試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁2.4電磁感應的案例分析基礎鞏固2021—2022學年高中物理滬教版（2019）選擇性必修第二冊一、選擇題（共15題）1．如圖所示，豎直方向上有一寬度為d的U形金屬框軌道接有電阻R．一長為L的導體棒OM從圖示位置繞O點順時針轉動至虛線處，導體棒轉動過程中始終保持與金屬框接觸良好，導體棒電阻不計，金屬框所在空間有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為B．則導體棒轉動過程中，電阻R上通過的電荷量為(

)A．B．C．D．2．如圖所示，閉合導線框向右勻速穿過垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域，磁場區(qū)域寬度大于線框尺寸，規(guī)定線框中逆時針方向的電流為正，則線框中電流i隨時間t變化的圖象可能正確的是（

）A． B．C． D．3．質量和阻值都相等的桿1、2，靜止放置在兩光滑平行導軌上，導軌水平，某時刻桿2受到恒定水平外力作用，如圖，則兩桿的運動情形描述正確的是（

）A．開始兩桿做變加速運動，穩(wěn)定時，兩桿以相同的加速度做勻變速直線運動B．開始兩桿做勻加速運動，穩(wěn)定時，兩桿相同的速度做勻速直線運動C．開始兩桿做勻加速運動，穩(wěn)定時，兩桿以恒定的速度差做勻速直線運動D．開始兩桿做變加速運動，穩(wěn)定時，兩桿以恒定的速度差做勻速直線運動4．一正方形金屬線框位于有界勻強磁場區(qū)域內，線框平面與磁場垂直，線框的右邊緊貼著磁場邊界，如圖甲所示。t=0時刻對線框施加一水平向右的外力，讓線框從靜止開始做勻加速直線運動穿過磁場，外力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示。已知線框質量m=1kg、電阻R=1Ω，以下說法錯誤的是（）A．線框做勻加速直線運動的加速度為1m/s2B．勻強磁場的磁感應強度為C．線框穿過磁場的過程中，通過線框的電荷量為D．線框邊長為0.5m5．如圖所示為幾個有理想邊界的磁場區(qū)域，相鄰區(qū)域的磁感應強度B大小相等、方向相反，區(qū)域的寬度均為L.現(xiàn)有一邊長為L的正方形導線框由圖示位置開始，沿垂直于區(qū)域邊界的直線勻速穿過磁場區(qū)域，速度大小為v.設逆時針方向為電流的正方向，下列各圖能正確反映線框中感應電流的是()A． B．C． D．6．如圖所示，兩個相鄰的有界勻強磁場區(qū)域，磁感應強度的大小分別為、，磁場方向分別為垂直紙面向外、向里，兩磁場邊界均與軸垂直且寬度均為，在軸方向足夠長?，F(xiàn)有一邊長為的正方形導線框，從圖示位置開始，在外力的作用下沿軸正方向勻速穿過磁場區(qū)域，在運動過程中，對角線始終與軸平行。線框中感應電動勢的大小為、線框所受安培力的大小為。下列關于、隨線框向右勻速運動距離的圖像正確的是（）A． B．C． D．7．如圖甲所示，相距為L的金屬導軌MN、PQ傾斜放置，與水平方向夾角為α，在NQ上接一阻值為R的電阻，裝置處于與MN、PQ所在平面垂直的勻強磁場中．現(xiàn)有一根長度為L、質量為m、電阻為r的金屬桿ab放置在導軌上，接觸良好．用與桿垂直的外力F使ab桿沿導軌向上運動時，電阻R產(chǎn)生的電功率隨時間的變化規(guī)律P－t圖象如圖乙所示，為一條拋物線．則外力F、桿的運動速度v、桿的加速度a隨時間t，克服重力做功的功率隨位移x的變化規(guī)律可能正確的是

A． B． C． D．8．如圖所示為有理想邊界的兩個勻強磁場，磁感應強度相同，兩邊界間距為L．一邊長為2L的正方形線框abcd由粗細均勻的電阻絲圍成，線框從位置Ⅰ勻速運動到位置Ⅱ，則整個過程中線框a、b兩點間的電勢差Uab隨時間t變化的圖像是（）A． B． C． D．9．如圖所示，兩條水平放置的間距為L，阻值可忽略的平行金屬導軌CD、EF，在水平導軌的右端接有一電阻R，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．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．電阻R的最大電流為B．整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱為mghC．流過電阻R的電荷量為D．電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為mgh10．如圖所示，寬度為d的兩條平行虛線之間存在一垂直紙面向里的勻強磁場，一直徑小于d的圓形導線環(huán)沿著水平方向勻速穿過磁場區(qū)域，規(guī)定逆時針方向為感應電流的正方向，由圓形導線環(huán)剛進入磁場開始計時，則關于導線環(huán)中的感應電流i隨時間t的變化關系，下列圖像中可能的是（） B． C． D．11．如圖所示，一寬度為40cm的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里．一邊長為20cm的正方形閉合導線框abcd位于紙面內，以垂直于磁場邊界的恒定速度20cm/s通過磁場區(qū)域．在運動過程中線框的ab邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行．從ab邊剛進入磁場時開始計時，在圖2中正確表示ab兩點間的電勢差Uab隨時間變化規(guī)律的是（

）A． B． C． D．12．電阻為，邊長為L=0.5m的正方形線圈位于隨時間變化的勻強磁場內，磁場方向垂直線圈所在的平面（紙面），如圖（甲）所示，取向里為正方向。當磁場按圖（乙）變化時，取線圈中電流逆時針為正方向，則線圈中產(chǎn)生感應電流圖象為(

)A．B．C．D．13．如圖所示，電阻不計的平行金屬導軌與水平面成θ角，導軌與定值電阻R1和R2相連，勻強磁場垂直穿過導軌平面。有一導體棒ab，質量為m，其電阻R0與定值電阻R1和R2的阻值均相等，與導軌之間的動摩擦因數(shù)為。若使導體棒ab沿導軌向上滑動，當上滑的速度為v時，受到的安培力大小為F，此時（）A．電阻R1消耗的熱功率為B．電阻R0消耗的熱功率為C．整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為D．整個裝置消耗的機械功率為Fv14．很多人喜歡到健身房騎車鍛煉，某同學根據(jù)所學知識設計了一個發(fā)電測速裝置．如圖所示．自行車后輪置于垂直車身平面向里的勻強磁場中，后輪圓形金屬盤在磁場中逆時針轉動時，可等效成一導體棒繞圓盤中心O轉動．已知該磁場的磁感應強度大小為B，圓盤半徑為l，圓盤電阻不計．導線通過電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連，導線兩端a、b間接一阻值R的小燈泡．后輪勻速轉動時，用電壓表測得a、b間電壓U．則下列說法正確的是A．a(chǎn)連接的是電壓表的正接線柱B．若圓盤勻速轉動的時間為t，則該過程中克服安培力做功C．自行車后輪邊緣的線速度大小是D．自行車后輪轉動的角速度是15．如圖甲所示，足夠長的不可伸長的柔軟輕導線跨過滑輪懸掛兩條水平金屬棒MN、PQ，棒長均為l=0.50m，電阻值均為R=1.0Ω，MN質量m1=0.10kg，PQ質量m2=0.20kg，整個裝置處于磁感應強度B=1.0T的勻強磁場中，磁場方向水平且垂直于MN和PQ，剛開始用外力使整個系統(tǒng)靜止，t=0時刻，對金屬棒MN施加一個豎直向下的外力F，使之由靜止開始運動，運動過程中電路中的電流I隨時間t變化的關系如圖乙所示，電路中其他部分電阻忽略不計，g取10m/s2（）A．2.0s末金屬棒MN瞬時速度為1.6m/sB．4.0s末力F的瞬時功率為0.64WC．0~3.0s內PQ桿所受安培力沖量大小為0.9N·sD．若0~3.0s時間內MN上產(chǎn)生的熱量為0.36J，則F對金屬棒MN所做的功約為2.7J二、填空題（共3題）16．兩個由相同導線組成的正方形線框邊長之比為2:1，由磁場外分別以2v和v勻速拉入勻強磁場中，不計一切摩擦，且導線電阻與長度成正比，則在此過程中線框中產(chǎn)生的熱量之比為__，通過線框截面的電量之比為__。17．如圖所示，質量為m、電阻為R、邊長為l的正方形閉合單匝導線框，從距離有水平邊界的勻強磁場上方某一高度h處由靜止開始自由下落，磁感應強度為B，線框下落過程中其底邊始終保持水平，線框平面保持與磁場方向垂直.為使該線框在進入磁場過程中做勻速運動，則它開始下落的高度______.在線框全部進入磁場的過程中，通過導線截面的電荷量________.18．利用超導體可以實現(xiàn)磁懸浮，如圖是超導磁懸浮的示意圖，在水平桌面上有一個周長為L的超導圓環(huán)，將一塊質量為m的永磁鐵從圓環(huán)的正上方緩慢下移，由于超導圓環(huán)跟磁鐵之間有排斥力，結果永磁鐵懸浮在超導圓環(huán)的正上方高處平衡（1）若測得圓環(huán)a點磁場如圖所示，磁感應強度為，方向與水平方向成角，問此時超導圓環(huán)中電流的大小和方向？___________（2）在接下來的幾周時間內，人們發(fā)現(xiàn)永磁鐵在緩慢下移．經(jīng)過較長時間T后，永磁鐵的平衡位置在離桌面高處．有一種觀點認為超導體也有很微小的電阻，只是現(xiàn)在一般儀器無法直接測得，超導圓環(huán)內電流的變化造成了永磁鐵下移，并設想超導電流隨時間緩慢變化的圖，你認為哪張圖相對合理，為什么？________（3）若測得此時a點的磁感應強度變?yōu)椋瑠A角變?yōu)?，利用上面你認為相對正確的電流變化圖，求出該超導圓環(huán)的電阻？____三、綜合題（共4題）19．如圖所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導軌、與水平面成角。其電阻不計，間距為。長度也為的金屬桿a、b用細線連接，質量分別為m和，兩桿的總電阻為R。沿導軌向上的外力F作用在桿a上，使兩桿垂直導軌靜止。整個裝置處在垂直于導軌平面向上的勻強磁場中，磁感強度為B，重力加速度為g。現(xiàn)將細線燒斷，保持F不變，金屬桿a、b始終與導軌垂直并接觸良好。求：（1）外力F的大??；（2）細線燒斷后，任意時刻桿a與b運動的速度大小之比；（3）桿a、b分別達到的最大速度的大小。20．相距為L＝2m的足夠長的金屬直角導軌如圖甲所示放置，它們各有一邊在同一水平面內，另一邊垂直于水平面。質量相同的金屬細桿ab、cd與導軌垂直接觸形成閉合回路，細桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，導軌電阻不計，細桿ab、cd電阻分別為R1＝0.6Ω，R2＝0.4Ω。整個裝置處于磁感應強度大小為B＝0.50T、方向豎直向上的勻強磁場中。當ab在平行于水平導軌的拉力F作用下從靜止開始沿導軌勻加速運動時，cd桿也同時從靜止開始沿導軌向下運動。測得拉力F與時間t的關系如圖乙所示。（g＝10m/s2）（1）求ab桿的加速度大小a和質量m；（2）當cd桿達到最大速度時，求ab桿的速度大小v1；（3）當cd桿達到最大速度時，求cd桿的速度大小v2；（4）若從開始到cd桿達到最大速度的過程中拉力F做了5.2J的功，求該過程中ab桿所產(chǎn)生的焦耳熱Qab。21．如圖所示，有兩根足夠長的平行導軌水平放置，右側用一小段光滑圓弧和另一對豎直光滑導軌平滑連接，導軌間距L=1m。細金屬棒ab和cd垂直于導軌靜止放置，它們的質量m均為1kg，ab棒電阻R1為0.2Ω，cd棒電阻R2為0.3Ω。cd棒右側1m處有一垂直于導軌平面向下的矩形勻強磁場區(qū)域，磁感應強度B=1T，磁場區(qū)域長為s。以cd棒的初始位置為原點，向右為正方向建立坐標系，在<0區(qū)域棒與導軌間的摩擦因素為0.05，>0區(qū)域導軌光滑?，F(xiàn)用向右的水平變力F作用于ab棒上，力隨時間變化的規(guī)律為F=（0.5t+1）N，作用時間4s后撤去F。撤去F時ab棒正好與cd棒發(fā)生彈性碰撞，cd棒向右運動。金屬棒與導軌始終接觸良好，導軌電阻不計，空氣阻力不計，重力加速度g=10m/s2。求：（1）撤去力F的瞬間，ab棒的速度大??；（2）若cd棒滑上右側豎直導軌的最大高度h為0.45m，求磁場區(qū)域長s及cd棒運動過程中ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱；（3）若可以通過調節(jié)磁場右邊界的位置來改變s的大小，求cd棒最后靜止時的位置x與s的關系。22．如圖所示，豎直放置的平行導軌上擱置了一根與導軌接觸良好的金屬棒，當棒下落時，能垂直切割磁感線，試標出棒的感應電流方向和所受磁場力的方向.答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．A2．B3．A4．B5．D6．B7．A8．A9．C10．A11．C12．A13．C14．C15．D16．

8:1

2:117．

18．

（1）磁場的水平分量對圓環(huán)的作用力為豎直向下，由左手定則判斷電流方向為adcba，對磁鐵由解得（2）當磁鐵下降時，減小，增大，增大，故根據(jù)可知，I減小，故選乙圖；（3）磁鐵下降前后環(huán)中電流為根據(jù)能量守恒定律得解得19．（1）