2024-2025學年新教材高中物理第2章電磁感應(yīng)及其應(yīng)用第2節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律測評含解析魯科版選擇性必修第二冊

PAGE5-第2節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律課后篇鞏固提升必備學問基礎(chǔ)練1.(2024貴州錦屏中學期末)兩根足夠長的光滑導軌豎直放置,間距為L,底端接阻值為R的電阻,將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端,金屬棒和導軌接觸良好,導軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直,如圖所示,除電阻R外其余電阻不計,現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放,則()A.金屬棒向下運動時,流過電阻R的電流方向為a→bB.金屬棒向下運動時彈簧彈力和安培力始終在增大C.金屬棒運動過程中所受安培力的方向始終與運動方向相反D.金屬棒削減的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為回路中增加的內(nèi)能解析依據(jù)右手定則可知,金屬棒向下運動時,流過電阻R的電流方向為b→a,故A錯誤;導體棒向下運動過程中速度先增大后減小,故產(chǎn)生的安培力先增大后減小,B錯誤;金屬棒向下運動過程中,產(chǎn)生的安培力向上,向上運動過程中,產(chǎn)生的安培力向下,故C正確;金屬棒削減的重力勢能轉(zhuǎn)化為回路中增加的內(nèi)能、彈性勢能以及金屬棒的動能,D錯誤。答案C2.(2024重慶一中期末)在水平桌面上,一個圓形金屬框置于勻強磁場中,線框平面與磁場垂直,磁感應(yīng)強度B1隨時間t的改變關(guān)系如圖甲所示,0~1s內(nèi)磁場方向垂直線框平面對下,圓形金屬框與兩根水平的平行金屬導軌相連接,導軌上放置一根導體棒,且與導軌接觸良好,導體棒處于另一勻強磁場B2中,如圖乙所示,導體棒始終保持靜止,則其所受的摩擦力Ff隨時間改變的圖像是下圖中的(設(shè)向右的方向為摩擦力的正方向)()解析依據(jù)題意可知,在0~1s內(nèi)磁場方向垂直線框平面對下,且大小變大,則由楞次定律可得線圈感應(yīng)電流的方向是逆時針,再由左手定則可得導體棒安培力方向水平向左,所以靜摩擦力的方向是水平向右,即為正方向;在0~1s內(nèi)磁場方向垂直線框平面對下,且大小變大,則由法拉第電磁感應(yīng)定律可得線圈感應(yīng)電流的大小是恒定的,即導體棒的電流大小是不變的;因為磁場B2是不變的,則安培力大小不變,所以靜摩擦力的大小也是不變的。故A正確,B、C、D錯誤。答案A3.(2024湖南長沙一中月考)如圖所示,相距為d的兩水平直線L1和L2分別是水平向里的勻強磁場的上、下邊界,磁場的磁感應(yīng)強度為B,正方形線框abcd邊長為L(L<d)、質(zhì)量為m。將線框在磁場上方距L1的高度為h處由靜止起先釋放,當ab邊進入磁場時速度為v0,cd邊剛穿出磁場時速度也為v0。從ab邊剛進入磁場到cd邊剛穿出磁場的整個過程中()A.線框始終都有感應(yīng)電流B.線框肯定有減速運動的過程C.線框不行能有勻速運動的過程D.線框產(chǎn)生的總熱量為mg(d+h+L)解析線框完全在磁場中運動時,磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,A錯誤;線框進入磁場的過程,由于無法推斷安培力與重力的關(guān)系,所以線框可能做勻速運動、加速運動和減速運動,完全在磁場中時,不受安培力,做勻加速運動,由于ab邊進入磁場時速度和cd邊剛穿出磁場時速度都是v0,則線框出磁場過程肯定有減速運動,B正確,C錯誤;ab邊進入磁場到cd邊剛穿出磁場的過程,動能改變量為零,故依據(jù)能量守恒定律得:Q=mg(d+L),D錯誤。故選B。答案B4.(2024山東臨沂期末)如圖所示,光滑銅環(huán)水平固定,半徑為l,長為l、電阻為r的銅棒OA的一端在銅環(huán)的圓心O處,另一端與銅環(huán)良好接觸,整個裝置處在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中?，F(xiàn)使銅棒OA以角速度ω逆時針(俯視)勻速轉(zhuǎn)動,A端始終在銅環(huán)上,定值電阻的阻值為3r,上方導線與O點連接,下方導線與銅環(huán)連接,其他電阻不計。下列說法正確的是()A.O點的電勢比A點的電勢高B.回路中通過的電流為ωBC.該定值電阻兩端的電壓為38ωBlD.該定值電阻上的熱功率為ω解析由右手定則可知電流方向從O點指向A點,OA是電源,電流從低電勢流向高電勢,故O點的電勢比A點的電勢低,故A錯誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律可知E=Bl0+lω2=12Bl2ω,由閉合電路歐姆定律可知回路中通過的電流為I=Er+3r=E4r,兩式聯(lián)立可得I=Bl2ω8答案C5.如圖甲所示,一線圈匝數(shù)為100匝,橫截面積為0.01m2,磁場與線圈軸線成30°角向右穿過線圈。若在2s時間內(nèi)磁感應(yīng)強度隨時間的改變關(guān)系如圖乙所示,則該段時間內(nèi)線圈兩端a和b之間的電勢差Uab為()A.-3V B.2VC.3V D.從0勻稱改變到2V解析與線圈軸線成30°角向右穿過線圈的磁感應(yīng)強度勻稱增加,故產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,有:E=NΔΦΔt=NΔBΔtScos30°,由圖可知ΔBΔt=6-22=答案A6.(2024廣東潮州期末改編)如圖所示,半徑為L的半圓弧軌道PQS固定,電阻忽視不計,O為圓心。OM是可繞O轉(zhuǎn)動的金屬桿,M端位于PQS上,OM與軌道接觸良好,OM金屬桿的電阻與OP金屬桿電阻阻值相同?？臻g存在如圖的勻強磁場,磁感應(yīng)強度的大小為B。現(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度ω逆時針轉(zhuǎn)到OS位置,則回路中電流方向沿;MO兩點的電壓UMO=。

解析依據(jù)OM轉(zhuǎn)動方向可由右手定則推斷電流方向為M到O,即回路中電流方向沿M—O—P—Q—M;OM轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的電動勢大小為E=12BL2ω,因為OM和OP電阻相同,OM作為電源,電流由低電勢流向高電勢,故MO兩點的電壓為UMO=-12E=-14BL答案M—O—P—Q—M-14BL2關(guān)鍵實力提升練7.(多選)(2024湖北部分重點中學考試)如圖甲,圓環(huán)a和b均由相同的勻稱導線制成,a環(huán)半徑是b環(huán)的兩倍,兩環(huán)用不計電阻且彼此靠得較近的導線連接。若僅將a環(huán)置于圖乙所示改變的磁場中,則導線上M、N兩點的電勢差UMN=0.4V。下列說法正確的是()A.圖乙中,改變磁場的方向垂直紙面對里B.圖乙中,改變磁場的方向垂直紙面對外C.若僅將b環(huán)置于圖乙所示改變的磁場中,則M、N兩端的電勢差UMN=-0.4VD.若僅將b環(huán)置于圖乙所示改變的磁場中,則M、N兩端的電勢差UMN=-0.2V解析a環(huán)置于磁場中,導線M、N兩點的電勢差大于零,M點電勢高,感應(yīng)電流方向為逆時針,原磁場的方向垂直紙面對里,故A正確,B錯誤。a環(huán)與b環(huán)的半徑之比為2∶1,故周長之比為2∶1,依據(jù)電阻定律R=ρLS,電阻之比為2∶1;M、N兩點間電勢差大小為路端電壓,U=Rr+RE。磁感應(yīng)強度改變率恒定的改變磁場,故依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律公式E=ΔBΔtS,得到兩次電動勢的大小之比為4∶1,故兩次的路段電壓之比為U1∶U2=2∶1。依據(jù)楞次定律可知,將b環(huán)置于磁場中,N答案AD8.(多選)(2024黑龍江省試驗中學開學考試)如圖甲所示,左側(cè)接有定值電阻R=2Ω的水平粗糙導軌處于垂直紙面對外的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=1T,導軌間距L=1m?！|(zhì)量m=2kg,阻值r=2Ω的金屬棒在水平拉力F作用下由靜止起先從CD處沿導軌向右加速運動,金屬棒的v-x圖像如圖乙所示,若金屬棒與導軌間動摩擦因數(shù)μ=0.25,則從起點發(fā)生x=1m位移的過程中(g取10m/s2)(