课后提升练 (九) 第2章 拓展课四 电磁感应中的综合问题（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

课后提升练 (九)　电磁感应中的综合问题 [对应学生用书P126] 1.如图所示，水平导轨的电阻忽略不计，金属棒ab和cd的电阻分别为Rab和Rcd，且Rab>Rcd，它们处于匀强磁场中。金属棒cd在力F的作用下向右匀速运动，ab在外力作用下处于静止状态。下列说法正确的是(　　) A．Uab>Ucd B．Uab＝Ucd C．Uab<Ucd D．无法判断 B　解析：金属棒cd在力F的作用下向右做切割磁感线运动，应将其视为电源，而c、d分别等效为这个电源的正、负极，Ucd是电源两极间的电压，是路端电压，不是内电压，又因为导轨的电阻忽略不计，则金属棒ab两端的电压Uab也等于路端电压，即Uab＝Ucd，B正确。 2.如图所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指剪开拉直时的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面。环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，导体棒与圆环接触良好，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为(　　) A． B． C． D．Bav A　解析：导体棒AB摆到竖直位置时，AB切割磁感线的瞬时感应电动势E＝B·2a·v＝Bav。外电路电阻大小为R外＝＝，由闭合电路欧姆定律有|UAB|＝·＝Bav，A正确。 3.如图所示，虚线上方空间有垂直线框平面向里的匀强磁场，直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω匀速转动。设线框中感应电流的方向以逆时针为正，那么在下面的选项中，能正确描述线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流随时间变化情况的是(　　) A　解析：扇形导线框的右边到达磁场边界前，线框内无感应电流；当线框进入磁场时，切割磁感线的有效长度不变，即电动势及电流大小不变，由右手定则可知，电流沿逆时针方向，故为正值；当线框全部进入磁场后，磁通量不变，无感应电流；当线框穿出磁场时，切割磁感线的有效长度不变，即电动势及电流大小不变，由右手定则可知，电流沿顺时针方向，故为负值；当线框全部穿出磁场后，磁通量变化量为零，则无感应电流，A正确。 4.(多选)有一个垂直于纸面的有界匀强磁场，它的边界MN左侧没有磁场，右侧是匀强磁场区域，如图甲所示。现让一个金属线框沿ab方向在纸平面内以垂直于MN的恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的it图像如图乙所示，则进入磁场区域的金属线框可能是下图的(　　) BC　解析：导体切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，设线框总电阻是R，则感应电流I＝。由题图乙所示图像可知，感应电流先均匀变大，后恒定，最后均匀减小，由于B、v、R是定值，则导体的有效长度l应先均匀变长，后恒定，最后均匀减小。A图中闭合圆环匀速进入磁场时，有效长度l先变大，后变小，但l不随时间均匀变化，不符合题意，A错误；B图中六边形线框进入磁场时，有效长度l先均匀增大，后恒定，最后均匀减小，符合题意，B正确；C图中梯形线框匀速进入磁场时，有效长度l先均匀增加，后不变，最后均匀减小，符合题意，C正确；D图中三角形线框匀速进入磁场时，有效长度l先均匀增大，后均匀减小，不符合题意，D错误。 5.(多选)如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，杆与轨道电阻不计，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大值vmax，则(　　) A．如果B变大，vmax将变大 B．如果α变大，vmax将变大 C．如果R变大，vmax将变大 D．如果m变小，vmax将变大 BC　解析：金属杆从轨道上滑下切割磁感线产生感应电动势E＝Blv，在闭合电路中形成电流I＝，因此金属杆从轨道上滑下的过程中除受重力、轨道的弹力外还受安培力F作用，F＝BIl＝。先用右手定则判定感应电流方向，再用左手定则判定出安培力方向，如图所示，根据牛顿第二定律得，mg sin α－＝ma，当a→0时，v→vmax，解得vmax＝，B、C正确。 6.(多选)如图所示，竖直放置的光滑导轨宽为l，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度均为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，则金属杆(　　) A．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 B．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向上 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 BC　解析：由于金属杆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的匀加速运动，所以金属杆进入磁场Ⅰ时应做减速运动，加速度方向竖直向上，A错误，B正确；从