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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】B 2如图所示，北京某中学生在自
2、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，左边车把相当于电源，B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
3、，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
4、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，B磁感应强度B竖直向下且正增强，
5、C磁感应强度B竖直向上且正减弱，D磁感应强度B竖直向下且正减弱，【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，UR，En，联立可求得，故只有C项正确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】D 6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，
6、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A 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
7、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
8、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
9、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示位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落【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
10、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
11、，上端接有定值电阻，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 （ ）A 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=2mgvsin，故A正确，B错误.
12、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4mgdD 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，
13、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
14、的力多大?（3）棒每产生的热量,力做的功是多少?【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It图象电阻不计的足够长光滑平行金属轨道宽L1.0m，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
15、.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It图象重力加速度g10m/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=1.2s时电流I1=0.15AP=I12R=0.0225W=2.2510-2W（2）电流I2=0.16A时电流不变，棒做匀速运动BI2L=mgsin370，求得B=0.75T 15如图所示，两
16、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/s
17、2.求：(1)在0t1时间内，电路中感应电动势的大小；(2)在t1t2时间内，棒cd受到细导线的总拉力为多大；(3)棒cd在0t2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t10.2 s磁感应强度的变化率为 由法拉第电磁感应定律得，0t1时间内感应电动势 联立以上各式并代入数据可得E10.2V则RcdRab0.1 在0t1时间内，感应电流为I10.5 A棒cd在0t2时间内产生的焦耳热QcdQ1Q20.015 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
18、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R。其他电阻忽略不计，重力加速度为g。(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
19、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、N2，如图b. 由几何关系，又， 运输车匀速运动mgsin=f1+f2解得： （2）运输车到站时，电路图如图（c）， 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