物理知识清单-专题09-电磁感应定律及综合应用(原卷+解析版).pdf

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1、1专练专练1法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机如图 1 所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转下列说法正确的是()图 1A回路中电流大小变化，方向不变B回路中电流大小不变，方向变化C回路中电流的大小和方向都周期性变化D回路中电流方向不变，从 b 导线流进电流表2如图 2 所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为 R，边长是 L，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边

2、界的恒定加速度 a 进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场若外力大小为 F，线框中电功率的瞬时值为 P，线框磁通量的变化率为t， 通过导体横截面的电荷量为 q， (其中 Pt 图像为抛物线)则这些量随时间变化的关系正确的是()图 23如图 3 所示，两根足够长的平行金属导轨倾斜放置，导轨下端接有定值电阻 R，匀强磁场方向垂直导轨平面向上现给金属棒 ab 一平行于导轨的初速度 v，使金属棒保持与导轨垂直并沿导轨向上运动，经过一段时间金属棒又回到原位置不计导轨和金属棒的电阻，在这一过程中，下列说法正确的是()图 32A金属棒上滑时棒中的电流方向由 b 到 aB金属棒回到原位置时速度大小仍为 vC金

3、属棒上滑阶段和下滑阶段的最大加速度大小相等D金属棒上滑阶段和下滑阶段通过棒中的电荷量相等4.如图 1 所示，铜线圈水平固定在铁架台上，铜线圈的两端连接在电流传感器上，传感器与数据采集器相连，采集的数据可通过计算机处理，从而得到铜线圈中的电流随时间变化的图线.利用该装置探究条形磁铁从距铜线圈上端某一高度处由静止释放后，沿铜线圈轴线竖直向下穿过铜线圈的过程中产生的电磁感应现象.两次实验中分别得到了如图甲、乙所示的电流时间图线.条形磁铁在竖直下落过程中始终保持直立姿态，且所受空气阻力可忽略不计.则下列说法中正确的是()图 1A.若两次实验条形磁铁距铜线圈上端的高度不同，其他实验条件均相同，则甲图对应

4、实验条形磁铁距铜线圈上端的高度大于乙图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度B.若两次实验条形磁铁的磁性强弱不同， 其他实验条件均相同， 则甲图对应实验条形磁铁的磁性比乙图对应实验条形磁铁的磁性强C.甲图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能小于乙图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能D.两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下5.(多选)高频焊接技术的原理如图 3(a)所示.线圈接入图(b)所示的正弦式交流电(以电流顺时针方向为正)，圈内待焊接工件形成闭合回路.则()图 3A.图(b)中电流有效值为 IB.0t1时间内工件中的感应电流变大C.0t1时间内工

5、件中的感应电流方向为逆时针D.图(b)中 T 越大，工件温度上升越快6.3图 4在竖直平面内固定一根水平长直导线， 导线中通以如图 4 所示方向的恒定电流.在其正上方(略靠后)由静止释放一个闭合圆形导线框.已知导线框在下落过程中始终保持框平面沿竖直方向.在框由实线位置下落到虚线位置的过程中()A.导线框中感应电流方向依次为：顺时针逆时针顺时针B.导线框的磁通量为零时，感应电流也为零C.导线框所受安培力的合力方向依次为：向上向下向上D.导线框产生的焦耳热等于下落过程中框损失的重力势能7.如图 5 所示，用均匀导线做成边长为 0.2 m 的正方形线框，线框的一半处于垂直线框向里的有界匀强磁场中.当

6、磁场以 20 T/s 的变化率增强时，a、b 两点间电势差的大小为 U，则()图 5A.ab，U0.2 VC.ab，U0.4 V8.如图 6 甲所示，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内.左端连接在一周期为 T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过 R0的电流 i 始终向左，其大小按图乙所示规律变化.规定内圆环 a 端电势高于 b 端时，a、b 间的电压 uab为正，下列 uabt 图象可能正确的是()图 649如图所示，有一个矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里一个三角形闭合导线框，由位置 1(左)沿纸面匀速运动到位置 2(右)取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t0)

7、，规定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流与时间关系的是()10. 边长为 a 的正三角形金属框架的左边竖直且与磁场右边界平行， 该框架完全处于垂直框架平面向里的匀强磁场中现把框架匀速水平向右拉出磁场，如图所示，则下列图象与这一过程相符合的是()11(多选)如图甲所示，质量 m3.0103kg 的“”形金属细框竖直放置在两水银槽中，“”形框的水平细杆 CD 长 l0.20 m，处于磁感应强度大小 B11.0 T、方向水平向右的匀强磁场中有一匝数 n300匝、面积 S0.01 m2的线圈通过开关 K 与两水银槽相连线圈处于与线圈平面垂直、沿竖直方向的匀强磁场中，其磁感应强度 B2

8、随时间 t 变化的关系如图乙所示t0.22 s 时闭合开关 K 瞬间细框跳起(细框跳起瞬间安培力远大于重力)，跳起的最大高度 h0.20 m不计空气阻力，重力加速度 g10 m/s2，下列说法正确的是()5A00.10 s 内线圈中的感应电动势大小为 3 VB开关 K 闭合瞬间，CD 中的电流方向由 C 到 DC磁感应强度 B2的方向竖直向下D开关 K 闭合瞬间，通过细杆 CD 的电荷量为 0.03 C12(多选)如图所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图把一个半径为 r 的铜盘放在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中， 使磁感线水平向右垂直穿过铜盘， 铜盘安装在水平的铜轴上， 两块铜

9、片 C、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触，G 为灵敏电流表现使铜盘按照图示方向以角速度匀速转动，则下列说法中正确的是()AC 点电势一定高于 D 点电势B圆盘中产生的感应电动势大小为12Br2C电流表中的电流方向为由 a 到 bD若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中可以产生涡旋电流13(多选)如图所示，一边长为 l2a 的正方形区域内分布着方向竖直向下、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场一边长为 a、电阻为 R 的正方形线框置于磁场左侧，且线框右边与磁场左边界平行，距离为 a，现给该正方形线框施加一水平向右的拉力，使其沿直线匀速向右运动，则以下关于线框受到的安培力、产生的感应电流

10、随时间变化的图象正确的是(以水平向左的方向为安培力的正方向，以逆时针方向为电流的正方向)()614 (多选)如图甲所示， 一单匝圆形闭合导线框半径为 r， 线框电阻为 R， 连接一交流电流表(内阻不计) 线框内充满匀强磁场， 已知该磁场磁感应强度 B 随时间按正弦规律变化， 如图乙所示(规定向下为 B 的正方向)，则下列说法正确的是()A0.005 s 时线框中的感应电流最大B0.01 s 时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向C0.015 s 时电流表的示数为零D00.02 s 内闭合导线框上产生的热量为4r4R15(多选)如图所示，电阻不计、间距为 l 的光滑平行金属导轨水平放置于磁感

11、应强度为 B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻 R.质量为 m、电阻为 r 的金属棒 MN 置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力 F 的作用由静止开始运动，外力 F 与金属棒速度 v 的关系是 FF0kv(F、k 是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好金属棒中感应电流为 i，受到的安培力大小为 FA，电阻 R 两端的电压为UR，感应电流的功率为 P，它们随时间 t 变化图象可能正确的有()16.如图 7 所示，MN、PQ 为足够长的平行导轨，间距 L0.5 m.导轨平面与水平面间的夹角37.NQMN，NQ 间连接有一个 R3 的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为

12、B01 T.将一根质量为 m0.05 kg 的金属棒 ab 紧靠 NQ 放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻 r2 ，其余部分电阻不计.现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与 NQ 平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数0.5，当金属棒滑行至 cd 处时速度大小开始保持不变，cd 距离 NQ 为 s2 m.试解答以下问题：(g710 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)图 7(1)金属棒达到稳定时的速度是多大？(2)从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻 R 上产生的热量是多少？(3)若将金属棒滑行至 cd 处的时刻记作 t0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减

13、小，可使金属棒中不产生感应电流，则 t1 s 时磁感应强度应为多大？17.如图 8 甲所示，宽为 L、倾角为的平行金属导轨，下端垂直于导轨连接一阻值为 R 的定值电阻，导轨之间加垂直于轨道平面的磁场，其随时间变化规律如图乙所示.t0 时刻磁感应强度为 B0，此时，在导轨上距电阻 x1处放一质量为 m、电阻为 2R 的金属杆，t1时刻前金属杆处于静止状态，当磁场即将减小到 B1时，金属杆也即将开始下滑(金属杆所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力).图 8(1)求 0t1时间内通过定值电阻的电荷量；(2)求金属杆与导轨间的最大静摩擦力；(3)若金属杆沿导轨下滑 x2后开始做匀速运动，求金属杆下滑 x2

14、过程中，电阻 R 产生的焦耳热.18如图 4 所示，螺线管横截面积为 S，线圈匝数为 N，电阻为 R1，管内有水平向右的磁场，磁感应强度为 B.螺线管与足够长的平行金属导轨 MN、PQ 相连并固定在同一平面内，与水平面的夹角为，两导轨间距为 L.导轨电阻忽略不计导轨处于垂直斜面向上、磁感应强度为 B0的匀强磁场中金属杆 ab 垂直导轨，杆与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦滑动已知金属杆 ab 的质量为 m，电阻为 R2，重力加速度为 g.忽略螺线管磁场对金属杆 ab 的影响，忽略空气阻力图 4(1)螺线管内方向向右的磁场 B 不变，当 ab 杆下滑的速度为 v 时，求通过 ab 杆的电流的大小和

15、方向；(2)当 ab 杆下滑的速度为 v 时，螺线管内方向向右的磁场才开始变化，其变化率Btk(k0)讨论 ab杆加速度的方向与 k 的取值的关系819如图 5 所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场边界的间距为 L.一个质量为 m、边长也为 L 的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直， 且线框上、 下边始终与磁场的边界平行 t0 时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置)，导线框的速度为 v0.经历一段时间后， 当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置)， 导线框的速度刚好为零此后，导线框下落，经过一段时间回到初始

16、位置(不计空气阻力)，则()图 5A上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等B上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多C上升过程中，导线框的加速度逐渐减小D上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率20半径分别为 r 和 2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为 r、质量为 m 且质量分布均匀的直导体棒 AB 置于圆导轨上面，BA 的延长线通过圆导轨中心 O，装置的俯视图如图 6 所示整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为 B，方向竖直向下在内圆导轨的 C 点和外圆导轨的 D 点之间接有一阻值为 R 的电阻(图中未画出)直导体棒在水平外力作用下以角速

17、度绕 O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加速度大小为 g.求：图 6(1)通过电阻 R 的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率21 如图 41026， POQ 是折成 60角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨， 导轨关于竖直轴线对称，OPOQL.整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律为 BB0kt(其中 k 为大于 0 的常数)一质量为 m、长为 L、电阻为 R、粗细均匀的导体棒锁定于 OP、OQ 的中点a、b 位置当磁感应强度变为12B0后保持不变，同时将导体棒解除锁定，导

18、体棒向下运动，离开导轨时的速度为 v.导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度为 g.求导体棒：9图 41026(1)解除锁定前回路中电流的大小及方向；(2)滑到导轨末端时的加速度大小；(3)运动过程中产生的焦耳热22如图 41027 所示，在倾角37的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域 MNPQ，磁感应强度 B 的大小为 5 T，磁场宽度 d0.55 m，有一边长 L0.4 m、质量 m10.6 kg、电阻 R2 的正方形均匀导体线框 abcd 通过一轻质细线跨过光滑的定滑轮与一质量为 m20.4 kg 的物体相连，物体与水平面间的动摩擦因数0.4， 将线框从图示位置由

19、静止释放， 物体到定滑轮的距离足够长 (取 g10 m/s2， sin 370.6，cos 370.8)求：图 41027(1)线框 abcd 还未进入磁场的运动过程中，细线中的拉力为多少？(2)当 ab 边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，求线框刚释放时 ab 边距磁场 MN 边界的距离 x 多大？(3)在(2)问中的条件下，若 cd 边恰离开磁场边界 PQ 时，速度大小为 2 m/s，求整个运动过程中 ab 边产生的热量为多少？23如图 41028 甲，电阻不计的轨道 MON 与 PRQ 平行放置，ON 及 RQ 与水平面的倾角53，MO 及 PR 部分的匀强磁场竖直向下，ON 及 R

20、Q 部分的磁场平行轨道向下，磁场的磁感应强度大小相同，两根相同的导体棒 ab 和 cd 分别放置在导轨上， 与导轨垂直并始终接触良好 棒的质量 m1.0 kg， R1.0 ，长度 L1.0 m 与导轨间距相同，棒与导轨间动摩擦因数0.5，现对 ab 棒施加一个方向水向右，按图乙规律变化的力 F，同时由静止释放 cd 棒，则 ab 棒做初速度为零的匀加速直线运动，g 取 10 m/s2.10图 41028(1)求 ab 棒的加速度大小；(2)求磁感应强度 B 的大小；(3)若已知在前 2 s 内 F 做功 W30 J，求前 2 s 内电路产生的焦耳热；(4)求 cd 棒达到最大速度所需的时间24

21、如图所示，完全相同的正方形单匝铜质线框货件 abcd，通过水平、绝缘且足够长的传送带输送一系列该货件通过某一固定匀强磁场区域进行“安检”程序， 以便筛选“次品”(不闭合)与“正品”(闭合) “安检”程序简化为如下物理模型：各货件质量均为 m，电阻均为 R，边长为 l，与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度为 g；传送带以恒定速度 v0向右运动，货件在进入磁场前与传送带的速度相同，货件运行中始终保持 abAACC.已知磁场边界 AA、 CC与传送带运动方向垂直， 磁场的磁感应强度为 B， 磁场的宽度为 d(la下，故 C 错误金属棒上滑阶段和下滑阶段中回路磁通量的变化量相等， 根据 qR可知通过金

22、属棒的电荷量相等， 故 D 正确4.如图 1 所示，铜线圈水平固定在铁架台上，铜线圈的两端连接在电流传感器上，传感器与数据采集器相连，采集的数据可通过计算机处理，从而得到铜线圈中的电流随时间变化的图线.利用该装置探究条形磁铁从距铜线圈上端某一高度处由静止释放后，沿铜线圈轴线竖直向下穿过铜线圈的过程中产生的电磁感应现象.两次实验中分别得到了如图甲、乙所示的电流时间图线.条形磁铁在竖直下落过程中始终保持直立姿15态，且所受空气阻力可忽略不计.则下列说法中正确的是()图 1A.若两次实验条形磁铁距铜线圈上端的高度不同，其他实验条件均相同，则甲图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度大于乙图对应实验条形磁

23、铁距铜线圈上端的高度B.若两次实验条形磁铁的磁性强弱不同， 其他实验条件均相同， 则甲图对应实验条形磁铁的磁性比乙图对应实验条形磁铁的磁性强C.甲图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能小于乙图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能D.两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下【答案】C【解析】由乙图中的电流峰值大于甲中电流峰值，可知乙实验的电磁感应现象更明显，故乙实验中的高度更高或磁铁磁性更强，A、B 错误；电流峰值越大，产生的焦耳热越多，损失的机械能越大，故 C 正确；整个过程中，磁铁所受的磁场力都是阻碍磁铁运动，故磁场力一直向上，D 错误.5.(多选)

24、高频焊接技术的原理如图 3(a)所示.线圈接入图(b)所示的正弦式交流电(以电流顺时针方向为正)，圈内待焊接工件形成闭合回路.则()图 3A.图(b)中电流有效值为 IB.0t1时间内工件中的感应电流变大C.0t1时间内工件中的感应电流方向为逆时针D.图(b)中 T 越大，工件温度上升越快【答案】AC【解析】由图知电流的最大值为2I，因为该电流是正弦式交流电，则有效值为 I，故 A 正确.it 图象切线的斜率等于电流的变化率，根据数学知识可知：0t1时间内线圈中电流的变化率减小，磁通量的变化率变小，由法拉第电磁感应定律可知工件中感应电动势变小，则感应电流变小，故 B 错误.根据楞次定律可知：0

25、t1时间内工件中的感应电流方向为逆时针，故 C 正确.图(b)中 T 越大，电流变化越慢，工件中磁通量变化越慢，由法拉第电磁感应定律可知工件中产生的感应电动势越小，温度上升越慢，故 D 错误.166.图 4在竖直平面内固定一根水平长直导线， 导线中通以如图 4 所示方向的恒定电流.在其正上方(略靠后)由静止释放一个闭合圆形导线框.已知导线框在下落过程中始终保持框平面沿竖直方向.在框由实线位置下落到虚线位置的过程中()A.导线框中感应电流方向依次为：顺时针逆时针顺时针B.导线框的磁通量为零时，感应电流也为零C.导线框所受安培力的合力方向依次为：向上向下向上D.导线框产生的焦耳热等于下落过程中框损

26、失的重力势能【答案】A【解析】根据安培定则，通电直导线的磁场在上方向外，下方向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小.线框从上向下靠近导线的过程，向外的磁感应强度增加，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的电流；穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大，直至最大；根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流.向里的磁通量变成最大后，继续向下运动，向里的磁通量又逐渐减小，这时的电流新方向又变成了顺时针.故 A正确；根据 A 中的分析，穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，一直减小到 0，之

27、后变成向里的磁通量，并逐渐增大.这一过程是连续的，始终有感应电流存在，不是 0，故B 错误；根据楞次定律，感应电流始终阻碍导线框相对磁场的运动，故受安培力的方向始终向上，故 C 错误；根据能量守恒定律，导线框产生的焦耳热等于下落过程中框损失的重力势能与增加动能之差，故 D 错误.7.如图 5 所示，用均匀导线做成边长为 0.2 m 的正方形线框，线框的一半处于垂直线框向里的有界匀强磁场中.当磁场以 20 T/s 的变化率增强时，a、b 两点间电势差的大小为 U，则()图 5A.ab，U0.2 VC.ab，U0.4 V【答案】A【解析】题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线

28、框中有感应电流产生，把左半部分线框看成电源，其电动势为 E，内电阻为r2，画出等效电路如图所示.则 a、b 两点间的电势差即为电源的路端电压，设 l 是边长，且依题意知：Bt20 T/s.由法拉第电磁感应定律，得：ENBSt1200.20.22V0.4 V所以有：UIREr2r2r20.2 V，由于 a 点电势低于 b 点电势，故有：Uab0.2 V.8.如图 6 甲所示，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内.左端连接在一周期为 T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过 R0的电流 i 始终向左，其大小按图乙所示规律变化.规定内圆环 a 端电势高于 b 端时，a、b 间的电压 ua

29、b为正，下列 uabt 图象可能正确的是()图 6【答案】C【解析】在第一个 0.25T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针增加的，由楞次定律可判断内环 a 端电势高于 b 端，因电流的变化率逐渐减小，故内环的电动势逐渐减小，同理可知，在 0.25T00.5T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小，则由楞次定律可知，内环 a 端电势低于 b 端，因电流的变化率逐渐变大，故内环的电动势变大，故只有 C 正确.9如图所示，有一个矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里一个三角形闭合导线框，由位置 1(左)沿纸面匀速运动到位置 2(右)取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t0)，规定逆时针方

30、向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流与时间关系的是()18【答案】A【解析】线框进入磁场的过程，磁通量向里增加，根据楞次定律得知感应电流的磁场向外，由安培定则可知感应电流方向为逆时针，电流方向应为正方向，故 B、C 错误；线框进入磁场的过程，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由 EBLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；线框完全进入磁场后，磁通量不变，没能感应电流产生；线框穿出磁场的过程，磁通量向里减小，根据楞次定律得知感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流方向为顺时针，电流方向应为负方向，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由 EBLv，可知感应电动势先均匀增大后均

31、匀减小；故 A 正确，D 错误10. 边长为 a 的正三角形金属框架的左边竖直且与磁场右边界平行， 该框架完全处于垂直框架平面向里的匀强磁场中现把框架匀速水平向右拉出磁场，如图所示，则下列图象与这一过程相符合的是()【答案】B【解析】该过程中，框架切割磁感线的有效长度等于框架与磁场右边界两交点的间距，根据几何关系有 l有2 33x，所以 E电动势Bl有v2 33Bvxx，选项 A 错误，B 正确；F外力B2l2有vR4B2x2v3Rx2，选项 C 错误；P外力功率F外力vx2，选项 D 错误11(多选)如图甲所示，质量 m3.0103kg 的“”形金属细框竖直放置在两水银槽中，“”形框的水平细

32、杆 CD 长 l0.20 m，处于磁感应强度大小 B11.0 T、方向水平向右的匀强磁场中有一匝数 n300匝、面积 S0.01 m2的线圈通过开关 K 与两水银槽相连线圈处于与线圈平面垂直、沿竖直方向的匀强磁场中，其磁感应强度 B2随时间 t 变化的关系如图乙所示t0.22 s 时闭合开关 K 瞬间细框跳起(细框跳起瞬19间安培力远大于重力)，跳起的最大高度 h0.20 m不计空气阻力，重力加速度 g10 m/s2，下列说法正确的是()A00.10 s 内线圈中的感应电动势大小为 3 VB开关 K 闭合瞬间，CD 中的电流方向由 C 到 DC磁感应强度 B2的方向竖直向下D开关 K 闭合瞬间

33、，通过细杆 CD 的电荷量为 0.03 C【答案】BD【解析】00.1 s 内线圈中的磁场均匀变化，由法拉第电磁感应定律 EntnSBt，代入数据得 E30 V，A 错开关闭合瞬间，细框会跳起，可知细框受向上的安培力，由左手定则可判断电流方向由 C 到 D，B 对由于 t0.22 s 时通过线圈的磁通量正在减少，再对线圈由楞次定律可知感应电流产生的磁场的方向与 B2的方向相同，故再由安培定则可知 C 错误K 闭合瞬间，因安培力远大于重力，则由动量定理有 B1Iltmv，通过细杆的电荷量 QIt，线框向上跳起的过程中 v22gh，解得 Q0.03 C，D 对12(多选)如图所示是法拉第制作的世界

34、上第一台发电机的模型原理图把一个半径为 r 的铜盘放在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中， 使磁感线水平向右垂直穿过铜盘， 铜盘安装在水平的铜轴上， 两块铜片 C、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触，G 为灵敏电流表现使铜盘按照图示方向以角速度匀速转动，则下列说法中正确的是()AC 点电势一定高于 D 点电势B圆盘中产生的感应电动势大小为12Br2C电流表中的电流方向为由 a 到 bD若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中可以产生涡旋电流【答案】BD【解析】把铜盘看作由中心指向边缘的无数条铜棒组合而成，当铜盘开始转动时，每根20铜棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，盘边缘为

35、电源正极，中心为电源负极，C 点电势低于 D点电势，选项 A 错误；此电源对外电路供电，电流由 b 经电流表再从 a 流向铜盘，选项 C 错误；铜棒转动切割磁感线，相当于电源，回路中感应电动势为 EBrvBr12r12Br2，选项 B 正确；若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中产生感生环形电场，使铜盘中的自由电荷在电场力的作用下定向移动，形成环形电流，选项 D 正确13(多选)如图所示，一边长为 l2a 的正方形区域内分布着方向竖直向下、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场一边长为 a、电阻为 R 的正方形线框置于磁场左侧，且线框右边与磁场左边界平行，距离为 a，现给该正方形线框施

36、加一水平向右的拉力，使其沿直线匀速向右运动，则以下关于线框受到的安培力、产生的感应电流随时间变化的图象正确的是(以水平向左的方向为安培力的正方向，以逆时针方向为电流的正方向)()【答案】BD【解析】由于安培力在整个运动过程中都在阻碍线框向右运动，所以安培力的方向不会发生改变，线框未进入磁场前和线框完全在磁场中时不受安培力作用，所以选项 A 错误，B 正确；当线框经过一段时间进入磁场时，由楞次定律可知，产生的感应电流的方向为逆时针方向，线框完全在磁场中时不产生感应电流，当线框出磁场时，由楞次定律可知，产生的感应电流的方向为顺时针方向，所以选项 C错误，选项 D 正确14 (多选)如图甲所示， 一

37、单匝圆形闭合导线框半径为 r， 线框电阻为 R， 连接一交流电流表(内阻不计) 线框内充满匀强磁场， 已知该磁场磁感应强度 B 随时间按正弦规律变化， 如图乙所示(规定向下为 B 的正方向)，则下列说法正确的是()A0.005 s 时线框中的感应电流最大21B0.01 s 时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向C0.015 s 时电流表的示数为零D00.02 s 内闭合导线框上产生的热量为4r4R【答案】BD【解析】线圈中的感应电动势为 Er2Bt，感应电流为 ir2RBt，在 0.005 s 时，Bt0，则 i0，A 项错；由楞次定律知在 0.01 s 时感应电流方向为顺时针方向(从上往

38、下看)，B 项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，C 项错；感应电动势的峰值为 EmBmr22T，一个周期导线框上产生的热量为 QEm22RT4r4R，D 项正确15(多选)如图所示，电阻不计、间距为 l 的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为 B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻 R.质量为 m、电阻为 r 的金属棒 MN 置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力 F 的作用由静止开始运动，外力 F 与金属棒速度 v 的关系是 FF0kv(F、k 是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好金属棒中感应电流为 i，受到的安培力大小为 FA，电阻 R 两端的电压为UR，感应电流

39、的功率为 P，它们随时间 t 变化图象可能正确的有()【答案】 BC【解析】设金属棒在某一时刻速度为 v，由题意可知，感应电动势 EBLv，回路电流 IERrBLRrv，即 Iv；安培力 FABILB2L2Rrv，方向水平向左，即 FAv；R 两端电压 URIRBLRRrv，即 URv；感应电流功率 PEIB2L2Rrv2，即 Pv2.分析金属棒运动情况，由牛顿运动第二定律可得 F0kvB2L2Rrvma，即 F0(kB2L2Rr)vma.因为金属棒从静止出发，所以 F00 .(1)若 kB2L2Rr，金属棒水平向右做匀加速直线运动所以在此情况下没有选项符合；(2)若 kB2L2Rr，F合随

40、v 增大而增大，即 a 随 v 增大而增大， 说明金属棒在做加速度增大的加速运动， 根据四个物理量与速度的关系可知 B 选项符合； (3)若 k0)讨论 ab杆加速度的方向与 k 的取值的关系【 答 案 】 (1)B0LvR1R2， 方 向 为 ba(2)kB20L2vmgR1R2sin B0LNS，加速度方向向下【解析】(1)切割磁感线产生的感应电动势 E1B0Lv则电流的大小 IE1R1R2B0LvR1R2根据右手定则知，通过 ab 的电流方向为 ba.(2)根据法拉第电磁感应定律得，螺线管中磁场变化产生的感应电动势E2NBStkNS产生的感应电动势方向与 ab 切割产生的感应电动势方向相

41、反则感应电流的大小 IE1E2R1R2当 mgsin B0ILB0LB0LvkNSR1R2时，加速度方向向上25即 kB0ILB0LB0LvkNSR1R2时，加速度方向向下即 kB20L2vmgR1R2sin B0LNS，加速度方向向下19如图 5 所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场边界的间距为 L.一个质量为 m、边长也为 L 的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直， 且线框上、 下边始终与磁场的边界平行 t0 时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置)，导线框的速度为 v0.经历一段时间后， 当导线框的下边恰好与磁场

42、的上边界重合时(图中位置)， 导线框的速度刚好为零此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置(不计空气阻力)，则()图 5A上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等B上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多C上升过程中，导线框的加速度逐渐减小D上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率【答案】BC【解析】线框在运动过程中要克服安培力做功，消耗机械能，故返回原位置时速率减小，由动能定理可知，上升过程动能变化量大，合力做功多，所以选项 A 错误；分析线框的运动过程可知，在任一位置，上升过程的安培力大于下降过程中的安培力，而上升、下降位移相等，故上升过程克服安培力做功

43、大于下降过程中克服安培力做的功，故上升过程中线框产生的热量多，所以选项 B 正确；以线框为对象分析受力可知，在上升过程做减速运动，有 F安mgma，F安B2L2vR，故有 agB2L2mRv，所以上升过程中，速度减小，加速度也减小，故选项 C 正确；在下降过程中的加速度小于上升过程的加速度，而上升、下降的位移相等，故可知上升时间较短，下降时间较长，两过程中重力做功大小相同，由功率公式可知，上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力做的平均功率，所以选项 D 错误20半径分别为 r 和 2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为 r、质量为 m 且质量分布均匀的直导体棒 AB 置于圆导轨

44、上面，BA 的延长线通过圆导轨中心 O，装置的俯视图如图 6 所示整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为 B，方向竖直向下在内圆导轨的 C 点和外圆导轨的 D 点之间接有一阻值为 R 的电阻(图中未画出)直导体棒在水平外力作用下以角速度绕 O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加26速度大小为 g.求：图 6(1)通过电阻 R 的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率【答案】(1)方向为 CD大小为3Br22R(2)9B22r44R3mgr2【解析】(1)根据右手定则，得导体棒 AB 上的电流方向为 BA，故

45、电阻 R 上的电流方向为 CD.设导体棒 AB 中点的速度为 v，则 vvAvB2而 vAr，vB2r根据法拉第电磁感应定律，导体棒 AB 上产生的感应电动势 EBrv根据闭合电路欧姆定律得 IER，联立以上各式解得通过电阻 R 的感应电流的大小为 I3Br22R.(2)根据能量守恒定律，外力的功率 P 等于安培力与摩擦力的功率之和，即 PBIrvFfv，而 Ffmg解得 P9B22r44R3mgr2.21 如图 41026， POQ 是折成 60角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨， 导轨关于竖直轴线对称，OPOQL.整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律为

46、 BB0kt(其中 k 为大于 0 的常数)一质量为 m、长为 L、电阻为 R、粗细均匀的导体棒锁定于 OP、OQ 的中点a、b 位置当磁感应强度变为12B0后保持不变，同时将导体棒解除锁定，导体棒向下运动，离开导轨时的速度为 v.导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度为 g.求导体棒：图 41026(1)解除锁定前回路中电流的大小及方向；(2)滑到导轨末端时的加速度大小；27(3)运动过程中产生的焦耳热【解析】(1)导体棒解除锁定前，闭合回路的面积不变，且Btk 由法拉第电磁感应定律知EtBtS316kL2由闭合电路欧姆定律知 IER总3kL28R由楞次定律知，感应电流的方向

47、为顺时针方向(或 ba)(2)导体棒恰好要离开导轨时受力如图所示E12B0LvIERF12B0IL 得 FB20L2v4R由牛顿第二定律知 mgFma所以 agB20L2v4mR(3)由能量守恒知 mgh12mv2Qh34L解得 Q3mgL412mv2【答案】(1)3kL28Rba(2)gB20L2v4mR(3)3mgL412mv222如图 41027 所示，在倾角37的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域 MNPQ，磁感应强度 B 的大小为 5 T，磁场宽度 d0.55 m，有一边长 L0.4 m、质量 m10.6 kg、电阻 R2 的正方形均匀导体线框 abcd 通过一轻质细线跨过光

48、滑的定滑轮与一质量为 m20.4 kg 的物体相连，物体与水平面间的动摩擦因数0.4， 将线框从图示位置由静止释放， 物体到定滑轮的距离足够长 (取 g10 m/s2， sin 370.6，cos 370.8)求：28图 41027(1)线框 abcd 还未进入磁场的运动过程中，细线中的拉力为多少？(2)当 ab 边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，求线框刚释放时 ab 边距磁场 MN 边界的距离 x 多大？(3)在(2)问中的条件下，若 cd 边恰离开磁场边界 PQ 时，速度大小为 2 m/s，求整个运动过程中 ab 边产生的热量为多少？【解析】(1)m1、m2运动过程中，以整体法有m1

49、gsin m2g(m1m2)aa2 m/s2以 m2为研究对象有 FTm2gm2a(或以 m1为研究对象有 m1gsin FTm1a)FT2.4 N(2)线框进入磁场恰好做匀速直线运动，以整体法有m1gsin m2gB2L2vR0v1 m/sab 到 MN 前线框做匀加速运动，有 v22axx0.25 m(3)线框从开始运动到 cd 边恰离开磁场边界 PQ 时：m1gsin (xdL)m2g(xdL)12(m1m2)v21Q解得：Q0.4 J所以 Qab14Q0.1 J【答案】(1)2.4 N(2)0.25 m(3)0.1 J23如图 41028 甲，电阻不计的轨道 MON 与 PRQ 平行放

50、置，ON 及 RQ 与水平面的倾角53，MO 及 PR 部分的匀强磁场竖直向下，ON 及 RQ 部分的磁场平行轨道向下，磁场的磁感应强度大小相同，两根相同的导体棒 ab 和 cd 分别放置在导轨上， 与导轨垂直并始终接触良好 棒的质量 m1.0 kg， R1.0 ，长度 L1.0 m 与导轨间距相同，棒与导轨间动摩擦因数0.5，现对 ab 棒施加一个方向水向右，按图乙规律变化的力 F，同时由静止释放 cd 棒，则 ab 棒做初速度为零的匀加速直线运动，g 取 10 m/s2.29图 41028(1)求 ab 棒的加速度大小；(2)求磁感应强度 B 的大小；(3)若已知在前 2 s 内 F 做功