内容正文:
第10题突破
第24练 楞次定律、法拉第电磁感应定律及其应用
(三年考频:3次 预测指数:★★★★ )
本卷共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求
1.(2025·江苏泰州·二模)如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,直径与磁场宽度相同的金属圆形线框在水平拉力作用下以一定的初速度斜向匀速通过磁场。则下列说法正确的是( )
A.拉力大小恒定
B.拉力方向水平向右
C.线框内感应电流大小和方向不变
D.速度变大通过线框某一横截面的电量增加
1.B
【解析】C.金属圆形线框进入磁场过程,穿过金属圆形线框的磁通量向里增加,根据楞次定律可知,线框内感应电流方向为逆时针方向;金属圆形线框离开磁场过程,穿过金属圆形线框的磁通量向里减少,根据楞次定律可知,线框内感应电流方向为顺时针方向;设金属圆形线框在磁场中切割磁感线的有效长度为(切割圆弧部分沿垂直速度方向的投影长度),则有,,线框匀速进入磁场过程,有效长度先减小后增大,所以线框内感应电流大小先增大后减小;同理可知金属框出磁场时产生的感应电流先增大后减小,故C错误;
AB.线框在磁场中受到的安培力为,其中是与磁场边界平行的有效长度,根据左手定则可知,线框在磁场中受到的安培力方向一直水平向左,根据平衡条件可知,拉力方向水平向右,大小为,由于、均发生变化,可知拉力大小不是恒定不变,故A错误,B正确;
D.根据,可知通过线框某一横截面的电量取决于磁通量变化量,与速度大小无关,故D错误。
故选B。
2.(2025·江苏常州·二模)关于教材中的四张图,下列说法中不正确的是( )
A.甲图,真空炉内待冶炼的金属中产生涡流,使金属自身融化
B.乙图,转动蹄形磁体,会观察到放在下方的铝框同向转动
C.丙图,强磁铁从有竖直裂缝的铝管中下落,铝管内不会产生感应电动势
D.丁图,磁铁向右平移,桌面上静止的金属圆环有向右运动的趋势
2.C
【解析】A.甲图,真空炉内通入高频电流后,则待冶炼的金属中产生涡流,使金属自身融化,A正确,不符合题意;
B.乙图,转动蹄形磁体,根据电磁驱动可知,会观察到放在下方的铝框同向转动,B正确,不符合题意;
C.丙图,强磁铁从有竖直裂缝的铝管中下落,磁通量发生变化,铝管内也会产生感应电动势,C错误,符合题意;
D.丁图,根据 “来拒去留”,则磁铁向右平移,桌面上静止的金属圆环有向右运动的趋势,D正确,不符合题意。
故选C。
3.(25-26高三上·江苏镇江·开学考试)图甲为一闭合线圈,匝数为10匝、面积为、电阻为,线圈处于一垂直纸面向里的匀强磁场中,从开始磁场按如图乙所示规律变化,则( )
A.时线圈中电流为逆时针方向
B.线圈中感应电动势大小为
C.前通过导线某截面的电荷量为0
D.前穿过线圈磁通量的变化量为0
3.B
【解析】A.时穿过线圈的磁通量向里减小,根据楞次定律可知,线圈中电流为顺时针方向,A错误;
B.线圈中感应电动势大小为,B正确;
C.前线圈中电流大小和方向均不变,则通过导线某截面的电荷量不为0,C错误;
D.前穿过线圈磁通量的变化量为,D错误。
故选B。
4.(25-26高三上·江苏·开学考试)如图,“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直,各边长均为l。线框绕b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动,be与磁场方向垂直。时,abef与水平面平行,则( )
A.时,电流方向为abcdefa
B.时,感应电动势为2
C.时,感应电动势为0
D.到过程中,感应电动势平均值为0
4.A
【解析】AB.线框旋转切割磁场产生电动势的两条边为和,时刻边速度与磁场方向平行,不产生电动势,因此此时边切割产生电动势,由右手定则可知电流方向为,电动势为,故A正确,B错误;
C.当时,线框旋转180°,此时依旧是边切割磁场产生电动势,感应电动势不为零,故C错误;
D.到时,线框的磁通量变化量为零,线框的磁通量变化量为,由法拉第电磁感应定律可得平均电动势为,故D错误。
故选A。
5.(2026·江苏镇江·模拟预测)如图所示,两个导体圆环放置在同一水平面上,内侧的圆环中通以逆时针方向,逐渐减小的电流,则( )
A.a圆环中出现顺时针方向感应电流
B.a圆环中出现逆时针方向感应电流
C.a圆环中没有感应电流
D.a圆环受到的安培力方向沿半径向外
5.B
【解析】ABC.圆环中通以逆时针方向,则圆环a处产生垂直纸面向里的磁场,且圆环中电流逐渐减小,则通过圆环a的等效垂直纸面向外的磁通量减小,依据楞次定律,感应电流应产生同向磁场阻碍其减小,故圆环a中产生逆时针方向的电流,故AC错误,B正确;
D.圆环a处实际为垂直纸面向里的磁场,依据左手定则,则a圆环受到的安培力方向沿半径向里,有收缩趋势,故D错误。
故选B。
6.(2025·江苏·模拟预测)如图所示,两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内,其左端接有定值电阻R,建立Ox轴平行于金属导轨,在x>0的区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场,磁感应强度B随坐标x分布规律为B=5x(T),金属棒ab在外力作用下从x=0处沿导轨向右运动,经过、、,,电阻R的功率始终保持不变,不计导轨和金属棒的电阻,则在和过程中( )
A.金属棒a端电势低于b端
B.金属棒产生的电动势逐渐增大
C.通过电阻R的电量之比为3:5
D.金属棒运动时间之比为1:2
6.C
【解析】A.导体棒相当于电源,电源的电流由负极流向正极,根据右手定则,可知导体棒中的电流从b流过a,故a端相当于电源的正极,b端相当于电源的负极,则a端电势高于b端电势,故A错误;
B.由题知,电阻R的功率始终保持不变,根据,解得,金属棒产生的电动势E保持不变,故B错误;
C.根据,,,联立解得,故,根据磁感应强度B随坐标x分布规律为B=5x(T),作出图像,如图所示
设两根平行光滑金属导轨间距为,则从到,磁通量为,从到磁通量为,设,可得,,,则磁通量化简为,,故,故C正确;
D.由B项,可知金属棒产生的电动势E保持不变,则电流,可知电流I保持不变;根据,可得,故,故D错误。
故选C。
答案第1页,共2页
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第10题突破
第24练 楞次定律、法拉第电磁感应定律及其应用
(三年考频:3次 预测指数:★★★★ )
本卷共6小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求
1.(2025·江苏泰州·二模)如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,直径与磁场宽度相同的金属圆形线框在水平拉力作用下以一定的初速度斜向匀速通过磁场。则下列说法正确的是( )
A.拉力大小恒定
B.拉力方向水平向右
C.线框内感应电流大小和方向不变
D.速度变大通过线框某一横截面的电量增加
2.(2025·江苏常州·二模)关于教材中的四张图,下列说法中不正确的是( )
A.甲图,真空炉内待冶炼的金属中产生涡流,使金属自身融化
B.乙图,转动蹄形磁体,会观察到放在下方的铝框同向转动
C.丙图,强磁铁从有竖直裂缝的铝管中下落,铝管内不会产生感应电动势
D.丁图,磁铁向右平移,桌面上静止的金属圆环有向右运动的趋势
3.(25-26高三上·江苏镇江·开学考试)图甲为一闭合线圈,匝数为10匝、面积为、电阻为,线圈处于一垂直纸面向里的匀强磁场中,从开始磁场按如图乙所示规律变化,则( )
A.时线圈中电流为逆时针方向
B.线圈中感应电动势大小为
C.前通过导线某截面的电荷量为0
D.前穿过线圈磁通量的变化量为0
4.(25-26高三上·江苏·开学考试)如图,“”形导线框置于磁感应强度大小为B、水平向右的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直,各边长均为l。线框绕b、e所在直线以角速度顺时针匀速转动,be与磁场方向垂直。时,abef与水平面平行,则( )
A.时,电流方向为abcdefa
B.时,感应电动势为2
C.时,感应电动势为0
D.到过程中,感应电动势平均值为0
5.(2026·江苏镇江·模拟预测)如图所示,两个导体圆环放置在同一水平面上,内侧的圆环中通以逆时针方向,逐渐减小的电流,则( )
A.a圆环中出现顺时针方向感应电流
B.a圆环中出现逆时针方向感应电流
C.a圆环中没有感应电流
D.a圆环受到的安培力方向沿半径向外
6.(2025·江苏·模拟预测)如图所示,两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内,其左端接有定值电阻R,建立Ox轴平行于金属导轨,在x>0的区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场,磁感应强度B随坐标x分布规律为B=5x(T),金属棒ab在外力作用下从x=0处沿导轨向右运动,经过、、,,电阻R的功率始终保持不变,不计导轨和金属棒的电阻,则在和过程中( )
A.金属棒a端电势低于b端
B.金属棒产生的电动势逐渐增大
C.通过电阻R的电量之比为3:5
D.金属棒运动时间之比为1:2
试卷第1页,共3页
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参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
答案
B
C
B
A
B
C
1.B
【解析】C.金属圆形线框进入磁场过程,穿过金属圆形线框的磁通量向里增加,根据楞次定律可知,线框内感应电流方向为逆时针方向;金属圆形线框离开磁场过程,穿过金属圆形线框的磁通量向里减少,根据楞次定律可知,线框内感应电流方向为顺时针方向;设金属圆形线框在磁场中切割磁感线的有效长度为(切割圆弧部分沿垂直速度方向的投影长度),则有,,线框匀速进入磁场过程,有效长度先减小后增大,所以线框内感应电流大小先增大后减小;同理可知金属框出磁场时产生的感应电流先增大后减小,故C错误;
AB.线框在磁场中受到的安培力为,其中是与磁场边界平行的有效长度,根据左手定则可知,线框在磁场中受到的安培力方向一直水平向左,根据平衡条件可知,拉力方向水平向右,大小为,由于、均发生变化,可知拉力大小不是恒定不变,故A错误,B正确;
D.根据,可知通过线框某一横截面的电量取决于磁通量变化量,与速度大小无关,故D错误。
故选B。
2.C
【解析】A.甲图,真空炉内通入高频电流后,则待冶炼的金属中产生涡流,使金属自身融化,A正确,不符合题意;
B.乙图,转动蹄形磁体,根据电磁驱动可知,会观察到放在下方的铝框同向转动,B正确,不符合题意;
C.丙图,强磁铁从有竖直裂缝的铝管中下落,磁通量发生变化,铝管内也会产生感应电动势,C错误,符合题意;
D.丁图,根据 “来拒去留”,则磁铁向右平移,桌面上静止的金属圆环有向右运动的趋势,D正确,不符合题意。
故选C。
3.B
【解析】A.时穿过线圈的磁通量向里减小,根据楞次定律可知,线圈中电流为顺时针方向,A错误;
B.线圈中感应电动势大小为,B正确;
C.前线圈中电流大小和方向均不变,则通过导线某截面的电荷量不为0,C错误;
D.前穿过线圈磁通量的变化量为,D错误。
故选B。
4.A
【解析】AB.线框旋转切割磁场产生电动势的两条边为和,时刻边速度与磁场方向平行,不产生电动势,因此此时边切割产生电动势,由右手定则可知电流方向为,电动势为,故A正确,B错误;
C.当时,线框旋转180°,此时依旧是边切割磁场产生电动势,感应电动势不为零,故C错误;
D.到时,线框的磁通量变化量为零,线框的磁通量变化量为,由法拉第电磁感应定律可得平均电动势为,故D错误。
故选A。
5.B
【解析】ABC.圆环中通以逆时针方向,则圆环a处产生垂直纸面向里的磁场,且圆环中电流逐渐减小,则通过圆环a的等效垂直纸面向外的磁通量减小,依据楞次定律,感应电流应产生同向磁场阻碍其减小,故圆环a中产生逆时针方向的电流,故AC错误,B正确;
D.圆环a处实际为垂直纸面向里的磁场,依据左手定则,则a圆环受到的安培力方向沿半径向里,有收缩趋势,故D错误。
故选B。
6.C
【解析】A.导体棒相当于电源,电源的电流由负极流向正极,根据右手定则,可知导体棒中的电流从b流过a,故a端相当于电源的正极,b端相当于电源的负极,则a端电势高于b端电势,故A错误;
B.由题知,电阻R的功率始终保持不变,根据,解得,金属棒产生的电动势E保持不变,故B错误;
C.根据,,,联立解得,故,根据磁感应强度B随坐标x分布规律为B=5x(T),作出图像,如图所示
设两根平行光滑金属导轨间距为,则从到,磁通量为,从到磁通量为,设,可得,,,则磁通量化简为,,故,故C正确;
D.由B项,可知金属棒产生的电动势E保持不变,则电流,可知电流I保持不变;根据,可得,故,故D错误。
故选C。
答案第1页,共2页
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第25练 电磁感应综合
(三年考频:0次 预测指数:★★★ )
本卷共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求
1.(2025·江苏宿迁·三模)如图所示,相距为d的足够长平行光滑金属导轨、与水平面间夹角为θ,处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,导轨上端接有一电阻。水平导体棒质量为m,以速度v沿导轨匀速下滑,棒与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为g,则( )
A.导体棒中电流方向为
B.回路中的电动势为
C.导体棒受到的安培力大小为
D.回路中的电功率为
2.(2025·江苏连云港·一模)如图所示,足够长水平导轨处于竖直向下的匀强磁场中,导体棒垂直于导轨静置。开关S闭合后,导体棒沿导轨无摩擦运动,不计导轨电阻。关于该棒的速度、加速度、通过的电流及穿过回路中的磁通量随时间变化的图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
3.(2025·江苏盐城·模拟预测)如图所示,金属线框甲从匀强磁场的上边界由静止释放,末速度为v时线框还未完全进入磁场;相同的线框乙从磁场的下边界以速度v竖直向上抛出,到达最高点时线框也未完全进入磁场,两线框在上述进入磁场的过程中,甲线框( )
A.运动的时间短 B.运动的位移大 C.通过的电量小 D.产生的内能少
4.(25-26高三上·江苏南京·开学考试)两个完全相同的正方形匀质金属框,边长为l,通过长为l的绝缘轻质杆相连,构成如图所示的组合体。距离组合体下底边h处有一方向水平、垂直于纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平,高度为l,左右宽度足够大。把该组合体在垂直于磁场的平面内以初速度水平无旋转抛出,设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.B与无关,与成反比
B.通过磁场的过程中,金属框中电流的大小和方向保持不变
C.通过磁场的过程中,组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等
D.调节h、和B,组合体匀速通过磁场的速度越大,则其通过磁场的过程中产生的热量越多
5.(2025·江苏徐州·模拟预测)如图所示,水平面上放置足够长的光滑导轨,一对相互平行的完全相同的导体棒、静置在导轨上。虚线两侧均有竖直方向的匀强磁场,左侧磁场竖直向下,磁感应强度大小为,右侧磁场竖直向上,磁感应强度大小为,除导体棒外其他电阻不计。现对棒施加向左的恒力,导体棒始终与导轨垂直且接触良好,则( )
A.回路中电流方向始终为逆时针,电流逐渐减小为零
B.导体棒在相同时间内所受安培力的冲量大小总为导体棒的一半
C.导体棒、经足够长时间均做匀加速直线运动,且、加速度大小相同
D.导体棒、经足够长时间均做匀加速直线运动,且导体棒的加速度为的2倍
6.(24-25高三上·江苏镇江·开学考试)如图所示,M、N、P、Q四条光滑的足够长的金属导轨平行放置,导轨间距分别为2L和L,两组导轨间由导线相连,装置置于水平面内,导轨间存在方向竖直向下的、磁感应强度大小为B的匀强磁场,两根质量均为m、接入电路的电阻均为R的导体棒C、D分别垂直于导轨放置,且均处于静止状态,其余部分电阻不计、t=0时使导体棒C获得瞬时速度v0向右运动,两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好、且达到稳定运动时导体棒C未到两组导轨连接处。则下列说法不正确的是( )
A.t=0时,导体棒D的加速度大小为
B.达到稳定运动时,C、D两棒速度之比为1∶1
C.从t=0时至达到稳定运动的过程中,回路产生的内能为
D.从t=0时到达到稳定运动的过程中,通过导体棒的电荷量为
7.(24-25高三上·江苏镇江·开学考试)如图甲所示,足够长的光滑金属导轨处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中,其磁感应强度B随时间t的变化图像如图乙所示。导轨左端接有一个电阻值恒为R的灯泡。从0时刻开始,垂直于导轨的导体棒ab在水平外力F的作用下从导轨的左端沿导轨以速度v水平向右匀速运动。导体棒ab的长度为l,导体棒运动过程中与导轨接触良好,导体棒与导轨的电阻均不计。在导体棒ab向右运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.灯泡亮度不变
B.水平外力F逐渐变小
C.在t0时刻,
D.在t0时刻,
8.(2024·江苏南通·模拟预测)据报道,中国第三艘航母福建舰首次进行海试。该舰首次采用电磁弹射器技术,如图所示为电磁弹射装置的等效电路图(俯视图)。两根相互平行的光滑长直导轨固定在水平面上,在导轨的左端接入电容为的C超级电容器,阻值为R的导体棒MN静止于导轨上。先给电容器充电(电荷量为Q),闭合开关S后,弹射时电容器释放储存的电能,所产生的强大电流经过棒MN,在强磁场作用下加速。棒MN始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨的电阻。下列说法正确的是( )
A.超级电容器相当电源,放电时两端电压不变 B.在电容器放电过程中,电容器的电容不断减小
C.通过导体棒电流的最大值为 D.导体棒速度最大时所受的安培力也最大
9.(2024·江苏南京·模拟预测)如图所示,水平放置的“”型光滑金属导轨处在竖直向下的匀强磁场中,左端接有电阻R。一金属杆与导轨垂直放置,且接触良好,在外力F作用下由静止开始做匀加速运动。不计导轨和金属杆的电阻。关于外力F随时间t变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
10.(2025·江苏扬州·阶段练习)如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一根水平放置的金属棒以水平速度抛出,金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.点电势比点电势高
B.金属棒在运动过程中机械能越来越小
C.金属棒中的感应电动势不变
D.单位时间内扫过的曲面中的磁通量越来越大
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
B
B
C
B
B
C
C
D
C
1.D
【解析】A.导体棒下滑过程中,根据右手定则可得,导体棒中电流方向为,故A错误;
B.由于磁场方向与运动方向不垂直,所以回路中的电动势为,故B错误;
C.对导体棒受力分析,如图所示根据平衡条件可得,故C错误;
D.根据能量守恒可知,导体棒的重力势能转化为电能,所以回路中的电功率等于重力做功的功率,则,故D正确。
故选D。
2.B
【解析】AB.开关S闭合后,导体棒在安培力的作用下向右运动,当导体棒的速度为v时,电路的电动势为,回路的感应电流为,根据牛顿第二定律,有,导体棒的加速度大小为,由于,利用微积分原理可解出,从而可得加速度,故A错误,B正确;
CD.由法拉第电磁感应定律,开关S闭合后,导体棒由静止开始运动,此时导体棒将做加速运动,其速度越来越大,回路的感应电流将越来越小,加速度将越来越小,将越来越大,即-t图像的斜率将越来越大,根据,可知a-t图像的斜率将越来越小,故CD错误。
故选B。
3.B
【解析】A.由题知,甲向下做加速运动,速度由0加速到v,速度变化量为,其下边切割磁感应线,产生逆时针的电流,根据左手定则,可知下边所受的安培力向上,根据牛顿第二定律有,
又,联立可得,可知随着甲的速度增大,加速度不断减小,故甲向下做加速度减小的加速运动;乙向上做减速运动,速度由v减到0,其上边切割磁感应线,产生逆时针的电流,根据左手定则,可知上边所受的安培力向下,根据牛顿第二定律有,又,联立可得,可知随着乙的速度减小,加速度不断减小,故乙向上做加速度减小的减速运动;此时可以将乙反向看成向下的加速运动,速度由0加到v;速度变化量为,可知甲、乙的速度变化量都相等,根据,因甲的加速度大小小于乙的加速度大小,故甲运动的时间长,故A错误;
B.由A项分析,则在同一个v-t图像中大致画出甲和乙的速度图像如图所示
根据图像可知甲运动的位移大,即,故B正确;
C.设线框的电阻为R,边长为L,磁感应强度为B,根据电荷量的计算公式有,,,,联立解得,由于甲的位移大,所以通过甲线框的电荷量大,故C错误;
D.甲线框运动过程中速度越来越大,运动的位移更大,克服安培力做功多,产生的内能多,故D错误。
故选B。
4.C
【解析】A.组合体下底边刚进入磁场时,竖直方向的速度为,下底边切割磁感线,根据楞次定律可知金属框中电流的方向为逆时针,水平方向速度使左右两边切割磁感线,产生的电动势相互抵消,组合体匀速通过磁场,则有,又有,,联立可得,可知B与无关,与成反比,故A错误;
B.当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增加,此时感应电流的方向为逆时针方向,当金属框刚出磁场时金属框的磁通量减少,此时感应电流的方向为顺时针方向,故B错误;
C.组合体通过磁场的过程中,则组合体克服安培力做功的功率等于重力做功的功率,故C错误正确;
D.无论调节哪个物理量,只要组合体仍能匀速通过磁场,都有中,则安培力做的功都为,故D错误。
故选C。
5.B
【解析】ACD.导体棒a受恒力F向左加速,切割左侧磁场的磁感线,产生感应电动势,导体棒b因a的运动被带动,切割右侧磁场的磁感线,产生感应电动势,,由于初始时棒的加速度较大,增大,感应电动势增大,感应电流沿为逆时针方向且增大,两棒受到的安培力增大,棒的加速度在减小,棒的加速度在增大,当棒的加速度等于2倍棒的加速度时,使得趋于恒定,此时电流趋于恒定,两导体棒所受安培力恒定,、棒各自做匀加速直线运动。
故ACD错误;
B.、棒所受安培力为,,冲量,因此,故B正确。
故选B。
6.B
【解析】A.t=0时,C棒切割磁感线,,,D棒受安培力,D棒的加速度,故A正确;
B.达到稳定时,电路中的总电流为0,即,解得,故B错误;
C.对D棒列动量定理,对C棒列动量守恒,联立解得,,根据能量守恒,故C正确;
D.根据上述,解得,故D正确。
本题选错误选项,故选B。
7.C
【解析】A.时刻t时磁感应强度大小为,动生电动势为 ,感生电动势为 ,总电动势为 ,灯泡的电流为 ,灯泡亮度增大,A错误;
B.根据平衡条件得 ,解得,水平外力F逐渐变大,B错误;
CD.在t0时刻,当时,解得,C正确,D错误。
故选C。
8.C
【解析】B.超级电容器的电容是由电容器的内部结构决定的,与充电放电无关,电容器的电容不变,故B错误;
A.超级电容器相当电源,根据知,放电时Q减小,两端电压减小,故A错误;
C.根据题意可知,刚闭合开关时,导体棒未运动,此时反电动势为零,电容器电压最大,则通过导体棒电流的最大,最大值为,又有,则通过导体棒电流的最大值为,故C正确;
D.MN在运动过程中为非纯电阻电路,MN上的电流瞬时值为,当,时,MN上电流瞬时为零,此时安培力为零,MN速度最大,故D错误。
故选C。
9.D
【解析】对杆受力分析得,金属杆产生的感应电动势为,感应电流为,又,整理得,可知该图像为不过原点的直线。
故选D。
10.C
【解析】A.由右手定则可知,金属棒ab切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,因此b点电势高,即a点电势比b点电势低,故A错误;
B.金属棒做平抛运动中,只有重力做功,因此机械能保持不变,故B错误;
C.金属棒做平抛运动的过程中,水平方向的分速度不变,因而金属棒在垂直切割磁感线的速度v0不变,由动生电动势的计算方法可得E=BLv0,所以金属棒产生的感应电动势大小保持不变,故C正确;
D.金属棒垂直切割磁感线的速度不变,则单位时间内金属棒垂直于磁场方向扫过的面积不变,则单位时间内金属棒扫过的曲面中的磁通量不变,故D错误。
故选C。
答案第1页,共2页
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第25练 电磁感应综合
(三年考频:0次 预测指数:★★★ )
本卷共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求
1.(2025·江苏宿迁·三模)如图所示,相距为d的足够长平行光滑金属导轨、与水平面间夹角为θ,处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,导轨上端接有一电阻。水平导体棒质量为m,以速度v沿导轨匀速下滑,棒与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为g,则( )
A.导体棒中电流方向为
B.回路中的电动势为
C.导体棒受到的安培力大小为
D.回路中的电功率为
1.D
【解析】A.导体棒下滑过程中,根据右手定则可得,导体棒中电流方向为,故A错误;
B.由于磁场方向与运动方向不垂直,所以回路中的电动势为,故B错误;
C.对导体棒受力分析,如图所示根据平衡条件可得,故C错误;
D.根据能量守恒可知,导体棒的重力势能转化为电能,所以回路中的电功率等于重力做功的功率,则,故D正确。
故选D。
2.(2025·江苏连云港·一模)如图所示,足够长水平导轨处于竖直向下的匀强磁场中,导体棒垂直于导轨静置。开关S闭合后,导体棒沿导轨无摩擦运动,不计导轨电阻。关于该棒的速度、加速度、通过的电流及穿过回路中的磁通量随时间变化的图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2.B
【解析】AB.开关S闭合后,导体棒在安培力的作用下向右运动,当导体棒的速度为v时,电路的电动势为,回路的感应电流为,根据牛顿第二定律,有,导体棒的加速度大小为,由于,利用微积分原理可解出,从而可得加速度,故A错误,B正确;
CD.由法拉第电磁感应定律,开关S闭合后,导体棒由静止开始运动,此时导体棒将做加速运动,其速度越来越大,回路的感应电流将越来越小,加速度将越来越小,将越来越大,即-t图像的斜率将越来越大,根据,可知a-t图像的斜率将越来越小,故CD错误。
故选B。
3.(2025·江苏盐城·模拟预测)如图所示,金属线框甲从匀强磁场的上边界由静止释放,末速度为v时线框还未完全进入磁场;相同的线框乙从磁场的下边界以速度v竖直向上抛出,到达最高点时线框也未完全进入磁场,两线框在上述进入磁场的过程中,甲线框( )
A.运动的时间短 B.运动的位移大 C.通过的电量小 D.产生的内能少
3.B
【解析】A.由题知,甲向下做加速运动,速度由0加速到v,速度变化量为,其下边切割磁感应线,产生逆时针的电流,根据左手定则,可知下边所受的安培力向上,根据牛顿第二定律有,
又,联立可得,可知随着甲的速度增大,加速度不断减小,故甲向下做加速度减小的加速运动;乙向上做减速运动,速度由v减到0,其上边切割磁感应线,产生逆时针的电流,根据左手定则,可知上边所受的安培力向下,根据牛顿第二定律有,又,联立可得,可知随着乙的速度减小,加速度不断减小,故乙向上做加速度减小的减速运动;此时可以将乙反向看成向下的加速运动,速度由0加到v;速度变化量为,可知甲、乙的速度变化量都相等,根据,因甲的加速度大小小于乙的加速度大小,故甲运动的时间长,故A错误;
B.由A项分析,则在同一个v-t图像中大致画出甲和乙的速度图像如图所示
根据图像可知甲运动的位移大,即,故B正确;
C.设线框的电阻为R,边长为L,磁感应强度为B,根据电荷量的计算公式有,,,,联立解得,由于甲的位移大,所以通过甲线框的电荷量大,故C错误;
D.甲线框运动过程中速度越来越大,运动的位移更大,克服安培力做功多,产生的内能多,故D错误。
故选B。
4.(25-26高三上·江苏南京·开学考试)两个完全相同的正方形匀质金属框,边长为l,通过长为l的绝缘轻质杆相连,构成如图所示的组合体。距离组合体下底边h处有一方向水平、垂直于纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平,高度为l,左右宽度足够大。把该组合体在垂直于磁场的平面内以初速度水平无旋转抛出,设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.B与无关,与成反比
B.通过磁场的过程中,金属框中电流的大小和方向保持不变
C.通过磁场的过程中,组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等
D.调节h、和B,组合体匀速通过磁场的速度越大,则其通过磁场的过程中产生的热量越多
4.C
【解析】A.组合体下底边刚进入磁场时,竖直方向的速度为,下底边切割磁感线,根据楞次定律可知金属框中电流的方向为逆时针,水平方向速度使左右两边切割磁感线,产生的电动势相互抵消,组合体匀速通过磁场,则有,又有,,联立可得,可知B与无关,与成反比,故A错误;
B.当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增加,此时感应电流的方向为逆时针方向,当金属框刚出磁场时金属框的磁通量减少,此时感应电流的方向为顺时针方向,故B错误;
C.组合体通过磁场的过程中,则组合体克服安培力做功的功率等于重力做功的功率,故C错误正确;
D.无论调节哪个物理量,只要组合体仍能匀速通过磁场,都有中,则安培力做的功都为,故D错误。
故选C。
5.(2025·江苏徐州·模拟预测)如图所示,水平面上放置足够长的光滑导轨,一对相互平行的完全相同的导体棒、静置在导轨上。虚线两侧均有竖直方向的匀强磁场,左侧磁场竖直向下,磁感应强度大小为,右侧磁场竖直向上,磁感应强度大小为,除导体棒外其他电阻不计。现对棒施加向左的恒力,导体棒始终与导轨垂直且接触良好,则( )
A.回路中电流方向始终为逆时针,电流逐渐减小为零
B.导体棒在相同时间内所受安培力的冲量大小总为导体棒的一半
C.导体棒、经足够长时间均做匀加速直线运动,且、加速度大小相同
D.导体棒、经足够长时间均做匀加速直线运动,且导体棒的加速度为的2倍
5.B
【解析】ACD.导体棒a受恒力F向左加速,切割左侧磁场的磁感线,产生感应电动势,导体棒b因a的运动被带动,切割右侧磁场的磁感线,产生感应电动势,,由于初始时棒的加速度较大,增大,感应电动势增大,感应电流沿为逆时针方向且增大,两棒受到的安培力增大,棒的加速度在减小,棒的加速度在增大,当棒的加速度等于2倍棒的加速度时,使得趋于恒定,此时电流趋于恒定,两导体棒所受安培力恒定,、棒各自做匀加速直线运动。
故ACD错误;
B.、棒所受安培力为,,冲量,因此,故B正确。
故选B。
6.(24-25高三上·江苏镇江·开学考试)如图所示,M、N、P、Q四条光滑的足够长的金属导轨平行放置,导轨间距分别为2L和L,两组导轨间由导线相连,装置置于水平面内,导轨间存在方向竖直向下的、磁感应强度大小为B的匀强磁场,两根质量均为m、接入电路的电阻均为R的导体棒C、D分别垂直于导轨放置,且均处于静止状态,其余部分电阻不计、t=0时使导体棒C获得瞬时速度v0向右运动,两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好、且达到稳定运动时导体棒C未到两组导轨连接处。则下列说法不正确的是( )
A.t=0时,导体棒D的加速度大小为
B.达到稳定运动时,C、D两棒速度之比为1∶1
C.从t=0时至达到稳定运动的过程中,回路产生的内能为
D.从t=0时到达到稳定运动的过程中,通过导体棒的电荷量为
6.B
【解析】A.t=0时,C棒切割磁感线,,,D棒受安培力,D棒的加速度,故A正确;
B.达到稳定时,电路中的总电流为0,即,解得,故B错误;
C.对D棒列动量定理,对C棒列动量守恒,联立解得,,根据能量守恒,故C正确;
D.根据上述,解得,故D正确。
本题选错误选项,故选B。
7.(24-25高三上·江苏镇江·开学考试)如图甲所示,足够长的光滑金属导轨处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中,其磁感应强度B随时间t的变化图像如图乙所示。导轨左端接有一个电阻值恒为R的灯泡。从0时刻开始,垂直于导轨的导体棒ab在水平外力F的作用下从导轨的左端沿导轨以速度v水平向右匀速运动。导体棒ab的长度为l,导体棒运动过程中与导轨接触良好,导体棒与导轨的电阻均不计。在导体棒ab向右运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.灯泡亮度不变
B.水平外力F逐渐变小
C.在t0时刻,
D.在t0时刻,
7.C
【解析】A.时刻t时磁感应强度大小为,动生电动势为 ,感生电动势为 ,总电动势为 ,灯泡的电流为 ,灯泡亮度增大,A错误;
B.根据平衡条件得 ,解得,水平外力F逐渐变大,B错误;
CD.在t0时刻,当时,解得,C正确,D错误。
故选C。
8.(2024·江苏南通·模拟预测)据报道,中国第三艘航母福建舰首次进行海试。该舰首次采用电磁弹射器技术,如图所示为电磁弹射装置的等效电路图(俯视图)。两根相互平行的光滑长直导轨固定在水平面上,在导轨的左端接入电容为的C超级电容器,阻值为R的导体棒MN静止于导轨上。先给电容器充电(电荷量为Q),闭合开关S后,弹射时电容器释放储存的电能,所产生的强大电流经过棒MN,在强磁场作用下加速。棒MN始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨的电阻。下列说法正确的是( )
A.超级电容器相当电源,放电时两端电压不变 B.在电容器放电过程中,电容器的电容不断减小
C.通过导体棒电流的最大值为 D.导体棒速度最大时所受的安培力也最大
8.C
【解析】B.超级电容器的电容是由电容器的内部结构决定的,与充电放电无关,电容器的电容不变,故B错误;
A.超级电容器相当电源,根据知,放电时Q减小,两端电压减小,故A错误;
C.根据题意可知,刚闭合开关时,导体棒未运动,此时反电动势为零,电容器电压最大,则通过导体棒电流的最大,最大值为,又有,则通过导体棒电流的最大值为,故C正确;
D.MN在运动过程中为非纯电阻电路,MN上的电流瞬时值为,当,时,MN上电流瞬时为零,此时安培力为零,MN速度最大,故D错误。
故选C。
9.(2024·江苏南京·模拟预测)如图所示,水平放置的“”型光滑金属导轨处在竖直向下的匀强磁场中,左端接有电阻R。一金属杆与导轨垂直放置,且接触良好,在外力F作用下由静止开始做匀加速运动。不计导轨和金属杆的电阻。关于外力F随时间t变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
9.D
【解析】对杆受力分析得,金属杆产生的感应电动势为,感应电流为,又,整理得,可知该图像为不过原点的直线。
故选D。
10.(2025·江苏扬州·阶段练习)如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一根水平放置的金属棒以水平速度抛出,金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.点电势比点电势高
B.金属棒在运动过程中机械能越来越小
C.金属棒中的感应电动势不变
D.单位时间内扫过的曲面中的磁通量越来越大
10.C
【解析】A.由右手定则可知,金属棒ab切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,因此b点电势高,即a点电势比b点电势低,故A错误;
B.金属棒做平抛运动中,只有重力做功,因此机械能保持不变,故B错误;
C.金属棒做平抛运动的过程中,水平方向的分速度不变,因而金属棒在垂直切割磁感线的速度v0不变,由动生电动势的计算方法可得E=BLv0,所以金属棒产生的感应电动势大小保持不变,故C正确;
D.金属棒垂直切割磁感线的速度不变,则单位时间内金属棒垂直于磁场方向扫过的面积不变,则单位时间内金属棒扫过的曲面中的磁通量不变,故D错误。
故选C。
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