电路的电阻均为R，与导轨间的动摩擦因数均为μ（设金属棒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。t1时刻，用水平向左的恒力F拉MN棒，使其由静止开始运动，t2时刻，PQ刚好要滑动。该过程中，两棒始终与导轨垂直且接触良好，通过金属棒PQ的电荷量为q，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．t2时刻，金属棒PQ受到的安培力方向水平向右
B．t2时刻，金属棒MN的速度大小为
C．从t1到t2时间内，金属棒MN在导轨上运动的距离为
D．从t1到t2时间内，金属棒MN产生的焦耳热为
【答案】A
【详解】A．由于金属棒MN向左运动，根据右手定则可知，金属棒MN中电流方向为N到M，则金属棒PQ中电流方向为P到Q，根据左手定则可知，金属棒PQ受到的安培力方向水平向右，A正确；
B．t2时刻，PQ刚好要滑动，设PQ中电流为I，则有BIL=μmg金属棒MN产生的感应电动势为E=BLv
由于金属棒PQ与电阻R并联，所以金属棒MN中电流为2I，根据闭合电路欧姆定律有E=IR+2IR
联立解得金属棒MN的速度大小为，B错误；
C．从t1到t2时间内，通过金属棒PQ的电荷量为q，则通过金属棒MN的电荷量为2q，有
解得金属棒MN在导轨上运动的距离为，C错误；
D．从t1到t2时间内，根据功能关系有由于金属棒MN在干路上，而金属棒PQ与电阻R并联，则金属棒MN产生的焦耳热为联立解得，D错误。
故选A。
4．如图，在光滑的水平面上，宽为2L的有界匀强磁场左侧放置一边长为l的正方形导电线圈，线圈在水平外力作用下向右匀加速穿过该磁场，则在线圈穿过磁场的过程中，拉力F随位移x的变化图像、线圈中感应电流I（顺时针方向为正）。热功率P随位移x的变化图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】AB．线圈在拉力作用下由静止开始匀加速直线运动，AB错误；
C．线圈中的感应电流产生电流的0-L段和2L-3L段应为同一曲线的两段，C错误；
D．线圈中的功率，D正确。故选D。
5．如图甲所示，为保证游乐园中过山车的进站安全，过山车安装了磁力刹车装置，磁性很强的钕磁铁安装在轨道上，正方形金属线框安装在过山车底部．过山车返回站台前的运动情况可简化为图乙所示的模型．初速度为的线框沿斜面加速下滑s后，边进入匀强磁场区域，此时线框开始减速，边出磁场区域时，线框恰好做匀速直线运动．已知线框边长为l、匝数为n、总电阻为r，斜面与水平面的夹角为．过山车的总质量为m，所受摩擦阻力大小恒为f，磁场区域上下边界间的距离为l，磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上，重力加速度为g．则下列说法正确的是（ ）
A．线框刚进入磁场时，从线框上方俯视，感应电流的方向为顺时针方向
B．线框刚进入磁场时，感应电流的大小为
C．线框穿过磁场的过程中，通过其横截面的电荷量为零
D．线框穿过磁场过程中产生的焦耳热为
【答案】ABC
【详解】A．根据楞次定律，线框刚进入磁场时，从线框上方俯视，感应电流的方向为顺时针方向，选项A正确；
B．线圈从开始运动到刚进入磁场则由动能定理
线框刚进入磁场时，感应电流的大小为选项B正确；
C．线框穿过磁场的过程中，根据因磁通量变化量为零，则通过其横截面的电荷量为零，选项C正确；
D．边出磁场区域时，线框恰好做匀速直线运动，则线框穿过磁场过程中产生的焦耳热为
选项D错误。故选ABC。
6．甲图是一款自发电无线门铃，乙图是其内部构造示意图。按下按键推动永磁铁运动，可产生电能供发射器部件正常工作。松开按键后，按键在弹簧作用下恢复原位。下列说法正确的是（ ）
A．按键反弹过程，弹簧的弹性势能部分转化为电能
B．连续按压和松开按键过程，线圈中产生交变电流
C．按压和松开按键过程，线圈中都产生感应电动势
D．按住门铃按键保持不动，线圈中一直有感应电流
【答案】AC
【详解】A．按键反弹过程中，线圈中有感应电流，由能量守恒定律可知，弹簧的弹性势能有一部分转化为电能，故A正确；
B．连续按压和松开按键过程都会导致线圈内磁场变化，产生感应电流，不一定是交变电流，故B错误；
C．按压和松开按键过程都会导致线圈内磁场变化，会产生感应电动势，故C正确；
D．按住门铃按键保持不动，线圈内磁场不变化，不会产生感应电流，故D错误。故选AC。
7．如图所示，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根导轨位于x轴上，另一根由ab、bc两段直导轨组成，其中bc段与x轴平行，两导轨相交于原点O左侧a点，所有导轨单位长度电阻为r。导轨上一足够长金属棒MN在外力作用下沿x轴正方向以速度做匀速直线运动，金属棒单位长度电阻也为r，时刻恰好通过坐标原点O，金属棒始终与x轴垂直。设运动过程中通过金属棒的电流强度为i，金属棒受到安培力的大小为F，导轨间金属棒切割磁感线产生的电动势为E，导轨间金属棒两端的电压为U，导轨与金属棒接触良好，忽略导轨与金属棒连接处的电阻。下列图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】AC
【详解】当导体棒从O点向右运动L时，即在时间内，在某时刻导体棒切割磁感线的长度（θ为ab与x轴的夹角）则根据即E-t图像是不过原点的直线；
； 可知回路电流不变；安培力
则F-t关系为不过原点的直线；导轨间金属棒两端的电压为
则U-t图像是不过原点的直线；当在时间内，导体棒切割磁感线的长度不变，感应电动势E不变，经过时间t回路总电阻
感应电流则随时间的增加电流I减小，但不是线性减小；根据F=BIL可知安培力减小，但是不是线性减小；电流减小，导体棒电阻不变，则内电压减小，电动势不变，则导轨间金属棒两端的电压变大。综上所述选项AC正确，BD错误。故选AC。
8．如图甲为汽车在足够长水平路面上以恒定功率P启动的模型，假设汽车启动过程中所受阻力f恒定，汽车质量为M；如图乙为一足够长的水平的光滑平行金属导轨，导轨间距为L，左端接有定值电阻R，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。将一质量为m的导体棒垂直搁在导轨上并用水平恒力F向右拉动，导体棒和导轨的电阻不计且两者始终接触良好。图丙、丁分别是汽车、导体棒开始运动后的v－t图像，其中和已知。则（ ）
A．汽车在运动过程中的最大速度为
B．导体棒在运动过程中的最大速度为
C．汽车从启动到速度达到最大所运动的距离为
D．导体棒从开始到速度达到最大所运动的距离为
【答案】AC
【详解】A．对汽车启动问题，有且解得故A正确；
B．对导体棒问题，有且解得故B错误；
C．由动能定理可知解得故C正确；
D．由电磁感应定律得，在导体棒从开始运动到速度达到最大过程中由欧姆定律可知故由动量定理可知计算可知故D错误。故选AC。
9．电磁减震器是利用电磁感应原理的一种新型智能化汽车独立悬架系统。某同学也设计了一个电磁阻尼减震器，图为其简化的原理图。该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同矩形线圈组成，滑动杆及线圈的总质量。每个矩形线圈匝数匝，电阻值，边长，边长，该减震器在光滑水平面上以初速度向右进入磁感应强度大小、方向竖直向下的匀强磁场中，磁场范围是够大，不考虑线圈个数变化对减震器总质量的影响。则（ ）
A．刚进入磁场时减震器的加速度大小
B．第二个线圈恰好完全透入磁场时，减震器的速度大小为
C．滑动杆上至少需安装12个线圈才能使减震器完全停下来
D．第1个线圈和最后1个线圈产生的热量比
【答案】BD
【详解】A．线圈在磁场中受到安培力的作用做减速运动，故安培力其中
联立以上两式可得刚进入磁场时，速度为，代入数据可得根据牛顿第二定律可得加速度故A错误；
B．设向右为正方向，对减震器进行分析，当第二个线圈恰好完全透入磁场时设所用时间为，此时减震器的速度大小为，则由动量定理可得即代入数据可得故B正确；
C．由以上分析可知，每一个线圈进入磁场后，减震器的速度减小量则要减震器的速度减为零需要的线圈个数为可知需要13个线圈，故C错误；
D．只有进入磁场的线圈产生热量，根据能量守恒可知，线圈上产生的热量在数值上等于减震器动能动能的减少量，第一个线圈恰好完全进入磁场时有最后一个线圈刚进入磁场时有因此故D正确。故选BD。
10．如图所示，足够长的两平行光滑金属导轨间的距离L，导轨所在平面与水平面夹角为。空间存在磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面的匀强磁场。垂直导轨放置的一质量m的金属棒由一劲度系数为k的轻弹簧连在导轨上端，金属棒由静止释放时弹簧处于原长，下行x时导体棒速度最大。已知金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ）
A．向下运动时通过金属棒的电流方向从a到b
B．金属棒运动过程中的最大速度为
C．金属棒速度最大时弹簧的弹性势能为
D．从释放金属棒到最后稳定过程中，回路中产生的焦耳热为
【答案】BD
【详解】A．由右手定则可知，金属棒向下运动时通过的电流方向从b到a，故A错误；
B．由题意可知，当金属棒所受合外力等于零时速度达到最大，则由平衡条件可得
其中，,联立以上各式解得最大速度为故B正确；
C．金属棒速度最大时由能量守恒有解得故C错误；
D．金属棒稳定后速度为零，处于静止状态，则有解得整个过程中能量守恒，则由能量守恒定律可得其中解得故D正确。故选BD。
11．如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为，垂直于磁场方向有一足够长的、间距为的光滑竖直金属导轨，导轨上端接有电容为的电容器（不会被击穿），水平放置的质量分布均匀的金属棒的质量为，重力加速度大小为。让金属棒沿导轨无初速释放，金属棒和导轨始终接触良好且它们的电阻可忽略。以下关于金属棒运动情况的说法正确的是（ ）
A．金属棒刚释放时加速度为
B．金属棒下滑过程中，电流随时间一直增大
C．金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速直线运动
D．金属棒以加速度大小做匀加速下滑
【答案】AD
【详解】A．根据题意可知，金属棒刚释放时，只受重力，则加速度为，故A正确；
CD．根据题意，对金属棒由动量定理有其中整理可知
由公式可得（定值）则金属棒做匀加速运动，故C错误，D正确；
B．根据题意可知，金属棒下滑过程中，电流为由上述分析可知，金属棒下降过程中，加速度保持不变，则电流保持不变，故B错误。故选AD。
12．如图所示，水平面内有两根间距为d的光滑平行导轨，右端接有电容为C的电容器。一质量为m的导体棒固定于导轨上某处，轻绳一端连接导体棒，另一端绕过定滑轮下挂一质量为M的物块。由静止释放导体棒，物块下落从而牵引着导体棒向左运动。空间中存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁场磁感应强度大小为B，不计导体棒和导轨的电阻，忽略绳与定滑轮间的摩擦。若导体棒运动过程中电容器未被击穿，导体棒始终与导轨接触良好并保持垂直，重力加速度为g，则在物块由静止下落高度为h的过程中（ ）
A．物块做加速度逐渐减小的加速运动
B．物块与导体棒组成的系统减少的机械能等于导体棒克服安培力做的功
C．轻绳的拉力大小为
D．电容器增加的电荷量为
【答案】BCD
【详解】A．根据法拉第电磁感应定律可知，导体棒产生的感应电动势为电容器两端电压在时间内的变化量为在时间内电容器储存的电荷量的变化量为则回路中的电流为导体棒所受安培力为根据牛顿第二定律可得联立解
易知物块做匀加速直线运动。故A错误；
B．根据能量守恒可知物块与导体棒组成的系统减少的机械能等于导体棒克服安培力做的功。故B正确；
C．对物块受力分析，由牛顿第二定律可知解得故C正确；
D．电容器增加的电荷量为又解得故D正确。故选BCD。
13．如图所示，平行倾斜光滑导轨与足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计。质量均为电阻均为的金属棒b和c，静止放在水平导轨上且与导轨垂直。图中虚线de右侧有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场。质量也为的绝缘棒a垂直于倾斜导轨，从离水平导轨的高为处由静止释放。已知绝缘棒a滑到水平导轨上与金属棒b发生弹性正碰，金属棒b进入磁场后始终未与金属棒c发生碰撞。重力加速度为。以下正确的是（ ）
A．a与b碰后分离时b棒的速度大小为
B．当b进入磁场后速度大小为时，b的加速度大小变为初始加速度大小的
C．b棒产生的焦耳热为
D．b进入磁场后，b、c间距离增大了
【答案】AB
【详解】A．绝缘棒a滑到水平导轨上速度设为v0，由动能定理得，a与金属棒b发生弹性正碰，质量相等，故碰后速度交换，a速度变为零，b获得v0的速度，故a与b碰后分离时b棒的速度大小为，A正确；
B．b刚进入磁场时，加速度为，b进入磁场后，切割磁感线产生感应电流，受向左的安培力而减速，c受向右的安培力而加速，系统合外力为零，由动量守恒知
将代入得此时回路的总电动势为此时b的加速度为
，B正确；
C．当b与c速度相等时，b棒上停止生热，由动量守恒得由能量守恒，设b棒上产生的焦耳热为Q，有知，C错误；
D．b进入磁场后减速，c加速直至速度相同，二者间距缩小，设为Δx，对c，由动量定理
又联立可得，D错误。故选AB。
14．如图所示，两根光滑足够长且电阻不计的平行金属导轨MNPQ和，固定水在平面上，MN与距离为2l，PQ与距离为l。金属棒a和b的质量分别为2m和m、长度分别为2l与l，金属棒a、b分别垂直放在导轨和上，静止在导轨上。整个装置处于竖直向下的、磁感强度为B的匀强磁场中。现a棒获得水平向右初速度，两棒运动时始终保持平行且a总在上运动，b总在上运动，经过足够长时间后，下列说法正确的（ ）
A．金属棒a流过的电荷量是
B．金属棒a和b均做加速度相同的匀加速直线运动
C．金属棒a和b均做速度相等的匀速直线运动
D．回路感应电动势为零
【答案】AD
【详解】CD．因金属棒a向右运动，受安培力向左，则a做减速运动，金属棒b受安培力向右做加速运动，则经过一段时间后，两棒稳定时均做匀速运动，此时回路的感应电流为零，感应电动势为零，则
即则选项C错误，D正确；
B．根据则金属棒a做匀减速直线运动，b做匀加速直线运动，两者加速度大小相同，选项B错误；
A．由动量定理，对a：；对b：解得选项A正确。
故选AD。
15．如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑“Z”型平行金属导轨，窄处间距为L，宽处间距为2L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EF左侧区域和GH右侧区域有竖直方向的磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场。同种材料制成的粗细相同的均匀金属棒a、b，长度分别与所在处导轨间距相等，均在磁场中靠近磁场边界的位置静止。a棒的质量为m，电阻为R。现给a棒一向左初速度，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，则下列说法正确的是（ ）
A．a棒刚运动瞬间的加速度大小为
B．稳定时a、b棒速度大小均为
C．整个运动过程中a棒产生焦耳热
D．整个运动过程中通过b棒横截面的电荷量是
【答案】AD
【详解】A．根据同种材料制成的粗细相同的均匀金属棒a、b，长度分别与所在处导轨间距相等，则b的电阻为，故；解得故A正确；
B．a的质量为m，则b的质量为2m，两道题棒在磁场中时，通过的电流总是反向等大的，匀速运动时，两棒切割产生的电动势大小相等，故即对a棒根据动量定理可得
对b棒根据动量定理可得联立解得；故B错误；
C．根据能量守恒定律可得整个过程中回路产生的焦耳热根据焦耳定律可得整个过程中a棒产生的焦耳热为解得故C错误；
D．对b棒根据动量定理可得其中则故D正确。故选AD。