1、1专题十一 电磁感应题组 1 电磁感应现象及楞次定律的应用1.2017全国卷,18,6 分扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对 STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示 .无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 ( )A B C D2.2017江苏高考,1,3 分如图所示,两个单匝线圈 a、 b的半径分别为 r和 2r.圆形匀强磁场 B的边缘恰好与 a线圈重合,则穿过 a、 b两线圈的磁通量之比为 ( )A.11 B.12
2、C.14 D.413.2016北京高考,16,6 分如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环 a、 b,磁场方向与圆环所在平面垂直 .磁感应强度 B随时间均匀增大 .两圆环半径之比为 21,圆环中产生的感应电动势分别为 Ea和 Eb.不考虑两圆环间的相互影响 .下列说法正确的是 ( )A.EaE b=41,感应电流均沿逆时针方向B.EaE b=41,感应电流均沿顺时针方向C.EaE b=21,感应电流均沿逆时针方向D.EaE b=21,感应电流均沿顺时针方向4.2016全国卷,20,6 分多选法拉第圆盘发电机的示意图如图所示 .铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片 P、 Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触 .
3、圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 B中 .圆盘旋转时,关于流过电阻 R的电流,下列说法正确的是 ( )2A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿 a到 b的方向流动C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的 2倍,则电流在 R上的热功率也变为原来的 2倍题组 2 法拉第电磁感应定律及其应用5.2015全国卷,15,6 分如图,直角三角形金属框 abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为 B,方向平行于 ab边向上 .当金属框绕 ab边以角速度 逆时针转动时, a、 b、 c三点的电势分别为 Ua、
4、Ub、 Uc.已知 bc边的长度为 l.下列判断正确的是 ( )A.UaUc,金属框中无电流B.UbUc,金属框中电流方向沿 a-b-c-aC.Ubc=- Bl2 ,金属框中无电流12D.Uac= Bl2 ,金属框中电流方向沿 a-c-b-a126.2015山东高考,17,6 分多选如图,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动 .现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速 .在圆盘减速过程中,以下说法正确的是 ( )A.处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动C.若所加磁场反向,圆盘将加速转动D.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动7.
5、2014江苏高考,1,3 分如图所示,一正方形线圈的匝数为 n,边长为 a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中 .在 t时间内,磁感应强度的方向不变,大小由 B均匀地增大到2B.在此过程中,线圈中产生的感应电动势为 ( )3A. B. C. D.22 22 2 228.2014浙江高考,24,20 分某同学设计一个发电测速装置,工作原理如图所示 .一个半径为R=0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为 R的金属棒 OA,A端与导轨接触良好,O端固定在圆心处的转轴上 .转轴的左端有一个半径为 r= 的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴3一起转动 .圆盘上绕有不可伸长的细线,下端挂着一个质
6、量为 m=0.5 kg的铝块 .在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场,磁感应强度 B=0.5 T.a点与导轨相连, b点通过电刷与 O端相连 .测量 a、 b两点间的电势差 U可算得铝块速度 .铝块由静止释放,下落 h=0.3 m时,测得 U=0.15 V.(细线与圆盘间没有滑动,金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计,重力加速度 g=10 m/s2)(1)测 U时,与 a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”?(2)求此时铝块的速度大小;(3)求此下落过程中铝块机械能的损失 .题组 3 电磁感应中的四大问题(电路、图象、动力学及能量)9.2017全国卷,20,6 分多选两条平行虚线
7、间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直 .边长为 0.1 m、总电阻为 0.005 的正方形导线框 abcd位于纸面内, cd边与磁场边界平行,如图(a)所示 .已知导线框一直向右做匀速直线运动, cd边于 t=0时刻进入磁场 .线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正) .下列说法正确的是 ( )A.磁感应强度的大小为 0.5 TB.导线框运动速度的大小为 0.5 m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在 t=0.4 s至 t=0.6 s这段时间内,导线框所受的安培力大小为 0.1 N410.2017天津高考,3,6 分如图所示,两根
8、平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒 ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下 .现使磁感应强度随时间均匀减小, ab始终保持静止,下列说法正确的是 ( )A.ab中的感应电流方向由 b到 aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小11.2015山东高考,19,6 分如图甲所示, R0为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内 .左端连接在一周期为 T0的正弦交流电源上,经二极管整流后,通过 R0的电流 i始终向左,其大小按图乙所示规律变化 .规定内圆环 a端电势高于 b端时, a、 b间的
9、电压 uab为正,下列 uab-t图象可能正确的是 ( )A B C D12.2014山东高考,16,6 分多选如图,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好 .在向右匀速通过 M、 N两区的过程中,导体棒所受安培力分别用 FM、 FN表示 .不计轨道电阻 .以下叙述正确的是( )A.FM向右 B.FN向左 C .FM逐渐增大 D.FN逐渐减小13.2013全国卷,17,6 分如图,在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒 ab、 ac和MN,其中 ab、 ac在 a点接触,构成“V”字形导轨 .空间存在垂直于纸面的
10、均匀磁场 .用力使MN向右匀速运动,从图示位置开始计时,运动中 MN始终与 bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触 .下列关于回路中的电流 i与时间 t的关系图线,可能正确的是( )514.2013全国卷,16,6 分如图所示,在光滑水平桌面上有一边长为 L、电阻为 R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为 d(dL)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下 .导线框以某一初速度向右运动 .t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域 .下列 v-t图象中,可能正确描述上述过程的是( )15.2013福建高考,18,6 分如图所示,矩形闭合导
11、线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用 t1、 t2分别表示导线框 ab边和 cd边刚进入磁场的时刻 .导线框下落过程中形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线 OO平行,导线框平面与磁场方向垂直 .设 OO下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图象不可能反映导线框下落过程中速度 v随时间 t变化的规律 ( )16.2017江苏高考,13,15 分如图所示,两条相距 d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为 R的电阻 .质量为 m的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为 B、方向竖直向下 .当该磁场区域以速度 v0匀速地向右扫过金属杆后,金
12、属杆的速度变为 v.导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 .求:(1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小 I;(2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小 a;(3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率 P.17.2017天津高考,12,20 分电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器 .电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为 E,电容器的电容为 C.两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为 l,电阻不计 .炮弹可视为一质量为 m、电阻为 R的金属棒 MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并
13、与导轨良好接触 .首先开关 S接 1,使电容器完全充电 .然后将 S接至 2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大6小为 B的匀强磁场(图中未画出), MN开始向右加速运动 .当 MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时,回路中电流为零, MN达到最大速度,之后离开导轨 .问:(1)磁场的方向;(2)MN刚开始运动时加速度 a的大小;(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量 Q是多少 .18.2017北京高考,24,20 分发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性 .直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图 1、图 2所示的情境 .在竖直向下的磁感应强度为 B的匀
14、强磁场中,两根光滑平行金属轨道 MN、 PQ固定在水平面内,相距为 L,电阻不计 .电阻为 R的金属导体棒 ab垂直于 MN、 PQ放在轨道上,与轨道接触良好,以速度 v(v平行于 MN)向右做匀速运动 .图 1轨道端点 MP间接有阻值为 r的电阻,导体棒 ab受到水平向右的外力作用 .图 2轨道端点 MP间接有直流电源,导体棒 ab通过滑轮匀速提升重物,电路中的电流为 I.(1)求在 t时间内,图 1“发电机”产生的电能和图 2“电动机”输出的机械能 .(2)从微观角度看,导体棒 ab中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用 .为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷 .a.请
15、在图 3(图 1的导体棒 ab)、图 4(图 2的导体棒 ab)中,分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图 .b.我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功 .那么,导体棒 ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请以图 2“电动机”为例,通过计算分析说明 .19.2016全国卷,25,20 分如图,两条相距 l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为 R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为 S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小 B1随时间 t的变化关系为 B1=kt,式中 k为常量;在金属棒右侧
16、还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为 B0,方向也垂直于纸面向里 .某时刻,金属棒7在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在 t0时刻恰好以速度 v0越过 MN,此后向右做匀速运动 .金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计 .求:(1)在 t=0到 t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;(2)在时刻 t(tt0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小 .20.2016浙江高考,24,20 分小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距 l=0.50 m,倾角 = 53,导轨上端串接一个 R=0.0
17、5 的电阻 .在导轨间长 d=0.56 m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度 B=2.0 T.质量 m=4.0 kg 的金属棒 CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆 GH相连 .CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距 s=0.24 m.一位健身者用恒力 F=80 N拉动 GH杆, CD棒由静止开始运动,上升过程中 CD棒始终保持与导轨垂直 .当 CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使 CD棒回到初始位置(重力加速度 g=10 m/s2,sin 53=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量) .求:(1)CD棒进入磁场时速度 v的大小;(2)C
18、D棒进入磁场时所受的安培力 FA的大小;(3)在拉升 CD棒的过程中,健身者所做的功 W和电阻产生的焦耳热 Q.21.2014安徽高考,23,16 分如图 1所示,匀强磁场的磁感应强度 B为 0.5 T,其方向垂直于倾角 为 30的斜面向上 .绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨 MPN(电阻忽略不计), MP和 NP长度均为 2.5 m, MN连线水平,长为 3 m.以 MN中点 O为原点、 OP为 x轴建立一维坐标系 Ox.一根粗细均匀的金属杆 CD,长度 d为 3 m、质量 m为 1 kg、电阻 R为 0.3 ,在拉力 F的作用下,从 MN处以恒定速度 v=1 m/s 在导轨上沿 x轴
19、正向运动(金属杆与导轨接触良好) .g取 10 m/s2.(1)求金属杆 CD运动过程中产生的感应电动势 E及运动到 x=0.8 m处电势差 UCD;(2)推导金属杆 CD从 MN处运动到 P点过程中拉力 F与位置坐标 x的关系式,并在图 2中画出 F-x关系图象;(3)求金属杆 CD从 MN处运动到 P点的全过程产生的焦耳热 .8题组 4 传感器的简单使用22.2016浙江高考,17,6 分如图所示为一种常见的身高体重测量仪 .测量仪顶部向下发射波速为 v的超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收,测量仪记录发射和接收的时间间隔.质量为 M0的测重台置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其
20、上的压力成正比.当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为 t0,输出电压为 U0,某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为 t,输出电压为 U,则该同学身高和质量分别为 ( )A.v(t0-t) U B. v(t0-t) U C.v(t0-t) (U-U0) D. v(t0-t) 00 120000 12(U-U0)0023.2016北京高考,21(1),4 分热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中 .如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值 R随温度 t变化的示意图 .由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力 (选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的响应更 (选填
21、“敏感”或“不敏感”) . 一、选择题(每小题 6分,共 48分)1.2018河南林州一中调考,21多选如图甲所示,电阻 R1=R,R2=2R,电容为 C的电容器,圆形金属线圈半径为 r2,线圈的电阻为 R.半径为 r1(r10),ab为圆环的一条直径,导线的电阻率为 ,则下列说法中不正确的是 ( )A.圆环具有扩张的趋势B.圆环中产生逆时针方向的感应电流C.图中 a、 b两点间的电压大小为 k R212D.圆环中感应电流的大小为 42.如图所示,导体杆 OQ在作用于 OQ中点且垂直于 OQ的力 F的作用下,在匀强磁场中绕 O轴沿半径为 r的光滑的半圆形框架以一定的角速度转动,磁场的磁感应强度
22、为 B,AO间接有电阻 R,杆和框架电阻不计,回路中的总电功率为 P,则 ( )A.外力的大小为 2BrB.外力的大小为 Br 13C.导体杆旋转的角速度为22D.导体杆旋转的角速度为223.如图所示,两条平行虚线之间存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,虚线间的距离为 L,金属圆环的直径也为 L.自圆环从左边界进入磁场开始计时,以垂直于磁场边界的恒定速度v穿过磁场区域 .规定逆时针方向为感应电流 i的正方向,则圆环中感应电流 i随其移动距离 x变化的 i-x图象最接近图中的 ( )A B C D4.多选如图所示,水平面内两光滑的平行金属导轨,左端与电阻 R相连,磁感应强度大小为B的匀强磁场竖直
23、向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好 .现对金属棒施加一个水平向右的外力 F,使金属棒从 a位置开始向右做初速度为零的匀加速运动,依次通过位置 b和 c.若导轨与金属棒的电阻不计, ab与 bc的距离相等,下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是 ( )A.金属棒通过 b、 c两位置时,外力 F的大小之比为 1 2B.金属棒通过 b、 c两位置时,电阻 R的电功率之比为 12C.从 a到 b和从 b到 c的两个过程中,通过金属棒横截面的电荷量之比为 11D.从 a到 b和从 b到 c的两个过程中,金属棒动能的变化量之比为 125.多选如图所示,光滑水平面上存在
24、有界匀强磁场,磁感应强度大小为 B,方向垂直纸面向里,质量为 m、边长为 a的正方形线框 ABCD斜向穿进磁场,当 AC刚进入磁场时线框的速度大小为 v,方向与磁场边界所成夹角为 45,若线框的总电阻为 R,则 ( )A.线框穿进磁场的过程中,框中电流的方向为 D C B A DB.AC刚进入磁场时线框中感应电流为2C.AC刚进入磁场时线框所受安培力的大小为222D.此时 CD两端电压为 Bav346.多选近几年,传感器得到了广泛的应用,低频涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度 .如图所示,在线圈 L1中通以低频交变电流,它周围会产生交变磁场,其正下方有14一个与电表连接的线圈 L2
25、,金属板置于 L1、 L2之间.线圈 L1产生的变化磁场透过金属板,导致 L2中产生感应电流.由于金属板厚度不同,吸收电磁能量的强弱不同,导致 L2中感应电流的强弱不同.则( )A.金属板吸收电磁能量,是由于穿过金属板的磁场发生变化在板中产生涡流B.金属板越厚,涡流越弱C.L2中产生的是直流电D.L2中产生的是与 L1中同频率的交变电流7.多选如图所示,竖直悬挂的弹簧下端拴有导体棒 ab,ab水平放置且紧挨着竖直平行导轨的外侧,导体棒 cd垂直于水平平行的导轨放置,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为 B.当 cd以速度 v向右匀速运动时, ab恰好静止,弹簧无形变 .现使 cd
26、速度减半,但仍沿原方向匀速运动,则 ab开始沿导轨下滑 .若导轨宽度均为 L,ab、 cd质量相同,长均为 L,电阻均为 R,其他电阻不计,导体棒与导轨接触良好, ab与导轨间的动摩擦因数为 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧劲度系数为 k,且始终处在弹性限度内,则 ( )A.cd中电流方向从 d到 cB.ab受到的安培力垂直纸面向外C.ab开始下滑至速度首次达到最大的过程中,克服摩擦产生的热量为 2442162D.ab速度首次达到最大时, ab上的电功率为222168.多选如图所示,电路中的 A、 B是两个完全相同的灯泡,电阻都等于定值电阻的阻值 R,L是一个自感系数很大的线圈,开关 S闭合
27、时两灯都能发光,过一段时间后突然断开开关 S,则( )A.只要线圈的自感系数足够大,断开开关 S时 A灯一定会闪亮一下再逐渐熄灭B.只要线圈的直流电阻小于灯泡的电阻,断开开关 S时 A灯一定会闪亮一下再逐渐熄灭C.只要线圈的直流电阻大于灯泡的电阻,断开开关 S时 A灯一定会闪亮一下再逐渐熄灭D.当线圈的直流电阻等于灯泡的电阻,断开开关 S时, B灯立即熄灭, A灯逐渐熄灭二、非选择题(共 37分)159.20分如图甲所示,间距为 L、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为 的斜面上 .在 MNPQ矩形区域内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度为 B;在 CDEF矩形区域内有方向垂直于斜面向下的磁场,
28、磁感应强度 Bt随时间 t变化的规律如图乙所示,其中 Bt的最大值为 2B.现将一根质量为 M、电阻为 R、长为 L的金属细棒 cd放在 MNPQ区域间的两导轨上,金属细棒 cd垂直于两导轨并把它按住,使其静止 .在 t=0时刻,让另一根长也为 L的金属细棒 ab从 CD上方的导轨上由静止开始下滑,同时释放 cd棒 .已知 CF长度为 2L,两根细棒均与导轨良好接触,在 ab棒从图中位置运动到 EF处的过程中, cd棒始终静止不动,重力加速度为g;tx是未知量 .求:(1)通过 cd棒的电流大小,并确定 MNPQ区域内磁场的方向;(2)当 ab棒进入 CDEF区域后,求 cd棒消耗的电功率;(
29、3)求 ab棒刚下滑时离 CD的距离 .10.17分如图甲所示(俯视图),间距为 2L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以 OO为右边界的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为 B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电阻 R,导轨电阻忽略不计 .在距边界 OO为 L处垂直导轨放置一质量为 m、电阻不计的金属杆 ab.图甲 图乙(1)若金属杆 ab固定在导轨上的某位置,磁场的磁感应强度在时间 t内由 B均匀减小到零,求此过程中电阻 R上产生的焦耳热 Q1.(2)若磁场的磁感应强度不变,金属杆 ab在恒力作用下从初始位置由静止开始向右运动 3L距离,其 v-x的关系如图乙所示 .求:金
30、属杆 ab在刚要离开磁场时的加速度大小;此过程中电阻 R上产生的焦耳热 Q2.答案：1.A 施加磁场来快速衰减 STM的微小振动,其原理是电磁阻尼,在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化,紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流,则其受到安培力作用,该作用阻碍紫铜薄板振动,即促使其振动衰减 .方案 A中,无论紫铜薄板上下振动还是左右振动,通过它的磁通量都发生变化;方案 B中,当紫铜薄板上下振动时,通过它的磁通量可能不变,当紫铜薄板向16右振动时,通过它的磁通量不变;方案 C中,紫铜薄板上下振动、左右振动时,通过它的磁通量可能不变;方案 D中,当紫铜薄板上下振动时,紫铜薄板中磁通量可能不变.综上可知,对于紫
31、铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 A.2.A 由题图可知,穿过 a、 b两个线圈的磁通量均为 =B r2,因此磁通量之比为 11,A项正确 .3.B 由法拉第电磁感应定律 E= = r2, 为常数, E与 r2成正比,故 Ea Eb=41 .磁 感应强度 B随时间均匀增大,故穿过圆环的磁通量增大,由楞次定律知,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,垂直纸面向里,由安培定则可知,感应电流均沿顺时针方向,故 B项正确.4.AB 设圆盘的半径为 r,圆盘转动的角速度为 ,则圆盘转动产生的电动势为 E= Br2 ,12可知转动的角速度恒定,电动势恒定,电流大小恒定,A 项正确;根据右手定则可
32、知,从上向下看,圆盘顺时针转动,圆盘中电流由边缘指向圆心,即电流沿 a到 b的方向流动,B 项正确;圆盘转动方向不变,产生的电流方向不变,C 项错误;若圆盘转动的角速度变为原来的 2倍,则电动势变为原来的 2倍,电流变为原来的 2倍,由 P=I2R可知,电阻 R上的热功率变为原来的4倍,D 项错误 .5.C 在三角形金属框内,有两边切割磁感线,其一为 bc边,根据 E=Blv可得电动势大小为Bl2 ;其二为 ac边, ac边有效的切割长度为 l,根据 E=Blv可得电动势大小也为 Bl2 ;由12 12右手定则可知金属框内无电流,且 UcUb=Ua,选项 A、B 错误; Ubc=Uac=- B
33、l2 ,选项 C正确,D12错误 .6.ABD 把圆盘看成沿半径方向紧密排列的“辐条”,由右手定则知,圆心处电势高,选项 A正确;所加磁场越强,感应电流越大,安培力越大,对圆盘转动的阻碍越大,选项 B正确;如果磁场反向,由楞次定律可知,圆盘所受安培力仍阻碍其转动,选项 C错误;若将整个圆盘置于磁场中,则圆盘中无感应电流,圆盘将匀速转动,选项 D正确.7.B 磁感应强度的变化率 = = ,法拉第电磁感应定律公式可写成 E=n =n S,其2- 中线圈在磁场中的有效面积 S= a2,代入得 E=n ,选项 B正确,A、C、D 错误 .12 228.(1)正极 (2)2 m/s (3)0.5 J解析
34、:(1)由右手定则可判断 a点为电源的正极,故与 a点相接的是电压表的正极 .(2)由电磁感应定律得 U=E= ,其中 = BR2 ,则 U= BR 2 12 12又 v=r= R 所以 v= =2 m/s.13 23(3)由能量守恒定律得 E=mgh- mv2解得 E=0.5 J.12179.BC 由题图(b)可知,导线框运动的速度大小 v= = m/s=0.5 m/s,B项正确;导线框进入0.10.2磁场的过程中, cd边切割磁感线,由 E=BLv,得 B= = T=0.2 T,A项错误;由题图可 0.010.10.5知,导线框进入磁场的过程中,感应电流的方向为顺时针方向,根据楞次定律可知
35、,磁感应强度方向垂直纸面向外,C 项正确;在 0.40.6 s这段时间内,导线框正在出磁场,回路中的电流大小 I= =A=2 A,则导线框受到的安培力 F=BIL=0.220.1 N=0.04 N,D项错误 .0.010.00510.D 根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场方向垂直于导轨平面向下,再根据安培定则,可判断 ab中感应电流方向从 a到 b,A错误;磁场变化是均匀的,根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势恒定不变,感应电流 I恒定不变,B 错误;安培力 F=BIL,由于 I、 L不变, B减小,所以 ab所受的安培力逐渐减小,根据力的平衡条件可知,静摩擦力逐渐减小,C 错误,D 正确
36、 .11.C 由安培定则知 00.25T0,圆环内的磁场方向垂直纸面向里且逐渐增大,由楞次定律知,若内圆环闭合,感应电流的方向是逆时针方向,逐渐减小至 0,Uab0,逐渐减小至0;0.25T00.5T0,圆环内的磁场方向垂直纸面向里且逐渐减小,由楞次定律知,若内圆环闭合,感应电流的方向是顺时针方向,逐渐增大, Uabt0时,金属棒已越过 MN,由于金属棒在 MN右侧做匀速运动,有 f=F 式中 f是外加水平恒力, F是匀强磁场施加的安培力 .设此时回路中的电流为 I,F的大小为F=B0lI 此时金属棒与 MN之间的距离为 s=v0(t-t0) 匀强磁场穿过回路的磁通量为 =B 0ls 回路的总
37、磁通量为 t=+ 式中 仍如式所示 .由式得,在时刻 t(tt0)穿过回路的总磁通量为 t=B0lv0(t-t0)+kSt 在 t到 t+ t的时间间隔内,总磁通量的改变量为 t=(B0lv0+kS) t 由法拉第电磁感应定律得,回路感应电动势的大小为 Et= 由欧姆定律有 I= 联立 式得 f=(B0lv0+kS) .020.(1)2.4 m/s (2)48 N (3)64 J 26.88 J解析:(1)由牛顿第二定律得 a= =12 m/s2-进入磁场时的速度 v= =2.4 m/s.2(2)进入磁场时的感应电动势 E=Blv感应电流 I=安培力 FA=IBl代入得 FA= =48 N.(
38、)2(3)健身者做的功 W=F(s+d)=64 J.由牛顿第二定律得 F-mgsin -F A=0故 CD棒在磁场区域做匀速运动在磁场中运动的时间 t=焦耳热 Q=I2Rt=26.88 J.21.(1)1.5 V -0.6 V (2)F=12.5-3.75x(N)(0 x2) 如图所示 (3)7.5 J解析:(1)金属杆 CD在匀速运动中产生的感应电动势 E=Blv(l=d)21E=1.5 V (D点电势高)当 x=0.8 m时,金属杆在导轨间的电势差为零 .设此时杆在导轨外的长度为 l 外 ,则 l 外 =d-d-OP=2-(2)2解得 l 外 =1.2 m由楞次定律判断 D点电势高,故金属
39、杆 CD两端电势差 UCD=-Bl 外 v解得 UCD=-0.6 V.(2)杆在导轨间的长度 l与位置 x的关系是 l= d=3 m- x- 32对应的电阻为 Rl= R电流 I=杆受的安培力 F 安 =BIl=7.5-3.75x(N)根据平衡条件得 F=F 安 +mgsin F=12.5-3.75x(N)(0 x2)画出的 F-x图象如图所示 .(3)外力 F所做的功 WF等于 F-x图线与纵轴所围的面积,即 WF= 2 J=17.5 J5+12.52而杆的重力势能增加量 Ep=mgOPsin 故全过程产生的焦耳热 Q=WF- Ep=7.5 J.22.D 设测量仪高度和人的身高分别为 H和
40、h,根据题意,没有站人时有 H=v ,站人时有 H-02h=v ,得 h= v;传感器输出的电压与作用在其上的压力成正比,则没有站人时 U0=kM0g,2 0-2站人时 U=k(M0+m)g,得 m= (U-U0),故 D项正确.0023.增强 敏感解析:由题图可知,热敏电阻在温度上升时,阻值下降,故其导电能力增强;相对金属热电阻而言,热敏电阻在温度变化时,阻值变化明显,故对温度变化的响应更敏感 .1.AC 根据楞次定律,线圈内会产生逆时针方向的电流,电容器上极板带正电,A 正确; t1时刻,线圈的电动势为 ,电容器两端的电压等于 R2两端的电压 ,又 U2= ,故电容器所1211121212
41、2带电荷量为 ,B错误; t1时刻后,线圈两端的电压为 U= ,R1两端的电压为 U1=12121312141= ,C正确,D 错误 .12141221422.AC 根据题图乙分析可知, t3t4时间内线框做匀速直线运动,线框的边长为 l=v3(t4-t3),选项 A正确;由于线框离开磁场时的速度 v3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,选项 B错误;线框穿出磁场与进入磁场过程所受安培力方向都是竖直向上的,选项 C正确;线框进入磁场时减少的重力势能和穿出磁场时减少的重力势能相等,线框进入磁场时减少的重力势能一部分转化为线框的动能,另一部分转化为焦耳热 Q1,而线
42、框匀速穿出磁场,穿出磁场时减少的重力势能全部转化为焦耳热,即 mgl=Q2,由此可见Q1Q2,选项 D错误 .3.AD 在 0t0时间内,由楞次定律和右手螺旋定则可判断出感应电流方向为逆时针方向(为负值);在 t02t0时间内,由楞次定律和右手螺旋定则可判断出感应电流方向为顺时针方向(为正值),且大小为在 0t0时间内产生的电流大小的 2倍;在 2t03t0时间内,由楞次定律和右手螺旋定则可判断出感应电流方向为逆时针方向(为负值),且大小与在 0t0时间内产生的感应电流大小相等 .因此感应电流 I随时间 t的变化示意图与选项 A中图象相符,选项 A正确,B 错误;在 0t0时间内, ON边虽然
43、有电流但没有进入磁场区域,所受安培力为零;在t02t0时间内,感应电流大小为在 2t03t0时间内产生的电流大小的 2倍, ON边所受安培力大小为在 2t03t0时间内所受安培力大小的 2倍,因此 ON边所受的安培力大小 F随时间 t的变化示意图与选项 D中图象相符,选项 C错误,D 正确 .4.AD 根据楞次定律“增反减同”的规律可推知 A正确,B 错误 .由“增缩减扩”的规律可知, f1与 f3的方向指向圆心, f2方向背离圆心向外,故 C错误,D 正确 .5.CD 沿斜面向上的力 F作用在 cd上使两棒静止,由平衡条件可得 F=3mgsin ,轻绳烧断瞬间, cd受到沿斜面向上的力 F、
44、重力和支持力作用,由牛顿第二定律,有 F-mgsin =ma ,解得 cd的加速度大小 a=2gsin ,选项 A错误;轻绳烧断后, cd切割磁感线产生感应电动势,回路中有感应电流,受到安培力作用,所以 cd做变加速运动,选项 B错误;两金属棒组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,由动量守恒定律可知,轻绳烧断后,任意时刻两棒运动的速度大小之比 vab vcd=12,选项 C正确;当棒 ab达到最大速度时, ab棒受力平衡,则有2mgsin =BIL ,I= ,E= BLvabmax+BL2vabmax=3BLvabmax,联立解得 vabmax= ,选项 D2 4322正确 .6.C 当导体
45、棒以速度 v匀速运动时受力平衡,则 mgsin =BIL= ,当导体棒以速度 2v22匀速运动时受力平衡,则 F+mgsin =BIL= ,故 F=mgsin ,拉力的功率222P=F2v=2mgvsin ,选项 A、B 错误;当导体棒速度达到 时,由牛顿第二定律有 mgsin -223=ma,解得 a= sin ,选项 C正确;由能量守恒定律可知 ,当导体棒速度达到 2v以后匀222 2速运动的过程中, R上产生的焦耳热等于拉力及重力所做的功,选项 D错误 .7.C 棒与导轨之间无摩擦时, ab棒向右运动,只受到安培力作用,克服安培力做的功等于其初动能 .棒与导轨之间有摩擦时, ab棒向右运
46、动,受到安培力和摩擦力作用,克服安培力和摩擦力做的功等于其初动能 .两种情况下克服安培力做的功不相等,选项 A错误;电流所做的功实质上等于安培力做的功,两种情况下不相等,选项 B错误;由能量守恒定律,知转化的总内能都等于初动能,两种情况下相等,选项 C正确;由 E= ,I= ,q=I t, =B S, S=L x,联 立解得通过 ab棒的电荷量 q=BL ,两种情况下金属棒的位移 x不相等,其回路内磁通量变化量不相等,通过 ab棒的电荷量不相等,选项 D错误 .8.BC 设导体棒中心为 O,摆到竖直位置时, OC段转动切割磁感线,相当于电源,内阻 r= ,等4效电路图如图所示,电动势 E=Ba
47、 ,其中 vC=v,vO= ,解得 E= Bav,由等效电路图可知,+2 2 34电路的总电阻 R 总 =r+ + =R,由欧姆定律可得回路的电流 I= = ,A、 C两端电压为并42 总 34联电阻两端电压 U,则 U= = ,A错误,B 正确;此时金属环上消耗的电功率 P= =238 22,C正确,D 错误 .9222329.(1) (2) mgh- (3)B=2202 123322404606+60+2解析:(1)重物匀速下降时,金属杆匀速上升,金属杆受力平衡 .设细线对金属杆的拉力为 T,金属杆所受安培力为 F,由平衡条件得 T=mg+F由安培力公式得 F=B0IL根据闭合电路欧姆定律得 I=+根据法拉第电磁感应定律得 E=B0Lv对重物由平衡条件得 T=2mg综合上述各式,
