2024-2025學(xué)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(cè)評(píng)含解析魯科版選擇性必修第二冊(cè)

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(xué)問(wèn)基礎(chǔ)練1.(2024貴州錦屏中學(xué)期末)兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置,間距為L(zhǎng),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(gè)固定的輕彈簧下端,金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,如圖所示,除電阻R外其余電阻不計(jì),現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放,則()A.金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí),流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閍→bB.金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧彈力和安培力始終在增大C.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受安培力的方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相反D.金屬棒削減的重力勢(shì)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(yùn)動(dòng)時(shí),流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閎→a,故A錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒向下運(yùn)動(dòng)過(guò)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(cuò)誤;金屬棒向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,產(chǎn)生的安培力向上,向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,產(chǎn)生的安培力向下,故C正確;金屬棒削減的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為回路中增加的內(nèi)能、彈性勢(shì)能以及金屬棒的動(dòng)能,D錯(cuò)誤。答案C2.(2024重慶一中期末)在水平桌面上,一個(gè)圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框平面與磁場(chǎng)垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t的改變關(guān)系如圖甲所示,0~1s內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直線框平面對(duì)下,圓形金屬框與兩根水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接,導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒,且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒處于另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中,如圖乙所示,導(dǎo)體棒始終保持靜止,則其所受的摩擦力Ff隨時(shí)間改變的圖像是下圖中的(設(shè)向右的方向?yàn)槟Σ亮Φ恼较?()解析依據(jù)題意可知,在0~1s內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直線框平面對(duì)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(shí)針,再由左手定則可得導(dǎo)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(chǎng)方向垂直線框平面對(duì)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(dǎo)體棒的電流大小是不變的;因?yàn)榇艌?chǎng)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(cuò)誤。答案A3.(2024湖南長(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)的上、下邊界,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正方形線框abcd邊長(zhǎng)為L(zhǎng)(L<d)、質(zhì)量為m。將線框在磁場(chǎng)上方距L1的高度為h處由靜止起先釋放,當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v0,cd邊剛穿出磁場(chǎng)時(shí)速度也為v0。從ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊剛穿出磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中()A.線框始終都有感應(yīng)電流B.線框肯定有減速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程C.線框不行能有勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),磁通量不變,沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,A錯(cuò)誤;線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程,由于無(wú)法推斷安培力與重力的關(guān)系,所以線框可能做勻速運(yùn)動(dòng)、加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng),完全在磁場(chǎng)中時(shí),不受安培力,做勻加速運(yùn)動(dòng),由于ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度和cd邊剛穿出磁場(chǎng)時(shí)速度都是v0,則線框出磁場(chǎng)過(guò)程肯定有減速運(yùn)動(dòng),B正確,C錯(cuò)誤;ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊剛穿出磁場(chǎng)的過(guò)程,動(dòng)能改變量為零,故依據(jù)能量守恒定律得:Q=mg(d+L),D錯(cuò)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(zhǎng)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(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。現(xiàn)使銅棒OA以角速度ω逆時(shí)針(俯視)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),A端始終在銅環(huán)上,定值電阻的阻值為3r,上方導(dǎo)線與O點(diǎn)連接,下方導(dǎo)線與銅環(huán)連接,其他電阻不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是()A.O點(diǎn)的電勢(shì)比A點(diǎn)的電勢(shì)高B.回路中通過(guò)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(diǎn)指向A點(diǎn),OA是電源,電流從低電勢(shì)流向高電勢(shì),故O點(diǎn)的電勢(shì)比A點(diǎn)的電勢(shì)低,故A錯(cuò)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(guò)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(chǎng)與線圈軸線成30°角向右穿過(guò)線圈。若在2s時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的改變關(guān)系如圖乙所示,則該段時(shí)間內(nèi)線圈兩端a和b之間的電勢(shì)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(guò)線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度勻稱增加,故產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),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(zhǎng)的半圓弧軌道PQS固定,電阻忽視不計(jì),O為圓心。OM是可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)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(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B?，F(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置,則回路中電流方向沿;MO兩點(diǎn)的電壓UMO=。

解析依據(jù)OM轉(zhuǎn)動(dòng)方向可由右手定則推斷電流方向?yàn)镸到O,即回路中電流方向沿M—O—P—Q—M;OM轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小為E=12BL2ω,因?yàn)镺M和OP電阻相同,OM作為電源,電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì),故MO兩點(diǎn)的電壓為UMO=-12E=-14BL答案M—O—P—Q—M-14BL2關(guān)鍵實(shí)力提升練7.(多選)(2024湖北部分重點(diǎn)中學(xué)考試)如圖甲,圓環(huán)a和b均由相同的勻稱導(dǎo)線制成,a環(huán)半徑是b環(huán)的兩倍,兩環(huán)用不計(jì)電阻且彼此靠得較近的導(dǎo)線連接。若僅將a環(huán)置于圖乙所示改變的磁場(chǎng)中,則導(dǎo)線上M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)差UMN=0.4V。下列說(shuō)法正確的是()A.圖乙中,改變磁場(chǎng)的方向垂直紙面對(duì)里B.圖乙中,改變磁場(chǎng)的方向垂直紙面對(duì)外C.若僅將b環(huán)置于圖乙所示改變的磁場(chǎng)中,則M、N兩端的電勢(shì)差UMN=-0.4VD.若僅將b環(huán)置于圖乙所示改變的磁場(chǎng)中,則M、N兩端的電勢(shì)差UMN=-0.2V解析a環(huán)置于磁場(chǎng)中,導(dǎo)線M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)差大于零,M點(diǎn)電勢(shì)高,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,原磁場(chǎng)的方向垂直紙面對(duì)里,故A正確,B錯(cuò)誤。a環(huán)與b環(huán)的半徑之比為2∶1,故周長(zhǎng)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(diǎn)間電勢(shì)差大小為路端電壓,U=Rr+RE。磁感應(yīng)強(qiáng)度改變率恒定的改變磁場(chǎng),故依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律公式E=ΔBΔtS,得到兩次電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)中,N答案AD8.(多選)(2024黑龍江省試驗(yàn)中學(xué)開(kāi)學(xué)考試)如圖甲所示,左側(cè)接有定值電阻R=2Ω的水平粗糙導(dǎo)軌處于垂直紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,導(dǎo)軌間距L=1m。—質(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(dǎo)軌向右加速運(yùn)動(dòng),金屬棒的v-x圖像如圖乙所示,若金屬棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25,則從起點(diǎn)發(fā)生x=1m位移的過(guò)程中(g取10m/s2)(