2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)專題提升九電磁感應(yīng)的規(guī)律應(yīng)用作業(yè)與檢測含解析魯科版

1、專題提升(九)電磁感應(yīng)的規(guī)律應(yīng)用基礎(chǔ)必備1.(2019河南焦作一模)(多選)如圖所示,兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置,間距為l=1 m,cd間、de間、cf間分別接著阻值r=10 的電阻.一阻值r=10 的導(dǎo)體棒ab以速度v=4 m/s勻速向左運動,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好;導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強度大小b=0.5 t、方向豎直向下的勻強磁場.下列說法正確的是(bd)a.導(dǎo)體棒ab中電流的流向為由b到ab.cd兩端的電壓為1 vc.de兩端的電壓為1 vd.fe兩端的電壓為1 v解析:由右手定則可知ab中電流方向為ab,選項a錯誤;導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e=blv,ab為電源,

2、cd間電阻r為外電路負(fù)載,de和cf間電阻中無電流,de和cf間無電壓,因此cd和fe兩端電壓相等,即u=r=1 v,選項b,d正確,c錯誤.2.(2019湖北宜昌調(diào)研)(多選)如圖所示,電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌固定在一絕緣斜面上,兩根相同的金屬導(dǎo)體棒a,b垂直于導(dǎo)軌靜止放置,且與導(dǎo)軌接觸良好,勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面.現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力f作用在a的中點,使其向上運動.若b始終保持靜止,則它所受摩擦力可能(ab)a.變?yōu)?b.先減小后不變c.等于fd.先增大再減小解析:a導(dǎo)體棒在恒力f作用下加速運動,閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,導(dǎo)體棒b受到安培力方向應(yīng)沿斜面向上,且逐漸增大,最后不變.b受到的安

3、培力大小與a受到的安培力相等,方向沿斜面向上,所以b導(dǎo)體棒受摩擦力可能先減小后不變,可能減小到0保持不變,也可能減小到0然后反向增大保持不變,所以選項a,b正確,c,d錯誤.3.(2019河北保定模擬)如圖所示為有理想邊界的兩個勻強磁場,磁感應(yīng)強度均為b=0.5 t,兩邊界間距s=0.1 m,一邊長l=0.2 m的正方形線框abcd由粗細(xì)均勻的電阻絲圍成,總電阻為r=0.4 ,現(xiàn)使線框以v=2 m/s的速度從位置勻速運動到位置,則下列能正確反映整個過程中線框a,b兩點間的電勢差uab隨時間t變化的圖線是(a)解析:ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e=blv=0.2 v,線框中感應(yīng)電流為i=0

4、.5 a,由右手定則知感應(yīng)電流順時針轉(zhuǎn)動,ab邊相當(dāng)于電源,uab為路端電壓,所以在0510-2 s時間內(nèi),a,b兩點間電勢差為u1=ir=0.15 v.在510-21010-2 s時間內(nèi),線框中感應(yīng)電流為0,但是a,b兩點間電勢差u2=e=0.2 v,在1010-21510-2 s時間內(nèi)ab處于外電路,a,b兩點間電勢差為u3=ir=0.05 v,選項a正確.4.(多選)如圖(a)所示,圓形線圈p靜止在水平桌面上,其正上方懸掛一相同的線圈q,p和q共軸,q中通有變化的電流,電流變化的規(guī)律如圖(b)所示,p所受的重力為g,桌面對p的支持力為fn,則(ad)a.t1時刻,fngb.t2時刻,fn

5、gc.t3時刻,fngd.t4時刻,fng,a正確;t2時刻電流減小,則磁場減弱,則穿過p的磁通量變小,由楞次定律可知p將阻礙磁通量的變小,則p有向上運動的趨勢,對桌面的壓力減小,故fng,c錯誤;t4時刻電流減小,與b情況相同,fng,d正確.5.如圖所示,寬為l的光滑導(dǎo)軌豎直放置,左邊有與導(dǎo)軌平面垂直的區(qū)域足夠大勻強磁場,磁感應(yīng)強度為b,右邊有兩塊水平放置的金屬板,兩板間距為d.金屬板和電阻r都與導(dǎo)軌相連.要使兩板間質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),阻值也為r的金屬棒ab在導(dǎo)軌上的運動情況可能為(金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好)(a)a.向右勻速運動,速度大小為b.向左勻速運動,速

6、度大小為c.向右勻速運動,速度大小為d.向左勻速運動,速度大小為解析:要使兩板間質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),水平放置的金屬板上極板帶正電,由右手定則可判斷出金屬棒ab在導(dǎo)軌上向右勻速運動.由mg=,u=e,e=blv,聯(lián)立解得v=.選項a正確.6.(2019福建廈門質(zhì)檢) (多選)如圖所示,在傾角為的光滑固定斜面上,存在著磁感應(yīng)強度大小為b的勻強磁場,磁場方向垂直斜面向上,磁場的寬度為2l.一邊長為l的正方形導(dǎo)線框,由靜止開始沿斜面下滑,當(dāng)ab邊剛越過gh進入磁場瞬間和剛越過mn穿出磁場瞬間速度剛好相等.從ab邊剛越過gh處開始計時,規(guī)定沿斜面向上為安培力的正方向,則線框運

7、動的速率v與線框所受安培力f隨時間變化的圖線中,可能正確的是(ac)解析:根據(jù)楞次定律可得線框進入磁場的過程中電流方向為順時針;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動勢e=blv,感應(yīng)電流i=,所受的安培力大小為f=bil=,ab邊剛越過gh進入磁場瞬間和剛越過mn穿出磁場瞬間速度剛好相等,線框進磁場時做加速度逐漸減小的減速運動,完全進入磁場后做勻加速運動,出磁場時做加速度逐漸減小的減速運動,結(jié)合圖象知a正確,b錯誤;根據(jù)左手定則可得線框進入磁場的過程中安培力方向沿斜面向上,為正,且f=bil=,線框完全進入磁場后,線框所受安培力為零;出磁場的過程中安培力方向沿斜面向上,且出磁場時的安培力等于進入

8、磁場時的安培力,所以c正確,d錯誤.7.(多選)如圖(甲)所示,導(dǎo)體框架abcd放置于水平面內(nèi),ab平行于cd,導(dǎo)體棒mn與兩導(dǎo)軌垂直并與導(dǎo)軌接觸良好,整個裝置放置于垂直于框架平面的磁場中,磁感應(yīng)強度b隨時間變化規(guī)律如圖(乙)所示,mn始終保持靜止.規(guī)定豎直向上為磁場正方向,沿導(dǎo)體棒由m到n為感應(yīng)電流的正方向,水平向右為導(dǎo)體棒所受安培力f的正方向,水平向左為導(dǎo)體棒所受摩擦力ff的正方向,下列圖象中正確的是(bd)解析:由題圖(乙)可知,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先為零,后恒定不變,感應(yīng)電流先為零,后恒定不變,回路中感應(yīng)電流方向為逆時針,故a錯誤,b正確;在0t1時間內(nèi),導(dǎo)體棒mn不受安培力;在t1

9、t2時間內(nèi),導(dǎo)體棒mn所受安培力方向水平向右,由f=bil可知,b均勻減小,mn所受安培力均勻減小;在t2t3時間內(nèi),導(dǎo)體棒mn所受安培力方向水平向左,由f=bil可知,b均勻增大,mn所受安培力均勻增大;根據(jù)平衡條件得到,棒mn受到的摩擦力大小ff=f,二者方向相反,即在0t1時間內(nèi),沒有摩擦力,而在t1t2時間內(nèi),摩擦力方向向左,大小均勻減小,在t2t3時間內(nèi),摩擦力方向向右,大小均勻增大,故c錯誤,d正確.8.(2019福建廈門模擬)如圖所示,兩個垂直于紙面的有界勻強磁場方向相反,磁感應(yīng)強度的大小均為b,磁場區(qū)域的寬度均為a.高為a的正三角形導(dǎo)線框abc從圖示位置沿x軸正方向勻速穿過兩磁

10、場區(qū)域.以逆時針方向為電流的正方向,在下列圖象中能正確描述感應(yīng)電動勢e與線框移動距離x變化關(guān)系的是(b)解析:在移動距離0a內(nèi),由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流方向為逆時針方向,電動勢為正值.線框有效切割長度為l=2(a-x)tan 30=(a-x),產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e=blv=bv(a-x),由此可知,隨著x的增大,e均勻減小,當(dāng)x=a時,e=0.在移動距離a2a內(nèi),線框的ab邊和ac,bc兩邊都切割磁感線,由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流方向為順時針方向,電動勢為負(fù)值,線框在兩個磁場區(qū)域切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢在回路中方向相同,線框有效切割長度為l=2(2a-x)tan 30=(2a-x),產(chǎn)生的感

11、應(yīng)電動勢e=b2lv=bv(2a-x),由此可知,隨著x的增大,e均勻減小,當(dāng)x=2a時,e=0.在移動距離2a3a內(nèi),由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流方向為逆時針方向,電動勢為正值,線框有效切割長度為l=2(3a-x)tan 30=(3a-x),產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e=blv=bv(3a-x),由此可知,隨著x的增大,e均勻減小.當(dāng)x=3a時,e=0.綜上可知,正確描述感應(yīng)電動勢e隨線框移動距離x變化的關(guān)系的圖象為圖b.能力培養(yǎng)9.(2019安徽六安模擬)如圖(甲)所示,導(dǎo)體棒mn置于水平導(dǎo)軌上,pqmn所圍的面積為s,pq之間有阻值為r的電阻,不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻.導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)存在沿豎直方向的勻

12、強磁場,規(guī)定磁場方向豎直向上為正,在02t0時間內(nèi)磁感應(yīng)強度的變化情況如圖(乙)所示,導(dǎo)體棒mn始終處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說法正確的是(b)a.在0t0和t02t0時間內(nèi),導(dǎo)體棒受到的導(dǎo)軌的摩擦力方向相同b.在0t0時間內(nèi),通過導(dǎo)體棒的電流方向為n到mc.在t02t0時間內(nèi),通過電阻r的電流大小為d.在02t0時間內(nèi),通過電阻r的電荷量為解析:導(dǎo)體棒mn始終靜止,與導(dǎo)軌圍成的線框面積不變,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動勢e=s,即感應(yīng)電動勢與bt圖象斜率成正比,0t0時間內(nèi)的感應(yīng)電流i1=s=s,t02t0時間內(nèi)的感應(yīng)電流i2=s=s,選項c錯誤.0t0時間內(nèi)豎直向上的磁感應(yīng)強度減小,根據(jù)楞次

13、定律感應(yīng)電流的磁場方向豎直向上,感應(yīng)電流為n到m,選項b正確.0t0時間內(nèi)磁通量在減小,根據(jù)楞次定律要阻礙磁通量的減小,導(dǎo)體棒有向右運動的趨勢,摩擦力水平向左.t02t0時間內(nèi)磁通量增大,同理可判斷導(dǎo)體棒有向左運動趨勢,摩擦力水平向右,選項a錯誤.在02t0時間內(nèi),通過電阻r的電荷量q=t=t=st=,選項d錯誤.10.(2019安徽安慶二模)(多選)如圖(甲)所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌mn,pq所在平面與水平面成角,m,p兩端接一電阻r,整個裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中.t=0時對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力f,使金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運動,金屬棒電阻為r,導(dǎo)軌電阻忽略不計.已知

14、通過電阻r的感應(yīng)電流i隨時間t變化的關(guān)系如圖(乙)所示.下列關(guān)于棒的運動速度v、外力f、流過r的電荷量q以及閉合回路中磁通量的變化率隨時間變化的圖象正確的是(ab)解析:根據(jù)題圖(乙)所示的it圖象可知i=kt,其中k為比例系數(shù),由閉合電路歐姆定律可得i=kt,可推出e=kt(r+r),而e=,所以有=kt(r+r),t圖象是一條過原點且斜率大于零的直線,故b正確;因e=blv,所以v=t,vt圖象是一條過原點且斜率大于零的直線,說明金屬棒做的是初速度為零的勻加速直線運動,即v=at,故a正確;對金屬棒在沿導(dǎo)軌方向有f-bil=ma,而i=,v=at,得到f=+ma,可見ft圖象是一條斜率大于

15、零且與縱軸正半軸有交點的直線,故c錯誤;q=t=t2,qt圖象是一條開口向上的拋物線,故d錯誤.11.(2019天津?qū)嶒炛袑W(xué)模擬)如圖所示,固定光滑金屬導(dǎo)軌間距為l,導(dǎo)軌電阻不計,上端a,b間接有阻值為r的電阻,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為,且處在磁感應(yīng)強度大小為b、 方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中.質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連后放在導(dǎo)軌上.初始時刻,彈簧恰處于自然長度,導(dǎo)體棒具有沿導(dǎo)軌向上的初速度v0.整個運動過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.已知彈簧的勁度系數(shù)為k,彈簧的中心軸線與導(dǎo)軌平行. (1)求初始時刻通過電阻r的電流的大小和方向;(2)當(dāng)導(dǎo)體棒第一次回到初始位置

16、時,速度變?yōu)関,求此時導(dǎo)體棒的加速度大小a.解析:(1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e1=blv0根據(jù)閉合電路歐姆定律得通過r的電流大小為i1=根據(jù)右手定則判斷得知電流方向為ba.(2)導(dǎo)體棒第一次回到初始位置時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e2=blv根據(jù)閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流為 i2=導(dǎo)體棒受到的安培力大小為f=bi2l=,方向沿斜面向上.導(dǎo)體棒受力如圖所示.根據(jù)牛頓第二定律有mgsin -f=ma解得a=gsin -.答案:(1)ba(2)gsin -12.(2019江南十校聯(lián)考)如圖,mn,pq為兩根足夠長的水平放置的平行金屬導(dǎo)軌,間距l(xiāng)=1 m;整個空間以oo為邊界,左側(cè)有垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小b1=1 t,右側(cè)有方向相同、磁感應(yīng)強度大小b2=2 t的勻強磁場.兩根完全相同的導(dǎo)體棒a,b,質(zhì)量均為m=0.1 kg,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為=0.2,其在導(dǎo)軌間的電阻均為r=1 .開始時,a,b棒均靜止在導(dǎo)軌上,現(xiàn)用平行于導(dǎo)軌的恒力f=0.8 n向右拉b棒.假定a棒始終在oo左側(cè)運動,b棒始終在oo右側(cè)運動,除導(dǎo)體棒外其余電