2022届高考备考物理二轮专题练习——电磁感应定律

这是一份2022届高考备考物理二轮专题练习——电磁感应定律，共15页。试卷主要包含了磁通量，感应电流，感应电动势，自感等内容，欢迎下载使用。
电磁感应定律知识点一、磁通量例1、如图10-1-5所示，边长为的正方形闭合线圈置于磁场中，线圈的、两边中点连线的左右两侧分别存在着方向相同、磁感应强度大小各为、的匀强磁场。开始时，线圈平面与磁场垂直，若从上往下看，线圈逆时针转和角时，穿过线圈的磁通量分别改变了多少？      知识点二、感应电流1、条件例1、老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆克绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（）A.磁铁插向左环，横杆发生转动B.磁铁插向右环，横杆发生转动C.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D. 无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动2、方向例2、如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个最阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是                 （）A.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b 变式题3、如图10-1-11所示装置中，cd杆原来静止。当ab 杆做如下那些运动时，cd杆将向右移动？A.向右匀速运动          B.向右加速运动C.向左加速运动          D.向左减速运动变式题4、如图10-1-12所示www.ks5u.com,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动.则PQ所做的运动可能是 A.向右匀速运动          B.向右加速运动C.向左加速运动          D.向左减速运动例5、如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是                 （）A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.FN先大于mg后大于mg,运动趋势向右D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右变式题6、如图10-1-10所示，光滑固定导体轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（   ）A．P、Q将互相靠拢         B．P、Q相互相远离C．磁铁的加速度仍为g      D．磁铁的加速度小于g知识点三、感应电动势1、感生例1、矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直低面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是(     )  变式题2. 如图18（a）所示，一个电阻值为R ，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1 . 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图18（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0 . 导线的电阻不计。求0至t1时间内（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。       1．如图甲所示，用粗细均匀的导线制成的一只单匝圆形金属圈，现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态，已知金属圈的质量为m=0.1kg，半径为r=0.1m，导线单位长度的阻值为ρ=0.1Ω/m，．金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示．金属圈下半部分在磁场外．已知从t=0时刻起，测得经过10s丝线刚好被拉断．重力加速度g取10m/s2．求：（1）导体圆中感应电流的大小及方向；（2）丝线所能承受的最大拉力F；（3）在丝线断前的10s时间内金属圈中产生的焦耳热Q．2．如图甲所示，质量m=1kg，边长ab=1.0m，电阻r=2Ω单匝正方形闭合线圈abcd放置在倾角θ=30°的斜面上，保持静止状态．匀强磁场垂直线圈平面向上，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，整个线圈都处在磁场中，重力加速度g=10m/s2．求：（1）t=1s时穿过线圈的磁通量；（2）4s内线圈中产生的焦耳热；（3）t=3.5s时，线圈受到的摩擦力． 2、动生例3、 (14分)如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25． (1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻消耗的功率为，求该速度的大小；(3)在上问中，若＝2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向．(g取10rn／s2，sin37°＝0.6， cos37°＝0.8)      例2、均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，（1）求线框中产生的感应电动势大小;（2）求cd两点间的电势差大小;（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件。      变式题1、如图所示，电阻忽略不计的、两根两平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为３Ω的定值电阻R。在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d=0.5m。导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=3Ω；导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6Ω，它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b 刚穿出磁场时a正好进入磁场.设重力加速度为g=10m/s2。（不计a、b之间的作用）求：（1）在整个过程中，a、b两棒克服安培力分别做的功；（2）M点和N点距L1的高度。         例6. 如图所示，在磁感强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R，导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC能以角速度ω匀速转动，则外力做功的功率是：(    )A.        B.       C.       D.变式7. 如图10-2-5所示，平行的光滑金属导轨和相距，处于同一竖直平面内，间接有阻值为的电阻，轻质金属杆长为，紧贴导轨竖直放置，离端处固定有质量为的小球。整个装置处于磁感应强度为并于导轨平面垂直的匀强磁场中，当金属杆由静止开始竖贴导轨并饶端向右倒下至水平位置时，小球的速度为。若导轨足够长，导轨及金属杆电阻不计，试求此过程中⑴通过电阻的电量；⑵中的最大电流。    例8. 如图所示，两根等高光滑的 1/4 圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计．在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B．现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻不计的金属棒从轨道的顶端ab处由静止开始下滑，到达轨道底端cd时受到轨道的支持力为2mg．整个过程中金属棒与导轨电接触良好，求：（1）棒到达最低点时的速度大小和通过电阻R的电流．（2）棒从ab下滑到cd过程中回路中产生的焦耳热和通过R的电荷量．（3）若棒在拉力作用下，从cd开始以速度v 0 向右沿轨道做匀速圆周运动，则在到达ab的过程中拉力做的功为多少？     8、如图10-3-7所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F。此时A．电阻R1消耗的热功率为Fv／3B．电阻 R。消耗的热功率为 Fv／6C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθD．整个装置消耗的机械功率为（F＋μmgcosθ）v9、足够长的光滑金属导轨、水平平行固定，置于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放两条金属杆、，两杆平行且与导轨垂直接触良好。设导轨电阻不计，两杆的电阻为定值。从某时刻起给施加一与导轨平行方向向右的恒定拉力作用，则以下说法正确的是                                                        A．向左做加速运动B．受到的安培力始终向左C．一直做匀加速直线运动D．、均向右运动，运动后的速度始终不会相等，但最终速度差为一定值10、如图，一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场； 一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直； 虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平分导线框．在t=0时， 使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域．以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正．下列表示i-t关系的图示中，可能正确的是(  ) 11、图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈， ad与bc间的距离也为l。t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（）            12、如图所示，在边长为2L的正方形区域内存在沿水平方向的匀强磁场，一边长为L的正方形线框在水平外力F的作用下沿粗糙水平面匀速通过该磁场区域，若线框始终与水平面接触，速度方向与磁场垂直，t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，则下列F-t图象中可能正确的是（　　）A．B．C．D．  13、某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为4/9π，磁场均沿半径方向．匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l．线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场．在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r，外接电阻为R．求：（1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；（2）线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；（3）外接电阻上电流的有效值I．       14、有一半径为 R ，电阻率为 ρ ，密度为 d 的均匀圆环落入磁感应强度 B 的径向磁场中，圆环的截面的半径为 r ( r ＜＜ R )。如图所示，当圆环在加速下落时某一时刻的速度为 v ，则 A．此时整个圆环的电动势 B．忽略电感的影响，此时圆环的电流 C．此时圆环的加速度 D．如果径向磁场足够长，则圆环的最大速度      15、如图甲所示，一端封闭的两条足够长平行光滑导轨固定在水平面上，相距L，其中宽为L的abdc区域无磁场，cd右段区域存在匀强磁场，磁感应强度为B0，磁场方向垂直于水平面向上；ab左段区域存在宽为L的均匀分布但随时间线性变化的磁场B，如图乙所示，磁场方向垂直水平面向下．一质量为m的金属棒ab，在t=0的时刻从边界ab开始以某速度向右匀速运动，经时间t03运动到cd处．设金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计．（1）求金属棒从边界ab运动到cd的过程中回路中感应电流产生的焦耳热量Q；（2）经分析可知金属棒刚进入cd右段的磁场时做减速运动，求金属棒在该区域克服安培力做的功W．       16、竖直放置的平行金属板M、N相距d=0.2m，板间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，极板按如图所示的方式接入电路。足够长的、间距为L=1m的光滑平行金属导轨CD、EF水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度也为B。电阻为r=1的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好。已知滑动变阻器的总阻值为R=4，滑片P的位置位于变阻器的中点。有一个质量为m=1.0×10kg、电荷量为q=+2.0×10C的带电粒子，从两板中间左端沿中心线水平射入场区。不计粒子重力。（1）若金属棒ab静止，求粒子初速度v0多大时，可以垂直打在金属板上？（2）当金属棒ab以速度v匀速运动时，让粒子仍以相同初速度v0射入，而从两板间沿直线穿过，求金属棒ab运动速度v的大小和方向。    四、自感1. 如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是电阻可忽略不计的电感线圈，那么   ()A．合上S，A、B一起亮，然后A变暗后熄灭B．合上S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮C．断开S，A立即熄灭，B由亮变暗后熄灭D．断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭 2. 在图10-2-27中，L是自感系数足够大的线圈，其直流电阻可以忽略不计，D1和D2是两个相同的灯泡，若将电键K闭合，待灯泡亮度稳定后再断开电键K，则(      )A．电键K闭合时，灯泡D1和D2同时亮，然后D1会变暗直到不亮，D2更亮B．电键K闭合时，灯泡D1很亮，D2逐渐变亮，最后一样亮亮亮C．电键K断开时，灯泡D2随之熄灭。而D1会亮下才熄灭D．电键K断开时，灯泡D1随之熄灭，而D2会亮下才熄灭3. 如图10-2-28所示是演示自感现象的电路图．L是一个电阻很小的带铁芯的自感线圈，A是一个标有“6V，4w”的小灯泡，电源电动势为6V，内阻为3Ω，在实验中（）A．S闭合的瞬间灯泡A中有电流通过，其方向是从a→bB．S闭合后，灯泡A不能正常工作C．S由闭合而断开瞬间，灯A中无电流D．S由闭合而断开瞬间，灯A中有电流通过，其方向为从b→a