專題強(qiáng)化練（十一）電磁感應(yīng)1．(多選)如圖為電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)。磁體附近的金屬弦被磁化，在弦振動過程中線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音。下列說法正確的是(BC)A．拾音器的工作原理是利用了電流的磁效應(yīng)現(xiàn)象B．取走磁體，電吉他將不能正常工作C．減少線圈匝數(shù)，可減小線圈中的感應(yīng)電動勢D．弦振動過程中，線圈中的電流方向不變解析：電吉他的拾音器由磁鐵和線圈組成，金屬弦被磁化，彈動金屬弦，相當(dāng)于線圈做切割磁感線運(yùn)動，在線圈中就會產(chǎn)生對應(yīng)的音頻電流，利用了電磁感應(yīng)的原理，故A錯誤；取走磁體，就沒有磁場，振弦不能切割磁感線產(chǎn)生電流，電吉他將不能正常工作，故B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，減少線圈的匝數(shù)可以減小線圈中的感應(yīng)電動勢，故C正確；弦振動過程中，螺線管磁通量有增加過程，有減小過程，所以線圈中電流方向變化，故D錯誤。2．如圖甲所示，驅(qū)動線圈通過開關(guān)S與電源連接，發(fā)射線圈放在絕緣且內(nèi)壁光滑的發(fā)射導(dǎo)管內(nèi)。閉合開關(guān)S后，在0到t0內(nèi)驅(qū)動線圈的電流iab隨時間t的變化如圖乙所示。在這段時間內(nèi)，下列說法正確的是(B)A．驅(qū)動線圈內(nèi)部的磁場水平向左B．發(fā)射線圈內(nèi)部的感應(yīng)磁場水平向左C．t＝0時發(fā)射線圈所受的安培力最大D．t＝t0時發(fā)射線圈中的感應(yīng)電流最大解析：根據(jù)安培定則，驅(qū)動線圈內(nèi)的磁場方向水平向右，A錯誤；由題圖乙可知，通過發(fā)射線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，發(fā)射線圈內(nèi)部的感應(yīng)磁場方向水平向左，B正確；t＝0時驅(qū)動線圈的電流變化最快，則此時通過發(fā)射線圈的磁通量變化最快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，但此時磁場最弱，安培力不是最大值；同理，t＝t0時發(fā)射線圈中的感應(yīng)電流最小，C、D錯誤。3．(多選)(2024·梅州市一模)磁力小車如圖甲所示，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以簡化為如圖乙所示，其中A、B是具有單向?qū)щ娦缘陌l(fā)光二極管(正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，與線圈C構(gòu)成閉合回路。實(shí)驗(yàn)前，磁力小車靜止在水平桌面上(不計一切阻力)。關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列說法正確的是(ABC)A．將強(qiáng)磁鐵N極快速靠近小車，二極管A將閃亮B．將強(qiáng)磁鐵S極快速靠近小車，二極管B將閃亮C．將強(qiáng)磁鐵N極快速靠近小車，小車將向右運(yùn)動D．將強(qiáng)磁鐵S極快速靠近小車，小車將向左運(yùn)動解析：將磁鐵N極快速靠近線圈，穿過線圈的磁通量增大，由“楞次定律”可知，整個回路中產(chǎn)生逆時針方向(從左向右看)的感應(yīng)電流，二極管A將閃亮，故A正確；將磁鐵S極快速靠近線圈，穿過線圈的磁通量增大，由“楞次定律”可知，整個回路中產(chǎn)生順時針方向(從左向右看)的感應(yīng)電流，則二極管B將閃亮，故B正確；不管是強(qiáng)磁鐵N極快速靠近小車，還是強(qiáng)磁鐵S極快速靠近小車，根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”，小車都將向右運(yùn)動，故C正確，D錯誤。4．(多選)(2024·廣東大亞灣區(qū)聯(lián)合模擬)如圖所示，將兩個相同的U形光滑金屬導(dǎo)軌，平行放置于一方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中的水平面，兩導(dǎo)軌的上軌和下軌所在平面均與水平面平行，完全相同的兩根勻質(zhì)金屬桿ab和cd靜止于兩導(dǎo)軌面上，且桿與軌道垂直。導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，現(xiàn)用一水平向右的恒力F拉ab桿，則(BC)A．cd桿將向左運(yùn)動B．a(chǎn)b桿先做變加速，后做勻加速運(yùn)動C．回路的感應(yīng)電流先增大，后不變D．某段時間內(nèi)，F(xiàn)所做的功等于回路產(chǎn)生的焦耳熱解析：根據(jù)題意可知，用一水平向右的恒力F拉ab桿，ab桿向右運(yùn)動，由右手定則可知，感應(yīng)電流由b→a，則cd桿中電流由c→d，由左手定則可知，cd桿受向右的安培力，將向右運(yùn)動，故A錯誤；設(shè)ab桿運(yùn)動的速度為v1，cd桿運(yùn)動的速度為v2，則感應(yīng)電動勢E＝BL(v1－v2)，感應(yīng)電流I＝eq\f(BL(v1－v2),R)，ab桿和cd桿的安培力大小相等FA＝BIL＝eq\f(B2L2(v1－v2),R)，對ab桿由牛頓第二定律有F－eq\f(B2L2(v1－v2),R)＝ma1，對cd桿由牛頓第二定律有eq\f(B2L2(v1－v2),R)＝ma2，初始速度均為零，則開始運(yùn)動時有a1>a2，相對速度v1－v2增大，感應(yīng)電流增大，安培力增大，則ab桿做加速度減小的加速運(yùn)動，cd桿做加速度增大的加速運(yùn)動，當(dāng)加速度相等時，兩者的相對速度恒定，則感應(yīng)電動勢一定，感應(yīng)電流一定，即安培力一定，則加速度一定，即之后兩桿以恒定加速度做勻加速直線運(yùn)動，綜上所述，ab桿先做變加速，后做勻加速運(yùn)動，回路的感應(yīng)電流先增大，后不變，故B、C正確；由上述分析可知，兩桿一直做加速運(yùn)動，由能量守恒定律可知，某段時間內(nèi)，F(xiàn)所做的功等于回路產(chǎn)生的焦耳熱和兩桿增加的動能之和，故D錯誤。5．(多選)(2024·韶關(guān)市綜合測試)電磁緩沖裝置廣泛應(yīng)用于高鐵等交通工具，它利用電磁力來實(shí)現(xiàn)有效緩沖，其原理圖如圖所示。減速區(qū)分布著兩部分磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ(俯視)，分別存在著垂直于紙面向內(nèi)和垂直于紙面向外的寬度均為L的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B。緩沖車質(zhì)量為M，其底部最前端固定有邊長也為L的N匝正方形線圈，線圈電阻為r，緩沖車以速度v0無動力進(jìn)入減速區(qū)，不計摩擦及空氣阻力，則(ABD)A．緩沖車的線圈進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ的過程中，線圈中的感應(yīng)電流(從上往下看)沿逆時針方向B．緩沖車的線圈進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ的過程中，車做加速度減小的減速運(yùn)動C．若緩沖車的線圈剛進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時的速度為v，此時緩沖車受到的安培力大小為eq\f(2N2B2L2,r)D．從緩沖車的線圈進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ開始，緩沖車運(yùn)動位移為L的過程中，通過線圈的電荷量為eq\f(2NBL2,r)解析：根據(jù)右手定則，緩沖車的線圈進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ的過程中，線圈中的感應(yīng)電流(從上往下看)沿逆時針方向，故A正確；緩沖車的線圈進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ的過程中，根據(jù)牛頓第二定律NIBL＝Ma，線圈中的電流I＝eq\f(NBLv,r)，可得a＝eq\f(N2B2L2v,Mr)，根據(jù)左手定則，緩沖車受到的安培力向左，故緩沖車的線圈進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ的過程中，車做加速度減小的減速運(yùn)動，故B正確；若緩沖車的線圈剛進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時的速度為v，線圈中的電流I′＝eq\f(2NBLv,r)，此時緩沖車受到的安培力大小F′＝2I′NBL＝eq\f(4N2B2L2v,r)，故C錯誤；從緩沖車的線圈進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ開始，緩沖車運(yùn)動位移為L的過程中，通過線圈的電荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt＝eq\f(NΔΦ,rΔt)Δt＝eq\f(NΔΦ,r)＝eq\f(N·2BL2,r)＝eq\f(2NBL2,r)，故D正確。6．(多選)(2024·茂名市一模)如圖(a)所示，底部固定有正方形線框的列車進(jìn)站?？繒r，以初速度v水平進(jìn)入豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的正方形有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖(b)所示，假設(shè)正方形線框邊長為l，每條邊的電阻相同。磁場的區(qū)域邊長為d，且l<d，列車運(yùn)動過程中受到的軌道摩擦力和空氣阻力恒定，下列說法正確的是(BC)A．線框右邊剛剛進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電流沿逆時針方向，其兩端的電壓為BlvB．線框右邊剛剛進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電流沿順時針方向，其兩端的電壓為eq\f(3,4)BlvC．線框進(jìn)入磁場過程中，克服安培力做的功等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱D．線框離開磁場過程中，克服安培力做的功等于線框減少的動能解析：根據(jù)右手定則，線框進(jìn)入磁場時，感應(yīng)電流沿順時針方向，線框此時切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Blv，導(dǎo)線框右邊兩端的電壓為路端電壓，即U＝eq\f(3,4)E＝eq\f(3,4)Blv，故A錯誤，B正確；根據(jù)功能關(guān)系可知線框克服安培力做的功全部轉(zhuǎn)化為電能，線框?yàn)榧冸娮桦娐?，則又全部轉(zhuǎn)化為線框中產(chǎn)生的焦耳熱，則克服安培力做的功等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱，故C正確；線框離開磁場過程中，根據(jù)動能定理可知克服安培力做功與克服摩擦力、空氣阻力做功之和等于線框和列車動能的減小量，故D錯誤。7.(多選)(2024·廣東省部分學(xué)校二模)發(fā)電機(jī)的工作原理可以簡化為如圖所示的情景。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直于光滑導(dǎo)軌放管，導(dǎo)軌間距為l，導(dǎo)軌間分布著垂直于導(dǎo)軌平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。將負(fù)載(電阻為R的電熱毯)接入導(dǎo)軌中形成閉合回路，導(dǎo)體棒在恒力F0的作用下由靜止開始沿光滑導(dǎo)軌運(yùn)動。t時刻，導(dǎo)體棒速度達(dá)到v。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒電阻忽略不計，導(dǎo)軌無限長，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。下列說法正確的是(CD)A．t時刻，導(dǎo)體棒運(yùn)動速度v＝eq\f(F0,m)tB．0到t時間內(nèi)發(fā)電機(jī)電動勢隨時間先增大后不變C．t時刻，電熱毯的功率為eq\f(B2l2v2,R)D．電熱毯的功率最終將達(dá)到eq\f(Feq\o\al(2,0)R,B2l2)解析：根據(jù)動量定理有F0t－Beq\o(I,\s\up7(－))lt＝mv，則v<eq\f(F0t,m)，A錯誤；導(dǎo)體棒在恒力F0的作用下運(yùn)動，由于電動勢E＝Blv，電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Blv,R)，導(dǎo)體棒所受安培力F安＝BIl＝eq\f(B2l2v,R)，導(dǎo)體棒的加速度a＝eq\f(F0－F安,m)＝eq\f(F0,m)－eq\f(B2l2v,mR)，由此可知，隨著導(dǎo)體棒速度的增大，加速度逐漸減小，當(dāng)加速度減小為零后，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動，由于不知道t時刻加速度是否為零，則發(fā)電機(jī)電動勢可能隨時間先增大后不變，也可能一直增大，B錯誤；t時刻，電熱毯的功率P＝I2R＝eq\f(B2l2v2,R)，C正確；最終，導(dǎo)體棒勻速，即a＝eq\f(F0,m)－eq\f(B2l2vm,mR)＝0，此時vm＝eq\f(F0R,B2l2)，電熱毯的功率Pm＝eq\f(B2l2veq\o\al(2,m),R)＝eq\f(Feq\o\al(2,0)R,B2l2)，D正確。8．電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)武器。如圖所示的是導(dǎo)軌式電磁炮的原理結(jié)構(gòu)示意圖。一對足夠長的光滑水平金屬加速導(dǎo)軌M、N與可控電源相連，M、N導(dǎo)軌的間距為L且電阻不計，在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。裝有“電磁炮”彈體的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌M、N上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒(含彈體)的總質(zhì)量為m。在某次試驗(yàn)發(fā)射時，若接通電源瞬間為導(dǎo)體棒ab提供的電流為I，不計空氣阻力，則(B)A．若要導(dǎo)體棒向右加速，則電流需從a端流向b端B．在接通電源瞬間，導(dǎo)體棒的加速度為eq\f(BIL,m)C．若電源輸出電壓恒定，則導(dǎo)體棒可做勻加速直線運(yùn)動D．若電源輸出電壓恒定，則導(dǎo)體棒所受的安培力將隨著速度的增大而增大解析：若要導(dǎo)體棒向右加速，由左手定則可知電流需從b端流向a端，故A不符合題意；在接通電源瞬間，導(dǎo)體棒所受安培力F＝BIL，導(dǎo)體棒的加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(BIL,m)，故B符合題意；若電源輸出電壓恒定，隨著導(dǎo)體棒運(yùn)動的速度增加，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的反向電動勢增加，回路中的電流減小，使棒受到的安培力減小，導(dǎo)體棒不會做勻加速直線運(yùn)動，故C、D不符合題意。9．如圖所示，間距為L且足夠長的金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，導(dǎo)軌電阻與長度成正比，豎直向下的勻強(qiáng)磁場范圍足夠大，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)軌左端用導(dǎo)線連接阻值為R的定值電阻，阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌接觸良好。在導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的最左端以速度v勻速向右運(yùn)動的過程中，下列說法正確的是(D)A．回路中的電流逐漸變大B．回路中電流方向沿順時針(俯視)C．導(dǎo)體棒兩端的電壓大小為BLvD．導(dǎo)軌的發(fā)熱功率先變大后變小解析：導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLv為定值，而導(dǎo)軌電阻與長度成正比，設(shè)單位長度導(dǎo)軌的電阻為r，則運(yùn)動距離為l時，導(dǎo)軌的電阻R1＝2lr，而l＝vt，故導(dǎo)軌的電阻可表示為R1＝2vtr，由閉合電路的歐姆定律可得回路中的電流I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(BLv,2R＋2vtr)，可知回路中的電流逐漸減小，故A錯誤；根據(jù)楞次定律結(jié)合安培定則可知，回路中電流方向沿逆時針(俯視)，故B錯誤；切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，則可知導(dǎo)體棒兩端的電壓即為路端電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可得，導(dǎo)體棒兩端的電壓U＝eq\f(R＋2vtr,2R＋2vtr)·BLv，故C錯誤；令導(dǎo)軌的電阻為R′，將回路中的定值電阻并入電源的內(nèi)阻，則電源的等效內(nèi)阻為2R，此時導(dǎo)軌的熱功率就等于電源的輸出功率，而電源的輸出功率P出＝I2R′＝eq\f(E2R′,(2R＋R′)2)＝eq\f(E2R′,(R′－2R)2＋8RR′)＝eq\f(E2,\f((R′－2R)2,R′)＋8R)，則可知當(dāng)R′＝2R時，導(dǎo)軌的熱功率達(dá)到最大值，且最大值為eq\f(E2,8R)，因此可知導(dǎo)軌的發(fā)熱功率先變大后變小，故D正確。10．現(xiàn)有一航天器A，通過一根金屬長繩在其正下方系一顆繩系衛(wèi)星B，一起在赤道平面內(nèi)繞地球做自西向東的勻速圓周運(yùn)動。航天器A、繩系衛(wèi)星B以及地心始終在同一條直線上。不考慮稀薄的空氣阻力，不考慮繩系衛(wèi)星與航天器之間的萬有引力，金屬長繩的質(zhì)量不計，下列說法正確的是(C)A．正常運(yùn)行時，金屬長繩中拉力為零B．繩系衛(wèi)星B的線速度大于航天器A的線速度C．由于存在地磁場，金屬長繩上航天器A端電勢高于繩系衛(wèi)星B端電勢D．若在繩系衛(wèi)星B的軌道上存在另一顆獨(dú)立衛(wèi)星C，其角速度小于繩系衛(wèi)星B的角速度解析：根據(jù)題意可知Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，解得v＝eq\r(\f(GM,r))，若沒有長繩，則A的線速度小于B的線速度，A、B兩點(diǎn)連線不可能總經(jīng)過地心；若A、B用金屬長繩連接，且A、B連線和地心總共線，則A、B之間的長繩拉力肯定不為零，且繩的拉力對A做正功，對B做負(fù)功，這樣使得衛(wèi)星B的角速度小于同軌道上獨(dú)立衛(wèi)星C的角速度；故A、D錯誤。由題意可知，A、B以相同的角速度繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動，根據(jù)v＝ωr可知，繩系衛(wèi)星B的線速度小于航天器A的線速度，故B錯誤。在赤道處的地磁場由南向北，金屬長繩由西向東切割磁感線，根據(jù)右手定則可知，金屬長繩上航天器A端電勢高于繩系衛(wèi)星B端電勢，故C正確。11．如圖所示，在兩根水平的平行光滑金屬導(dǎo)軌右端c、d處，連接兩根相同的平行光滑eq\f(1,4)圓弧導(dǎo)軌。圓弧導(dǎo)軌均處于豎直面內(nèi)，與水平軌道相切，半徑r＝0.5m，頂端a、b處連接一阻值R＝2.0Ω的電阻，平行導(dǎo)軌各處間距均為L＝0.5m，導(dǎo)軌電阻不計。整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝2.0T。一根質(zhì)量m＝1.0kg、電阻R0＝1.0Ω的金屬棒在水平拉力F作用下從ef處由靜止開始