高考物理二轮复习对题纠错练13电磁感应一

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1、对题纠错练十三电磁感应(一)对题练楞次定律右手定则法拉第电磁感应定律1.(多选)(2017宁夏中卫一模)右图是创意物理实验设计作品小熊荡秋千的示意图。两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上,与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路,两个磁性很强的条形磁铁如图放置。当用手左右摆动线圈P时,线圈Q也会跟着摆动,仿佛小熊在荡秋千。以下说法正确的是()A.P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)B.P向右摆动的过程中,Q也会向右摆动C.P向右摆动的过程中,Q会向左摆动D.若用手左右摆动Q,P会始终保持静止(导学号88094628)【答案】 ABP向右摆动的过程中,穿过P线圈的磁

2、通量减小,根据楞次定律,P中有顺时针方向的电流(从右向左看),故A正确。根据电路连接可知Q下端的电流方向向外,根据左手定则,所受的安培力向右,则Q向右摆动。同理,用手左右摆动Q,P会左右摆动,故B正确,C、D错误。2.(多选)(2017陕西宝鸡一模)如图所示,两个条形磁铁的N极和S极相向水平放置,一竖直放置的矩形线框从两个磁铁之间正上方自由落下,并从两磁铁中间穿过。下列关于线框受到安培力及从右向左看感应电流方向说法正确的是()A.感应电流方向先逆时针方向,后顺时针方向B.感应电流方向先顺时针方向,后逆时针方向C.安培力方向一直竖直向上D.安培力方向先竖直向上,后竖直向下(导学号88094629

3、)【答案】 BC由题图可知,磁感线从左向右,则中间位置磁感应强度最大,故在线圈从高处下落过程中,穿过线圈的磁通量一直向右,且先增大后减小,则由楞次定律可知,感应电流方向先顺时针后逆时针,故B正确、A错误;产生的感应电流一直阻碍物体间的相对运动,故安培力一定一直竖直向上,故C正确,D错误。电磁感应中的图象问题3.(2017湖南永州二模)如图所示,边长为2l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个边长为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直,导线框的一条对角线和虚线框的一条对角线恰好在同一直线上。从t=0开始,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向移动进入磁场,直到整个导线框离开磁场

4、区域。用I表示导线框中的感应电流(逆时针方向为正),则下列表示I-t关系的图线中,正确的是()(导学号88094630)【答案】 D导线框完全进入磁场后,磁通量保持不变,没有感应电流产生,故A、B错误。线框进入和穿出磁场过程,有效切割长度发生变化,所以感应电动势和感应电流发生变化,故C错误。线框进入磁场过程,有效切割长度均匀增大,感应电动势均匀增大,感应电流I均匀增大;穿出磁场过程,有效切割长度均匀减小,感应电动势均匀减小,感应电流I均匀减小,两个过程电流方向相反,故D正确。4.(多选)(2017黑龙江大庆一模)如图甲为磁感应强度B随时间t变化规律的图象,磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正,

5、在磁场中有一细金属圆环,平面位于纸面内,如图乙所示。令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,F1、F2、F3分别表示金属环上很小一段导体受到的安培力。下列说法正确的是()A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向B.I2沿顺时针方向,I3沿顺时针方向C.F1方向指向圆心,F2方向指向圆心D.F2方向背离圆心向外,F3方向指向圆心(导学号88094631)【答案】 ABD由题图甲所示可知,Oa段磁场垂直于纸面向里,穿过圆环的磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I1沿逆时针方向;在ab段磁场向里,穿过圆环的磁通量减少,由楞次定律可知,感应电流I2沿顺时针方向,故A正确;在bc段磁场向外

6、,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I3沿顺时针方向,故B正确;根据电磁感应现象,圆环面积有随磁感应强度“增缩减扩”的特点,所以在Oa段,磁场增强,圆环面积有缩小趋势,所以某一小段导体受力方向指向圆心;在ab段某一小段导体受力方向背离圆心向外;在bc段,受力方向指向圆心,所以C错误,D正确。电磁感应中的动力学问题和能量问题5.(2017湖南永州二模)如图所示,间距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面夹角=30,下端N、Q间连接一阻值为R的电阻,导轨上有一个正方形区间abcd,cd以下存在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场。长度为L、电阻为r的金属棒与导轨接触良

7、好且垂直导轨放置,当金属棒从ab位置由静止释放的同时,对金属棒施加一个平行导轨向下的恒力F,F的大小是金属棒重力的,金属棒通过cd时恰好做匀速运动,若此时突然只将力F的方向反向,力F的大小不变,经过一段时间后金属棒静止。不计金属导轨的电阻,求:(1)金属棒的质量;(2)整个过程中电阻R上产生的焦耳热;(3)金属棒通过cd后向下运动的最大距离。(导学号88094632)【答案】 (1)(2)(3)2L【解析】 (1)金属棒在磁场外运动过程,根据牛顿第二定律有F+mgsin 30=ma1,又v2=2a1L金属棒刚进入磁场时,F安=F+mgsin 30F安=,联立以上各式可以得到m=。(2)从金属棒

8、进入磁场到最终静止过程中,WG-WF-W安=0-mv2,WG=WF,Q总=W安,QR=Q总联立可以得到QR=。(3)拉力反向后导体棒所受合力等于安培力,则FA=BIL=ma取极短时间t内,x=vt,a=代入并化简得到:=mv设金属棒离开cd后向下运动的最大距离为x,则由累积法可以知道=mv整理可以得到x=2L。6.(2017河北唐山二模)如图所示,两条相同的“L”形金属导轨平行固定且相距d=1 m。LM、OP在同一水平面上且处于竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B1=1 T;MN、PQ与水平面成37 角,有垂直于轨道平面向下的匀强磁场,磁感应强度B2=3 T。金属棒ab质量为m1=0.2 kg、电

9、阻R1=1 ,金属棒ef质量为m2=0.5 kg、电阻为R2=2 ,其他电阻不计。ab置于光滑水平导轨上,ef置于动摩擦因数=0.5的倾斜导轨上,均与导轨垂直且接触良好。从t=0时刻起,ab棒在水平恒力F1的作用下由静止开始向右运动,ef棒在沿斜面向上的力F2的作用下保持静止状态。当ab棒匀速运动时撤去力F2,金属棒ef恰好不向上滑动(设滑动摩擦力等于最大静摩擦力,ab始终在水平导轨上运动,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2。求:(1)当金属棒ab匀速运动时,其速度为多大;(2)金属棒ab在运动过程中最大加速度的大小;(3)金属棒ab从静止开始到匀速运动用时1.2

10、s,此过程中金属棒ef产生的焦耳热为多少?(导学号88094634)【答案】 (1)5 m/s(2)8.3 m/s2(3)1.7 J【解析】 (1)金属棒ef恰好不上滑,由平衡条件得m2gsin 37+m2gcos 37=B2Id由闭合电路欧姆定律得E=I(R1+R2)金属棒ab产生电动势E=B1dv解得v=5 m/s(2)金属棒ab匀速运动时,由平衡条件得F1=B1Id也就是金属棒ab在受到F1作用还没有滑动时,加速度最大,由牛顿第二定律得a=8.3 m/s2(3)金属棒ab从静止开始到匀速运动过程,由动量定理得F1t-B1Idt=m1v得电荷量q=It=由法拉第电磁感应定律E=闭合电路欧姆

11、定律得电荷量q=t=由能量转化守恒定律得F1S=m1v2+Q金属棒ef产生的焦耳热Q=1.7 J纠错练电磁感应的图象7.(多选)(2017河南开封一模)如图甲所示,平行光滑金属导轨水平放置,两导轨相距L=0.4 m,导轨一端与阻值R=0.3 的电阻相连,导轨电阻不计。在导轨x0一侧存在沿x方向均匀增大的磁场,其方向垂直导轨平面向下,磁感应强度B随位置x变化如图乙所示。一根质量m=0.2 kg、电阻r=0.1 的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直,金属棒在外力F作用下从x=0处以初速度v0=2 m/s沿导轨向右变速运动,且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变。下列说法中正确的是()甲乙A.金属棒向

12、右做匀减速直线运动B.金属棒在x=1 m处的速度大小为1.5 m/sC.金属棒从x=0运动到x=1 m过程中,外力F所做的功为-0.175 JD.金属棒从x=0运动到x=2 m过程中,流过金属棒的电荷量为2 C(导学号88094635)【答案】 CD根据题图乙得B-x函数关系式B=0.5 T+0.5 T/mx,金属棒向右运动切割磁感线产生感应电动势E=BLv,感应电流I=,安培力F安=BIL=BL=,解得v=,根据匀变速直线运动的速度位移公式v2-=2ax,如果是匀变速直线运动,v2与x成线性关系,而由上式知,金属棒不可能做匀减速直线运动,故A错误;根据题意金属棒所受的安培力大小不变,即x=0

13、处与x=1处安培力大小相等,有,即v1= m/s=0.5 m/s,故B错误;金属棒在x=0处的安培力大小为F安= N=0.2 N,对金属棒从x=0运动到x=1 m过程中,根据动能定理有WF-F安x=,代入数据解得WF=-0.175 J,故C正确;根据电磁感应中穿过导体截面的电荷量公式q=L,从x=0到x=2 m过程中,B-x图象包围的面积Bx=2 Tm=2 Tm,q=2 C,故D正确。【易错提示】 本题的易错点有两个,一是应用公式q=n的时候忽略了一个电阻;二是认为金属棒做匀变速直线运动,忽略了安培力随速度变化的特点。原创练8.(多选)如图所示,在光滑水平面上方有一有界匀强磁场区域,磁感应强度

14、为B,磁场宽度大于L。有两个相同的矩形线框,长为L,宽为,按图中方式放置。甲线框到磁场左边界的距离为L,在恒力2F作用下由静止开始向右运动;乙线框到磁场左边界的距离为2L,在恒力F作用下由静止开始向右运动。下列说法中正确的是()A.甲线框进入磁场与离开磁场时,感应电流的方向一定相反,安培力的方向也一定相反B.若甲线框进入磁场后恰好做匀速运动,则乙线框进入磁场后一定做减速运动C.甲线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热一定大于乙线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热D.穿过磁场的过程中,通过两线框横截面的电荷量相同(导学号88094636)【答案】 BCD根据楞次定律知,甲线框进入磁场与离开磁场时感应电流的

15、方向一定相反,而安培力阻碍导体的相对运动,故安培力的方向一定相同,A错;对甲、乙两线框的受力分析和运动规律分析可知,甲、乙两线框进入磁场时的速度大小相同,则安培力大小相同,若甲线框进入磁场时恰好做匀速运动,说明安培力大小为2F,大于乙线框受到的拉力,则乙线框进入磁场时一定做减速运动,B正确;在进入和穿出磁场的整个过程中,甲线框的安培力均大于乙线框的安培力(进入瞬间安培力大小相等),而克服安培力做功的位移相同,故甲线框克服安培力做功较多,甲线框产生较多的焦耳热,C正确;通过导体截面的电荷量q=,磁通量的变化量相同,则电荷量也相同,所以D正确。9.如图所示,竖直平面内有一正方形金属线框边长为L,质

16、量为m,下面用细线悬挂一质量为m的橡胶棒,AB边水平,与有界匀强磁场的上边界的距离为L,磁场方向垂直于线框所在平面,磁感应强度大小未知,线框下落过程中不发生转动,匀强磁场区域的上下边界均水平,已知线框进入磁场时加速度大小为a1=g,方向向下,此时,细线断开:(1)细线断开瞬间,线框的加速度多大?(2)判断线框完全进入磁场时,是否已经匀速运动,若不是,说明理由;若已经匀速,求线框进入磁场过程,线框产生的焦耳热是多少?(导学号88094637)【答案】 (1)a2=g(2)尚未匀速,理由见解析【解析】 (1)设线框刚进入磁场时受的安培力大小为F安,对线框和橡胶棒,有2mg-F安=2ma1,线断开的瞬间,安培力大小不变,对线框有mg-F安=ma2联立以上两式得F安=mg,a2=g。(2)设磁场的磁感应强度大小为B,AB边刚进入磁场时,线框的速度为v1,则有=2gL,假设线框将要完全进入磁场时已经匀速运动,速度为v2,产生的感应电动势为E2,有E2=BLv2,I2=设此时线框所受安培力为F安,有F安=I2LB结合F安=mg=,mg=则v2=v1则在线框进入磁场的过程中,根据能量守恒定律,有mgL=+Q联合=2gL和v2=v1得Q=-mgL,显然这是不可能的,即在将要完全进入磁场时速度还未达到最大,尚做加速运动。