第二章 2.2. 导体切割磁感线时的感应电动势-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019)

第2课时 导体切脚磁感线时的感应电动势 白题 限时：30min 题型1导体平动切割磁感线产生电动势 4.(2024·安徽芜湖期中) ×X×××: 1.如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电 如图所示，宽度为3L的 动势为Blu的是 有界匀强磁场，磁感应强 度大小为B,方向垂直纸 面向里.磁场左侧有一个边长为L的正方形导 体线框，其总电阻为R,线框所在平面与磁场 A.乙和丁 B.甲、乙、丁 方向垂直线框以速度v向右匀速穿过磁场区 C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙 域，则以下关于线框dc两点间的电势差U说 2.(2023·青海西宁质检)如图所示，MN、PQ为 法正确的是 () 两条平行放置的金属导轨，左端接有定值电 阻R,金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接 A线框进人隘场过程中U,= 触良好，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于 B.线框完全在磁场中匀速运动的过程中 导轨平面，设金属棒与两导轨接触点之间的 U=-BLv 距离为L,金属棒与导轨间夹角为60°，以速度 C.线框完全在磁场中匀速运动的过程中 v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻， U=0 则流过金属棒中的电流为 ( A.I=BLo B.I=/3BLo D.线框离开磁场过程中U=BL R 2R 题型2导体转动切割磁感线产生电动势 C.1= BLv 5.(2024·江苏泰州一 2R D.I=BLo 3R 模)如图所示，整个空× 间中存在方向垂直导 x 60P 轨平面向里的匀强磁 XXX Rx 场B,导轨间距为1且 60 足够长，左端接阻值为R的定值电阻，导轨电 (第2题) (第3题》 阻不计，现有一长为2！的金属棒垂直放在导 3.(2024·广东汕尾期末)如图所示，在水平向 轨上，在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以 右的匀强磁场中，一个水平放置的金属棒ab 恒定角速度ω转过60的过程中（金属棒始终 以某一水平速度被抛出，并始终保持水平. 与导轨接触良好，电阻不计) () 不计空气阻力，在金属棒ab的运动过程中，下 A.通过定值电阻的电流方向由b到a 列说法正确的是 ( B.转动过程中棒两端的电动势大小不变 A.金属棒ab中不能产生感应电动势 B.a端的电势高于b端的电势 C.通过定值电阻的最大电流为 R C.产生的感应电动势的方向会变 D.产生的感应电动势的大小不变 D、通过定值电阻的电荷量为3BC 8R 选择性必修第二册·RJ黑白题042 6.(2024·陕西西安期末)如图所 过导轨的圆心O,装置的俯视图如图所示.整 示是圆盘发电机的示意图，铜 个装置位于磁感应强度大小为B、方向竖直向 盘安装在水平的铜轴上，它的 下的匀强磁场中.在N、Q之间接有一阻值也 盘面恰好与匀强磁场垂直，两 为R的电阻.导体棒AB以角速度ω绕O顺时 块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接 针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持 触若铜盘半径为L,匀强磁场的磁感应强度 良好接触.导轨电阻不计，则下列说法正确的是 为B,回路的总电阻为R,从左往右看，铜盘以 角速度ω沿顺时针方向匀速转动.则( A.导体棒A端相当于电源正极 A.由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无 B.导体棒中的电流方向为B→A 感应电流 C.导体棒AB两端的电压大小为3Br@ B.回路中感应电流大小不变，为B 4 2R D.若导体棒不动，要产生同方向的感应电流， C.回路中感应电流方向不变，为D→C→ 可使磁感应强度增强 R→D 重难聚焦 D.若铜盘转动的角速度变为原来的2倍，则 题型电磁感应中的等效电路问题 电流在R上的热功率也变为原来的2倍 9.(2023·安徽合肥七中期中) 7.(2024·山东烟台期中)如图所示，一根长为L 如图所示，粗细均匀、电阻为， 的金属棒CD在磁场方向竖直向上、磁感应强 0 的金属圆环，放在图示的匀强 度大小为B的匀强磁场中，绕竖直轴O0顺时 磁场中，磁感应强度为B,圆环 针（俯视）转动，0为金属棒与竖直轴的交点 直径为：长为1电阻为的金属 圆锥母线与00，夹角为30°，角速度为0,0C= 棒ab放在圆环上，以o向右运 ,则金属杆两端的电势差Um为 动，当αb棒运动到图示虚线位置时，金属棒 两端的电势差为 Blvo A.0 B.Blvo C.2 Blvo D.3 30e 10.如图所示，长度相等、电阻 均为r的三根金属棒AB、 A. 20品ue CD、EF,用导线相连，不考 B B. 20品wL2 虑导线电阻.此装置匀速进入匀 c D.-IBol? 强磁场的过程（匀强磁场宽度大 40 于AE间距离)，则EF两端电压 8.(2024·江苏无锡期中) “随时间变化的图像正确的是 半径分别为r和2r的同B人 心半圆导轨MN、PQ固p。… 定在同一水平面内，一长为r、电阻为R的导 体棒AB置于半圆轨道上面，BA的延长线通 第二章黑白题043 黑题 应用提 限时：20min 1.(2024·安徽六安期中)如图 第一次第二次 与电阻R1=R、R2=2R和电容为C的平行板电 所示，将质量为m的闭合矩形 容器相连.已知重力加速度为g,不计其他电 导线框abcd先后两次从图示 阻和摩擦，下列说法正确的是 位置由静止释放，穿过其下方 A.M板带负电 垂直于纸面向里的匀强磁场 B.导体棒OA产生的电动势为B2w 第一次线框恰好匀速进入磁场.已知αb边长 为3L,bc边长为L,磁场的宽度h>3L,不计空 C.电容器所带电荷量为4CBw 气阻力.下列判断正确的是 22w2 D.电阻R上消耗的电功率为 A.第二次进人磁场过程中，线框产生的焦耳 64R 热为mgl 压轴挑战 B.第二次刚进人磁场时，线框的加速度大小 4.(2024·甘肃靖远模拟)如图所示，水平放置 为2g 的足够长且光滑的金属导轨abc和de,ab与 C.先后两次刚进入磁场时，b两点间的电势 de平行并相距为L,bc是以O为圆心、半径 差之比为1：5 为r的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内 D.先后两次刚进入磁场时，线圈中的感应电 有方向如图所示的匀强磁场，磁感应强度均 流之比为1：1 为B,a、d两端接有一个电容为C的电容器， 2.(2023·江苏南京金陵中学期 金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端 末)如图所示，将一根总电阻为 与圆弧bc接触良好，初始时，可滑动的金属 R的直导线弯成一半径为a的 杆MN静止在平行导轨上，金属杆MN质量 金属环，放在竖直平面内，磁感 为m,金属杆MN和OP电阻均为R,其余电 应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在 阻不计，若杆OP绕O点在匀强磁场区域内 环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为 以角速度w从b到c匀速转动时，回路中始 终有电流，则此过程中，下列说法正确的有 ?的导体棒AB,AB由水平位置紧贴环面摆 下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为，则 这时两端的电压大小为 ( 2Bav C. D.Bav 6 3.(2024·四川广元期末)》 A.杆OP产生的感应电动势恒为Bwr 如图所示，固定在水平面 Cwr? B.电容器带电量恒为 上的半径为r的金属圆环 2 内存在方向竖直向下、磁 C.杆MN中的电流逐渐减小 感应强度大小为B的匀强磁场.长度也为「、电 D.杆MW向左做匀加速直线运动，加速度大 阻为R的直导体棒OA置于圆导轨上面，导体 小为BwrL 棒在外力作用下绕O点以角速度ω顺时针匀 4mR 速转动.直导体棒0端和圆轨道引出导线分别 进阶突破拔高练P0 选择性必修第二册·RJ黑白题044压轴挑战 电源，由右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是从A端 4.B解析：A.根据楞次定律可知，金属环受向下的安培力，当 流向B端，A点相当于电源负极，故AB错误：C.AB棒产生 t=0时向下的安培力不为零，根据F废+mg=6N可知，金属 3 E 的感应电动势为E=2B(2)0-2B㎡w=之㎡w,导体 环的重力小于6N,选项A错误：B.金属环中的电流I= R 棒AB两端的电压大小为U E △B1 2R= 4Bmw,故C正确；D.若 3 42r 导体棒不动，使磁感应强度增强，磁通量增大，根据楞次定律 R =】k,金属环受到的拉力F=mg+B别×2=mg+ 2 可得电流由B流向A,故D错误故选C 2+a)k×2=mg+2k+,由图像可知=14-6 =4, 9.D解析：感应电动势E=B。,左右侧圆弧均为半圆，电阻均 2 则k=2T/%,选项B正确：C.金属环中的电流1=2k=1A, 2并联的总电阻即外电路电阻R=(,金属棒的电阻等 为 0-2s时间内金属环的功率为P=PR=mW,选项C错误； 效为电源内阻了：乞，金属棒两端的电势差为路端电压U: D.0-2s时间内通过金属环某一截面的电荷量为g== 2C.选项D错误故选B. 警放D正故陆D 第2课时导体切割磁感线时的感应电动势 10.B解析：设磁感应强度为B,EF=CD=AB=L,导线运动的 白道础关 速度为D,仅EF进人磁场切割磁感线时，EF是电源，AB与 1.B2.B3.B4.D E 5.B解析：A.根据右手定则可知，通过定值电阻的电流方向 CD并联，EF两端电势差u,+0.5X0.5r=3B:仅CD,EF 由a到b,故A错误；B.整个导体棒都在磁场中切割磁感线， 进人磁场切割磁感线时，CD、EF是并联电源，EF两端电势 故产生感应电动势不变，U=2B(2)'w=2Bm0,故B正确： 差u= B;当AB,CD,EF都进人磁场切割磁感线时，AB、 2 C.当金属棒两端接触到导轨时，电路接入感应电动势最大， CD、EF是并联电源，EF两端电势差u=BL,故选B. 则有B.=B(220=28w,则最大感应电流为1。 黑题 应用提优 R 1.C解析：B.根据题意可知，第一次线框恰好匀速进入磁场。 2。”,故C错误：D.转过60°的过程中，通过定值电阻的电 E 则有E,=BLx。,I1=mg=B1L,解得如=B2,第二次进入 △φ 荷量为g=4=E -△= R ,又As=x31a BAS 2 . 2 磁场的过程中有E,=Bx3,山=元，B队，×3L-mg=m,解得 √3B2 a=8g,故B错误；A.结合上述可知，第二次进人磁场的过程 联立解得g=2R,故D错误故选B 中，线框向下做减速运动，线框下降的高度为L,线摇诚少的 6.B解析：A.将铜盘看成由无数条幅向分布的导体棒组成， 重力势能为mgL,根据能量守恒定律，减少的重力势能和动 在外力作用下这些导体棒转动切割磁感线，从而产生感应电 能转化为焦耳热，即第二次进入磁场过程中，线框产生的焦 动势，出现感应电流，故A错误：C.根据右手定则可知，电流 从D点流出，流向C点，因此电流方向为从D到R再到C, 、耳热大于m,故A错误：D,结合上述可知纪=司故 即为C→D→R+C,故C错误：B.根据法拉第电磁感应定律 D错误；C根据题意可知，a、b间的电阻为。R,第一次进人 可知，感应电动势B=L=B肌，产生的感应电动势大小 不变，感应电流大小不变，由闭合电路的欧姆定律可知，感应 场时，结合上述，两点间的电势为一R心第 3 电流大小为1：尽-2R,故B正确：D.电流在R上的热功 三次进人避场时，两点同的电势差为心=名=15，则 4R,若铜盘转动的角速度变为原来的2倍， BLo 率P=R= 先后两次刚进人磁场时，a,b两点间的电势差之比为元 则电流在R上的热功率变为原来的4倍，故D错误故选B. 1 7.D解析：根据导体棒切割磁感线产生感应电动势的公式， 了，故C正确，故选C 得到金属杆两端的电势差Um=Um+Um,解得Um=-B×2A解析：导体棒AB切制磁感线产生的感应电动势为E=Bx 如30°x50in300 3L 2L 3L 2+B×2 30°x50in30 2:宁-，导体将AB相当于电源，电源的内阻为公，金属 _1BL2u.故选D. 环的两个半圆部分的电阻分别为受，两个半圆部分的电阻 40 8C解析：AB。导体棒旋转切制磁盛线产生感应电流相当于 是并联的，并联以后的电阻为冬，根据闭合电路欧蜗定律。 参考答案与解析黑白题19 回路中的总电流为1= Ts。E。=4,AB两端的电压即为路 42 端电压，大小为U=xRBm故A正确，BCD错误 0 43 0.10.20.30405/s -1 3.C解析：A.根据右手定则可知，等效电源OA的A端为正 极，则M板带正电，故A错误：B.导体棒OA垂直磁场转动 解析：(1)金属框穿过磁场区的过程中，各阶段金属框的位 切制磁感线，则产生的感应电动势为E=BwX=”,故 2 置如图甲所示 B错误；C.回路的感应电流I= +R,+比，电容器两端电压 E 米×区× 么=风，根据电容的定义式有C=号解得Q=CB,故 4 金属框穿过磁场区的过程中，各阶段金属框的等效电路图如 C正确：D.电阻R,上消耗的电功率为P=PR1,结合上述解 图乙、丙、丁所示 得P=a 64R,故D错误故选C 压轴挑战 4.C解析：A.杆OP产生的感应电动势恒为E=Bm=Br 乙 2 (2)第I阶段，金属框只有dc边在磁场中运动时，由法拉第 2,放A错误；BC.由右手定则知OP产生的感应电流方 B 电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，可得金属框中的电流 EB'm_0.2×1×10 向为由O到P,则MN杆中电流方向为由M到N,由左手定 i,-3r+r44x0.2 A=2.5A 则知MN杆受到向左的安培力，MN杆向左做加速运动，也 由右手定则可知感应电流的方向沿逆时针方向，持续的时间 产生感应电动势，与OP产生的感应电动势方向相反，则有 Ea-E-Evy Bor 2一Bw,随着MW的速度增加，回路中的 108=018 第Ⅱ阶段，金属框全部在磁场中运动时，由图丙可知，金属框 总电动势逐渐减小，回路电流减小：根据Uo=B-R-Br 2 中憾应电流是0，即2=0，持续的时间42==号s=0.3& R,可知P、O间电势差增大，则电容器的电压增大，电容器 第Ⅲ阶段，金属框只有b边在磁场中运动时，由法拉第电磁 带电量增大，故B错误，C正确；D.回路中电流逐渐减小， 感应定律和闭合电路欧姆定律，可得金属框中的电流= 杆MN受到的安培力逐渐减小，则杆向左做加速度逐渐减小 E_B'm_0.2x1×10 A=2.5A 3r+r4r4×0.2 的加速直线运动，故D错误故选C 由右手定则可知感应电流的方向沿顺时针方向，持续的时间 专题探究四电磁感应中的电路问题 '1 6=。10s=0.18 黑题专题强化 规定沿逆时针方向为电流正方向，画出金属框内感应电流的 1.B 2.AC i-‘图线，如答案图所示 3.D解析：A.导体棒接入电路部分产生的电动势为E= 5.D解析：A.将导体框从两个方向移出磁场的过程中，磁通 2BL仙，回路的总电阻为R= Ro RoRo 量均减小，而磁场方向都垂直纸面向外，根据楞次定律可知， 2R。+R =R。,回路中的总电 导体框中产生的感应电流方向均沿逆时针方向，故A错误； 流为广尽=，电阻R,两端的电压为U=号， BL'@ BCD.导体框以速度，匀速拉出磁场时，导体框中产生的感 2 4 应电流大小为=0受到的安培方大小为R,=L: BL'o 故A错误：B.电阻R,产生的焦耳热为QR 4 股产生的熊耳热为Q==(尝)台股道 BLe L BL2 2πTBL 8R。 ,故B错误：C通过电阻R的电荷量为？=7 过导休框截面的电荷量为9==尺×。尺，导体框以 速度2，被匀速拉出磁场时，导体框中产生的感应电流大小 BL2w、2m_TBL2 故C错误：D.导体棒两端的电势差为U酽= 4R。w2R。 为4-2受到的安墙力大小为片=此1：2，产生的 BL wL+wx21 7 2 +U=4Bw,故D正确，故选D. )RL=2B,通过导体框截 焦耳热为0：=，=（R)R 4.(1)见解析图 2BLe L BL? (2)如图所示依据见解析 面的电荷量为g2=142= R×云R,则有R:5=1:2, 选择性必修第二册·RJ黑白题20