人教高考物理一輪穩(wěn)優(yōu)提優(yōu)題：電磁感應(yīng)練習(xí)

人教高考物理一輪穩(wěn)優(yōu)提優(yōu)題：電磁感應(yīng)練習(xí)及答案專題：電磁感應(yīng)一、選擇題1、如圖所示，π形光滑金屬導(dǎo)軌與水平地面傾斜固定，空間有垂直于導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)，將一根質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直于導(dǎo)軌放置．金屬桿ab從高度h2處?kù)o止釋放后，到達(dá)高度為h1的位置(圖中虛線所示)時(shí)，其速度為v，在此過(guò)程中，設(shè)重力G和磁場(chǎng)力F對(duì)桿ab做的功分別為WG和WF，那么()A．＝mgh1－mgh2B．＝WG＋WFC．>WG＋WFD．<WG＋WF【答案】B【解析】分析桿的受力，受重力、彈力、安培力．其中彈力與速度方向時(shí)刻垂直，永不做功，根據(jù)動(dòng)能定理，重力和安培力對(duì)桿所做的功，等于桿動(dòng)能的增量，因此選項(xiàng)B正確，其余均錯(cuò)誤．2、如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對(duì)稱軸，通電直導(dǎo)線AB與OO′平行，且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直，如要在線圈中形成方向?yàn)閍bcda的感應(yīng)電流，可行的做法是()A．AB中電流I逐漸增大B．AB中電流I先增大后減小C．導(dǎo)線AB正對(duì)OO′靠近線圈D．線圈繞OO′軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°(俯視)解析：選D．由于通電直導(dǎo)線AB與OO′平行，且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直．AB中電流如何變化，或AB正對(duì)OO′靠近線圈或遠(yuǎn)離線圈，線圈中磁通量均為零，不能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤；線圈繞OO′軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°(俯視)，由楞次定律可知，在線圈中形成方向?yàn)閍bcda的感應(yīng)電流，選項(xiàng)D正確．3、圖中L是線圈，D1、D2是發(fā)光二極管(電流從“＋”極流入才發(fā)光)．閉合S，穩(wěn)定時(shí)燈泡正常發(fā)光，然后斷開(kāi)S瞬間，D2亮了一下后熄滅．則()A．如圖是用來(lái)研究渦流現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路B．開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，燈泡立即亮起來(lái)C．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，P點(diǎn)電勢(shì)比Q點(diǎn)電勢(shì)高D．干電池的左端為電源的正極解析：選D．題圖是研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，故A錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，由于線圈的自感，燈泡逐漸變亮，故B錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，D2亮了一下，可知通過(guò)線圈L的電流方向?yàn)閺腜至Q，故D正確；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，線圈L相當(dāng)于一個(gè)電源，電源內(nèi)部電流從負(fù)極流向正極，所以Q點(diǎn)的電勢(shì)高于P點(diǎn)的電勢(shì)，故C錯(cuò)誤．4、如圖甲所示，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n＝100，線圈的面積S＝200cm2，線圈的電阻r＝1Ω，線圈外接一個(gè)阻值R＝4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示．下列說(shuō)法中正確的是()A．線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駼．電阻R兩端的電壓隨時(shí)間均勻增大C．線圈電阻r消耗的功率為4×10－4WD．前4s內(nèi)通過(guò)R的電荷量為4×10－4C解析：選C．由楞次定律，線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定為E＝eq\f(nSΔB,Δt)＝0．1V，電阻R兩端的電壓不隨時(shí)間變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；回路中電流I＝eq\f(E,R＋r)＝0．02A，線圈電阻r消耗的功率為P＝I2r＝4×10－4W，選項(xiàng)C正確；前4s內(nèi)通過(guò)R的電荷量為q＝It＝0．08C，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5、如圖，在光滑水平桌面上有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的正方形導(dǎo)線框；在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d(d＞L)的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行，磁場(chǎng)方向豎直向下．導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動(dòng)．t＝0時(shí)導(dǎo)線框的右邊恰與磁場(chǎng)的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．下列v－t圖象中，能正確描述上述過(guò)程的是()解析：選D．導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)產(chǎn)生安培力阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，利用法拉第電磁感應(yīng)定律、安培力公式及牛頓第二定律可確定線框在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)．線框進(jìn)入和離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，安培力的作用都是阻礙線框運(yùn)動(dòng)，使線框速度減小，由E＝BLv、I＝eq\f(E,R)及F＝BIL＝ma可知安培力減小，加速度減小，當(dāng)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后穿過(guò)線框的磁通量不再變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不再產(chǎn)生安培力，線框做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)D正確．6、如圖甲所示，一個(gè)剛性圓形線圈與電阻R構(gòu)成閉合回路，線圈平面與所在處的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示．關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e、電阻R消耗的功率P隨時(shí)間t變化的圖象，可能正確的有()解析：選BD．根據(jù)題圖，結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，可得線圈在0～0．5T和0．5T～T時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大小相等、方向相反的電動(dòng)勢(shì)，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由電功率公式P＝eq\f(U2,R)可得電阻的電功率與電動(dòng)勢(shì)方向無(wú)關(guān)，則大小保持不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．7、如圖，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上，細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過(guò)．現(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放，環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵到達(dá)位置Ⅱ．設(shè)環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵上端和下端附近時(shí)細(xì)線的張力分別為FT1和FT2，重力加速度大小為g，則()A．FT1＞mg，F(xiàn)T2＞mgB．FT1＜mg，F(xiàn)T2＜mgC．FT1＞mg，F(xiàn)T2＜mgD．FT1＜mg，F(xiàn)T2＞mg解析：選A．金屬環(huán)從位置Ⅰ靠近磁鐵上端，因產(chǎn)生感應(yīng)電流，故“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)，知金屬環(huán)與條形磁鐵相互排斥，故繩的拉力FT1>mg．同理，當(dāng)金屬環(huán)離開(kāi)磁鐵下端時(shí)，金屬環(huán)與磁鐵相互吸引，因而繩的拉力FT2>mg，故A正確．8、如圖所示，PN與QM兩平行金屬導(dǎo)軌相距1m，電阻不計(jì)，兩端分別接有電阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab桿的電阻為2Ω，在導(dǎo)軌上可無(wú)摩擦地滑動(dòng)，垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T．現(xiàn)ab以恒定速度v＝3m/s勻速向右移動(dòng)，這時(shí)ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等．則()A．R2＝6ΩB．R1上消耗的電功率為0．75WC．a(chǎn)、b間電壓為3VD．拉ab桿水平向右的拉力為0．75N解析：選D．桿ab消耗的功率與R1、R2消耗的功率之和相等，則eq\f(R1·R2,R1＋R2)＝Rab．解得R2＝3Ω，故A錯(cuò)誤；E＝Blv＝3V，則Iab＝eq\f(E,R總)＝0．75A，Uab＝E－Iab·Rab＝1．5V，PR1＝eq\f(Ueq\o\al(2,ab),R1)＝0．375W，故B、C錯(cuò)誤；F拉＝F安＝BIab·l＝0．75N，故D正確．9、在傾角為θ足夠長(zhǎng)的光滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向一個(gè)垂直斜面向上，另一個(gè)垂直斜面向下，寬度均為L(zhǎng)，如圖所示．一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形線框在t＝0時(shí)刻以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若經(jīng)過(guò)時(shí)間t0，線框ab邊到達(dá)gg′與ff′中間位置時(shí)，線框又恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)ab邊剛越過(guò)ff′時(shí)，線框加速度的大小為gsinθB．t0時(shí)刻線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為eq\f(v0,4)C．t0時(shí)間內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(3,2)mgLsinθ＋eq\f(15,32)mveq\o\al(2,0)D．離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中線框?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)解析：選BC．當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，有E＝BLv0，I＝eq\f(E,R)，mgsinθ＝BIL，有eq\f(B2L2v0,R)＝mgsinθ．當(dāng)ab邊剛越過(guò)ff′時(shí)，線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流均加倍，則線框做減速運(yùn)動(dòng)，有eq\f(4B2L2v0,R)＝4mgsinθ，加速度方向沿斜面向上且大小為3gsinθ，A錯(cuò)誤；t0時(shí)刻線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，則有eq\f(4B2L2v,R)＝mgsinθ，解得v＝eq\f(v0,4)，B正確；線框從進(jìn)入磁場(chǎng)到再次做勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，沿斜面向下運(yùn)動(dòng)距離為eq\f(3,2)L，則由功能關(guān)系得線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝eq\f(3mgLsinθ,2)＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mveq\o\al(2,0),2)－\f(mv2,2)))＝eq\f(3mgLsinθ,2)＋eq\f(15mveq\o\al(2,0),32)，C正確；線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)做加速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．二、非選擇題1、上海世博會(huì)某國(guó)家館內(nèi)，有一“發(fā)電”地板，利用游人走過(guò)此處，踩踏地板發(fā)電．其原因是地板下有一發(fā)電裝置，如圖甲所示，裝置的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)截面半徑為r、匝數(shù)為n的線圈，緊固在與地板相連的塑料圓筒P上．磁場(chǎng)的磁感線沿半徑方向均勻分布，圖乙為橫截面俯視圖．輕質(zhì)地板四角各連接有一個(gè)勁度系數(shù)為k的復(fù)位彈簧(圖中只畫出其中的兩個(gè))．當(dāng)?shù)匕迳舷峦颠\(yùn)動(dòng)時(shí)，便能發(fā)電．若線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈的總電阻為R0，現(xiàn)用它向一個(gè)電阻為R的小燈泡供電．為了便于研究，將某人走過(guò)時(shí)地板發(fā)生的位移—時(shí)間變化的規(guī)律簡(jiǎn)化為圖丙所示．(取地板初始位置x＝0，豎直向下為位移的正方向，且彈簧始終處在彈性限度內(nèi)．)(1)取圖乙中逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较?，?qǐng)?jiān)趫D丁所示坐標(biāo)系中畫出線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線，并標(biāo)明相應(yīng)縱坐標(biāo)．要求寫出相關(guān)的計(jì)算和判斷過(guò)程；(2)t＝eq\f(t0,2)時(shí)地板受到的壓力；(3)求人踩踏一次地板所做的功．解析：(1)0～t0時(shí)間，地板向下做勻速運(yùn)動(dòng)，其速度v＝eq\f(x0,t0)，線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝nB·2πrv＝eq\f(2nBπrx0,t0)，感應(yīng)電流i＝eq\f(e,R＋R0)＝eq\f(2nBπrx0,(R＋R0)t0)；t0～2t0時(shí)間，地板向上做勻速運(yùn)動(dòng)，其速度v＝eq\f(x0,t0)，線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝－nB·2πrv＝－eq\f(2nBπrx0,t0)，感應(yīng)電流i＝eq\f(e,R＋R0)＝－eq\f(2nBπrx0,(R＋R0)t0)；圖線如圖所示．(2)t＝eq\f(t0,2)時(shí)，地板向下運(yùn)動(dòng)的位移為eq\f(x0,2)，彈簧彈力為eq\f(kx0,2)，安培力F安＝nBi·2πr＝2nBiπr，由平衡條件可知，地板受到的壓力F＝2kx0＋eq\f(4n2B2π2r2x0,(R＋R0)t0)．(3)由功能關(guān)系可得人踩踏一次地板所做的功W＝2i2(R＋R0)t0＝eq\f(8n2B2π2r2xeq\o\al(2,0),(R＋R0)t0)．答案：(1)見(jiàn)解析(2)2kx0＋eq\f(4n2B2π2r2x0,(R＋R0)t0)(3)eq\f(8n2B2π2r2xeq\o\al(2,0),(R＋R0)t0)2、如圖所示，半徑為r、電阻不計(jì)的兩個(gè)半圓形光滑導(dǎo)軌并列豎直放置，導(dǎo)軌端口所在平面剛好水平．在軌道左上方端口M、N間接有阻值為R的小電珠，整個(gè)軌道處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電阻也是R的金屬棒ab從MN處由靜止釋放，經(jīng)一定時(shí)間到達(dá)導(dǎo)軌最低點(diǎn)OO′，此時(shí)速度為v.(1)求金屬棒ab到達(dá)OO′時(shí)