2023届二轮复习 专题五 电磁感应 专项练（含解析）

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2023届二轮复习 专题五 电磁感应 专项练（含解析）1.如图所示，甲、乙、丙为三个相同的铝管，甲、乙两管的侧壁分别开有横槽和竖槽，丙管未开槽，现将三个铝管分别套在竖直圆柱形强磁铁上，由上端口静止释放，忽略管与磁铁间的摩擦以及开槽后管的质量变化.关于铝管穿过强磁铁的时间，下列判断正确的是(   )A.甲最短 B.乙最短 C.丙最短 D.甲、乙相同2.如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2:1,圆环中产生的感应电动势分别为和,不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(   )A.,感应电流均沿逆时针方向 B.,感应电流均沿顺时针方向
C.,感应电流均沿逆时针方向 D.,感应电流均沿顺时针方向3.如图所示，由导线制成的正方形线圈处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与水平面的夹角为30°，线圈的边长为L，电阻为R，匝数为n.当线圈从竖直面绕顺时针转至水平面的过程中，通过导线截面的电荷量为(   )A. B. C. D.4.如图甲所示，螺线管内有平行于轴线的外加磁场，以图甲中箭头所示方向为磁感应强度的正方向。螺线管与导线框相连，导线框内有一闭合小金属圆环，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化时，下列说法正确的是(   )
 A.在0~时间内，环有收缩的趋势B.在~时间内，环有扩张的趋势C.在~时间内，环内有顺时针方向的感应电流D.在~时间内，环内有逆时针方向的感应电流5.如图所示，半径为L的小圆与半径为的圆形金属导轨拥有共同的圆心，在小圆与导轨之间的环形区域存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场.现将一长度为的导体棒置于磁场中，让其一端O点与圆心重合，另一端A与圆形导轨良好接触.在O点与导轨间接入一阻值为r的电阻，导体棒以角速度ω绕O点沿逆时针方向做匀速圆周运动，其他部分电阻不计.下列说法正确的是(   )A.导体棒O点的电势比A点的电势高B.电阻两端的电压为C.在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻的电荷量为D.在导体棒旋转一周的时间内，电阻产生的焦耳热为6.由法拉第电磁感应定律可知，若穿过某回路的磁通量为，则产生的感应电动势为。如图所示，竖直面内有一个闭合导线框（由细软弹性电阻丝制成），端点固定。在以水平线段为直径的半圆形区域内，有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。设导线框的电阻恒为r，圆的半径为R，用两种方式使导线框上产生感应电流。方式一：将导线与圆周的接触点C以恒定角速度（相对圆心O）从A点沿圆弧移动至D点。方式二：以为轴，保持，将导线框以恒定的角速度转90°。则下列说法正确的是(   )A.方式一中，在C从A点沿圆弧移动到图中位置的过程中，通过导线横截面的电荷量B.方式一中，在C沿圆弧移动到圆心O的正上方时，导线框中磁通量的变化率最大C.两种方式回路中产生的电动势的有效值之比D.若两种方式电阻丝上产生的热量相等，则7.电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的是(   )
 A.金属弦换成铜弦，电吉他仍能正常工作B.取走磁体，电吉他也能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中，线圈中的感应电流方向保持不变8.一电流表的原理如图所示，质量为的匀质细金属棒的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧的劲度系数为。在矩形区域内有匀强磁场，磁感应强度大小，方向垂直纸面向外。与的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，的长度大于且，当中没有电流通过且处于平衡状态时，与矩形区域的边重合，当中有电流通过时，指针指示的示数可表示电流强度，不计通电时电流产生的磁场的作用，，则(   )
 A.若要电流表正常工作，N端应接电源正极B.若要将电流表的量程扩大2倍，磁感应强度应变为C.若，此电流表的满量程值为D.当电流表示数为零时，弹簧伸长10 cm9.如图所示，水平传送带带动两金属杆匀速向右运动，传送带右侧与两光滑平行金属导轨平滑连接，导轨与水平面间的夹角为30°，两虚线之间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场宽度为L，两金属杆的长度和两导轨的间距均为d，两金属杆的质量均为m，两杆与导轨接触良好且始终与导轨垂直.金属杆a进入磁场后恰好做匀速直线运动，当金属杆a离开磁场时，金属杆b恰好进入磁场，则(   )A.金属杆b进入磁场后做匀加速运动B.金属杆b进入磁场后做匀减速直线运动C.两杆在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为D.两杆在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为10.如图所示，两光滑平行长直导轨，间距为d，放置在水平面上，磁感应强度大小为B的匀强磁场与导轨平面垂直，方向如图所示，两质量都为m、电阻都为r的导体棒垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，两导体棒距离足够远，静止，以初速度向右运动，不计导轨电阻，忽略感生电流产生的磁场，则(   )A.导体棒的最终速度为 B.导体棒产生的焦耳热为C.通过导体棒横截面的电荷量为 D.两导体棒的初始距离最小为11.如图甲所示，利用粗糙绝缘的水平传送带输送一正方形单匝金属线圈abcd，传送带以恒定速度运动.传送带的某正方形区域内有一竖直向上的匀强磁场，该磁场相对地面静止，且磁感应强度大小为B，当金属线圈的bc边进入磁场时开始计时，直到bc边离开磁场，其速度与时间的关系如图乙所示，且在传送带上始终保持ad边、bc边平行于磁场边界.已知金属线圈质量为m，电阻为R，边长为L，线圈与传送带间的动摩擦因数为μ，且ad边刚进入磁场时线圈的速度大小为，重力加速度为g.求:(1)正方形磁场区域的边长d；(2)线圈完全进入磁场的时间t；12.如图所示，两平行光滑金属直导轨固定在绝缘水平面内，导轨间距为L、电阻不计且足够长，导轨间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，导体棒跨放在金属导轨上，两棒间距为L.已知棒质量为m，电阻为棒质量为，电阻为.现给棒一水平向右的初速度，当棒速度相同时，它们之间的距离为，此时立即锁定棒，同时对棒施加一垂直于棒的水平恒力，使棒经时间t速度减为零，同时撤去该恒力，最终棒之间的距离为.若运动过程中棒与导轨始终保持垂直且接触良好.求:(1)从棒开始运动到与棒共速过程中，棒中电流的方向及通过棒的电荷量；(2)棒开始运动时的速度大小；(3)全过程回路中产生的焦耳热.


答案以及解析1.答案：B解析：下落过程中，铝管中磁通量变化会产生感应电流，根据楞次定律“阻碍”含义可知，铝管受到向上的安培力作用阻碍其运动，由于感应电流是水平环形电流，所以开槽部分相当于断路，乙管开有竖槽，产生的感应电流最小，因此受到的安培力最小，运动最快，乙向下运动的时间最短，B正确.2.答案：B解析：根据法拉第电磁感应定律可得,根据题意可得,故,感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的变大,即产生向里的感应磁场,根据楞次定律可得,感应电流均沿顺时针方向 . 3.答案：A解析：根据法拉第电磁感应定律得，解得，又因为，解得，A正确.4.答案：B解析：本题以在变化磁场中的螺线管为模型考查楞次定律。在时间内，B均匀增加，则在螺线管中产生恒定不变的感应电流，则在导线框中形成稳定的电流，则此时环中无感应电流产生，环也没有收缩的趋势，选项A错误；在时间内，B的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流逐渐减小，在导线框中的电流方向为，框内磁场方向垂直纸面向外，穿过环的磁通量减小，根据楞次定律可知，环内有逆时针方向的感应电流，且有扩张的趋势，选项B正确，C错误；在时间内，B的方向向下，且B的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流逐渐减小，在导线框中的电流方向为，框内磁场方向垂直纸面向里，穿过环的磁通量减小，根据楞次定律可知，环内有顺时针方向的感应电流，选项D错误。5.答案：C解析：由右手定则可知，外电路中感应电流由A流向O，则O点电势比A点电势低，故A错误；感应电动势，电阻两端电压，故B错误；电路中电流为，周期为，在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻的电荷量为，故C正确；在导体棒旋转一周的时间内，电阻产生的焦耳热为，故D错误.6.答案：D解析：方式一中，在C从A点沿圆弧移动到题图中位置的过程中，穿过回路的磁通量的变化量为，由法拉第电磁感应定律得，联立解得，故A错误；方式一中穿过回路的磁通量，所产生的电动势为，在C沿圆弧移动到圆心O的正上方时，感应电动势为零，由法拉第电磁感应定律可知，B错误；方式二中穿过回路的磁通量，所产生的电动势为，则两种方式所产生的电动势的有效值之比为，时间满足，产生的焦耳热，若，则，放C错误，D正确。7.答案：C解析：本题以电吉他为模型考查感应电流的产生条件、法拉第电磁感应定律。铜不能被磁化，铜弦振动不会在线圈中产生感应电流，电吉他不能正常工作，A错误；取走磁体，金属弦将不具有磁性，振动时将不能在线圈中产生感应电流，电吉他不能正常工作，B错误；由法拉第电磁感应定律，匝数越多，感应电动势越大，C正确；由于原磁场方向不变，弦在振动过程中，磁通量不断增大和减小，线圈中的感应电流方向不断变化，D错误。8.答案：D解析：本题通过金属棒考查安培力作用下的平衡问题。为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒的安培力必须向下，由左手定则可知金属棒中电流从M端流向N端，因此M端应接电源正极，故A错误；当电流表的示数为零时，设弹簧伸长量为，根据平衡条件可得，解得，故D正确；设电流表满量程时通过的电流大小为，则有，若，此电流表的满量程值为，设电流表的量程扩大2倍后，磁感应强度变为，则有，可得，故B、C错误。9.答案：D解析：金属杆b进入磁场前不受安培力作用，与金属杆a进入磁场前运动情况相同，所以金属杆b进入磁场后一定做匀速直线运动，A、B错误；根据能量守恒定律，金属杆a在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为，金属杆b在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为，所以两杆在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为，C错误，D正确.10.答案：D解析：根据楞次定律，导体棒最终以相同的速度做匀速直线运动，设共同速度为，水平向右为正方向，根据动量守恒定律可得，解得，A错误；设导体棒在整个过程中产生的焦耳热为，根据能量守恒定律可得，解得，导体棒的电阻都为r，因此导体棒上产生的焦耳热为，B错误；对导体棒，由动量定理得，因为，故，因此通过导体棒横截面的电荷量为，C错误；设当导体棒速度相等时距离恰好为零，则两棒初始距离最小，设最小初始距离为l，则通过导体棒横截面的电荷量，解得，D正确.11.答案：(1)(2)解析：(1)线圈从完全进入磁场至bc边到达磁场右边缘的过程中，由动能定理得，解得.(2)由法拉第电磁感应定律得，由欧姆定律得，设线圈完全进入磁场的时间为t，由动量定理得，联立得.12.答案：(1)a流向b；(2)(3)解析：(1)两棒从开始运动到共速过程中，根据楞次定律可知，棒中电流的方向为a流向b，根据法拉第电磁感应定律可得，根据闭合电路欧姆定律可得，该过程通过棒的电荷量为，联立解得.(2)设棒开始运动时速度为，两棒从开始运动到共速过程中，两棒组成的系统满足动量守恒，则有，对棒，根据动量定理可得，联立解得棒开始运动时的速度大小.(3)两棒从开始运动到共速过程中，根据能量守恒定律可得，棒减速为零的过程中，根据法拉第电磁感应定律可得，根据闭合电路欧姆定律可得，设恒力为F，对棒，根据动量定理可得联立解得，棒减速为零的过程中，根据能量守恒定律可得全过程回路中产生的焦耳热为，联立解得.