粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 电磁感应定律的应用练习题

2.3电磁感应定律的应用基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，两根平行放置的竖直导电轨道处于匀强磁场中，轨道平面与磁场方向垂直。当接在轨道间的开关S断开时，让一根金属杆沿轨道下滑（下滑中金属杆始终与轨道保持垂直，且接触良好）。下滑一段时间后，闭合开关S。闭合开关后，金属沿轨道下滑的图像不可能为（　　）

A． B．

C． D．

2．如图所示，光滑水平杆上套一导体圆环，条形磁铁平行于水平杆固定放置，t＝0时刻，导体环在磁铁左侧O点获得一个向右的初速度，经过t0时间停在磁铁右侧O1点，O、O1两点间距离为x0，且两点关于磁铁左右对称．上述过程中，下列描述穿过导体环的磁通量Φ、导体环所受安培力F随位移x变化的关系图线，以及速度v、电流i随时间t变化的关系图线可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

3．用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径。如图所示，在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图所示，磁感应强度大小随时间的变化率＝k（k＜0）。则（　　）

A．圆环中产生逆时针方向的感应电流

B．圆环具有扩张且向右运动的趋势

C．圆环中感应电流的大小为

D．图中a、b两点间的电势差

4．如图，水平放置的光滑平行金属导轨右端与电阻R连接，金属棒ab垂直置于导轨上，导轨间存在垂直于导轨平面的匀强磁场．棒获得初速度v后开始向右运动．则ab棒中感应电流的方向和ab棒的速度

A．由a指向b，变大

B．由a指向b，变小

C．由b指向a，变大

D．由b指向a，变小

5．如图所示，质量为m的金属线框A静置于光滑平面上，通过细绳跨过定滑轮与质量为m的物体B相连，图中虚线内为一水平匀强磁场，d表示A与磁场左边界的距离，不计滑轮摩擦及空气阻力，设B下降h（h>d）高度时的速度为v，则以下关系中能够成立的是（   ）

A．v2＝gh B．v2＝2gh

C．A产生的热量Q＝mgh－mv2 D．A产生的热量

6．如图所示，用粗细均匀的同种金属导线制成的两个正方形单匝线圈a、b，垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，a的边长为L，b的边长为2L。当磁感应强度均匀增加时，不考虑线圈a、b之间的影响，下列说法正确的是（　　）

A．线圈a、b中感应电动势之比为E1∶E2＝1∶2

B．线圈a、b中的感应电流之比为I1∶I2＝1∶2

C．相同时间内，线圈a、b中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝1∶4

D．相同时间内，通过线圈a、b某截面的电荷量之比q1∶q2＝1∶4

7．用一根横截面积为S、电阻率为p的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径，如图所示．在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场方向垂直圆环所在平面，磁感应强度大小随时间变化的关系为B =B0+kt，其中磁感应强度的初始值为B0 , 方向垂直纸面向里，且k<0,则（                 ）

A．圆环中产生逆时针方向的电流

B．圆环具有扩张且向右运动的趋势

C．圆环中产生恒定的感应电流

D．图中a、b两点间的电势差

8．如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角，M、P两端接有阻值为R的定值电阻，阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计，整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。从t＝0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力F，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过R的感应电流随时间t变化的图像如图乙所示。下面分别给出了穿过回路abPM的磁通量Φ、磁通量的变化率、棒两端的电势差Uab和通过棒的电荷量q随时间变化的图像，其中正确的是（　　）

A． B． C． D．

9．如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R．在金属线框的下方有一匀强磁场区域，MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向垂直于线框平面向里．现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落，如图乙是金属线框由开始下落到bc刚好运动到匀强磁场PQ边界的v-t图象，图中数据均为已知量．重力加速度为g，不计空气阻力.下列说法正确的是

A．金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcba方向

B．MN和PQ之间的距离为v1（t2-t1）

C．磁场的磁感应强度为

D．金属线框在0-t3的时间内所产生的热量为mgv1（t3-t1）

10．如图所示，平行于y轴的长为2R的导体棒以速度v向右做匀速运动，经过由两个半径均为R的半圆和中间一部分长为2R、宽为R的矩形组合而成的磁感应强度为B的匀强磁场区域．则能正确表示导体棒中的感应电动势E与导体棒的位置x关系的图象是（ ）

A． B．

C． D．

11．如图所示，固定于水平绝缘面上的平行金属导轨不光滑，除R外其他电阻均不计，垂直于导轨平面有一匀强磁场。当质量为m的金属棒cd在水平恒力F作用下由静止向右滑动过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能

B．只有在cd棒做匀速运动时，F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能

C．无论cd棒做何种运动，它克服磁场力做的功一定不等于电路中产生的电能

D．R两端电压始终等于cd棒中的感应电动势

12．如图所示，光滑水平桌面上有一个面积为S的单匝矩形线圈abcd，分界线两侧存在着磁感应强度大小均为B且方向相反的两个磁场，分界线恰好把线圈分成对称的左右两部分，已知线圈的电阻为R，ab=cd=L，线圈在水平向右的外力F作用下从图示状态向右以速度v匀速直线运动，直至线圈完全进入右侧磁场。则下列说法正确的是（　　）

A．线圈的感应电流方向为逆时针 B．线圈的磁通量变化量

C．外力的大小F= D．电路的发热功率为

13．用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的直径，t=0时刻在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如甲图，磁感应强度B与时间t的关系如乙图，则0—t1时间内下面说法正确的是（ ）

A．圆环一直具有扩展的趋势

B．圆环中产生逆时针方向的感应电流

C．圆环中感应电流的大小为

D．图中a、b两点之间的电势差

14．超导体的电阻为零，现有一个本来无电流的固定的超导体圆环如图所示，虚线为其轴线，在其右侧有一个条形永磁体，当永磁体从右侧远处沿轴线匀速穿过该圆环直至左侧远处的过程中，下列I—t图所反映的电流情况合理的是哪个？假设磁体中心刚好处于圆环中心为零时刻，从右向左看逆时针电流规定为正方向（　　）

A． B． C． D．

15．如图所示，虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一边长为L的正方形单匝导体框垂直磁场放置，框的右边与磁场边界重合，此时穿过导体框的磁通量为Φ。现将导体框以速度v沿纸面垂直边界拉出磁场，在此过程中（　　）

A．穿过导体框的磁通量增加，产生的感应电动势是

B．穿过导体框的磁通量减小，产生的感应电动势是

C．穿过导体框的磁通量增加，产生的感应电动势是

D．穿过导体框的磁通量减小，产生的感应电动势是

二、填空题（共4题）

16．如图所示，PQNM是由粗裸导线连接两个定值电阻组合成的闭合矩形导体框，水平放置，金属棒ab与PQ、MN垂直，并接触良好．整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.4T．已知ab长l=0.5m，电阻R1=2Ω，R2＝4Ω，其余电阻均忽略不计，若使ab以v=5m/s的速度向右匀速运动，作用于ab的外力大小为________N，R1上消耗的电热功率为_______W．（不计摩擦）

17．如图所示，电阻Rab=0.1Ω的导体ab沿光滑导线框向右做匀速运动线框中接有电阻R=0.4Ω，线框放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，导体的ab长度l=0.4m，运动速度v=10m/s．线框的电阻不计．

（1）电路abcd中相当于电源的部分是__，相当于电源的正极是__端．

（2）使导体ab向右匀速运动所需的外力F′=__N，方向__

（3）电阻R上消耗的功率P=__W．

（4）外力的功率P′=__．

18．如图所示，电阻Rab=0.1Ω的导体ab沿光滑导线框向右做匀速运动线框中接有电阻R=0.4Ω,线框放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,导体的ab长度l=0.4m,运动速度v=10m/s.线框的电阻不计.

（1）电路abcd中相当于电源的部分是______,相当于电源的正极是____端.

（2）使导体ab向右匀速运动所需的外力F’=________N,方向________

（3）电阻R上消耗的功率P =_______W.

19．磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是________（填“防止”或“利用”）涡流而设计的，起________（填“电磁阻尼”或“电磁驱动”）的作用。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面.已知磁感应强度随时间变化的规律如图，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求：

(1)在图中标出流过R1的电流方向

(2) 回路中的感应电动势大小；

21．如图所示，线圈面积，n=100匝的圆形线圈，处在如图所示的磁场内，磁感应强度随时间t变化的规律是B=0.2t，，，线圈电阻，求：

(1)产生的感应电动势大小；

(2)感应电流的大小和方向；

(3)电容器的电荷量。

22．如图所示，在大小为B的匀强磁场区域内，垂直磁场方向的水平面中有两根固定的足够长的金属平行导轨，在导轨上面平放着两根导体棒ab和cd，两棒彼此平行，构成一矩形回路。导轨间距为l，导体棒的质量均为m，电阻均为R，导轨电阻可忽略不计。设导体棒可在导轨上无摩擦地滑行，初始时刻ab棒静止，给cd棒一个向右的初速v0，求：

(1)当cd棒速度减为0.8v0时的加速度大小；

(2)从开始运动到最终稳定，电路中产生的电能为多大？

(3)两棒之间距离增长量x的上限。

23．如图所示为一宽度为L=40cm，磁感应强度B=1T的匀强磁场区域，边长为20cm的正方形导线框abcd，每边电阻相等，4个边总电阻为R=0.1Ω，沿垂直于磁场方向以速度v=0.2m/s匀速通过磁场。从ab边刚进入磁场（即ab边恰与图中左边虚线重合）开始计时到cd 边刚离开磁场（即cd边恰与图中右边虚线重合）的过程中，

（1）规定a→b→c→d→a方向作为电流的正方向，画出线框中感应电流I随时间t变化的图象；

（2）画出线框ab两端的电压Uab随时间t变化的图象．

参考答案：

1．D

2．D

3．D

4．D

5．C

6．B

7．C

8．B

9．C

10．A

11．D

12．D

13．C

14．A

15．D

16．     0.15     0.5

17．     ab；     a；     0.032；     向右；     0.256；     0.32W；

18．     ab     a     0.032     向右     0.256

19．     利用     电磁阻尼

20．(1)由下向上；(2)20V

21．(1)10V；(2)2A，电流方向为逆时针；(3)

22．(1)；(2)；(3)

23．

（1）（2）x在O-L段：线框进入磁场的时间

x在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生，时间为

x在2L-3L段：线框穿出磁场，有

x在O-L段：线框进入磁场，根据楞次定律判断知感应电流沿逆时针方向，为负值。感应电流的大小为

ab为电源,其两端电压为路端电压，故其电势差

V

x在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生。ab两段的电势差

U=E

x在2L-3L段：线框穿出磁场，感应电动势

=0.04V

感应电流方向为正，大小为

此时ab两端电压为

V

则电流随时间的变化图象如下

则ab两端的电压图象如下图