1、1专题限时训练 11 电磁感应时间：45 分钟一、单项选择题1利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC 卡)的工作原理及相关问题IC 卡内部有一个由电感线圈 L 和电容 C 构成的 LC 振荡电路，公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波刷卡时，IC 卡内的线圈 L 中产生感应电流，给电容 C 充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输下列说法正确的是( B )AIC 卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC 卡才能有效工作C若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈 L 中不会产生感应电流DIC 卡
2、只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息解析：IC 卡工作所需要的能量来源于读卡机，IC 卡本身没有能量，选项 A 错误；根据IC 卡设计原理，只有读卡机发射特定的电磁波时，IC 卡才能有效工作，选项 B 正确；若读卡机发射的电磁波偏离特定频率，根据电磁感应的原理，线圈 L 中也会有感应电流，但电容 C 不能达到一定的电压，IC 卡不能有效工作，选项 C 错误；IC 卡可以向读卡机传输自身的数据信息，否则读卡机不能正常工作，选项 D 错误2.(2018福建质检)法拉第在 1831 年发现了“磁生电”现象如图所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈 A 和电池连接，线圈 B
3、 用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针实验中可能观察到的现象是( C )A用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转B线圈 B 匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转C线圈 A 和电池连接瞬间，小磁针会偏转D线圈 A 和电池断开瞬间，小磁针不偏转解析：根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件，只有线圈 B 中磁通量变化时才能在线圈 B 中产生感应电流，因此无论线圈 B 匝数多少，线圈 A 中电池多少，都不能在线圈B 中产生感应电流，选项 A、B 错误；只有在线圈 A 和电池连接或断开的瞬间，线圈 B 中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转
4、，选项 C 正确，2D 错误3(2018潍坊联考)两个不可形变的正方形导体框 a、 b 连成如图所示的回路，并固定在竖直平面(纸面)内导体框 a 内固定一小圆环 c， a 与 c 在同一竖直面内，圆环 c 中通入如图乙所示的电流(规定逆时针方向为电流的正方向)，导体框 b 的 MN 边处在垂直纸面向外的匀强磁场中，则 MN 边在匀强磁场中受到的安培力( B )A01 s 内，方向向下B13 s 内，方向向下C35 s 内，先逐渐减小后逐渐增大D第 4 s 末，大小为零解析：根据 it 图象可知，在 06 s 内 MN 边都有大小恒定的电流通过，由 F BIl 可知，安培力的大小是恒定的，选项
5、C、D 均错；01 s、35 s 内电流的方向由N M；13 s、56 s 内电流的方向由 M N，对以上情况可用左手定则判断出 MN 边的安培力方向，01 s、35 s 内安培力方向向上，13 s、 56 s 内安培力方向向下，故选项 B 正确、A 错误4某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈 L、小灯泡 A、开关 S 和电池组 E，用导线将它们连接成如图所示的电路检查电路后，闭合开关 S，小灯泡发光；再断开开关 S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因，你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( C )3A电源的内阻
6、较大 B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较大解析：从实物连接图中可以看出，线圈 L 与小灯泡并联，断开开关 S 时，小灯泡 A 中原来的电流立即消失，线圈 L 与小灯泡组成闭合回路，由于自感，线圈中的电流逐渐变小，使小灯泡中的电流变为反向且与线圈中电流相同小灯泡未闪亮说明断开 S 前，流过线圈的电流较小，原因可能是线圈电阻偏大，故选项 C 正确5.如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为 B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度 匀速转动半周，在线框中产生感应电流现使线框保持图
7、中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框运动过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率 的大小应为( C ) B tA. B.4 B0 2 B0C. D. B0 B02解析：线框匀速转动时产生的感应电动势 E1 B0rv B0r B0r 2.当磁感应强度大 r2 12小随时间线性变化时，产生的感应电动势 E2 S r2 ，要使两次产生的 t B t 12 B t感应电流大小相等，必须 E1 E2，即 B0r 2 r2 ，解得 ，选项 C 正确，12 12 B t B t B0A、B、D 错误6.(2018北京朝阳区模拟)物理课上，老师做了一个“电磁阻尼”实验：如图所示，4弹簧
8、上端固定，下端悬挂一个磁铁，将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间后才停下来；如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环，使磁铁上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来某同学另找器材再次探究此实验他安装好器材，经反复实验后发现：磁铁下方放置圆环，并没有对磁铁的振动产生影响，对比老师演示的实验，其原因可能是( D )A该同学所用弹簧的劲度系数太小B该同学所用磁铁的质量太小C该同学所用磁铁的磁性太强D该同学所用圆环的材料与老师用的不同解析：圆环没有对磁铁的振动产生影响，是由于没有发生电磁感应现象，因此原因只可能是该同学所用圆环的材料不是金属，与老师用的材料不同，选项 D 正确二、多项选择题7.如
9、图所示，一不计电阻的导体圆环，半径为 r、圆心在 O 点，过圆心放置一长度为2r、电阻为 R 的辐条，辐条与圆环接触良好，现将此装置放置于磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中，磁场边界恰与圆环直径在同一直线上，现使辐条以角速度 绕 O 点逆时针转动，右侧电路通过电刷与辐条中心和环的边缘相接触， R1 ，S 处于闭R2合状态，不计其他电阻，则下列判断正确的是( AC )5A通过 R1的电流方向为自下而上B感应电动势大小为 2Br2C理想电压表的示数为 Br216D理想电流表的示数为4Br23R解析：由右手定则可知辐条中心为电源的正极、圆环边缘为电源的负极，因此通过 R1的电流方向为
10、自下而上，选项 A 正确；由题意可知，始终有长度为 r 的辐条在转动切割磁场线，因此感应电动势大小为 Br2 ，选项 B 错误；由图可知，在磁场内部的半根辐条相12当于电源，磁场外部的半根辐条与 R1并联，因此理想电压表的示数为 Br2 ，选项 C 正确；16理想电流表的示数为 ，选项 D 错误Br23R8电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音下列说法正确的有( BCD )A选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B取走磁体，电吉他将不能正常工作C增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D弦振动过程中，线圈中的电流
11、方向不断变化解析：按照题意，磁体附近的金属弦被磁化，铜质弦不具备这种“本领” ，所以 A 项错误；取走磁体，导体不能切割磁感线，所以电吉他将不能正常工作，B 项正确；根据法拉第电磁感应定律判断 C 项正确；弦振动过程中，靠近或远离，由楞次定律知，线圈中的电流方向不断变化，D 项正确9.如图，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻 R.Ox 轴平行于金属导轨，在 0 x4 m 的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度6B 随坐标 x(以 m 为单位)的分布规律为 B0.80.2 x(T)金属棒 ab 在外力作用下从 x0处沿导轨运动，金属棒始终与导轨垂直并接触良好
12、，不计导轨和金属棒的电阻设在金属棒从 x11 m 经 x22 m 到 x33 m 的过程中， R 的电功率保持不变，则金属棒( BCD )A在 x1与 x3处的电动势之比为 13B在 x1与 x3处受到磁场 B 的作用力大小之比为 31C从 x1到 x2与从 x2到 x3的过程中通过 R 的电荷量之比为 53D从 x1到 x2与从 x2到 x3的过程中 R 产生的焦耳热之比为 53解析：由于金属棒在运动过程中， R 的电功率不变，则由 P I2R 知电路中电流 I 不变，又根据 E IR 知在 x1与 x3处电动势相同，选项 A 错误；由题意知在 x1、 x2、 x3处的磁感应强度分别为 0.
13、6 T、0.4 T、0.2 T，设导轨间距为 L，由 F BIL 知金属棒在 x1与 x3处受到磁场 B 的作用力大小之比为 31 ，选项 B 正确；由 E ， q I t，得 q ，如图 t R为 B 随 x 变化的图象，图线与坐标轴所围的面积与 L 的乘积表示回路磁通量的变化量 ，可知金属棒从 x1到 x2与从 x2到 x3的过程中通过 R 的电荷量之比为 53 ，选项 C 正确；根据 Q I2R t 和 q I t 可知金属棒从 x1到 x2与从 x2到 x3的过程所用的时间之比为 53 ，则 R 产生的焦耳热之比为 53 ，选项 D 正确10.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为 L，
14、底端接阻值为 R 的电阻将质量为 m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直，如图所示除电阻 R 外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放则( AC )7A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 gB金属棒向下运动时，流过电阻 R 的电流方向为 a bC金属棒的速度为 v 时，所受的安培力大小为 FB2L2vRD电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量解析：金属棒刚释放时，弹簧处于原长，弹力为零，又因此时速度为零，没有感应电流，金属棒不受安培力作用，只受到重力作用，其加速度应等于重力加速度，选项 A 正确；金属棒向
15、下运动时，由右手定则可知，流过电阻 R 的电流方向为 b a，选项 B 错误；金属棒速度为 v 时，安培力大小为 F BIL，又 I ，解得 F ，选项 C 正确；金属棒BLvR B2L2vR下落过程中，由能量守恒定律知，金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能(速度不为零时)以及电阻 R 上产生的热量，选项 D 错误三、计算题11(2018上海闸北期末)半径分别为 r 和 2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为 r、质量分布均匀的直导体棒 AB 置于圆形导轨上， BA 的延长线过圆导轨中心 O，装置的俯视图如图所示整个装置位于一磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，方向垂
16、直于导轨平面竖直向下在内、外圆导轨间对称地接有三个阻值均为 R 的电阻直导体棒在垂直作用于其中点的水平外力 F 作用下，以角速度 绕 O 点顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触，导体棒和导轨电阻均可忽略求：8(1)导体棒产生的感应电动势；(2)流过导体棒的感应电流；(3)外力 F 的大小解析：(1)法 1： t 时间内导体棒扫过的面积为 S(4 r2 r2) t2 3r2 t2E 感 t B S t 3B r22法 2： E 感 BL Br Br 2.v r 2r2 32(2)三个电阻为并联关系， R 总 R3I 总 .E感R总32B r2R3 9B r22R(3)法 1：外力
17、F BI 总 L B r9B r22R 9 B2r32R法 2： F .Pv E感 I总v 9B2 r32R答案：(1) Br 2 (2) (3)32 9B r22R 9B2 r32R12(2018山东青岛市一模)如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左面部分水平，右面部分为半径 r0.5 m 的竖直半圆，两导轨间距离 d0.3 m，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小 B1 T 的匀强磁场中，两导轨电阻不计有两根长度均为d 的金属棒 ab、 cd，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒 ab、 cd 的质量分别为 m10.2 kg、 m20.1 kg，电阻分别为 R10.1 、 R20.2
18、 .现让 ab 棒以 v010 m/s 的初速度开始水平向右运动， cd 棒进入圆轨道后，恰好能通过轨道最高点 PP， cd 棒进入圆轨道前两棒未相碰，重力加速度 g 取 10 m/s2，求：9(1)ab 棒开始向右运动时 cd 棒的加速度 a0；(2)cd 棒刚进入半圆轨道时 ab 棒的速度大小 v1；(3)cd 棒进入半圆轨道前 ab 棒克服安培力做的功 W.解析：(1) ab 棒开始向右运动时，设回路中电流为 I，有E Bdv0， I ， BId m2a0，解得： a030 m/s 2.ER1 R2(2)设 cd 棒刚进入半圆轨道时的速度为 v2，系统动量守恒，有 m1v0 m1v1 m2v2m2v m2g2r m2v12 2 12 2Pm2g m2v2Pr解得： v17.5 m/s.(3)由动能定理得 m1v m1v W12 21 12 20解得： W4.375 J.答案：(1)30 m/s 2 (2)7.5 m/s (3)4.375 J
