解密11电磁感应定律及应用（分层训练）-【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习分层训练（全国通用）

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1、（2021·北京市西城区三模）如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。实验中观察到，开关闭合瞬间，电流表指针向右偏转，则（ ）
A. 开关断开瞬间，电流表指针不偏转
B. 开关闭合瞬间，两个线圈中的电流方向可能同为顺时针或逆时针
C. 开关闭合，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向右偏转
D. 开关闭合，向上拔出线圈A的过程中，线圈B将对线圈A产生排斥力
2、（2021·安徽省八校高三下学期5月模拟）用导线绕一圆环，环内有一用同样导线折成内接正方形线框，圆环与线框绝缘，如图所示．把它们放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面（纸面）向里．当磁场均匀减弱时
A. 圆环和线框中的电流方向都为顺时针B. 圆环和线框中的电流方向都为逆时针
C. 圆环和线框中的电流大小之比为D. 圆环和线框中的电流大小比为2 :1
3.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2，则( )
A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a
B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a
C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
4、（2021·安徽省八校三模）一长直铁芯上绕有线圈P，将一单匝线圈Q用一轻质绝缘丝线悬挂在P的左端，线圈P的中轴线通过线圈Q的中心，且与线圈Q所在的平面垂直．将线圈P连接在如图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E为直流电源，S为开关．下列情况中，可观测到Q向左摆动的是
A. S闭合的瞬间B. S断开的瞬间
C. 在S闭合的情况下，将R的滑片向a端移动时D. 在S闭合的情况下，保持电阻R的阻值不变
5.(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )
A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率
C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯
6、（2021·福建省龙岩市三模）如图甲所示，理想变压器的一一组线圈与水平导轨相连，导轨处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒AB垂直放在导轨上，其向左运动的速度图像如图乙所示。则下列各图中能表示ab两端的电压uab随时间t变化的图像是（ ）
A. B. C. D.
7、（2021·广东省普宁二中5月适应性考试）如图所示，在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有两根位于同一水平面内且间距为L的平行金属导轨（导轨足够长，电阻不计）；两根质量均为m、内阻均为r的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上（导体棒与金属导轨接触良好），t=0时，ab棒以初速度3v0向右滑动，cd棒以初速度v0向左滑动，关于两棒的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A. 当其中某根棒的速度为零时，另一根棒的速度大小为v0
B. 当其中某根棒的速度为零时，另一根棒的加速度大小为
C. 从初始时刻到其中某根棒的速度为零过程中，导体棒ab产生的焦耳热为
D. cd棒的收尾速度大小为v0
8、（2021·北京市西城区三模）如图1所示，地面上方高度为d的空间内有水平方向的匀强磁场，质量为m的正方形闭合导线框abcd的边长为l，从bc边距离地面高为h处将其由静止释放，已知h > d > l。从导线框开始运动到bc边即将落地的过程中，导线框的v-t图像如图2所示。重力加速度为g，不计空气阻力，以下有关这一过程的判断正确的是（ ）
A. t1~ t2时间内导线框受到的安培力逐渐增大
B. 磁场的高度可以用图中阴影部分的面积表示
C. 导线框重力势能的减少量等于其动能的增加量
D. 导线框产生的焦耳热大于
9、（2021·北京市朝阳区高三下学期5月二模）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨水平放置，间距为L，一端与阻值为R的电阻相连。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m的金属棒置于导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。t=0时金属棒以初速度v0沿导轨向右运动，不计空气阻力，不计导轨及金属棒的电阻。求：
(1)t=0时金属棒产生的感应电动势大小E；
(2)t=0时金属棒所受安培力的大小F；
(3)t=0之后的整个运动过程中电阻R产生的热量Q。
10、（2021·北京市昌平区二模）如图所示，边长为L的正方形金属线框abcd从某一高处由静止开始下落，在下落过程中经过一个有水平边界且两个水平边界之间的距离也为L的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。已知ab边进入磁场时线框刚好做匀速直线运动，线框质量为m，电阻为R，重力加速度为g，忽略空气阻力。求：
（1）ab边进入磁场时，线框中感应电流的方向；
（2）线框进入磁场时的速度大小v；
（3）线框穿越磁场的过程中，产生的焦耳热Q。
B组 提升练
11.如图所示，在庆祝反法西斯胜利70周年阅兵盛典上，我国预警机“空警­2 000”在通过天安门上空时机翼保持水平，以4.5×102 km/h的速度自东向西飞行。该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50 m，北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.7×10－5 T，则( )
A．两翼尖之间的电势差为2.9 VB．两翼尖之间的电势差为1.1 V
C．飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高D．飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低
12.(多选)如图所示，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ω绕O点逆时针转动，右侧电路通过电刷与圆环中心和环的边缘相接触，R1＝ eq \f(R,2) ，S处于闭合状态，不计其他电阻。则下列判断正确的是( )
A．通过R1的电流方向为自下而上
B．感应电动势大小为2Br2ω
C．理想电压表的示数为 eq \f(1,6) Br2ω
D．理想电流表的示数为 eq \f(4Br2ω,3R)
13、（2021·北京市昌平区二模）粒子加速器是借助于不同形态的电场，将带电粒子加速到高能量的电磁装置。粒子加速器可分为直线加速器和圆形加速器等类型。对于质量较小的电子，由于受到相对论效应的影响，回旋加速器就不适用了。加速电子可以用电子感应加速器。图是其结构图（上为侧视图，下为真空室俯视图），圆形电磁铁两极间有一环形真空室，在交变电流的激励下，两极间出现交变磁场，交变磁场又激发出感生电场。从电子枪射入真空室的电子在感生电场力和洛伦兹力的共同作用下，在真空室内做加速圆周运动，加速完成后，电子束被引离轨道进入靶室。图为一周期内磁场的变化情况，B为正时表示B的方向竖直向上。已知电子带负电，试简要分析在一周期内的哪段时间内，电子可被加速做圆周运动？
14、（2021·山东省烟台市高三下学期适应性练习）如图所示，竖直面内固定一足够长的竖直光滑平行金属导轨，导轨上端接有一个定值电阻R，整个装置处在垂直纸面向里的匀强磁场中，一质量为m、电阻不计的金属棒可紧贴导轨自由滑动。现让金属棒由静止下滑，不计导轨电阻和空气阻力，则金属棒在运动过程中，加速度大小a与速度大小v、流过的电荷量q与位移x的关系图像中正确的有（ ）
A. B. C. D.
15、（2021·福建省南平市高三下学期第二次质检）如图甲所示，两相距为L的光滑金属导轨水平放置，右端连接阻值为R的电阻，导轨间存在磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场。一质量为m的金属导体棒ab在水平拉力F作用下，从静止开始向左运动，金属棒的内阻为r，其余电阻不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直，并保持良好接触，其速度—时间图像如图乙所示，vm、T为已知量。则（ ）
A. 时间内，拉力随时间变化的关系为
B. 时间内，安培力的冲量为
C. 与两段时间内，拉力做功相等
D. 与两段时间内，回路产生的热量相等
16．(多选)如图甲所示，质量m＝3.0×10－3 kg的金属细框竖直放置在两水银槽中，金属细框的水平细杆CD长l＝0.20 m，处于磁感应强度大小B1＝1.0 T、方向水平向右的匀强磁场中。有一匝数n＝300匝、面积S＝0.01 m2的线圈通过开关K与两水银槽相连。线圈处于与线圈平面垂直、沿竖直方向的匀强磁场中，其磁感应强度B2随时间t变化的关系如图乙所示。t＝0.22 s时闭合开关K瞬间细框跳起(细框跳起瞬间安培力远大于重力)，跳起的最大高度h＝0.20 m。不计空气阻力，重力加速度g＝10 m/s2。下列说法正确的是( )
A．0～0.10 s内线圈中的感应电动势大小为3 V
B．开关K闭合瞬间，CD中的电流方向由C到D
C．磁感应强度B2的方向竖直向下
D．开关K闭合瞬间，通过细杆CD的电荷量为0.03 C
17、（2021·北京市海淀区三模）如图所示，MN、PQ为两足够长的平行金属导轨，两导轨的间距L=1.0m，导轨所在平面与水平面间夹角θ=37°，N、Q间连接一阻值R的定值电阻，在导轨所在空间内有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。将一根质量m=0.2kg的金属棒ab垂直于MN、PQ方向置于导轨上，金属棒、导轨的电阻可忽略不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.25。
（1）当金属棒下滑速度为v时，画出金属棒沿ba方向视图的受力示意图；
（2）当金属棒的下滑速度稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该稳定速度的大小；
（3）在（2）中，若R=2Ω，并且金属棒中电流方向为由a到b，求磁感应强度的大小和方向。
18、（2021·河北省实验中学高三下学期调研）如图甲所示，两条相距的水平粗糙导轨左端接一定值电阻。时，一质量、阻值的金属杆，在水平外力的作用下由静止开始向右运动，5s末到达MN、MN右侧为一匀强磁场，磁感应强度，方向垂直纸面向内。当金属杆到达MN后，保持外力的功率不变，金属杆进入磁场，8s末开始做匀速直线运动。整个过程金属杆的图像如图乙所示。若导轨电阻忽略不计，杆和导轨始终垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数，重力加速度。试计算：
（1）进入磁场前，金属杆所受的外力；
（2）电阻的阻值；
（3）若前8s金属杆克服摩擦力做功127.5J，试求这段时间内电阻上产生热量；（结果保留两位小数）
（4）在（3）的基础上，试求5-8s内外力的冲量大小。