專題15 電磁感應(yīng)的綜合問題（解析版）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

A.線圈接在了直流電源上B.電源電壓過高
C.所選線圈的匝數(shù)過多D.所用套環(huán)的材料與老師的不同
【答案】 D
【解析】金屬套環(huán)跳起來的原因是開關(guān)S閉合時，套環(huán)上產(chǎn)生的感應(yīng)電流與通電螺線管上的電流相互作用而引起的，線圈接在直流電源上時，金屬套環(huán)也會跳起。電壓越高線圈匝數(shù)越多，S閉合時，金屬套環(huán)跳起越劇烈。若套環(huán)是非導(dǎo)體材料，則套環(huán)不會跳起，故選項(xiàng)A、B、C錯誤，D正確。
2. (多選)(2021·海南省新高考3月線上診斷)如圖所示，螺線管導(dǎo)線的兩端與平行金屬板相接，一個帶正電的小球用絕緣細(xì)線懸掛在兩金屬板間，并處于靜止?fàn)顟B(tài)。若使一條形磁鐵從左向右靠近螺線管，則( )
A.小球向右擺動
B.小球向左擺動
C.螺線管的左端相當(dāng)于條形磁鐵的N極
D.螺線管的左端相當(dāng)于條形磁鐵的S極
【答案】 AD
【解析】當(dāng)磁鐵靠近時，導(dǎo)致線圈的磁通量發(fā)生變化，從而導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，假設(shè)電路閉合，則由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向是從右極向下通過線圈再到左極，由于線圈相當(dāng)于電源，因此左極電勢高，所以帶正電小球?qū)⑾蛴覕[動，故A正確，B錯誤；假如電路閉合，則螺線管中的電流方向如圖所示，根據(jù)右手螺旋定則可知螺線管的左端相當(dāng)于S極，故C錯誤，D正確。
3. (多選)(2021·山東省濟(jì)南市第一次模擬)如圖所示，銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。電路通過電刷與圓盤的邊緣和銅軸接觸良好，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，定值電阻為R。先將開關(guān)閉合，待圓盤轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再斷開開關(guān)，不計(jì)一切摩擦，下列說法中正確的是( )
A.閉合開關(guān)時，從上往下看圓盤逆時針轉(zhuǎn)動
B.閉合開關(guān)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時，流過圓盤的電流為零
C.斷開開關(guān)時，a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢
D.斷開開關(guān)后，流過電阻R上的電流方向與原電流方向相反
【答案】 BC
【解析】閉合開關(guān)時，銅圓盤中有電流經(jīng)過，圓盤中電流方向沿半徑向外，根據(jù)左手定則可知，從上往下看圓盤順時針轉(zhuǎn)動，故A錯誤；閉合開關(guān)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時，圓盤不受安培力作用，根據(jù)F＝BIL可知流過圓盤的電流為零，故B正確；斷開開關(guān)時，從上往下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，圓盤的半徑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由右手定則知，圓盤中電流方向沿半徑向里，所以a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢，故C正確；閉合開關(guān)時，流過電阻R上的電流方向從b點(diǎn)經(jīng)電阻R到a點(diǎn)；斷開開關(guān)時，a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢，流過電阻R上的電流方向從b點(diǎn)經(jīng)電阻R到a點(diǎn)，所以斷開開關(guān)后，流過電阻R上的電流方向與原電流方向相同，故D錯誤。
4.(2021·山東臨沂市上學(xué)期期末)如圖所示，光滑銅環(huán)水平固定，半徑為l，長為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)磁場中?，F(xiàn)使銅棒OA以角速度ω逆時針(俯視)勻速轉(zhuǎn)動，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)。下列說法正確的是( )
A.O點(diǎn)的電勢比A點(diǎn)的電勢高
B.回路中通過的電流為eq \f(ωBl2,4r)
C.該定值電阻兩端的電壓為eq \f(3,8)ωBl2
D.該定值電阻上的熱功率為eq \f(ω2B2l4,16r)
【答案】 C
【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，電流從低電勢流向高電勢，故O點(diǎn)的電勢比A點(diǎn)的電勢低，故A錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知E＝Bleq \f(0＋lω,2)＝eq \f(1,2)Bl2ω，由閉合電路歐姆定律可知回路中通過的電流為I＝eq \f(E,r＋3r)＝eq \f(E,4r)，兩式聯(lián)立可得I＝eq \f(Bl2ω,8r)，故B錯誤；該定值電阻兩端的電壓為U＝I×3r，將前面求得電流值代入可得U＝eq \f(3,8)ωBl2，故C正確；由焦耳定律可知該定值電阻上的熱功率P＝I2×3r＝eq \f(3ω2B2l4,64r)，故D錯誤。
5. (多選)(2021·安徽皖南八校4月聯(lián)考)如圖所示，在紙面內(nèi)有半圓形輕質(zhì)導(dǎo)體框，O為圓心，圓半徑長為L，AO段、弧AB段的電阻均為r，BO段導(dǎo)體的電阻可忽略，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的邊界與半圓直徑重合，現(xiàn)用外力使導(dǎo)體框在紙面內(nèi)繞O點(diǎn)以角速度ω沿順時針方向，從圖示位置勻速轉(zhuǎn)動一周，下列說法正確的是( )
A.圓弧AB段內(nèi)電流方向總是從A流向B
B.轉(zhuǎn)動的前半周內(nèi)A、B兩端電壓為eq \f(BωL2,2)
C.轉(zhuǎn)動的后半周內(nèi)通過O點(diǎn)的電荷量為eq \f(πBL2,4r)
D.外力對線框做的功為eq \f(πωB2L4,4r)
【答案】 CD
【解析】導(dǎo)體框轉(zhuǎn)動的前半周內(nèi)，AO切割磁感線，感應(yīng)電動勢為E1＝eq \f(BωL2,2)，圓弧AB段內(nèi)電流方向從A流向B，AB段為外電路、分壓一半，故兩端電壓為U＝eq \f(1,2)E1＝eq \f(BωL2,4)；轉(zhuǎn)動的后半周BO段切割磁感線，感應(yīng)電動勢為E2＝eq \f(BωL2,2)，圓弧AB段內(nèi)電流方向從B流向A，故A、B錯誤；轉(zhuǎn)動的后半周穿過導(dǎo)線框的磁通量變化量為ΔΦ＝eq \f(1,2)πBL2，電路總電阻為R＝2r，則轉(zhuǎn)動的后半周內(nèi)通過O點(diǎn)的電荷量為q＝eq \f(ΔΦ,R)＝eq \f(\f(1,2)πBL2,2r)＝eq \f(πBL2,4r)，故C正確；從圖示位置勻速轉(zhuǎn)動一周過程中，外力對線框做的功等于產(chǎn)生的電能，則W＝eq \f(E2,2r)T＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(BωL2,2)))\s\up12(2),2r)×eq \f(2π,ω)＝eq \f(πωB2L4,4r)，故D正確。
6.(2021·北京市海淀區(qū)上學(xué)期期末)在如圖所示的電路中，兩個完全相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R。閉合開關(guān)S待電路穩(wěn)定后，調(diào)整R的滑片使L1和L2亮度一樣，此時通過兩個燈泡的電流均為I。在之后的t0時刻斷開S，則在如圖所示的圖象中，能正確反映t0前后的一小段時間內(nèi)通過L1的電流i1和通過L2的電流i2隨時間t變化關(guān)系的是( )
【答案】 A
【解析】當(dāng)開關(guān)斷開瞬間，通過電感線圈的電流減小，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流為了阻礙電感線圈中的電流減小，感應(yīng)電流的方向與原電流方向相同，如圖所示。隨著原電流的減小，感應(yīng)電流也逐漸減小，所以通過小燈泡L1的電流方向不變且逐漸減小，故A正確，B錯誤；斷開開關(guān)后感應(yīng)電流通過小燈泡L2的方向與原電流方向相反，電流逐漸減小，故C、D錯誤。
7.[2021·蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市調(diào)研(一)]如圖所示，電路中L為電感線圈，C為電容器，先將開關(guān)S1閉合，穩(wěn)定后再將開關(guān)S2閉合，則( )
A.S1閉合時，燈A、B都逐漸變亮
B.S1閉合時，燈A中無電流通過
C.S2閉合時，燈B立即熄滅
D.S2閉合時，燈A中電流由b到a
【答案】 D
【解析】 S1閉合時，因?yàn)殡娙萜魍ń涣髯柚绷?，所以燈A中有短暫電流通過，且不會逐漸變亮，故A、B錯誤；S2閉合時，因?yàn)殡姼芯€圈，燈B會逐漸熄滅，故C錯誤；開關(guān)S2閉合時，電容放電，所以S2閉合瞬間A燈有電流從b到a，故D正確。
8．(多選) (2021·廣東汕頭市第一次模擬)如圖甲是法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的照片，乙是圓盤發(fā)電機(jī)的側(cè)視圖，丙是發(fā)電機(jī)的示意圖。設(shè)CO＝r，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電阻為R，圓盤順時針轉(zhuǎn)動的角速度為ω( )
A.感應(yīng)電流方向由D端經(jīng)電阻R流向C端
B.銅盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝eq \f(1,2)Br2ω
C.設(shè)想將此圓盤中心挖去半徑為eq \f(r,2)的同心圓，其他條件不變，則感應(yīng)電動勢變?yōu)閑q \f(3,8)Br2ω
D.設(shè)想將此圓盤中心挖去半徑為eq \f(r,2)的同心圓，其他條件不變，則感應(yīng)電動勢變?yōu)閑q \f(1,8)Br2ω
【答案】 BC
【解析】根據(jù)丙圖，由右手定則可知感應(yīng)電流由C端經(jīng)電阻R流向D端，選項(xiàng)A錯誤；銅盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLeq \(v,\s\up6(－))＝Breq \f(v,2)＝Br·ωeq \f(r,2)＝eq \f(1,2)Br2ω，選項(xiàng)B正確；由B可知，銅盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝eq \f(1,2)Br2ω，同理可求得挖去半徑為eq \f(r,2)的同心圓產(chǎn)生的電動勢E′＝eq \f(1,2)Bω(eq \f(r,2))2＝eq \f(1,8)Br2ω，故此圓盤挖去同心圓后，產(chǎn)生的電動勢E″＝E－E′＝eq \f(1,2)Br2ω－eq \f(1,8)Br2ω＝eq \f(3,8)Br2ω，選項(xiàng)C正確，D錯誤。
9.(2021·海南省新高考一模)如圖(a)所示，一根直導(dǎo)線和一個矩形導(dǎo)線框固定在同一豎直平面內(nèi)，直導(dǎo)線在導(dǎo)線框上方，規(guī)定圖(a)中箭頭方向?yàn)殡娏鞯恼较?。直?dǎo)線中通以圖(b)所示的電流，則在0～t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向( )
A.先順時針后逆時針 B.先逆時針后順時針
C.始終沿順時針 D.始終沿逆時針
【答案】 C
【解析】開始階段直導(dǎo)線中電流向右減小，則穿過線圈的磁通量向里減小，由楞次定律可知，線框中感應(yīng)電流為順時針方向；后一階段直導(dǎo)線中電流向左增加，則穿過線圈的磁通量向外增加，由楞次定律可知，線框中感應(yīng)電流為順時針方向，故C正確。
10.(2021·北京市昌平區(qū)二模練習(xí))如圖所示，MN是矩形導(dǎo)線框abcd的對稱軸，其左方有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場。以下過程中，abcd中有感應(yīng)電流產(chǎn)生且感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda的是( )
A.將abcd向左平移
B.將abcd垂直紙面向外平移
C.將abcd以MN為軸轉(zhuǎn)動30°
D.將abcd以ab為軸轉(zhuǎn)動30°
【答案】 C
【解析】將abcd向左平移，則穿過線圈的磁通量向外增加，根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是adcba，選項(xiàng)A錯誤；將abcd垂直紙面向外平移，則穿過線圈的磁通量不變，則線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)B錯誤；將abcd以MN為軸轉(zhuǎn)動30°，則穿過線圈的磁通量向外減小，根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是abcda，選項(xiàng)C正確；將abcd以ab為軸轉(zhuǎn)動30°，則穿過線圈的磁通量不變，則線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯誤。
11．(2021·1月遼寧普高校招生適應(yīng)性測試，6)如圖所示，“凹”字形金屬線框右側(cè)有一寬度為3L的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面向里。線框在紙面內(nèi)向右勻速通過磁場區(qū)域，t＝0時，線框開始進(jìn)入磁場。設(shè)逆時針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，則線框中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象可能正確的是( )

【答案】 A
【解析】磁場L～3L時，金屬線切割磁感線的有效長度為3L，線框中產(chǎn)生更大的逆時針方向電流；線框離開磁場0～L時，金屬線切割磁感線的有效長度為2L，線框中產(chǎn)生順時針方向電流；線框離開磁場L～3L時，金屬線切割磁感線的有效長度為3L，線框中產(chǎn)生更大的順時針方向電流，故A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯誤。
12.(2021·山東六地市3月在線大聯(lián)考)如圖甲，一矩形金屬線圈abcd垂直勻強(qiáng)磁場并固定于磁場中，磁場是變化的，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系圖象如圖乙所示，則線圈的ab邊所受安培力F隨時間t變化的圖象是圖中的(規(guī)定向右為安培力F的正方向)( )
【答案】 A
【解析】 0～1 s內(nèi)，由楞次定律知，感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba，根據(jù)I＝eq \f(ΔBS,ΔtR)，電流為定值，根據(jù)左手定則，ab邊所受安培力的方向向左，為負(fù)值，由F＝BIL知，安培力均勻減小；1～2 s內(nèi)，由楞次定律知，感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda，根據(jù)I＝eq \f(ΔBS,ΔtR)，電流為定值，根據(jù)左手定則，ab邊所受安培力的方向向右，為正值，由F＝BIL知，安培力均勻增大。
13.(多選)(2021·1月廣東學(xué)業(yè)水平選擇考適應(yīng)性測試，10)如圖所示，絕緣的水平面上固定有兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，兩相同金屬棒a、b垂直導(dǎo)軌放置，其右側(cè)矩形區(qū)域內(nèi)存在恒定的勻強(qiáng)磁場，磁場方向豎直向上?，F(xiàn)兩金屬棒分別以初速度2v0和v0同時沿導(dǎo)軌自由運(yùn)動，先后進(jìn)入磁場區(qū)域。已知a棒離開磁場區(qū)域時b棒已經(jīng)進(jìn)入磁場區(qū)域，則a棒從進(jìn)入到離開磁場區(qū)域的過程中，電流i隨時間t的變化圖象可能正確的有( )
【答案】 AB
【解析】 a棒以初速度2v0先進(jìn)入磁場區(qū)域切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電流為i0＝eq \f(Bl·2v0,R)，a棒受安培力做變減速直線運(yùn)動，感應(yīng)電流i＝eq \f(Blv,R)也隨之減小，即i－t圖象的斜率逐漸變?。辉O(shè)當(dāng)b棒剛進(jìn)入磁場時a棒的速度為v1，此時的瞬時電流為i1＝eq \f(Blv1,R)；若v1＝v0，即i1＝eq \f(Blv0,R)＝eq \f(i0,2)，此時a、b棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，方向相反，回路中電流為零，不受安培力，兩棒均勻速運(yùn)動離開磁場，故A正確，C錯誤；若v1

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