高考物理选修32电磁感应专题练习含答案二.docx

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高考物理选修32电磁感应专题练习含答案二

高考物理-选修3-2-电磁感应专题练习（含答案）

（二）

一、单选题

1.如图所示，条形磁铁静止在水平桌面上，闭合铝环从条形磁铁的正上方附近由静止竖直下落至桌面．则在下落过程中（）

A. 铝环中产生方向不变的感应电流

B. 磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力

C. 铝环所受安培力的方向先向上后向下

D. 铝环的加速度小于或等于g

2.如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计．MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R．整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）．现对MN施力使它沿导轨方向以速度v（如图）做匀速运动．令U表示MN两端电压的大小，则（）

，流过固定电阻R的感应电流由b到d

，流过固定电阻R的感应电流由d到b

C. U=vBl，流过固定电阻R的感应电流由b到d

D. U=vBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b

二、多选题

3.如图所示，有一个总长度为6L的正三角形金属线框MNP沿竖直方向固定，其总电阻为3R，水平方向的匀强磁场与线框平面垂直，且磁感应强度为B．一根长度为2L、质量为m的导体棒CD，其电阻为2R，导体棒在竖直向上的外力作用下从底边NP开始以速度v匀速向顶角运动，金属棒与金属框架接触良好且始终保持与底边NP平行，当金属棒运动到MN中点时（此时AB为MNP的中位线），重力加速度取g，下列说法正确的是（　　）

A. AB两端的电压为

BLV

B. CD两端的电压为

BLV

C. 金属棒克服安培力做功的瞬时功率为

D. 拉力做功的功率为

+mgv

4.如图所示，平行金属导轨宽度为L=0.6m，与水平面间的倾角为θ=37°，导轨电阻不计，底端接有阻值为R=3Ω的定值电阻，磁感应强度为B=1T的匀强磁场垂直向上穿过导轨平面．有一质量为m=0.2kg，长也为L的导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为Ro=1Ω，它与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.3．现让导体棒从导轨底部以平行斜面的速度vo=10m/s向上滑行，上滑的最大距离为s=4m．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2），以下说法正确的是（）

A. 把运动导体棒视为电源，最大输出功率6.75W

B. 导体棒最后可以下滑到导轨底部，克服摩擦力做的总功为10.0J

C. 当导体棒向上滑d=2m时，速度为7.07m/s

D. 导体棒上滑的整个过程中，在定值电阻R上产生的焦耳热为2.46J

5.在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN，相距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．有两根质量均为m的金属棒a、b，先将a棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接，连接a棒的细线平行于导轨，由静止释放c，此后某时刻，将b也垂直导轨放置，a、c此刻起做匀速运动，b棒刚好能静止在导轨上．a棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨电接触良好，导轨电阻不计．则（）

A. 物块c的质量是2msinθ

B. b棒放上导轨前，物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能

C. b棒放上导轨后，物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能

D. b棒放上导轨后，a棒中电流大小是

6.如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域，MN和M'N'是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直．现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v﹣t图象．已知金属线框的质量为m，电阻为R，当地的重力加速度为g，图象中坐标轴上所标出的v1、v2、v3、t1、t2、t3、t4均为已知量（下落过程中线框abcd始终在竖直平面内，且bc边始终水平）．根据题中所给条件，以下说法正确的是（　　）

A. 可以求出金属线框的边长

B. 线框穿出磁场时间（t4﹣t3）等于进入磁场时间（t2﹣t1）

C. 线框穿出磁场与进入磁场过程所受安培力方向相同

D. 线框穿出磁场与进入磁场过程产生的焦耳热相等

7.如图所示，相距为L的两条足够长的平行金属导轨，与水平面的夹角θ，导轨上固定有质量为m，电阻为R的两根相同的导体棒，导体棒MN上方轨道粗糙下方光滑，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B．将两根导体棒同时释放后，观察到导体棒MN下滑而EF保持静止，当MN下滑速度最大时，EF与轨道间的摩擦力刚好到达最大静摩擦力，下列叙述正确的是（）

A. 导体棒MN的最大速度为

B. 导体棒EF与轨道之间的最大静摩擦力为mgsinθ

C. 导体棒MN受到的最大安培力为mgsinθ D. 导体棒MN所受重力的最大功率为

8.如图所示，两条足够长的光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面的夹角为θ，导轨上端连有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面．将质量为m的导体棒放在导轨上静止释放，当速度达到v时导体棒开始匀速运动，此时再对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒定，导体棒最终以2v的速度匀速运动．已知导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g．在由静止开始运动到以速度2v匀速运动的过程中（）

A. 拉力的功率为2mgvsinθ

B. 安培力的最大功率为2mgvsinθ

C. 加速度的最大值为2gsinθ

D. 当棒速度为1.5v时，加速度大小为gsinθ

9.如图甲所示，平行虚线间有垂直于纸面向外的匀强磁场，纸面内单匝正方形线框abcd在外力作用下从图示位置由静止开始向右通过匀强磁场，ab边始终与虚线平行，线框中产生的感应电流随时间变化的规律如乙图所示，已知线框的边长为L=0.1m，总电阻为1Ω，则下列说法正确的是（　　）

A. 线框进入磁场过程中通过线框截面的电量为3×10﹣3C

B. 匀强磁场的磁感应强度为0．lT

C. ab边刚要出磁场时的速度大小为1m/s D. 线框出磁场所用的时间约为0.93s

10.等离子气流由左方连续以v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接．线圈A内有随图2所示的变化磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图1所示，则下列叙述正确的是（　　）

A. 0～1s内ab、cd导线互相排斥

B. 1～2s内ab、cd导线互相吸引

C. 2～3s内ab、cd导线互相吸引

D. 3～4s内ab、cd导线互相排斥

三、综合题

11.如图甲所示，与水平面成θ角的两根足够长的平行绝缘导轨，间距为L，导轨间有垂直导轨平面方向、等距离间隔的匀强磁场B1和B2，B1和B2的方向相反，大小相等，即B1=B2=B；导轨上有一质量为m的矩形金属框abcd，其总电阻为R，框的宽度ab与磁场间隔相同，框与导轨间动摩擦因数为µ；开始时，金属框静止不动，重力加速度为g；

（1）若磁场以某一速度沿直导轨向上匀速运动时，金属框恰好不上滑，求金属框中电流大小；

（2）若磁场以速度v0沿直导轨向上匀速运动，金属框也会沿直导轨向上匀速运动，为了维持金属框的匀速运动，求磁场提供的最小功率；

（3）若t=0时磁场沿直导轨向上做匀加速直线运动；金属框经一段时间也由静止开始沿直导轨向上运动，其v﹣t关系如图乙所示（CD段为直线，△t、v1为已知）；求磁场的加速度大小．

12.如图所示，边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO′边为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：

（1）从图示位置开始计时，线圈中产生的瞬时电动势的表达式；

（2）线圈从图示位置转过

的过程中通过线圈截面的电荷量q．

13.如图所示，面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，转动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为

T．矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R=50Ω，电表均为理想交流电表．当线圈平面与磁场方向平行时开始计时．求：

（1）线圈中感应电动势的表达式；

（2）由图示位置转过30°角的过程产生的平均感应电动势；

（3）当原、副线圈匝数比为2：

1时，求电阻R上消耗的功率．

14.如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端电阻R=0.8Ω，其他电阻不计．导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T．金属棒ab从上端由静止开始下滑，金属棒ab的质量m=0.1kg．（sin37°=0.6，g=10m/s2）

（1）求导体棒下滑的最大速度；

（2）求当速度达到5m/s时导体棒的加速度；

（3）若经过时间t，导体棒下滑的垂直距离为s，速度为v．若在同一时间内，电阻产生的热与一恒定电流I0在该电阻上产生的热相同，求恒定电流I0的表达式（各物理量全部用字母表示）．

15.如图所示，矩形线圈abcd在磁感强度B=2T的匀强磁场中绕轴OO′，以角速度ω=10πrad/s匀速转动，线圈共10匝，ab=0.3m，bc=0.6m，负载电阻R=45Ω．求：

（1）电阻R在0.05s内所发出的热量；

（2）0.05s内流过的电量（设线圈从垂直中性面开始转动）

答案解析部分

1、单选题

1.如图所示，条形磁铁静止在水平桌面上，闭合铝环从条形磁铁的正上方附近由静止竖直下落至桌面．则在下落过程中（）

A. 铝环中产生方向不变的感应电流

B. 磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力

C. 铝环所受安培力的方向先向上后向下

D. 铝环的加速度小于或等于g

【答案】D

【考点】楞次定律

【解析】【分析】由图示可知，在圆环下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，穿过圆环的磁通量先变大后变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故A错误；由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁间的相对运动，在圆环靠近磁铁的过程中为阻碍圆环的靠近，磁铁对圆环的作用力竖直向上，圆环对磁铁的作用力竖直向下，磁铁对桌面的压力大于其自身的重力。

当圆环达到磁铁中间时，圆环中无电流，此时无相互作用力，磁铁对桌面的压力等于重力，圆环过了磁铁中间以后，由左手定由可知，磁铁对圆环的作用力竖直向上，圆环对磁铁的作用力竖直向下，故B、C错误；由牛顿第二定律知，铝环的加速度小于或等于g，故D正确。

，流过固定电阻R的感应电流由b到d

，流过固定电阻R的感应电流由d到b

C. U=vBl，流过固定电阻R的感应电流由b到d

D. U=vBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b

【答案】A

【考点】法拉第电磁感应定律

【解析】【分析】当MN匀速运动时，MN相当于电源。

由右手定则判断电流的方向。

再根据闭合电路欧姆定律求出MN两端电压的大小。

当MN沿导轨方向以速度v匀速运动运动时，由法拉第电磁感应定律得：

，由闭合电路欧姆定律可得：

MN两端电压大小为

，由右手定则可知流过固定电阻R的感应电流由b到d。

故选A。

【点评】稍难。

注意切割磁感线的导体相当于电源，能够把电磁感应和电路知识结合起来解决问题。

会用右手定则判断电流的方向。

二、多选题

A. AB两端的电压为

BLV

B. CD两端的电压为

BLV

C. 金属棒克服安培力做功的瞬时功率为

D. 拉力做功的功率为

+mgv

【答案】B,C,D

【考点】电磁感应与电路，电磁感应中切割类问题，电磁感应与力学

【解析】【解答】解：

A、CD切割磁感线得到的感应电动势eCD=2BLv，金属棒运动到MN中点时，导体棒AB长L，所以，AB段的感应电动势eAB=BLv，

这时AMB（电阻为R）与ANPB（电阻为2R）并联后与AB（电阻为R）串联，AMB（电阻为R）与ANPB（电阻为2R）并联后的总电阻

，

所以，AB的路端电压

，A不符合题意；

B、CD两端的电压UCD=CD切割磁感线得到的感应电动势eCD﹣AB的内压降=CD切割磁感线得到的感应电动势eCD﹣AB的感应电动势eAB+AB的路端电压UAB=

，

B符合题意；

C、金属棒CA、BD段没有形成闭合回路，无电流，所受安培力为零．金属棒所受安培力等于只有AB段时产生的安培力．

AB段的电流为闭合电路的总电流

，安培力

，

所以，金属棒克服安培力做功的瞬时功率

，C符合题意；

D、导体棒做匀速运动，所以，导体棒受力平衡，在竖直方向有拉力F=F安+G，

拉力做功的功率

，D符合题意．

故答案为：

BCD．

【分析】利用串并联关系，求出电路中的总电阻。

利用右手定则求出电压。

导体棒克服安培力所做的功，等于其他形式的能转化成的电能。

结合安培力以及功率公式进行求解。

A. 把运动导体棒视为电源，最大输出功率6.75W

B. 导体棒最后可以下滑到导轨底部，克服摩擦力做的总功为10.0J

C. 当导体棒向上滑d=2m时，速度为7.07m/s

D. 导体棒上滑的整个过程中，在定值电阻R上产生的焦耳热为2.46J

【答案】A,D

【考点】电磁感应中切割类问题，电磁感应与力学，能量守恒定律

【解析】【解答】解：

A、开始时，导体棒产生的感应电动势最大：

E=BLv0=1×0.6×10=6V，电流I=

=1.5A，最大输出功率P=I2R=1.52×3=6.75W，故A正确；

B、导体棒到达最高点时，摩擦力f=μmgcos37°=0.3×0.2×10×0.8=0.48N，重力沿斜面向下的分类mgsin37°=0.2×10×0.6=1.2N＞f，导体棒到达最高点后反向向下加速运动，整个过程中克服摩擦力做的总功W=f•2s=0.48×2×4=3.84J，故B错误；

C、假设棒上滑做匀减速运动，设向上滑行距离d=2m时，速度为v，加速度大小为a．则有0﹣v02=﹣2as，v2﹣v02=﹣2ad，解得：

a=12.5m/s2，向上滑行2m时，v=

m/s=7.07m/s，由于开始的2m内合力比后2m的合力大，加速度大，所以当导体棒向上滑行距离d=2m时，速度一定小于7.07/s．故C错误；

D、导体棒向上滑动过程中，由能量守恒定律得：

mv2=

+Q+mgssin37°，Q=QR+QR0，

，解得：

QR=2.46J，故D正确；

故选：

AD．

【分析】导体棒速度最大时产生的感应电动势最大，输出功率最大，由功率公式可以求出最大输出功率；

根据摩擦力与重力沿斜面向下的分力大小关系判断导体棒的运动过程，然后答题；

由能量守恒定律求出金属棒的速度；

由能量守恒定律求出电阻上产生的焦耳热．

A. 物块c的质量是2msinθ

B. b棒放上导轨前，物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能

C. b棒放上导轨后，物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能

D. b棒放上导轨后，a棒中电流大小是

【答案】A,D

【考点】共点力平衡条件的应用，安培力，电磁感应与电路，电磁感应中切割类问题，能量守恒定律

【解析】【解答】解：

A、b棒静止说明b棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，a棒匀速向上运动，说明a棒受绳的拉力和重力沿斜面向下的分力大小以及沿斜面向下的安培力三个力平衡，c匀速下降则c所受重力和绳的拉力大小平衡．

由b平衡可知，安培力大小F安=mgsinθ

由a平衡可知，F绳=F安+mgsinθ=2mgsinθ，由c平衡可知F绳=mcg

因为绳中拉力大小相等，故2mgsinθ=mcg，即物块c的质量为2msinθ，A符合题意；

B、b放上之前，根据能量守恒知物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能与a增加的重力势能之和，B不符合题意．

C、b棒放上导轨后，物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能、a、c增加的动能与a增加的重力势能之和，C不符合题意．

D、根据b棒的平衡可知F安=mgsinθ

又因为F安=BIL，则知I=

，D符合题意；

故答案为：

AD．

【分析】本题突出对物理过程的分析，涉及物体受力平衡能量守恒等知识。

利用物体受力分析和能量守恒综合分析求解。

A. 可以求出金属线框的边长

B. 线框穿出磁场时间（t4﹣t3）等于进入磁场时间（t2﹣t1）

C. 线框穿出磁场与进入磁场过程所受安培力方向相同

D. 线框穿出磁场与进入磁场过程产生的焦耳热相等

【答案】A,C

【考点】V-t图象，安培力，能量守恒定律，楞次定律，右手定则

【解析】【解答】解：

A：

线框离开磁场时做匀速运动，所以：

L=v3（t4﹣t3），A符合题意；

B：

由于线框离开磁场时的速度大于进入磁场时的平均速度，因此线框穿出磁场的时间小于进入磁场的时间，B不符合题意；

C：

根据楞次定律，可以判定安培力在线框进入磁场和穿出磁场时的方向都向上，C符合题意；

D：

由能量守恒，线框进入磁场时，

线框离开磁场时，mgL=Q2，可见Q1＜Q2，D不符合题意．

故答案为：

【分析】根据速度时间图像的物理意义分析各个时间段线框的运动情况，结合楞次定律以及能量守恒综合进行判断即可。

A. 导体棒MN的最大速度为

B. 导体棒EF与轨道之间的最大静摩擦力为mgsinθ

C. 导体棒MN受到的最大安培力为mgsinθ D. 导体棒MN所受重力的最大功率为

【答案】A,C

【考点】安培力，电磁感应中切割类问题，电磁感应与力学，法拉第电磁感应定律

【解析】【解答】解：

A、当导体棒MN匀速运动时速度最大，由平衡条件得：

mgsinθ=

，则得最大速度为v=

．故A正确．

B、由题，当MN下滑速度最大时，EF与轨道间的摩擦力刚好到达最大静摩擦力，两棒所受的安培力大小相等，方向相反，则对EF棒：

mgsinθ+

=fm，则得最大静摩擦力为fm=2mgsinθ．故B错误．

C、导体棒MN匀速运动时速度最大，感应电流最大，所受的安培力也最大，由平衡条件得知：

最大安培力为FAm=mgsinθ．故C正确．

D、导体棒MN所受重力的最大功率为Pm=mgsinθ•v=2

．故D错误．

故选AC

【分析】本题中EF静止，只有MN在运动．首先分析MN的运动情况：

先加速运动后匀速运动，匀速运动时速度最大，根据平衡条件求解最大速度；

对两棒分别研究，根据平衡条件求导体棒EF与轨道之间的最大静摩擦力；

导体棒MN匀速运动时速度最大，感应电流最大，所受的安培力也最大，由平衡条件求解；

导体棒MN所受重力的最大功率等于回路最大的电功率．

8.如图所示，两条足够长的光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面的夹角为θ，导轨上端连有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面．将质量为m的导体棒放在导轨上静止释放，当速度达到v时导体棒

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