1、1专题 11 电磁感应培优押题预测 B 卷一、选择题（在每小题给出的 4 个选项中，第 1-8 题只有一个选项正确，第 9-12 题有多个选项正确）1如图是一种焊接方法的原理示意图。将圆形待焊接金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以某种电流，待焊接工件中会产生感应电流，感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化，待焊工件就焊接在一起。我国生产的自行车车轮圈就是用这种办法焊接的。下列说法中正确的是（ ）A 线圈中的电流是很强的恒定电流B 线圈中的电流是交变电流，且频率很高C 待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻小D 焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反【答案】B2如图所示
2、，北京某中学生在自行车道上从东往西沿直线以速度 v 骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1，方向由南向北，竖直分量大小为 B2，假设自行车的车把为长为 L 的金属平把，下列结论正确的是( )A 图示位置中辐条上 A 点比 B 点电势低B 左车把的电势比右车把的电势低C 自行车左拐改为南北骑向，辐条 A 点比 B 点电势高D 自行车左拐改为南北骑向，辐条 A 点比 B 点电势低【答案】A【解析】条幅 AB 切割水平方向的磁场，水平方向的磁场从南到北，所以根据右手定则可得，B 点相当于电源正极，所以 A 正确；自行车车把切割竖直方向的磁场，磁场方向竖直向下，根据右手定则可得，左边车2把相当于电源，B
3、 错误；自行车左拐改为南北骑向，辐条不再切割磁场运动，没有感应电动势，车把仍旧切割磁感线运动，磁场竖直分量不变，速度不变，所以感应电动势大小不变，CD 错误；故选 A3如图所示，MN、PQ 是间距为 L 的平行金属导轨，置于磁感应强度为 B，方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P 间接有一阻值为 R 的电阻。一根与导轨接触良好、有效阻值为 R/2 的金属导线 ab 垂直导轨放置，并在水平外力 F 的作用下以速度 v 向右匀速运动，不计导轨电阻，则 A 通过电阻 R 的电流方向为 PRMB a、b 两点间的电压为 BLvC a 端电势比 b 端高D 外力 F 做的功等于电阻 R 上发出的焦
4、耳热【答案】C【解析】根据右手定则可知：ab 中产生的感应电流方向为 ba，则通过电阻 R 的电流方向为 MPR故 A 错误；金属导线 ab 相当于电源，ab 两点间的电压是路端电压，即是 R 两端的电压根据闭合电路欧姆定律得知，ab 两点间的电压为 故 B 错误金属导线 ab 相当于电源，a 端相当于电源的正极，电势较高，故 C 正确ab 棒向右做匀速直线运动，根据能量守恒得知：外力 F 做的功等于电路中产生的焦耳热，大于电阻 R 上发出的焦耳热，故 D 错误故选 C4两块水平放置的金属板间的距离为 d，用导线与一个 n 匝线圈相连，线圈电阻为 r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻 R 与金属板
5、连接，如图 4 所示，两板间有一个质量为 m、电荷量q 的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度 B 的变化情况和磁通量的变化率分别是 ( ) A磁感应强度 B 竖直向上且正增强， t dmgnq3B磁感应强度 B 竖直向下且正增强， t dmgnqC磁感应强度 B 竖直向上且正减弱， t ()RrD磁感应强度 B 竖直向下且正减弱， t ()dmgnq【答案】C【解析】由平衡条件知，下金属板带正电，故电流应从线圈下端流出，由楞次定律可以判定磁感应强度 B竖直向上且正减弱或竖直向下且正增强，A、D 错误；因 mgq Ud，U ERrR，En t，联立可求得t ()dmgRrnq，故只有 C 项
6、正确5如图所示，A、B 是两个完全相同的灯泡，D 是理想二极管，L 是带铁芯的线圈，其自感系数很大，直流电阻忽略不计下列说法正确的是（ ）A S 闭合瞬间，A 先亮B S 闭合瞬间，A、B 同时亮C S 断开瞬间，B 逐渐熄灭D S 断开瞬间，A 闪亮一下，然后逐渐熄灭【答案】D6如右图所示，光滑固定导轨 M、 N 水平放置，两根导体棒 P、 Q 平行放于导轨上，形成一个闭合回路 当一条形磁铁 N 极朝下从高处下落接近回路时 4A P、 Q 将互相靠扰 B 产生的电流方向从 Q 到 PC 磁铁的加速度仍为 g D 磁铁的加速度小于 g【答案】AD【解析】A、当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿
7、过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知，P、Q 将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用，故 A 正确，B 错误；C、由于磁铁受到向上的安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于 g，故 C 错误，D 正确。7如图，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用 、 分别表示线框 ab 边和 cd 边刚进入磁场的时刻 线框下落过程形状不变， ab 边始终保持与磁场水平边界 平行，线框平面与磁场方向垂直设 下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度 v 随时间t 变化的
8、规律 A B C D 【答案】A由落体运动，ab 边进入磁场后因为重力大于安培力，做加速度减小的加速运动，cd 边离开磁场做匀加速直线运动，加速度为 g，故 C 正确线框先做自由落体运动，ab 边进入磁场后因为重力等于安培力，做匀5速直线运动，cd 边离开磁场做匀加速直线运动，加速度为 g，故 D 正确本题选不可能的，故选 A8如图所示，一个边长为 、电阻为 的等边三角形线框，在外力作用下，以速度 匀速穿过宽均为 的两个匀强磁场区这两个磁场的磁感应强度大小相等，方向相反线框的运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直，取逆时针方向的电流为正若从图示位置开始计时，关于线框中产生的感应电流 与运动时间 之
9、间的函数图象，正确的是 ( )【答案】A【解析】线框向前移动 的过程中，由法拉第电磁感应定律有： ，而 ，可得，可见 ， 由楞次定律可得电流为逆时针方向，即感应电流正向增大，当向右移动到 处先正向增大，后正向减小。故选 A9图示是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置,在电梯轿厢上安装上水久磁铁,电梯的井壁上铺设线圈,能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置,下列说法正确的是A 当电梯突然坠落时,该安全装置可起到阻碍电梯下落的作男B 当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中C 当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈 A、B 中电流方向相同D 当电梯坠落至永久磁铁在图
10、示位置时,闭合线圈 A、B 都在阻碍电梯下落6【答案】AD【解析】若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用。故 A 正确；感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，故 B 错误；当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈 A 中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B 中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知 A 与B 中感应电流方向相反。故 C 错误；结合 A 的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈 A、B 都在阻碍电梯下落。故 D 正确。故选 AD。 10法拉
11、第圆盘发电机的示意图如图所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片 P、 Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 B 中圆盘旋转时，关于流过电阻 R 的电流，下列说法正确的是( )A 若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B 若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿 a 到 b 的方向流动C 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D 若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍，则电流在 R 上的热功率也变为原来的 2 倍【答案】AB率变成 4 倍，选项 D 错误，故选 AB。11如图所示，相距为 L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为 ，上端接有定值
12、电阻，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为 B将质量为 m 的导体棒由静止释放，当速度达到 时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率为 P，导体棒最终以 2v 的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为 g，下列选项正确的是 （ ）7A B C 当导体棒速度达到 时加速度为D 在速度达到 以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功【答案】AC【解析】A、B、当导体棒以 v 匀速运动时受力平衡，则有： ,当导体棒以 2v 匀速运动时受力平衡，则有： ,故有 F=mgsin ，拉力的功率为：P=F2v=2mgv
13、sin ，故 A 正确，B 错误.故选 AC.12如图所示，竖直放置的 形光滑导轨宽为 L，矩形匀强磁场、的高和间距均为 d，磁感应强度为B质量为 m 的水平金属杆由静止释放，进入磁场和时的速度相等金属杆在导轨间的电阻为 R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为 g金属杆（ ）A 刚进入磁场时加速度方向竖直向下B 穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间C 穿过两磁场产生的总热量为 4mgd8D 释放时距磁场上边界的高度 h 可能小于【答案】BC【解析】由于金属棒进入两个磁场的速度相等，而穿出磁场后金属杆做加速度为 g 的加速运动，所以金属感进入磁场时应做减速运动，选项 A 错误；对金属
14、杆受力分析，根据 可知，金属杆做加速属杆进入磁场做匀速运动，则 ，得 ，有前面分析可知金属杆进入磁场的速度大于，根据 得金属杆进入磁场的高度应大于 ，选项 D 错误。二、计算题：（写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 ）13如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨 、 间距为 ,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成 30角,完全相同的两金属棒 、 分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触.已知两棒质量均为 ,电阻均为 ,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度 ,棒 在平行于导轨向上的力 作
15、用下,沿导轨向上匀速运动,而棒 恰好能够保持静止.取,问:（1）通过棒 的电流 是多少,方向如何?（2）棒 受到的力 多大?（3）棒 每产生 的热量,力 做的功 是多少?9【答案】 （1）I=1A.（2） （3）【解析】 （1）棒 在共点力作用下平衡，则 BIL=mg sin30代入数据解得 I=1A.（2）对棒 ,由共点力平衡知 ,代入数据解得 。根据运动学公式可知,在时间 内,棒 沿导轨的位移 则力 做的功 综合上述各式,代入数据解得: 。14如图甲所示，电流传感器(相当于一只理想电流表)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出 I t 图象电阻
16、不计的足够长光滑平行金属轨道宽L1.0 m，与水平面的夹角 37.轨道上端连接阻值 R1.0 的定值电阻，金属杆 MN 长与轨道宽相等，其电阻 r0.50 ，质量 m0.02 kg.在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，让金属杆从图示位置由静止开始释放，杆在整个运动过程中与轨道垂直，此后计算机屏幕上显示出如图乙所示的 I t图象重力加速度 g10 m/s2，sin 370.6， cos 370.8，试求：(1)t1.2 s 时电阻 R 的热功率；(2)匀强磁场的磁感应强度 B 的大小；(3)t1.2 s 时金属杆的速度大小和加速度大小【答案】 （1） （2） （3） ， 【解析】 （1）t
17、=1.2s 时电流 I1=0.15AP=I12R=0.0225W=2.2510-2W10（2）电流 I2=0.16A 时电流不变，棒做匀速运动BI2L=mgsin370，求得 B=0.75T15如图所示，两根光滑固定导轨相距 0.4 m 竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端 P、 Q 两点用两根等长的细导线悬挂金属棒 cd.棒 cd 的质量为 0.01 kg，长为 0.2 m，处于磁感应强度为 B00.5 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里相距 0.2 m 的水平虚线 MN 和 JK 之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度 B 随时间变化的规律如图所示在 t0 时
18、刻，质量为 0.02 kg、阻值为0.3 的金属棒 ab 从虚线 MN 上方 0.2 m 高度处，由静止开始释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒 ab 在 t1时刻从上边界 MN 进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在 t2时刻从下边界 JK 离开磁场， g 取 10 m/s2.求：(1)在 0 t1时间内，电路中感应电动势的大小；(2)在 t1 t2时间内，棒 cd 受到细导线的总拉力为多大；(3)棒 cd 在 0 t2时间内产生的焦耳热【答案】(1) (2)0.2N（3） 【解析】(1)对棒 ab 自由下落过程，有 t1 0.2 s磁感应强度的变化率为 由法拉第电磁感应定律得，0
19、 t1时间内感应电动势 联立以上各式并代入数据可得 E10.2V11则 Rcd Rab0.1 在 0 t1时间内，感应电流为 I1 0.5 A棒 cd 在 0 t2时间内产生的焦耳热 Qcd Q1 Q2 0.015 J16如图(a)，超级高铁(Hyperloop)是一种以“真空管道运输”为理论核心设计的交通工具，它具有超高速、低能耗、无噪声、零污染等特点。如图(b)，已知管道中固定着两根平行金属导轨 MN、PQ，两导轨间距为 r；运输车的质量为 m，横截面是半径为 r 的圆。运输车上固定着间距为 D、与导轨垂直的两根导体棒 1 和 2，每根导体棒的电阻为 R，每段长度为 D 的导轨的电阻也为
20、R。其他电阻忽略不计，重力加速度为g。12(1)如图(c)，当管道中的导轨平面与水平面成 =30时，运输车恰好能无动力地匀速下滑。求运输车与导轨间的动摩擦因数 ；(2)在水平导轨上进行实验，不考虑摩擦及空气阻力。当运输车由静止离站时，在导体棒 2 后间距为 D 处接通固定在导轨上电动势为 E 的直流电源，此时导体棒 1、2 均处于磁感应强度为 B，垂直导轨平向下的匀强磁场中，如图(d)。求刚接通电源时运输车的加速度的大小；（电源内阻不计，不考虑电磁感应现象）当运输车进站时，管道内依次分布磁感应强度为 B，宽度为 D 的匀强磁场，且相邻的匀强磁场的方向相反。求运输车以速度 vo 从如图(e)通过距离 D 后的速度 v。【答案】 （1） （2） 【解析】 （1）分析运输车的受力，将运输车的重力分解，如图 a，轨道对运输车的支持力为 N1、N 2，如图 b.由几何关系 ，又 ， 运输车匀速运动 mgsin=f 1+f2解得： （2）运输车到站时，电路图如图（c） ，13由闭合电路的欧姆定律 又 ，导体棒所受的安培力： ；运输车的加速度 解得 运输车进站时，电路如图 d，选取一小段时间 t，运输车速度的变化量为 v，由动量定律： 即两边求和： ，解得
