專練二電磁感應的圖像和應用1．如圖所示的磁場中有一個垂直于磁場中心磁感線放置的閉合圓環(huán)，現(xiàn)在將圓環(huán)從圖示A位置水平向右移到B位置，從左向右看，感應電流方向和圓環(huán)變形趨勢正確的是()A．順時針，擴張趨勢B．順時針，收縮趨勢C．逆時針，擴張趨勢D．逆時針，收縮趨勢【答案】A【解析】由圖可知，圓環(huán)由A位置水平向右移到B位置的過程中，穿過圓環(huán)向右的磁感線條數(shù)變少，故說明磁通量變小，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)中感應電流磁場方向為順時針，再根據(jù)安培定則知圓環(huán)中感應電流方向是順時針繞向(從左向右看)，根據(jù)楞次定律推論“增縮減擴”可知圓環(huán)有擴張趨勢．2．如圖所示，閉合電路中的螺線管可自由伸縮，螺線管有一定長度，這時燈泡具有一定的亮度，若將一軟鐵棒從螺線管左邊迅速插入螺線管內(nèi)，則將看到()A．燈泡變暗B．燈泡變亮C．螺線管縮短D．螺線管先縮短后伸長【答案】A【解析】若將一軟鐵棒從螺線管左邊迅速插入螺線管內(nèi)，螺線管內(nèi)磁通量增大，螺線管產(chǎn)生自感電動勢阻礙磁通量增大，自感電動勢與電源電動勢方向相反，從而使電路中的電流減小，則燈泡變暗，螺線管上相鄰兩匝線圈同向電流之間的作用力減小，所以螺線管將變長．A正確，B、C、D錯誤．3．(2022年北京海淀期末)加速性能、電能利用率、動能回收等是電動汽車電機的重要指標．如圖所示，甲、乙分別是目前被廣泛采用的兩種電機的簡化原理示意圖，它們的相同點是利用作為定子的電磁鐵(三組線圈為圖中1和4、2和5、3和6所示)交替產(chǎn)生磁場，實現(xiàn)了電磁鐵激發(fā)的磁場在平面內(nèi)沿順時針方向轉動的效果，以驅動轉子運動；不同的是甲圖所示電機的轉子是一個永磁鐵，而乙圖所示電機的轉子是繞在軟鐵上的閉合線圈．通過電磁驅動轉子轉動，可以為電動汽車提供動力．假定兩種電機的每組電磁鐵中電流變化周期和有效值均相同，下列說法正確的是()A．電機穩(wěn)定工作時，乙電機轉子的轉速與電磁鐵激發(fā)磁場的轉速相同B．電機穩(wěn)定工作時，乙電機產(chǎn)生的焦耳熱相對較少C．電機穩(wěn)定工作時，乙電機轉子的轉速越接近電磁鐵激發(fā)磁場的轉速，其所受安培力就越大D．剎車(停止供電)時，甲電機轉子由于慣性旋轉，可以通過反向發(fā)電從而回收動能【答案】D【解析】乙電機中，轉子也是線圈，乙轉子的轉動是由于穿過轉子線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應電流，電流受安培力作用而運動，相當于電磁驅動，安培力阻礙定子和轉子間的相對運動，但不能阻止，故轉子比定子轉得慢一些，A錯誤；乙電機中，轉子也會產(chǎn)生焦耳熱，故產(chǎn)生的焦耳熱較多，B錯誤；轉速越接近，則磁通量變化越慢，感應電流越小，所受安培力越小，C錯誤；停止供電后，甲的轉子是磁鐵，甲電機轉子由于慣性旋轉，使得線圈中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生反向感應電流，反向發(fā)電從而回收動能，D正確．4．如圖所示，CD、EF是兩條水平放置的電阻可忽略的平行金屬導軌，導軌間距為L，在水平導軌的左側存在磁感應強度方向垂直導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B，磁場區(qū)域的長度為d，導軌的右端接有一電阻R，左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接，將一阻值也為R的導體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放，導體棒最終恰好停在磁場的右邊界處．已知導體棒與水平導軌接觸良好，且動摩擦因數(shù)為μ，則下列說法中正確的是()A．通過電阻R的最大電流為eq\f(BL\r(2gh),R)B．流過電阻R的電荷量為eq\f(BLd,R)C．整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱為mghD．電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)mg(h－μd)【答案】D【解析】導體棒剛進入磁場的瞬間速度最大，產(chǎn)生的感應電流最大，由機械能守恒定律mgh＝eq\f(1,2)mv2，E＝BLv，I＝eq\f(E,2R)，解得I＝eq\f(BL\r(2gh),2R)，A錯誤；流過R的電荷量為q＝eq\f(ΔΦ,2R)＝eq\f(BdL,2R)，B錯誤；由能量守恒定律可知整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝mgh－μmgd，C錯誤；由于導體棒的電阻也為R，則電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱Q1＝eq\f(1,2)Q＝eq\f(1,2)(mgh－μmgd)，D正確．5．如圖甲所示，100匝的線圈(圖中只畫了2匝)兩端A、B與一個R＝40Ω的電阻相連．線圈內(nèi)有垂直指向紙內(nèi)方向的磁場，線圈中的磁通量按圖乙所示規(guī)律變化．已知線圈的電阻是10Ω，則()A．線圈內(nèi)感應電流的方向為逆時針B．A點電勢比B點電勢高C．A、B兩點間的電勢差為20VD．0.2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的電能為1.6J【答案】D【解析】由圖可知，穿過線圈的磁通量方向向里減小，則根據(jù)楞次定律可知，線圈內(nèi)感應電流的方向為順時針，外電路中電流從B點經(jīng)電阻R流到A點，所以A點電勢比B點電勢低，A、B錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定律可得，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝100×eq\f(0.08－0.04,0.2)V＝20V，根據(jù)閉合電路歐姆定律，可得電路中的電流為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(20,40＋10)A＝0.4A，則A、B兩點間的電勢差為U＝IR＝0.4×40V＝16V，C錯誤；0.2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的電能等于電路中電流所做的總功，即為W＝EIt＝20×0.4×0.2J＝1.6J，D正確．6．水平圓形導體環(huán)置于豎直方向的勻強磁場中，規(guī)定如圖甲所示導體環(huán)中電流的方向為正方向，磁場向上為正．磁感應強度B隨時間t按圖乙變化時，下列能正確表示導體環(huán)中感應電流變化情況的是() A B C D【答案】A【解析】規(guī)定以向上為磁場的正方向，從圖乙可知，0～1s磁感應強度向下且減小，則通過線圈的磁通量在減小，根據(jù)楞次定律，感應電流產(chǎn)生的磁場方向向下，則感應電流與圖甲所示電流方向相同，為正方向，同理可知1～2s電流為正方向、2～4s為負方向，4～5s為正方向；根據(jù)法拉第電磁感應定律及歐姆定律，線圈的感應電流為I＝eq\f(E,R)＝eq\f(S\f(ΔB,Δt),R)＝eq\f(Sk,R)，其中R為線圈的電阻，k為磁感應強度的變化率，從圖乙可以看出k為定值，即電流大小恒定，B、C、D錯誤，A正確．7．(多選)如圖所示，豎直放置的U形光滑導軌寬L＝1m，與一電容C＝0.01F的電容器和理想電流表串聯(lián)．導軌平面有垂直于紙面向外、B＝1T的勻強磁場，質量為m＝0.01kg的金屬棒ab與導軌接觸良好，由靜止釋放后沿導軌下滑．g取10m/s2，不計一切阻力和電阻，下列判斷正確的是()A．金屬棒下滑過程中做加速度減小的加速運動B．金屬棒下滑過程中做加速度大小為5m/s2的勻加速運動C．金屬棒下滑過程中電流表的示數(shù)恒為0.05AD．金屬棒下滑0.9m時，速度大小為3m/s【答案】BCD【解析】對金屬棒受力分析，可知受重力和安培力作用，根據(jù)牛頓第二定律有mg－BIL＝ma，又任意時刻導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E＝BLv，電容器的電量Q＝CU＝CBLv，I＝eq\f(ΔQ,Δt)＝CBLeq\f(Δv,Δt)＝CBLa，聯(lián)立解得a＝eq\f(mg,CB2L2＋m)＝5m/s2，A錯誤，B正確；根據(jù)牛頓第二定律有mg－BIL＝ma，可得I＝0.05A，C正確；金屬棒向下做勻加速直線運動，根據(jù)v2＝2ah，代入數(shù)據(jù)解得v＝3m/s，D正確．8．(多選)如圖甲、乙所示，電感線圈自感系數(shù)很大，其電阻等于定值電阻R.接通S，電路穩(wěn)定后，燈泡A均發(fā)光，則下列說法正確的是()A．在電路甲中，閉合S，A將逐漸變亮B．在電路乙中，閉合S，A將逐漸變亮C．在電路甲中，電路穩(wěn)定后斷開S，A將先變得更亮，然后逐漸變暗，最后熄滅D．在電路乙中，電路穩(wěn)定后斷開S，A將先變得更亮，然后逐漸變暗，最后熄滅【答案】AD【解析】在電路甲中，燈泡A與電感線圈在同一支路，流過電流相同，閉合S，電感線圈中的自感電動勢的作用會使得支路中的電流逐漸增大，則燈泡A將逐漸變亮，A正確；在電路乙中，燈泡A與電感線圈并聯(lián)，閉合S，電感線圈中的電動勢作用不會使得燈泡A的支路電流逐漸增大，則燈泡A立即變亮，B錯誤；在電路甲中，燈泡A與電感線圈在同一支路，流過電流相同，電路穩(wěn)定后斷開S，電感線圈中的自感電動勢作用會使得支路中的電流瞬間不變，然后逐漸減小，所以燈泡A只會逐漸變暗，然后熄滅，不會閃亮，C錯誤；在電路乙中，燈泡A與電感線圈并聯(lián)，由于燈泡A支路的總電阻大，則燈泡A支路的電流小，電感線圈支路的電流大．電路穩(wěn)定后斷開S，電感線圈中的自感電動勢作用會阻礙電感線圈支路中的電流減小，此時電感線圈相當于一個電源給小燈泡A供電，因此流過燈泡A的電流會突然增大，然后再逐漸減小，所以燈泡A將先變得更亮，然后逐漸變暗，最后熄滅，故D正確．9．(2022年深圳期末)如圖所示PQ、MN為足夠長的兩平行金屬導軌，它們之間連接一個阻值R＝3Ω的電阻，導軌間距為L＝1m，導軌電阻不計．長為1m，質量m＝0.5kg的均勻金屬棒水平放置在導軌上(金屬棒電阻r＝1Ω)，它與導軌的滑動摩擦因數(shù)μ＝0.5，導軌平面的傾角為θ＝37°，在垂直導軌平面方向有勻強磁場，磁感應強度為B＝1T，現(xiàn)讓金屬棒AB由靜止開始下滑，若金屬棒下滑距離為s＝20m時速度恰好達到最大，(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：(1)金屬棒達到的最大速度；(2)金屬棒由靜止開始下滑距離為s＝20m的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)金屬棒由靜止開始下滑距離為s＝20m的過程中，通過R的電荷量q.解：(1)對金屬棒作受力分析，金屬棒達到最大速度時有mgsinθ＝B