高考物理總復習專題十電磁感應第3講電磁感應定律的綜合應用練習含答案

第3講電磁感應定律的綜合應用知識鞏固練1.如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R，質量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并接觸良好且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計.整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升一段時間，則力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()A.棒的機械能增加量B.棒的動能增加量C.棒的重力勢能增加量D.電阻R上放出的熱量【答案】A【解析】棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用.由動能定理有WF+WG+W安=ΔEk，得WF+W安=ΔEk+mgh，即力F做的功與安培力做功的代數(shù)和等于機械能的增加量，B、C錯誤，A正確；電阻R上放出的熱量等于克服安培力所做的功，D錯誤.2.(2023年珠海模擬)(多選)如圖甲所示，螺線管匝數(shù)n=1000匝，橫截面積S=20cm2，螺線管導線電阻r=1Ω，電阻R=3Ω，管內磁場的磁感應強度B的B-t圖像如圖所示(以向右為正方向)，下列說法正確的是()A.通過電阻R的電流方向是從C到AB.電阻R兩端的電壓為4VC.感應電流的大小為1AD.0~2s內通過R的電荷量為2C【答案】ACD【解析】由楞次定律可以判斷出螺線管中感應電流產生磁場方向從右向左，那么通過電阻R的電流方向是從C到A，A正確；根據法拉第電磁感應定律有E=nΔB·SΔt=4V，由閉合電路歐姆定律得I=ER+r=1A，C正確；電阻R兩端的電壓為U=IR=1×3V=3V，B錯誤；0~2s內通過R的電荷量為q=It3.如圖甲，一矩形金屬線圈abcd垂直勻強磁場并固定于磁場中，磁場是變化的，磁感應強度B隨時間t的變化關系圖像如圖乙所示，則線圈的ab邊所受安培力F隨時間t變化的圖像是圖中的(規(guī)定向右為安培力F的正方向)()ABCD【答案】A【解析】0~1s內，由楞次定律知，感應電流的方向為adcba，根據I=SΔBRΔt，電流為定值，根據左手定則，ab邊所受安培力的方向向左，為負值，由F=BIL知，安培力均勻減?。?~2s內，由楞次定律知，感應電流的方向為abcda，根據I=SΔBRΔt，電流為定值，根據左手定則，ab邊所受安培力的方向向右，為正值，由F=BIL4.(2023年通州一模)如圖所示，邊長為L的單匝均勻金屬線框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通過寬度為D、方向豎直向下的有界勻強磁場，線框的邊長L小于有界磁場的寬度D，在整個過程中線框的ab邊始終與磁場的邊界平行.若以I表示通過線框的電流(規(guī)定逆時針為正)、F表示拉力、P表示拉力的功率、Uab表示線框ab兩點間的電勢差，則下列反映這些物理量隨時間變化的圖像中正確的是()ABCD【答案】C【解析】線框中的感應電流大小為I=BLvR，大小保持不變，由楞次定律可知，線框進入磁場時感應電流為逆時針方向(正值)，離開磁場時電流為順時針方向(負值)，A錯誤；進出磁場時線框所受安培力均向左，大小恒定，故拉力F均向右，大小恒定，當線框完全進入磁場后，拉力應為0，B錯誤；由于線框勻速運動，故滿足F=BIL=B2L2vR，拉力的功率為P=Fv=B2L2v2R，進出磁場時功率相同，C正確；進入磁場時ab邊切割磁感線產生感應電動勢，相當于電源，ab兩點間電壓為路端電壓，即Uab=ER·34R=34E，離開磁場時cd邊相當于電源，ab只是外電路的一部分，此時ab兩點間的電壓為U'ab=5.(多選)做核磁共振檢查時，對人體施加的磁場發(fā)生變化時會在肌肉組織中產生感應電流.為了探究該感應電流對肌肉組織的影響，可將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈，如圖所示，若等效線圈的半徑為r，線圈導線的截面積為S，電阻率為ρ，勻強磁場方向與線圈平面垂直，磁感應強度在Δt時間內從B均勻地減為零.則()A.沿磁場方向從右向左看，該圈肌肉組織中感應電流方向為順時針B.根據題中條件可以求出該圈肌肉組織中的感應電動勢2C.根據題中條件可以求出該圈肌肉組織中的等效電阻ρ(2D.根據題中條件可以求出Δt時間內該圈肌肉組織中產生的熱量【答案】AD【解析】磁感應強度B在均勻地減為零，穿過線圈向左的磁通量減小，根據楞次定律可知，沿磁場方向從右向左看，該圈肌肉組織中感應電流方向為順時針方向，A正確；由法拉第電磁感應定律可知，感應電動勢E=ΔΦΔt=ΔBΔtS=Bπr2Δt，B錯誤；由電阻定律可知，該圈肌肉組織的等效電阻R=ρLS=ρ2πrS，C錯誤；Δ綜合提升練6.如圖所示，水平面內有一平行金屬導軌，導軌光滑且電阻不計，勻強磁場與導軌平面垂直，阻值為R的導體棒垂直于導軌靜止放置，且與導軌接觸良好.t=0時，將開關S由1擲到2.v、F安、i、E感分別表示棒的速度、棒受到的安培力，棒中的電流和感應電動勢，下列圖像可能正確的是()ABCD【答案】B【解析】將開關S從1擲到2，電容器放電，電路中產生放電電流，根據左手定則，導體棒所受的安培力向右，在安培力的作用下，導體棒向右做加速運動，切割磁感線，產生感應電動勢，電容器放電兩端電壓減小，棒加速使感應電動勢增大，當電容器兩端電壓等于感應電動勢時，感應電流減小到零，安培力減小到零，導體棒開始做勻速運動，C錯誤、B正確；感應電動勢不是一直增大的，由于加速度減小，則速度的變化率減小，感應電動勢的變化率減小，即圖像的斜率減小，D錯誤；根據牛頓第二定律得BIL=ma，隨著電流的減小，棒的加速度減小，速度圖像的斜率減小，速度圖像是向下彎曲的曲線，不是直線，當電容器兩端電壓等于感應電動勢時，棒做勻速直線運動，速度圖像是水平的直線，A錯誤.7.(2024年廣東一模)(多選)如圖所示，將兩個相同的“U”形光滑金屬導軌，平行放置于一方向豎直向上的勻強磁場中的水平面，兩導軌的上軌和下軌所在平面均與水平面平行，完全相同的兩根勻質金屬桿ab和cd靜止于兩導軌面上，且桿與軌道垂直.導軌足夠長且電阻不計，現(xiàn)用一水平向右的恒力F拉ab桿，則()A.cd桿將向左運動B.ab桿先做變加速，后做勻加速運動C.回路的感應電流先增大，后不變D.某段時間內，F(xiàn)所做的功等于回路產生的焦耳熱【答案】BC【解析】根據題意可知，用一水平向右的恒力F拉ab桿，ab桿向右運動，由右手定則可知，感應電流由b→a，則cd桿中電流由c→d，由左手定則可知，cd桿受向右的安培力，將向右運動，A錯誤；設ab桿運動的速度為v1，cd桿運動的速度為v2，則感應電動勢為E=BL(v1-v2)，感應電流為I=BL(v1-v2)R，ab桿和cd桿的安培力大小相等，為FA=BIL=B2L2(v1-v2)R.對ab桿由牛頓第二定律有F-B2L2(v1-v2)R=ma1，對cd桿由牛頓第二定律有B28.(2023年湛江質檢)如圖甲所示，足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ豎直放置，其寬度L=1m，一勻強磁場垂直穿過導軌平面，導軌的上端M與P之間連接阻值為R=0.40Ω的電阻，質量為m=0.01kg、電阻為r=0.30Ω的金屬棒ab緊貼在導軌上.現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑，下滑過程中ab始終保持水平，且與導軌接觸良好，其下滑距離x與時間t的關系如圖乙所示.圖像中的OA段為曲線，AB段為直線，導軌電阻不計，g取10m/s2(忽略ab棒運動過程中對原磁場的影響)，求：(1)磁感應強度B的大?。?2)金屬棒ab在開始運動的1.5s內，通過電阻R的電荷量；(3)金屬棒ab在開始運動的1.5s內，電阻R上產生的熱量.解：(1)據題圖乙知最終ab棒做勻速直線運動，由乙圖的斜率等于速度，可得ab棒勻速運動的速度為v=