單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)(十二) 電磁感應(yīng)一、單項(xiàng)選擇題1.[2022·新鄉(xiāng)一模]如圖所示,在范圍足夠大的空間存在一個(gè)磁場(chǎng),磁感線(xiàn)呈輻狀分布,其中磁感線(xiàn)O豎直向上,磁場(chǎng)中豎直固定一個(gè)輕質(zhì)彈簧.在距離彈簧某一高度處,將一個(gè)金屬圓盤(pán)由靜止釋放,圓盤(pán)下落的過(guò)程中盤(pán)面始終保持水平,且圓盤(pán)的中軸線(xiàn)始終與彈簧的軸線(xiàn)、磁感線(xiàn)O重合.從圓盤(pán)開(kāi)始下落,到彈簧被壓縮至最短的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(  )A.在圓盤(pán)內(nèi)磁通量不變B.從上往下看,在圓盤(pán)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻臏u流C.在接觸彈簧之前,圓盤(pán)做自由落體運(yùn)動(dòng)D.圓盤(pán)的重力勢(shì)能減少量等于彈簧彈性勢(shì)能的增加量2.[2022·海淀區(qū)模擬]如圖所示,左右兩套裝置完全相同,用導(dǎo)線(xiàn)懸掛的金屬細(xì)棒abcd分別位于兩個(gè)蹄形磁鐵的中央,懸掛點(diǎn)用導(dǎo)線(xiàn)分別連通.現(xiàn)用外力使ab棒向右快速擺動(dòng),則此時(shí)cd棒受到的安培力方向及這個(gè)過(guò)程中右側(cè)裝置的工作原理相當(dāng)于(  )A.cd棒受到的安培力向右,右側(cè)裝置的工作原理相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)B.cd棒受到的安培力向左,右側(cè)裝置的工作原理相當(dāng)于發(fā)電機(jī)C.cd棒受到的安培力向右,右側(cè)裝置的工作原理相當(dāng)于發(fā)電機(jī)D.cd棒受到的安培力向左,右側(cè)裝置的工作原理相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)3.在如圖所示的電路中,a、b、c為三盞完全相同的燈泡,L是自感線(xiàn)圈,直流電阻為RL,則下列說(shuō)法正確的是(  )A.合上開(kāi)關(guān)后,c先亮,a、b后亮B.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí),N點(diǎn)電勢(shì)高于M點(diǎn)C.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)后,b、c同時(shí)熄滅,a緩慢熄滅D.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)后,c馬上熄滅,b閃一下后緩慢熄滅4.[2022·山東沂水統(tǒng)考]如圖所示,邊長(zhǎng)為L的正方形線(xiàn)框,從圖示位置在恒力作用下沿水平面滑動(dòng),中途穿越垂直紙面向里、有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)的寬度大于L,以i表示導(dǎo)線(xiàn)框中的感應(yīng)電流,以v表示線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)的速度.從線(xiàn)框剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域開(kāi)始計(jì)時(shí),電流取逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎较?,以下圖像可能正確的是(  )5.[2022·河北衡水聯(lián)考]如圖甲所示,絕緣水平桌面上水平放置著一單匝硬質(zhì)金屬線(xiàn)框,空間存在垂直于桌面、大小按圖乙所示規(guī)律變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),t=0時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂直于桌面向下,虛線(xiàn)MN為磁場(chǎng)邊界.在0~t2時(shí)間內(nèi)金屬線(xiàn)框始終靜止,則線(xiàn)框所受的摩擦力(以向右為正方向)隨時(shí)間變化的圖像正確的是(  )6.[2022·四川宜賓聯(lián)考]如圖甲所示,兩固定平行且光滑金屬軌道MN、PQ與水平面的夾角θ=37°,M、P之間接電阻箱R,電阻箱的阻值范圍為0~9.9 Ω,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5 T.質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上,其接入電路的阻值為r.現(xiàn)從靜止釋放桿ab,測(cè)得最大速度為vmax.改變電阻箱的阻值R,得到vmaxR的關(guān)系如圖乙所示.已知軌道間距為L=2 m,重力加速度g=10 m/s2,軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì),sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.則(  )A.金屬桿滑動(dòng)時(shí)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是abMpaB.金屬桿的質(zhì)量m=0.5  kgC.金屬桿接入電路的阻值r=2 ΩD.當(dāng)R=2 Ω時(shí),桿ab勻速下滑過(guò)程中R兩端的電壓為8 V二、多項(xiàng)選擇題7.如圖所示,等邊閉合三角形線(xiàn)框,開(kāi)始時(shí)底邊與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界平行且重合,磁場(chǎng)的寬度大于三角形的高度,線(xiàn)框由靜止釋放,穿過(guò)該磁場(chǎng)區(qū)域,不計(jì)空氣阻力,則下列說(shuō)法正確的是(  )A.線(xiàn)框進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)程中感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?/span>B.線(xiàn)框底邊剛進(jìn)入和剛穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)線(xiàn)圈的加速度大小可能相同C.線(xiàn)框出磁場(chǎng)的過(guò)程,可能做先減速后加速的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D.線(xiàn)框進(jìn)出磁場(chǎng)過(guò)程,通過(guò)線(xiàn)框的電荷量不同8.[2022·浙江臺(tái)州期末]如圖所示,傾角為α的斜面上放置著光滑導(dǎo)軌,金屬棒KN置于導(dǎo)軌上,在以abcd為邊界的區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上.在cd左下方的無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域cdPM內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi).當(dāng)金屬棒KN在重力作用下從磁場(chǎng)右邊界ab處由靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)后,下列說(shuō)法正確的是(  )A.圓環(huán)L有收縮趨勢(shì)B.圓環(huán)L有擴(kuò)張趨勢(shì)C.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流變小D.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變9.如圖甲所示,在MN、QP間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng),t=0時(shí),一正方形光滑金屬線(xiàn)框在水平向右的外力F作用下緊貼MN從靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng),外力F隨時(shí)間t變化的圖線(xiàn)如圖乙所示.已知線(xiàn)框質(zhì)量m=1  kg、電阻R=2 Ω,則(  )A.磁場(chǎng)寬度為4 mB.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 TC.線(xiàn)框穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中,通過(guò)線(xiàn)框的電荷量為2 CD.線(xiàn)框穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中,線(xiàn)框產(chǎn)生的熱量為1 J   三、非選擇題10.[2022·黑龍江哈爾濱模擬]一種重物緩降裝置利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成,其物理模型如圖所示,半徑為L的銅軸上焊接一個(gè)半徑為3L的銅制圓盤(pán),銅軸上連接輕質(zhì)絕緣細(xì)線(xiàn),細(xì)線(xiàn)纏繞在銅軸上,另一端懸掛著一個(gè)重物,從靜止釋放后整個(gè)轉(zhuǎn)軸和圓盤(pán)可以在重物的作用下一起轉(zhuǎn)動(dòng),整個(gè)裝置位于垂直于圓盤(pán)面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,銅軸的外側(cè)和圓盤(pán)的外側(cè)分別通過(guò)電刷及導(dǎo)線(xiàn)和外界的一個(gè)燈泡相連,電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電流可以通過(guò)燈泡而使燈泡發(fā)光,如果已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,重物質(zhì)量為m,燈泡電阻恒為R,重力加速度為g,不計(jì)一切摩擦阻力,除了燈泡以外的其余電阻不計(jì),問(wèn):(1)當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω時(shí)燈泡兩端的電壓;(2)如果繩子足夠長(zhǎng),銅軸所處高度足夠高,求重物從靜止釋放后所能達(dá)到最大速率.         11.如圖所示,有兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌水平放置,右側(cè)用一小段光滑圓弧和另一對(duì)豎直光滑導(dǎo)軌平滑連接,導(dǎo)軌間距L=1 m.細(xì)金屬棒abcd垂直于導(dǎo)軌靜止放置,它們的質(zhì)量m均為1  kg,電阻R均為0.5 Ω.cd棒右側(cè)1 m處有一垂直于導(dǎo)軌平面向下的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T,磁場(chǎng)區(qū)域長(zhǎng)為s.以cd棒的初始位置為原點(diǎn),向右為正方向建立坐標(biāo)系.現(xiàn)用向右的水平恒力F=1.5 N作用于ab棒上,作用4 s后撤去F.撤去F之后ab棒與cd棒發(fā)生彈性碰撞,cd棒向右運(yùn)動(dòng).金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì),空氣阻力不計(jì).(g取10 m/s2)求:(1)ab棒與cd棒碰撞后瞬間的速度分別為多少.(2)若s=1 m,求cd棒滑上右側(cè)豎直導(dǎo)軌,距離水平導(dǎo)軌的最大高度h.    單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)(十二) 電磁感應(yīng)1.解析:圓盤(pán)下落過(guò)程中,S不變,磁感線(xiàn)變密,故磁通量增大,故A錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下,由右手螺旋定則可知:自上而下看,圓盤(pán)會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻臏u旋電流,故B正確;根據(jù)楞次定律,接觸彈簧之前,除重力外,下落過(guò)程中圓盤(pán)會(huì)受到向上的阻礙磁通量增大的力,故C錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒定律可知,接觸彈簧下落過(guò)程中,圓盤(pán)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能、圓盤(pán)的動(dòng)能以及因渦流效應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)能,故D錯(cuò)誤.故選B.答案:B2.解析:ab棒向右切割磁感線(xiàn),根據(jù)右手定則可知,感應(yīng)電流方向由ba,則cd中電流由cd,再根據(jù)左手定則可知,cd棒受力向右;右側(cè)裝置的運(yùn)動(dòng)屬于通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng),故相當(dāng)于電動(dòng)機(jī),故A項(xiàng)正確,B、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤.答案:A3.解析:開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,因線(xiàn)圈L的電流增大,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),根據(jù)楞次定律可知,自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大,通過(guò)a燈的電流逐漸增大,所以b、c先亮,a后亮,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間,因線(xiàn)圈L的電流減小,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),根據(jù)楞次定律可知通過(guò)自感線(xiàn)圈的電流方向與原電流方向相同,N點(diǎn)電勢(shì)高于M點(diǎn);La、b組成的回路中有電流,由于原來(lái)a燈的電流小于b燈的電流,開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間,通過(guò)ab和線(xiàn)圈回路的電流從a燈原來(lái)的電流大小開(kāi)始減小,所以b燈會(huì)先變暗,然后a、b燈一起緩慢熄滅,而c沒(méi)有電流,馬上熄滅,選項(xiàng)B正確,C、D錯(cuò)誤.答案:B4.解析:線(xiàn)框以一定速度進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,受到安培力作用.在剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),若所受安培力剛好等于F,線(xiàn)框做勻速運(yùn)動(dòng),感應(yīng)電流為恒定值,完全進(jìn)入后,磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,不受安培力作用,線(xiàn)框加速運(yùn)動(dòng),在出磁場(chǎng)時(shí),所受安培力一定大于F,一定做減速運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸減小,圖像B正確,A錯(cuò)誤.在剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),若所受安培力小于F,線(xiàn)框加速運(yùn)動(dòng),完全進(jìn)入后,磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,不受安培力作用,線(xiàn)框加速度大于剛進(jìn)入時(shí)的加速度,在剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),若所受安培力大于F,線(xiàn)框減速運(yùn)動(dòng),完全進(jìn)入后,磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,不受安培力作用,線(xiàn)框加速運(yùn)動(dòng),所以圖像C、D錯(cuò)誤.答案:B5.解析:結(jié)合B - t圖像,由楞次定律可知線(xiàn)框中感應(yīng)電流方向一直為順時(shí)針?lè)较?,根?jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得ES,又由閉合電路歐姆定律得I,則0~t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流的方向和大小均不變,根據(jù)左手定則可知,在時(shí)間內(nèi),安培力方向向左,故線(xiàn)框所受的摩擦力方向向右,在t1時(shí)刻,磁場(chǎng)方向反向,則安培力方向反向,摩擦力方向也反向,由FBIL可知安培力的大小隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小的變化而變化,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤,C正確.答案:C6.解析:金屬桿滑動(dòng)時(shí),穿過(guò)閉合回路的磁通量增加,根據(jù)楞次定律知回路中感應(yīng)電流的方向是aPMba,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為vmax時(shí),桿切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBLvmax,由閉合電路的歐姆定律得I,桿達(dá)到最大速度時(shí)受力平衡,滿(mǎn)足mg sin θBIL=0,解得vmaxRr,結(jié)合圖乙可知,=2 m·s-1·Ω-1,r=4 m/s,解得m kg,r=2 Ω,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;當(dāng)R=2 Ω時(shí),金屬桿ab勻速下滑過(guò)程中有mg sin θBIL=0,解得通過(guò)R的電流I′=2 A,所以R兩端的電壓為UIR=2×2 V=4 V,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C7.解析:線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中,磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较颍蔄錯(cuò)誤;線(xiàn)框底邊剛進(jìn)入瞬間,速度為零,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,下落加速度為g,完全進(jìn)入磁場(chǎng)后下落加速度為g,隨著下落速度的增大,出磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的安培力可能等于2mg,此時(shí)減速的加速度大小可能為g,故B正確;線(xiàn)框出磁場(chǎng)的過(guò)程,可能先減速,隨著速度減小,切割長(zhǎng)度變短,線(xiàn)框受到的安培力減小,當(dāng)小于重力后線(xiàn)框做加速運(yùn)動(dòng),故C正確;線(xiàn)框進(jìn)、出磁場(chǎng)過(guò)程,磁通量變化相同,所以通過(guò)線(xiàn)框的電荷量相同,故D錯(cuò)誤.故選BC.答案:BC8.解析:由于金屬棒KN在重力的作用下向下運(yùn)動(dòng),則KNMP回路中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于軌道平面向上的磁場(chǎng),隨著金屬棒向下加速運(yùn)動(dòng),圓環(huán)的磁通量將增加,依據(jù)楞次定律可知,圓環(huán)將有收縮的趨勢(shì)以阻礙圓環(huán)磁通量的增加;又由于金屬棒向下運(yùn)動(dòng)的加速度減小,磁通量的變化率減小,所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減?。蔄、C正確.答案:AC9.解析:線(xiàn)框的加速度為a m/s2=2 m/s2,磁場(chǎng)寬度d=4 m,A正確;線(xiàn)框的邊長(zhǎng)L=1 m,當(dāng)線(xiàn)框全部進(jìn)入磁場(chǎng)的瞬間有:F1Fma,F,解得B T,B正確;線(xiàn)框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)線(xiàn)圈的電荷量為零,C錯(cuò)誤;設(shè)線(xiàn)框完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度為v2,則有v2=2aL,得v2=2 m/s,線(xiàn)框出磁場(chǎng)過(guò)程中動(dòng)能的變化量為ΔEmv2=2 J,此過(guò)程中外力F做的功等于線(xiàn)框動(dòng)能增加量與產(chǎn)生的熱量之和,即FL=ΔEQ,由題圖乙知FL>6 J,所以Q>4 J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:AB10.解析:(1)由轉(zhuǎn)動(dòng)切割公式EBl2ω得:U[(3L)2L2]=4BL2ω(2)當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω0時(shí),重物速度達(dá)到最大,此時(shí)P,又PFvmgv,又vω0L,解得v答案:(1)4BL2ω (2)11.解析:(1)對(duì)ab棒,由動(dòng)量定理得:Ftmva-0ab棒與cd棒碰撞過(guò)程,取向右方向?yàn)檎瑢?duì)系統(tǒng)由動(dòng)量守恒定律得:mvamvcmva由系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律得:解得:va=0,vc=6 m/s(2)F′=BL對(duì)cd棒進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程,由動(dòng)量定理得:F′Δtmvcmvc對(duì)cd棒出磁場(chǎng)后由能量守恒得:mgh聯(lián)立以上各式得:h=1.25 m答案:(1)0 6 m/s (2)1.25 m

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