高考物理二輪復習講練(新高考版) 第3部分 熱點排查練 11.電磁感應（含解析）

11.電磁感應1．(2020·上海市寶山區(qū)質量檢測)長直導線與環(huán)形導線固定在同一平面內(nèi)，長直導線中通有如圖1所示方向的電流．當電流大小逐漸減弱時()圖1A．環(huán)形導線有收縮的趨勢B．環(huán)形導線有遠離長直導線的趨勢C．環(huán)形導線中有順時針方向的感應電流D．環(huán)形導線中有感應電流，但方向無法確定答案C解析長直導線在環(huán)形導線位置產(chǎn)生了垂直紙面向里的磁場，當電流大小逐漸減弱時，長直導線在周圍空間產(chǎn)生的磁場也在減弱，所以環(huán)形導線中的磁通量也在減小，為了阻礙磁通量的減小，此時環(huán)形導線有擴張的趨勢，故A錯；環(huán)形導線中的磁通量在減小，為了阻礙磁通量的減小，環(huán)形導線有靠近長直導線的趨勢，故B錯；環(huán)形導線中的磁通量在減小，根據(jù)楞次定律可知此時環(huán)形導線中有順時針方向的電流，故C對，D錯．2．(多選)(2020·福建漳州市測試)如圖2，用單位長度的電阻為r的金屬導線做成的正三角形線框ABC，邊長為L，左半邊置于勻強磁場中不動，磁場以AD豎直線為界．當t＝0時磁感應強度的方向如圖(a)所示，磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖(b)所示，則在0～2t0時間內(nèi)()圖2A．線框中的感應電流方向始終為順時針B．線框受到的安培力大小恒定不變C．通過導線橫截面的電荷量為eq\f(\r(3)B0L,12r)D．左線框ACD兩端的電勢差UAD＝eq\f(\r(3)B0L2,16t0)答案ACD解析在0～t0時間內(nèi)，穿過線框的磁通量減小，磁場方向垂直于紙面向里，根據(jù)楞次定律可知，感應電流沿順時針方向，同理，在t0～2t0時間內(nèi)，穿過線框的磁通量增加，磁場方向垂直于紙面向外，根據(jù)楞次定律可知，感應電流沿順時針方向，故A正確；由法拉第電磁感應定律可知，線框產(chǎn)生的感應電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(B0,t0)·eq\f(1,2)·eq\f(L,2)·Lsin60°＝eq\f(\r(3)B0L2,8t0)，線框的電阻R＝3Lr，感應電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(\r(3)B0L,24t0r)，可知線框中產(chǎn)生恒定的感應電流，由于磁感應強度在變化，由F＝BIl知，線框受到的安培力大小是變化的，故B錯誤；通過導線橫截面的電荷量為q＝I·2t0＝eq\f(\r(3)B0L,12r)，故C正確；左線框ACD兩端的電勢差UAD＝I·eq\f(R,2)＝eq\f(\r(3)B0L,24t0r)·eq\f(3,2)Lr＝eq\f(\r(3)B0L2,16t0)，故D正確．3．(多選)金屬圓盤置于方向垂直于紙面向里的勻強磁場中，圓盤中央和邊緣各引出一根導線，與套在鐵芯上部的線圈A相連．套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導線接在兩根水平導軌上如圖3所示，導軌上有一根金屬棒ab處在垂直于紙面向外的勻強磁場中，下列說法正確的是()圖3A．圓盤順時針加速轉動時，ab棒將向右運動B．圓盤順時針減速轉動時，ab棒將向右運動C．圓盤逆時針減速轉動時，ab棒將向右運動D．圓盤逆時針加速轉動時，ab棒將向右運動答案BD解析由右手定則可知，圓盤順時針加速轉動時，產(chǎn)生的感應電流方向為順時針，線圈A中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁感應強度增強，由楞次定律可知，線圈B中的感應磁場方向向上，由右手螺旋定則可知，ab棒中感應電流方向由a→b，由左手定則可知，ab棒受到的安培力方向向左，ab棒將向左運動，故A錯誤；同理可知，若圓盤順時針減速轉動時，ab棒將向右運動，故B正確；由右手定則可知，圓盤逆時針減速轉動時，產(chǎn)生的感應電流方向為逆時針，線圈A中產(chǎn)生的磁場方向向上且磁場強度減弱，由楞次定律可知，線圈B中的感應磁場方向向上，由右手螺旋定則可知，ab棒中感應電流方向由a→b，由左手定則可知，ab棒受到的安培力方向向左，ab棒將向左運動，故C錯誤；同理可知，若圓盤逆時針加速轉動時，ab棒將向右運動，故D正確．4．(多選)(2020·湖北黃岡市高三八模)如圖4所示，兩光滑圓形導軌固定在水平面內(nèi)，圓心均為O點，半徑分別為r1＝0.2m，r2＝0.1m，兩導軌通過導線與阻值R＝2Ω的定值電阻相連，一長為r1的導體棒與兩圓形導軌接觸良好，導體棒一端以O點為圓心，以角速度ω＝100rad/s順時針勻速轉動，兩圓形導軌所在區(qū)域存在方向豎直向下、磁感應強度大小B＝2T的勻強磁場，不計導軌及導體棒的電阻，下列說法正確的是()圖4A．通過電阻的電流方向為由a到bB．通過電阻的電流為2AC．導體棒轉動時產(chǎn)生的感應電動勢為4VD．當r2減小而其他條件不變時，通過電阻的電流減小答案AC解析由右手定則可知，通過電阻的電流方向為由a到b，故A正確；兩圓環(huán)間導體棒在Δt時間內(nèi)掃過的面積ΔS＝(πr12－πr22)·eq\f(ωΔt,2π)由法拉第電磁感應定律可知，兩圓環(huán)間導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(B·ΔS,Δt)＝eq\f(1,2)B(r12－r22)ω＝eq\f(1,2)×2×(0.22－0.12)×100V＝3V．通過電阻R的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(3,2)A＝1.5A，當r2減小而其他條件不變時，兩圓環(huán)間導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢變大，通過電阻的電流增大，故B、D錯誤；導體棒轉動時產(chǎn)生的感應電動勢E′＝Br1eq\x\to(v′)＝Br1eq\f(0＋ωr1,2)＝2×0.2×eq\f(100×0.2,2)V＝4V，故C正確．5.(多選)(2020·廣東肇慶市第二次統(tǒng)考)如圖5所示，在坐標系xOy中，有邊長為L的正方形金屬線框abcd，其一條對角線ac和y軸重合、頂點a位于坐標原點O處．在y軸右側的Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁場的上邊界與線框的ab邊剛好完全重合，左邊界與y軸重合，右邊界與y軸平行．t＝0時刻，線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場上邊界的方向穿過磁場區(qū)域．取沿a→b→c→d→a方向的感應電流為正，則在線圈穿過磁場區(qū)域的過程中，感應電流i、ab間的電勢差Uab隨時間t變化的圖線是下圖中的()圖5答案AD解析在d點運動到O點過程中，ab邊切割磁感線，根據(jù)右手定則可以確定線框中電流方向為逆時針方向，即正方向，因為切割的有效長度均勻減小，所以電動勢均勻減小到0，則電流均勻減小到0；然后cd邊開始切割磁感線，感應電流的方向為順時針方向，即負方向，電動勢均勻減小到0，則電流均勻減小到0，A正確，B錯誤．d點運動到O點過程中，ab邊切割磁感線，ab相當于電源，電流由a到b，b點的電勢高于a點，ab間的電勢差Uab為負值，大小等于電流乘以除ab之外的三條邊的電阻，并逐漸減?。產(chǎn)b邊出磁場后后，cd邊開始切割磁感線，cd邊相當于電源，電流由b到a，ab間的電勢差Uab為負值，大小等于電流乘以ab邊的電阻，并逐漸減小，故C錯誤，D正確．6.(多選)(2020·遼寧葫蘆島市高三第一次模擬)一有界區(qū)域內(nèi)，存在著方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強磁場，磁感應強度大小分別為B和2B，磁場寬度均為L，如圖6所示．邊長為L的正方形導線框abcd的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上，建立水平向右的x軸，且坐標原點在磁場的左邊界上，t＝0時刻開始線框沿x軸正方向勻速通過磁場區(qū)域，規(guī)定逆時針方向為電流的正方向，導線框受向左的安培力為正方向，四個邊電阻均相等．下列關于感應電流i、導線框受的安培力F以及b、a兩點電勢差Uba隨時間t的變化規(guī)律正確的是()圖6答案ACD解析正方形導線框進入第一個磁場過程中，只有bc邊切割磁感線，由右手定則可知，電流方向為逆時針方向，大小為I1＝eq\f(BLv,4R)，由于電流方向為逆時針方向，則b點電勢高于a點電勢，以b、a兩點的電勢差為U1＝eq\f(1,4)BLv，由左手定則可知，安培力方向水平向左，大小為F1＝BIL＝eq\f(B2L2v,4R)，正方形導線框進入第二個磁場過程中，ad邊在第一個磁場中切割磁感線，bc邊在第二個磁場中切割磁感線，由右手定則可知，電流方向為順時針，大小為I2＝eq\f(BLv＋2BLv,4R)＝eq\f(3BLv,4R)由于電流方向為順時針，則b點電勢低于a點電勢，所以b、a兩點的電勢差為U2＝－I2R＝－eq\f(3,4)BLv由左手定則可知，兩邊所受安培力方向都水平向左，則大小為F2＝BI2L＋2BI2L＝eq\f(3B2L2v,4R)＋eq\f(6B2L2v,4R)＝eq\f(9B2L2v,4R)，正方形導線框出第二個磁場過程中，只有ad邊在第二個磁場中切割磁感線，由右手定則可知，電流方向為逆時針方向，大小為I3＝eq\f(BLv,2R)，由于電流方向為逆時針方向，則則可知，安培力方向水平向左，大小為F3＝2BI3L＝2B×eq\f(BLv,2R)L＝eq\f(B2L2v,R)，故A、C、D正確，B錯誤．7.(多選)(2020·河南新鄉(xiāng)市高三第一次模擬)如圖7所示，豎直固定的“”形光滑導軌寬為0.5m，矩形勻強磁場Ⅰ、Ⅱ的高均為0.1m，磁場的磁感應強度大小均為1T，其他區(qū)域無磁場，兩矩形磁場間的距離為0.1m．質量為0.1kg的水平金屬桿由靜止釋放，進入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等．金屬桿在導軌間的電阻為0.5Ω，與導軌接觸良好，其他電阻不計，空氣阻力不計，重力加速度g＝10m/s2，下列說法正確的是()圖7A．金屬桿剛進入磁場Ⅰ時加速度方向豎直向下B．金屬桿穿過磁場Ⅰ的時間大于在磁場Ⅰ、Ⅱ之間的區(qū)域運動時間C．金屬桿穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為0.6JD．金屬桿釋放點距磁場Ⅰ上邊界的高度一定大于0.2m答案BD解析金屬桿在無場區(qū)做勻加速運動，而金屬桿進入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等，所以金屬桿剛進入磁場Ⅰ時做減速運動，加速度方向豎直向上，故A錯誤．金屬桿在磁場Ⅰ中運動時，隨著速度減小，產(chǎn)生的感應電流減小，受到的安培力減小，合力減小，加速度減小，所以金屬桿在磁場Ⅰ中做加速度減小的減速運動，在兩個磁場之間做勻加速運動，由題知，金屬桿進入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等，所以金屬桿在磁場Ⅰ中運動的平均速度小于在兩磁場之間運動的平均速度，兩個過程位移相等，所以金屬桿穿過磁場Ⅰ的時間大于在兩磁場之間的運動時間，故B正確．金屬桿從剛進入磁場Ⅰ到