【高考复习】2020版高考物理全程复习课后练习31电磁感应定律的综合应用(含答案解析).pdf
2020版高考物理全程复习课后练习31 电磁感应定律的综合应用1.图中能产生感应电流的是()2.水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和 N，通电密绕长螺线管穿过两环，如图所示，螺线管中部区域的管外磁场可以忽略，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，两环将()A一起向左移动 B一起向右移动 C相互靠拢 D相互分离3.如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过导轨平面，且与竖直方向的夹角为.在下列过程中，一定能在导轨与导体棒构成的回路中产生感应电流的是()Aab 向右运动，同时使 减小B使磁感应强度B减小，同时也减小Cab 向左运动，同时增大磁感应强度BDab 向右运动，同时增大磁感应强度B和(0L2L3.电感 L 的电阻可忽略，D为理想二极管现断开开关S2，电路达到稳定状态时，再断开开关S1，则断开开关S1的瞬间，下列判断正确的是()AL1逐渐变暗，L2、L3均先变亮然后逐渐变暗BL2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗CL1、L2、L3均先变亮然后逐渐变暗DL1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮然后逐渐变暗6.如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a 端流入为正，以下说法正确的是()A从上往下看，01 s 内圆环中的感应电流沿顺时针方向B01 s 内圆环有扩张的趋势C3 s 末圆环对桌面的压力小于圆环的重力D12 s 内和 23 s 内圆环中的感应电流方向相反7.如图所示,将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上,一端接上电池(电池另一极与锉刀接触),手执导线的另一端,在锉刀上来回划动,由于锉刀表面凹凸不平,就会产生电火花。下列说法正确的是()A.产生电火花的回路只由导线与电池组成B.导线端只向一个方向划动也能产生电火花C.锉刀采用什么材料制成对实验没有影响D.导线端划动的方向决定了自感电动势的方向8.如图甲所示，在同一平面内有两个绝缘金属细圆环A、B，两环重叠部分的面积为圆环A面积的一半，圆环B中电流 i 随时间 t 的变化关系如图乙所示，以图甲中圆环B中所示的电流方向为负方向，则A环中()A没有感应电流B有逆时针方向的感应电流C有顺时针方向的感应电流D感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向9.如图所示，用一条横截面积为S的硬导线做成一个边长为L 的正方形，把正方形的一半固定在均匀增大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率Bt=k(k0)，虚线 ab 与正方形的一条对角线重合，导线的电阻率为.则下列说法正确的是()A线框中产生顺时针方向的感应电流B线框具有扩张的趋势C若某时刻的磁感应强度为B，则线框受到的安培力为2kBL2S8D线框中a、b 两点间的电势差大小为kL2210.在范围足够大、方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B=0.2 T 的匀强磁场中，有一水平放置的光滑金属框架，宽度L=0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为m=0.05 kg、长度为L、电阻为r=1 的金属杆MN，且金属杆MN始终与金属框架接触良好，金属框架电阻不计，左侧 a、b 端连一阻值为R=3 的电阻，且b 端接地若金属杆MN在水平外力F的作用下以恒定的加速度a=2 m/s2由静止开始向右做匀加速运动，则下列说法正确的是()A在 5 s 内流过电阻R的电荷量为0.1 CB5 s 末回路中的电流为0.8 AC5 s 末 a 端处的电势为0.6 VD如果 5 s 末外力消失，最后金属杆将停止运动，5 s 后电阻 R产生的热量为2.5 J11.(多选)如图所示是世界上早期制造的发电机及电动机的实验装置，有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁铁当中实验时用导线A连接铜盘的中心，用导线B连接铜盘的边缘，则下列说法中正确的是()A若导线A、B连接，用外力摇手柄使铜盘转动，闭合电路中会产生感应电流B若导线A、B连接，用外力摇手柄使铜盘转动，则B 端电势高于A端C若导线A、B与外电源连接，当A接电源正极时，从上向下看铜盘会逆时针转动D若导线A、B连接一用电器，当用外力摇手柄使铜盘匀速转动时，则有交变电流流过用电器12.(多选)如图所示，边长为l 的正方形单匝金属线框ABCD，左半部分处在方向垂直于线框平面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，线框的AD边从图中位置按俯视的逆时针方向，以线速度v 绕固定对称轴OO 匀速转动90，则此过程线框中()A感应电流方向沿ADCBAB磁通量的最大值为Bl2C最大感应电动势为BlvD平均感应电动势为2Blv13.如图所示,足够长的固定平行粗糙金属双轨MN、PQ相距 d=0.5 m,导轨平面与水平面夹角=30,处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B=0.5 T 的匀强磁场中。长也为d的金属棒 ab 垂直于导轨MN、PQ放置,且始终与导轨接触良好,棒的质量 m=0.1 kg,电阻R=0.1,与导轨之间的动摩擦因数=,导轨上端连接电路如图所示。已知电阻R1与灯36泡电阻 R2的阻值均为0.2,导轨电阻不计,重力加速度g 取 10 m/s2。(1)求棒由静止释放瞬间下滑的加速度大小a;(2)假若棒由静止释放并向下加速运动一段距离后,灯 L 的发光亮度稳定,求此时灯L 的实际功率 P和棒的速率v。14.足够长的平行金属导轨ab、cd 放置在水平面上,处在磁感应强度B=1.0 T 的竖直方向的匀强磁场中,导轨间连接阻值为R=0.3 的电阻,质量 m=0.5 kg、电阻 r=0.1 的金属棒ef 紧贴在导轨上,两导轨间的距离l=0.40 m,如图所示。在水平恒力F 作用下金属棒ef 由静止开始向右运动,其运动距离与时间的关系如下表所示。导轨与金属棒ef 间的动摩擦因数为0.3,导轨电阻不计,g 取 10 m/s2。(1)求在 4.0 s时间内,通过金属棒截面的电荷量q;(2)求水平恒力F;(3)庆丰同学在计算7.0 s 时间内,整个回路产生的焦耳热Q时,是这样计算的:先算 7.0 s内的电荷量,再算电流I=,再用公式Q=I2Rt 计算出焦耳热,请你简要分析这样做是否正确?Qt认为正确的,请算出结果;认为错误的,请用自己的方法算出7.0 s 内整个回路产生的焦耳热Q。答案解析1.答案为：B；解析：线圈不是闭合的，不能产生感应电流，选项A错误；线框的面积增大，穿过线框的磁通量增大，能够产生感应电流，选项B正确；由于直导线在线圈直径的上方，所以穿过线圈的磁通量等于0，电流增大，线圈的磁通量仍然是0，不能产生感应电流，选项C错误；线圈整体垂直于匀强磁场方向运动，线圈的磁通量始终最大，没有发生变化，不能产生感应电流，选项D错误2.答案为：C；解析：当滑动变阻器的滑片P向左移动时，螺线管内部、外部的磁场均增加，穿过M、N两铜环的水平向右的磁通量增加，根据楞次定律，可知两环中有相同方向的感应电流，同方向电流相互吸引，故两环相互靠近，选项C正确3.答案为：A；解析：设回路面积为S，据题意，磁通量=BScos，若要使回路中产生感应电流，则需使磁通量 发生变化对A选项，S增大，减小，cos 增大，则 增大，A正确对 B选项，B减小，减小，cos 增大，可能不变，B错误对 C选项，S减小，B增大，可能不变，C错误对 D选项，S增大，B增大，增大，cos 减小，可能不变，D错误故只有A正确4.答案为：A；解析：S刚闭合时,由于 L 自感系数很大,相当于断路,电容能通交流,相当于短路,之后随着电路稳定,L 相当于短路,C 相当于断路,所以选项 A正确,选项 B、C、D错误。5.答案为：D；解析：当开关S1、S2都闭合时，三个灯泡L1、L2、L3的亮度关系是L1L2L3，对应的实际功率的关系有P1P2P3，根据 P=有 R1R2R3.断开 S2，电路达到稳定状态时，三个灯泡的U2R亮度不变，再断开开关S1，电感 L 由于自感，电流继续沿原方向流动，L 中电流从I1逐渐减小，则通过L1的电流也逐渐减小通过L3的电流在开关S1断开的瞬间比原来的电流大，此后逐渐变小当开关S1突然断开时，电感L 相当于电源，此时二极管处于反向截止状态，故 L2立即熄灭，D正确，A、B、C错误6.答案为：A；解析：由题图乙知，0 1 s 内螺线管中电流逐渐增大，穿过圆环向上的磁通量增大，由楞次定律知，从上往下看，01 s 内圆环中的感应电流沿顺时针方向，圆环中感应电流产生的磁场向下，圆环有缩小的趋势，选项A正确、B错误；同理可得1 2 s 内和 2 3 s 内圆环中的感应电流方向相同，选项D错误；3 s 末电流的变化率为0，螺线管中磁感应强度的变化率为 0，在圆环中不产生感应电流，圆环对桌面的压力等于圆环的重力，选项C错误7.答案为：B；解析：由题图可知,产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成,A 错误;手执导线的另一端,在锉刀上来回划动时产生电火花,是由于电路时通时断,在回路中会产生自感电动势,与导线运动的方向无关,因此导线端只向一个方向划动也能产生电火花,B 正确;产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成,如果锉刀是绝缘体,则实验不能完成,C 错误;自感电动势的方向与电流接通或电流断开有关,与导线端划动的方向无关,D 错误。8.答案为：B；解析：由于B环中的电流发生变化，A环中的磁通量发生变化，所以A环中有感应电流，选项 A错误；根据楞次定律和安培定则知，A环中的磁通量先垂直纸面向外减少，后垂直纸面向里增多，故A环中产生沿逆时针方向的感应电流，选项B正确，C、D错误9.答案为：C；解析：根据楞次定律，线框中产生的感应电流方向沿逆时针方向，故A错误；B增大，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场为了阻碍磁通量的增加，线框有收缩的趋势，故B错误；由法拉第电磁感应定律得：E=S=L2=NtBtBt1212kL2，因线框电阻R=，那么感应电流大小为I=，4LSERkSL8则线框受到的安培力为：F=BIL=，故 C正确；22kBL2S8由上分析，可知，ab 两点间的电势差大小U=E=kL2，故 D错误121410.答案为：C；解析：在 t=5 s内金属杆的位移x=at2=25 m,5 s内的平均速度=5 m/s，12vxt故平均感应电动势=BL=0.4 V，在 5 s 内流过电阻R的电荷量为q=t=0.5 C，A错EvERr误；5 s 末金属杆的速度v=at=10 m/s，此时感应电动势E=BLv，则回路中的电流为I=0.2 BLvRrA，B错误；5 s 末 a 点的电势a=Uab=IR=0.6 V，C正确；如果5 s 末外力消失，最后金属杆将停止运动，5 s 末金属杆的动能将转化为整个回路中产生的热量，所以电阻 R产生的热量为 mv2=1.875 J，D错误RRr1211.答案为：AC解析：若逆时针摇手柄(从上向下看)，由右手定则可知，产生的感应电流从导线A流出，导线 A相当于连接电源正极，电势高，A正确，B错误；若将导线A、B连接外电源，A接正极时，则由左手定则可知，铜盘会逆时针转动，C正确；若导线A、B连接一用电器，当用外力摇手柄使铜盘匀速转动起来时，产生的是直流电，D错误12.答案为：CD；解析：由楞次定律结合右手螺旋定则，可知感应电流方向应为ABCDA，A项错误；通过线框的磁通量的最大值为=BS=Bl2，B项错误；当AD边垂直切割磁感线时，感应电12动势最大，E=Blv，C项正确；由法拉第电磁感应定律可知，线框转过90 过程中线框的平均感应电动势为=，=Bl2，t=，联立可得=，D项正确Et12l4vE2Blv13.解：(1)棒由静止释放的瞬间速度为零,不受安培力作用根据牛顿第二定律有mgsin-mgcos=ma,代入数据得a=2.5m/s2。(2)由“灯 L 的发光亮度稳定”知棒做匀速运动,受力平衡,有 mgsin-mgcos=BId代入数据得棒中的电流I=1A由于 R1=R2,所以此时通过小灯泡的电流I2=I=0.5A,P=R2=0.05W12I22此时感应电动势E=Bdv=IR+得 v=0.8m/s。R1R2R1+R214.解：(1)金属棒产生的平均感应电动势E=t=Blxt平均电流 I=则电荷量q=It=6.8C。ER+rBlxR+r(2)由题表中数据可知,3.0s以后棒 ef 做匀速直线运动,处于平衡状态其速度 v=2.5m/s 有 F-Ff=BIlxt由 E=Blv,I=,Ff=mg解得 F=BIl+Ff=2.5N。ER+r(3)庆丰同学用电流的平均值计算焦耳热是错误的。正确解法是根据能量转化和守恒定律,有 Fx-mgx-Q=mv2解得 Q=12.7J。12
