第十一章 电磁感应-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮课时作业（浙江专用）

专题八　电磁感应中的情境变换与模型识别 1.(2020·全国Ⅰ卷)(多选)如图,U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上,ab和dc边平行,和bc边垂直。ab、dc足够长,整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒 MN置于金属框上,用水平恒力F向右拉动金属框,运动过程中,装置始终处于竖直向下的匀强磁场中,MN与金属框保持良好接触,且与bc边保持平行。经过一段时间后(　BC　) A.金属框的速度大小趋于恒定值 B.金属框的加速度大小趋于恒定值 C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值 D.导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值 解析:用水平恒力F向右拉动金属框,bc边切割磁感线产生感应电动势,回路中有感应电流i,bc边受到水平向左的安培力作用,设金属框的质量为M,加速度为a1,由牛顿第二定律有F-BiL=Ma1;导体棒MN受到向右的安培力,向右做加速运动,设导体棒的质量为m,加速度为a2,由牛顿第二定律有BiL=ma2。设金属框bc边的速度为v时,导体棒的速度为v′ ,则回路中产生的感应电动势为E=BL(v-v′ ),由闭合电路欧姆定律i==,F安=BiL,可得金属框bc边所受安培力和导体棒MN所受的安培力均为F安=,二者加速度之差Δa=a1-a2= -=-F安(+),随着所受安培力的增大,二者加速度之差Δa减小,当Δa减小到零时,=·(+),之后金属框和导体棒的速度之差Δv=v-v′ =,保持不变。由此可知,金属框的速度逐渐增大,金属框所受安培力趋于恒定值,金属框的加速度大小趋于恒定值,导体棒所受的安培力F安=趋于恒定值,选项A错误,B、C正确;导体棒到金属框bc边的距离x=(v-v′ )dt,随时间的增大而增大,选项D错误。 2.(多选)用一段横截面半径为r、电阻率为ρ、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为r0(r≪r0)的圆环。圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中,圆环的圆心始终在N极的轴线上,圆环所在位置的磁感应强度大小均为B。圆环在加速下滑过程中某一时刻的速度为v,忽略电感的影响,则(　AD　) A.此时在圆环中产生了顺时针方向(俯视)的感应电流 B.圆环因受到了向下的安培力而加速下落 C.此时圆环的加速度a= D.如果径向磁场足够长,则圆环的最大速度vm= 解析:将圆环等效为一段段的小直导线,根据右手定则可知感应电流的方向为顺时针方向(俯视),选项A正确;由左手定则可知,此时圆环受到的安培力方向向上,选项B错误;圆环垂直切割磁感线,产生的感应电动势E=Blv=B·2πr0·v,圆环的电阻R=,则圆环中的感应电流I==,圆环所受安培力F安=BI·2πr0,圆环的加速度a=,m=d·2πr0·πr2,可得加速度a=g-,选项C错误;当重力等于安培力时速度达到最大,可得vm=,选项D正确。 3.(多选)如图所示,竖直放置的“”形光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ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Ⅰ和Ⅱ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(　BC　) A.刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 B.穿过磁场Ⅰ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4mgd D.释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于 解析:由于金属杆进入两个磁场的速度相等,而穿出磁场Ⅰ后金属杆做加速度为g的加速运动,所以金属杆进入磁场Ⅰ后应做减速运动,加速度方向向上,选项A错误;对金属杆受力分析,根据-mg=ma可知,金属杆做加速度减小的减速运动,其进出磁场的v-t图像如图所示,由于0～t1和t1～t2图线与t轴包围的面积相等(都为d),所以t1>(t2-t1),选项B正确;从进入磁场Ⅰ到进入磁场Ⅱ之前过程中,根据能量守恒定律,金属杆减少的机械能全部转化为焦耳热,所以Q1=mg·2d,所以穿过两个磁场过程中产生的热量为4mgd,选项C正确;若金属杆进入磁场做匀速运动,则-mg=0,得v=,由前面分析可知金属杆进入磁场的速度大于,根据h=得金属杆进入磁场的高度应大于 ,选项D错误。 4.(多选)如图所示,空间中存在一匀强磁场区域,匀强磁场的磁感应强度大小为B,磁场方向与纸面垂直,磁场的上、下边界均为水平面且间距为L,纸面(竖直平面)内磁场上边界的上方有一质量为m、电阻为R的正方形导线框abcd,其边长为L,上下两边均与磁场边界平行。将导线框以初速度v0水平抛出,导线框恰能匀速进入磁场,重力加速度为g,不计空气阻力,则(　AC　) A.导线框抛出时ab边距离磁场上边界的高度为 B.导线框进入磁场的过程中通过导线框某横截面的电荷量为 C.导线框通过磁场的过程中水平位移为 D.导线框通过磁场的过程中cd边产生的热量为2mgL 解析:导线框下边界进入磁