專題分層突破練11　電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用A組1.(2021北京海淀區(qū)高三一模)線圈繞制在圓柱形鐵芯上,通過導(dǎo)線與電流計(jì)連接組成閉合回路。條形磁鐵的軸線和鐵芯的軸線及連接線圈和電流計(jì)的導(dǎo)線在同一平面內(nèi),鐵芯、線圈及條形磁鐵的幾何中心均在與鐵芯垂直的PQ連線上。條形磁鐵分別與線圈相互平行或相互垂直放置,使其沿QP方向靠近線圈。若電流從電流計(jì)“+”接線柱流入時(shí)電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn),在如下情形中能觀察到明顯的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,且圖中標(biāo)出的電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向正確的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　2.(多選)(2021廣東高三模擬)如圖所示,軟導(dǎo)線放在水平面上,空間存在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),由于磁場(chǎng)發(fā)生變化,回路形狀由圖甲變?yōu)閳D乙。關(guān)于該磁場(chǎng)的方向以及強(qiáng)弱的變化,下列說法可能正確的是(　　)A.方向豎直向上,逐漸增強(qiáng)B.方向豎直向上,逐漸減弱C.方向豎直向下,逐漸增強(qiáng)D.方向豎直向下,逐漸減弱3.(2021上海師大附中高三模擬)如圖所示,一根直導(dǎo)線穿過圓環(huán)a的對(duì)稱軸和圓環(huán)b的中心軸線,三者相互絕緣,當(dāng)導(dǎo)線中的電流突然增大時(shí),下列說法正確的是(　　)A.兩環(huán)都產(chǎn)生感應(yīng)電流B.a環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流,b環(huán)無感應(yīng)電流C.兩環(huán)都無感應(yīng)電流D.b環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流,a環(huán)無感應(yīng)電流4.(多選)(2021廣東名校聯(lián)盟高三聯(lián)考)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁 場(chǎng),其邊界如圖甲中虛線MN所示,一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S,將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心O在MN上。t=0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖甲所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,則在t=0到t=t1的時(shí)間間隔內(nèi)(　　)A.圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時(shí)針方向C.圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為D.圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為5.(2021山東德州高三模擬)如圖甲所示,在光滑水平面上,使電路abcd的ad端加上如圖乙所示的交變電壓,a點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)電勢(shì)時(shí)電壓u為正值,電路abcd所圍區(qū)域內(nèi)還有一彈性導(dǎo)線框MNPQ置于光滑水平面上,以下說法不正確的是(　　)A.t1時(shí)刻,線框MNPQ中的感應(yīng)電流為零B.t2時(shí)刻,電路abcd對(duì)線框MNPQ的安培力為零C.t3時(shí)刻,線框MNPQ中的感應(yīng)電流為順時(shí)針方向D.t2~t3時(shí)間內(nèi),線框MNPQ的面積會(huì)變大6.(多選)(2021廣東河源高三模擬)如圖所示,在MN右側(cè)區(qū)域有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系為B=kt(k為大于零的常量)。一高為a、電阻為R的正三角形金屬線框向右勻速運(yùn)動(dòng)。在t=0時(shí)刻,線框底邊恰好到達(dá)MN處;在t=T時(shí)刻,線框恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)。在線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中(　　)A.線框中的電流始終為逆時(shí)針方向B.線框中的電流先逆時(shí)針方向,后順時(shí)針方向C.t=時(shí)刻,流過線框的電流大小為D.t=時(shí)刻,流過線框的電流大小為7.(多選)(2021福建龍巖高三質(zhì)檢) 如圖所示,兩條相距d的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi),其左端接阻值為R的定值電阻。電阻為R長(zhǎng)為d的金屬桿ab在導(dǎo)軌上以初速度v0水平向左運(yùn)動(dòng),其左側(cè)有邊界為PQ、MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。該磁場(chǎng)以恒定速度v0勻速向右運(yùn)動(dòng),金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)后,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)t時(shí)間后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),導(dǎo)軌電阻不計(jì)(　　)A.當(dāng)金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),桿兩端的電壓大小為Bdv0B.當(dāng)金屬桿運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),桿兩端的電壓大小為Bdv0C.t時(shí)間內(nèi)金屬桿所受安培力的沖量等于0D.t時(shí)間內(nèi)金屬桿所受安培力做的功等于08.如圖所示,光滑絕緣斜面傾角為θ。斜面底端有一直導(dǎo)線通有M至N的恒定電流I。斜面上有一閉合導(dǎo)線框abcd正沿斜面下滑,ab邊始終與MN平行。在導(dǎo)線框下滑至ab邊未到達(dá)斜面底端過程中,下列說法正確的是(　　)A.線框有擴(kuò)張的趨勢(shì)B.線框中有沿abcda流動(dòng)的感應(yīng)電流C.線框cd邊受到的安培力沿斜面向下D.整個(gè)線框所受安培力的合力為零B組9.(多選)(2021山東濟(jì)南歷城二中高三模擬)如圖所示,傾斜平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN處在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,銅棒ab垂直跨放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌接觸良好,由靜止釋放銅棒,在銅棒運(yùn)動(dòng)中閉合開關(guān)S,之后通過電阻R的電荷量為q,銅棒速度為v,銅棒和導(dǎo)軌電阻不計(jì),不計(jì)摩擦。則下列表達(dá)q、v與時(shí)間t的關(guān)系圖象,不可能成立的是(　　)10.(多選)(2021寧夏銀川模擬)如圖所示,半徑分別為2d和d的光滑半圓形圓弧導(dǎo)軌放在豎直面內(nèi),兩圓弧圓心均在O點(diǎn),導(dǎo)軌右端接有阻值為R的電阻。一質(zhì)量為m、電阻為R、長(zhǎng)為d的金屬棒AB搭在導(dǎo)軌的左端且處于水平狀態(tài),金屬棒AB通過絕緣輕桿連在O點(diǎn)的固定轉(zhuǎn)軸上,兩導(dǎo)軌間充滿垂直于導(dǎo)軌平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將金屬棒由靜止釋放, 金屬棒繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),不計(jì)轉(zhuǎn)軸處摩擦,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌接觸良好,當(dāng)金屬棒AB第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí),金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,則下列說法正確的是(　　)A.金屬棒第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí),金屬棒AB兩端的電壓為Bd2ωB.金屬棒第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí),金屬棒受到的安培力大小為C.從靜止開始到金屬棒第一次轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中,通過電阻R的電荷量為D.從靜止開始到金屬棒第一次轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中,金屬棒減少的重力勢(shì)能等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱11.(2021遼寧撫順高三一模)如圖所示,兩根相距為d=0.2m的足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ與水平面成30°角,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì),在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一個(gè)阻值R=0.5Ω的電阻,導(dǎo)軌上跨放著一根長(zhǎng)L=0.3m,質(zhì)量m=0.01kg,電阻值r=1.5Ω的金屬棒ab,金屬棒與導(dǎo)軌正交放置,接觸良好,交點(diǎn)為c、d?？臻g有垂直導(dǎo)軌平面向下B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),金屬棒沿導(dǎo)軌MN和PQ勻速下滑,g取10m/s2,下列說法正確的是(　　)A.金屬棒勻速下滑的速度為m/sB.c、d兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為-VC.a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為-VD.金屬棒ab的發(fā)熱功率為W12.(2021山東模擬)如圖所示,足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平固定放置,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌兩端與定值電阻R1和R2相連,R1和R2的阻值均為R。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上,有一個(gè)質(zhì)量為m,電阻也為R的導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直放置。在導(dǎo)體棒ab的中點(diǎn)施加一個(gè)水平恒力F,讓導(dǎo)體棒ab從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過時(shí)間t,運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì),求:(1)導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)ab兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差Uab;(2)t時(shí)間內(nèi)R1上產(chǎn)生的電熱。 專題分層突破練11　電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用1.A　解析A、B選項(xiàng)中,當(dāng)磁鐵向線圈靠近時(shí),穿過線圈的磁通量向下增加,根據(jù)楞次定律可知,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流從正極流入電流計(jì),則電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn),A正確、B錯(cuò)誤;當(dāng)磁鐵按C、D選項(xiàng)的方式靠近線圈時(shí),由對(duì)稱性可知,穿過線圈的磁通量總是零,線圈中不會(huì)有感應(yīng)電流,C、D錯(cuò)誤。2.AC　解析根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻礙原磁場(chǎng)的磁通量變化,無論穿過回路的磁感線的方向如何,只要磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng),穿過回路的磁通量就會(huì)增加,回路的面積就將減小,故選AC。3.C　解析產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是閉合線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化,而a、b圓環(huán)中的磁通量始終為零,因此當(dāng)導(dǎo)線中電流增大時(shí),a、b圓環(huán)中磁通量沒有變化,所以兩環(huán)中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故選C。4.BC　解析根據(jù)B-t圖象,由楞次定律可知,線圈中感應(yīng)電流方向一直為順時(shí)針,但在t0時(shí)刻,磁場(chǎng)的方向發(fā)生變化,故安培力方向FA的方向在t0時(shí)刻發(fā)生變化,A錯(cuò)誤、B正確;由閉合電路歐姆定律得I=,又根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=,又根據(jù)電阻定律得R=ρ,聯(lián)立得I=,C正確,D錯(cuò)誤。5.D　解析t1時(shí)刻,電勢(shì)最大但是圖象的斜率為0,則其變化率也為0,所以線框MNPQ中的感應(yīng)電流為零,A正確;t2時(shí)刻,線框MNPQ中的感應(yīng)電流最大,但是電路中電流為0,其產(chǎn)生的磁場(chǎng)也為0,則電路abcd對(duì)線框MNPQ的安培力為零,B正確;t3時(shí)刻,電路abcd產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直水平面向上,并且磁通量增大,由楞次定律及右手定則,得線框MNPQ中的感應(yīng)電流為順時(shí)針方向,C正確;t2~t3時(shí)間內(nèi),電路中的電流增大,線框MNPQ中的磁通量增大,由楞次定律推論得線框MNPQ的面積會(huì)變小,D錯(cuò)誤。6.AD　解析根據(jù)楞次定律可知,穿過線圈的磁通量增加,則線框中的電流始終為逆時(shí)針方向,A正確、B錯(cuò)誤;線圈的邊長(zhǎng)為;t=時(shí)刻,線圈切割磁感線的有效長(zhǎng)度為,動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=Bv×v×,線圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)E'=S=k×××ka2,則流過線框的電流大小為I=,C錯(cuò)誤,D正確。7.AD　解析當(dāng)金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),桿相對(duì)于磁場(chǎng)的速度是2v0,切割產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2Bdv0,則桿兩端的電壓大小為Bdv0,A正確;開始時(shí)根據(jù)楞次定律可知桿受到向右的安培力作用而做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)減速到0后,磁場(chǎng)依舊向右運(yùn)動(dòng),則金屬桿在安培力的作用下向右加速運(yùn)動(dòng),直到桿與磁場(chǎng)的相對(duì)速度為0時(shí),金屬桿運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),此時(shí)金屬桿不再切割磁感線運(yùn)動(dòng),桿兩端的電壓大小為0,B錯(cuò)誤;t時(shí)間內(nèi)金屬桿所受安培力的沖量I=Δp=mv0-(-mv0)=2mv0,C錯(cuò)誤;t時(shí)間內(nèi)金屬桿所受安培力做的功W=ΔEk==0,D正確。8.C　解析根據(jù)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)特點(diǎn)可知,離導(dǎo)線越近磁場(chǎng)越強(qiáng),在導(dǎo)線框下滑過程中,穿過線框的磁通量增大,由楞次定律可知,線框有收縮的趨勢(shì),A錯(cuò)誤;在導(dǎo)線框下滑過程中,穿過線框的磁通量增大,磁場(chǎng)方向垂直斜面向上,根據(jù)楞次定律可知,線框中有沿adcba方向的感應(yīng)電流,B錯(cuò)誤;cd中的電流由d到c,磁場(chǎng)方向垂直斜面向上,根據(jù)左手定則可知,線框cd邊受到的安培力沿斜面向下,C正確;流過ab、cd的電流相同,由于ab邊與cd邊所在處的磁場(chǎng)不同,所以ab、cd所受安培力大小不同,ad與bc所受安培力大小相同,所以整個(gè)線框所受安培力的合力不為零,D錯(cuò)誤。9.BD　解析設(shè)閉合開關(guān)S時(shí)銅棒的速度為v0,銅棒達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v',則mgsinθ=,銅棒運(yùn)動(dòng)的加速度a==gsinθ-,若v0=v'則a=0,銅棒勻速下滑;若v00,銅棒加速下滑,且隨速度的增大加速度減小,最終達(dá)到v=v';若v0>v'則a<0,銅棒減速下滑,且加速度隨速度減小而減小,最終達(dá)到v=v';所以v-t圖象的斜率只能不變或減小,D 不可能成立。通過電阻的電荷量q=It,其中電流I=,隨銅棒速度的變化趨向相同,即圖象的斜率只能不變或減小,v=v'時(shí)斜率恒定且不為零,但電荷量q總是隨時(shí)間而增大,B不可能成立。10.BC　解析金屬棒第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)角速度為ω,則電動(dòng)勢(shì)E=Bd·Bd2ω,此時(shí)AB兩端的電壓為路端電壓,則有UAB=E=Bd2ω,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;此時(shí)電路中的電流I=,金屬棒受到的安培力大小為F安=BId=,選項(xiàng)B正確;從靜止開始到金屬棒第一次轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中,通過電阻R的電荷量為q=,選項(xiàng)C正確;根據(jù)能量守恒可知,減少的重力勢(shì)能等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱和金屬棒的動(dòng)能之和,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11.B　解析金屬棒沿導(dǎo)軌勻速下滑,有BId=mgsin30°、E=Bdv、I=、r1=,解得I=0.25A,v=m/s,A錯(cuò)誤;根據(jù)右手定則可知等效電源cd內(nèi)部電流由c到d,即d點(diǎn)為電源正極,c、d兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為閉合電路的路端電壓,且φc<φd,Ucd<0,有Ucd=-IR=-V,B正確;a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差包括閉合電路cd間的路端電壓、兩端的棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),有Uab=Ucd+[-B(L-d)v]=-V,C錯(cuò)誤;金屬棒ab的發(fā)熱功率為P=I2r1=W,D錯(cuò)誤。12.答案(1)-　(2)解析(1)導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng),有BIL=F根據(jù)右手定則判斷知ab棒中感應(yīng)電流方向由a到b,則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的低,則有Uab=-I·=-(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=IR+根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=BLv解得導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度v=該過程對(duì)導(dǎo)體棒由動(dòng)量定理可得Ft-BLt=mv-0根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律其中x表示t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的位移,t時(shí)間內(nèi)由能量守恒可得系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q=Fx-mv2因?yàn)橥ㄟ^R1和R2的電流是通過導(dǎo)體棒電流的一半,則根據(jù)焦耳定律知在t時(shí)間內(nèi),R1和R2產(chǎn)生的熱量是導(dǎo)體棒產(chǎn)生的,所以R1上產(chǎn)生的電熱為Q1=Q=