人教版物理必修3同步练习: 13.3 电磁感应现象及应用(优...

更新时间：2024-04-02 浏览次数：10 类型：同步测试

一、选择题

1.
如图所示，匀强磁场的方向垂直于光滑的金属导轨平面向里，极板间距为d的平行板电容器与总阻值为2R₀的滑动变阻器通过平行导轨连接，电阻为R₀的导体棒MN可在外力的作用下沿导轨从左向右做匀速直线运动。当滑动变阻器的滑动触头位于a、b的中间位置、导体棒MN的速度为v₀时，位于电容器中P点的带电油滴恰好处于静止状态．若不计摩擦和平行导轨及导线的电阻，重力加速度为g，则下列判断正确的是（）

A . 油滴带正电荷 B . 若将上极板竖直向上移动距离d，油滴将向上加速运动，加速度 $\text{[math]}$ C . 若将导体棒的速度变为2v₀ ，油滴将向上加速运动，加速度a=2g D . 若保持导体棒的速度为v₀不变，而将滑动触头置于a位置，同时将电容器上极板向上移动距离d／3，油滴仍将静止

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2.
钳型表的工作原理如图所示。当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流。下面关于用一钳型电流表测量某一电流值说法正确的是（）

A . 用钳型电流表可以测量直流输电线中的电流 B . 当被测交变电流的频率不稳定变高时，测量值偏大 C . 当被测交变电流的频率不稳定变高时，测量值偏小 D . 当被测交变电流的频率不稳定变高时，测量值是准确的

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3. (2022·保定模拟) 某同学设计了飞船登陆地外星球的电磁阻尼缓冲装置，其模拟器如图所示。模拟器由船舱主体、光滑导轨、缓冲弹簧、绝缘缓冲底座、绝缘缓冲底座上的线圈以及固定在船舱主体上的超导线圈（图中未画出）组成。其中导轨固定在船舱主体下端，绝缘缓冲底座上的线圈为竖直绕在绝缘底座上的单匝闭合线圈，超导线圈产生水平方向的磁场。已知绝缘底座与地面接触后速度迅速减为零，导轨与线圈接触良好，则关于电磁阻尼缓冲装置分析正确的是（）

A . 船舱主体下端MN必须是导体，不能与导轨绝缘 B . 只增加导轨长度，可能使缓冲弹簧接触地面前速度为零 C . 只增加磁场的磁感应强度，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小 D . 只增加闭合线圈电阻，可使缓冲弹簧接触地面前速度减小

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4. (2017高三上·河南开学考) 如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L，纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t=0时刻恰好位于如图所示的位置，以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流﹣位移（I﹣x）关系的是（　　）

A . B . C . D .

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5. (2017高三上·长安模拟) 如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图甲所示，左线圈连着正方形线框abcd，线框所在区域存在变化的磁场，取垂直纸面向里为正，磁感应强度随时间变化如图乙所示，不计线框以外的感生电场，右侧线圈连接一定值电阻R，下列说法中正确的是（　　）

A . t₁时刻ab边中电流方向由a→b，e点电势高于f点 B . 设t₁、t₃时刻ab边中电流大小分别为i₁、i₃ ，则有i₁＜i₃ ， e点与f点电势相等 C . t₂～t₄时间内通过ab边电量为0，定值电阻R中无电流 D . t₅时刻ab边中电流方向由a→b，f点电势高于e点

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6. (2018高三上·临川期末) 一正三角形导线框ABC（高度为a）从图示位置沿x轴正向匀速穿过两匀强磁场区域．两磁场区域磁感应强度大小均为B、方向相反、垂直于平面、宽度均为a．图乙反映感应电流I与线框移动距离x的关系，以逆时针方向为电流的正方向．图象正确的是（　　）

A . B . C . D .

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7. (2020高二上·昌平期末)
如图，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为L．现有一边长为 $\text{[math]}$ 的正方形线框abcd，在外力作用下，保持ac垂直磁场边缘，并以沿x轴正方向的速度水平匀速地通过磁场区域，若以逆时针方向为电流正方向，下图中能反映线框中感应电流变化规律的图是（）

A . B . C . D .

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8.
两根相距为L的足够长的金属弯角光滑导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边与水平面的夹角为37°，质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨的电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中，当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v沿导轨匀速运动时，cd杆恰好处于静止状态，重力加速度为g，以下说法正确的是（）

A . ab杆所受拉力F的大小为mg sin37° B . 回路中电流为 $\text{[math]}$ C . 回路中电流的总功率为mgv sin37° D . m与v大小的关系为m＝ $\text{[math]}$

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二、多项选择题

9. (2024高二上·双港期末) 如图为法拉第发现电磁感应现象的实验装置示意图，软铁环上绕有两个线圈，下列操作中可能观察到灵敏电流计G的指针发生偏转的是（）

A . $\text{[math]}$ 处于闭合状态，闭合 $\text{[math]}$ 瞬间 B . $\text{[math]}$ 处于闭合状态，闭合 $\text{[math]}$ 瞬间 C . $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 均处于闭合状态，断开 $\text{[math]}$ 瞬间 D . $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 均处于闭合状态，断开 $\text{[math]}$ 瞬间

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10. (2022高二上·河西期末) 在如图所示的下列四种情况中，能产生感应电流的有（）

A . 闭合线圈沿磁场方向向上运动 B . 铜盘在两磁极间转动 C . 闭合电路中ab杆在磁场中向右运动 D . 条形磁铁静止在线圈上方

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11. (2024高二上·怀远期末) 如图所示，一足够长的通电直导线水平放置，在导线的正下方有一闭合矩形线圈abcd与导线在同一平面内，且ad边与导线平行，下列情形中能使线圈产生感应电流的是（　　）

A . 线圈沿平行于导线的方向向右平移 B . 线圈以导线为轴转动 C . 线圈绕bc边转动 D . 线圈不动，逐渐增大直导线中的电流

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12. (2023高二上·辽宁月考) 如图所示，金属圆环水平放置，圆心正上方有一个竖直的条形磁铁，下列哪种做法可以使金属圆环中产生感应电流（）

A . 金属环和磁铁同时向下做自由落体运动，且金属圆环不翻转 B . 金属环和磁铁同时以相同速度水平向右匀速运动 C . 磁铁不动，金属圆环向下运动 D . 金属圆环不动，磁铁水平向右运动

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13. (2023高二下·鸡西期末) 如图甲所示，导线MN和圆形线圈共面且均固定，在MN中通以图乙所示的电流（电流正方向为M指向N），则在0~T时间内（　　）

A . 线圈感应电流方向先顺时针后逆时针 B . 线圈感应电流方向始终为顺时针 C . 线圈受到的安培力始终向左 D . 线圈受到的安培力先向左后向右

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14. (2022高二上·鸡西期末) 下图中能产生感应电流的是（　　）

A . 甲图中两根导体棒以一定的速度向相反方向运动 B . 乙图中导体框以一定的速度水平向右运动 C . 丙图中环形导线正上方通入逐渐增大的电流 D . 丁图中条形磁铁水平向右靠近环形导体

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15. (2022高二上·浙江期中) 某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B．在线圈A中通入电流i与时间t的关系如图所示，那么在t₁～t₂这段时间内，可以观察到线圈B中有感应电流的是（）

A . B . C . D .

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16. (2022高二上·安丘期中) 如图所示为某同学探究电磁感应现象的实验装置。将两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R、开关 $\text{[math]}$ 组成一个回路，B线圈与电流计G、开关 $\text{[math]}$ 组成另一个回路。关于该实验现象下列说法正确的是（）

A . 先闭合 $\text{[math]}$ ，再闭合 $\text{[math]}$ 的瞬间，G中无感应电流 B . 先闭合 $\text{[math]}$ ，再闭合 $\text{[math]}$ 的瞬间，G中无感应电流 C . 闭合 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，待电路稳定后G中一直有感应电流 D . 闭合 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，待电路稳定后R的滑片向左移动的过程中，G中有感应电流

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17. (2022高二下·宁德期末) 如图所示为手摇手电筒的示意图，通过左右摇晃手电筒，使磁铁相对线圈运动，小灯泡发光，下列说法正确的是（）

A . 手电筒是利用电磁感应原理工作的 B . 摇晃过程线圈磁通量一直增大 C . 小灯泡亮度与摇晃手电筒的快慢无关 D . 从能量转化的角度来看，摇晃手电筒是将机械能转化为电能

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18. (2022高二下·番禺期末) 如图，安装在公路上的测速装置：路面下方间隔一定距离埋设两个通电线圈，线圈与检测抓拍装置相连，车辆从线圈上面通过时，线圈中会产生脉冲感应电流，检测装置根据两线圈产生的脉冲信号的时间差 $\text{[math]}$ 计算出车速，对超速车辆进行抓拍。下列说法正确的是（）

A . 时间差 $\text{[math]}$ 越短，则车速越大 B . 时间差 $\text{[math]}$ 越长，则车速越大 C . 汽车匀速通过线圈，闭合电路不会产生感应电流 D . 汽车匀速通过线圈，闭合电路仍会产生感应电流

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19. (2022·韶关模拟) 某高中科研兴趣小组利用课余时间进行研究电磁阻尼效果的研究性学习，实验示意图如图甲所示，虚线MN右侧有垂直于水平面向下的匀强磁场，边长为1m、质量为0.1kg、电阻为0.2Ω的正方形金属线框在光滑绝缘水平面上以大小v₀=2m/s的速度向右滑动并进入磁场，磁场边界MN与线框的右边框平行。从线框刚进入磁场开始计时，线框的速度v随滑行的距离x变化的规律如图乙所示，下列说法正确的是（）

A . 图乙中x₀=1m B . 线框进入磁场的过程中，线框的加速度先不变再突然减为零 C . 线框进入磁场的过程中，线框中产生的焦耳热为0.1J D . 线框进入磁场的过程中，通过线框某横截面的电荷量为 $\text{[math]}$ C

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20. (2021·龙岩模拟) 如图所示，两条相距d的足够长的平行光滑金属导轨位于同一水平面内，其左端接阻值为R的定值电阻。电阻为R长为d的金属杆ab在导轨上以初速度v_o水平向左运动，其左侧有边界为PQ、MN的匀强磁场，磁感应强度大小为B。该磁场以恒定速度v_o匀速向右运动，金属杆进入磁场后，在磁场中运动t时间后达到稳定状态，导轨电阻不计（）

A . 当金属杆刚进入磁场时，杆两端的电压大小为Bdv₀ B . 当金属杆运动达到稳定状态时，杆两端的电压大小为Bdv₀ C . t时间内金属杆所受安培力的冲量等于0 D . t时间内金属杆所受安培力做的功等于0

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21. (2021·东北三省模拟) 如图甲所示，两条粗糙平行金属导轨倾斜固定放置（两导轨电阻不计），倾角 $\text{[math]}$ = 37°，间距d=1m，电阻r=3Ω的金属杆与导轨垂直放置，导轨下端连接规格为“3V，3W”的灯泡L。在导轨内有长为l、宽为d的矩形区域abcd，该区域内有垂直导轨平面均匀分布的磁场，各处的磁感应强度B大小始终相等， B随时间t变化图线如图乙所示。在t =0时，金属杆从PQ位置静此释放，向下滑动直到cd位置的过程中，金属杆始终与导轨垂直，灯泡一直处于正常发光状态。则金属杆从PQ位置到cd位置的运动过程中，下列说法正确的是（sin37° =0.6， cos37°= 0.8，重力加速度g取10m/s²）（）

A . 金属杆先做匀加速直线运动后做匀速直线运动 B . 金属杆到达ab位置的速度大小为3m/s C . 金属杆与导轨间的动摩擦因数为0.5 D . 金属杆克服安培力做功为6J

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22. (2017·太原模拟) 如图，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为L，边长为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上，使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域，若以逆时针方向为电流的正方向，能反映线框中感应电流变化规律的是图（　　）

A . B . C . D .

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三、非选择题

23. (2016·杨浦模拟)
如图所示，两金属杆AB和CD长均为L，电阻均为R，质量分别为3m和m．用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧．在金属杆AB下方距离为h处有高度为H（H＞h）匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与回路平面垂直，此时，CD刚好处于磁场的下边界．现从静止开始释放金属杆AB，经过一段时间下落到磁场的上边界，加速度恰好为零，此后便进入磁场．求金属杆AB
1. （1）进入磁场前流过的电量；
2. （2）释放瞬间每根导线的拉力；
3. （3）穿过磁场区域的过程，回路中产生的焦耳热．
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24. (2023高二上·长沙月考) 如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直．一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放．导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I．整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻．求：
1. （1）磁感应强度的大小B；
2. （2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；
3. （3）流经电流表电流的最大值I_m ．
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25. (2021高二上·河南月考) 如图所示，固定斜面的倾角 $\text{[math]}$ ，与斜面底边平行的 $\text{[math]}$ 为斜面上有界匀强磁场的两条边界，宽度为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 、方向垂直于斜面向下。质量为 $\text{[math]}$ 、电阻为 $\text{[math]}$ 的矩形导体框 $\text{[math]}$ 置于斜面上， $\text{[math]}$ 边长为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 边长为 $\text{[math]}$ ，导体框与斜面间的动摩擦因数为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 边水平且与磁场边界 $\text{[math]}$ 平行，初始时 $\text{[math]}$ 边与 $\text{[math]}$ 相距 $\text{[math]}$ ，导体框由静止开始下滑，在 $\text{[math]}$ 边进入磁场时仍然在加速，导体框在经过边界 $\text{[math]}$ 的过程中恰好做匀速运动，直至离开磁场区域。重力加速度大小为 $\text{[math]}$ ，求：
1. （1）导体框的 $\text{[math]}$ 边刚进入磁场时，导体框的加速度大小 $\text{[math]}$ ；
2. （2）导体框在经过边界 $\text{[math]}$ 的过程中的速度大小 $\text{[math]}$ ；
3. （3）从导体框的 $\text{[math]}$ 边进入磁场至导体框的 $\text{[math]}$ 边刚进入磁场过程中，导体框产生的焦耳热 $\text{[math]}$ 。
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26. (2018·嘉兴模拟) 如图所示，竖直面内有一圆形小线圈，与绝缘均匀带正电圆环同心放置。带电圆环的带电量为Q，绕圆心作圆周运动，其角速度ω随时间t的变化关系如图乙所示(图中ω₀、t₁、t₂为已知量)。线圈通过绝缘导线连接两根竖直的间距为l的光滑平行金属长导轨，两导轨间的矩形区域内存在垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁场的上下边界间距为h，磁感应强度大小恒为B。“工”字形构架由绝缘杆固连间距为H(H＞h)的水平金属棒AB、CD组成，并与导轨紧密接触。初始时锁定“工”字形构架，使AB棒位于磁场内的上边沿，t₁时刻解除锁定，时刻开始运动。已知“工”字形构架的质量为m，AB棒和CD棒离开磁场下边沿时的速度大小均为v，金属棒AB、CD和圆形线圈的电阻均为R，其余电阻不计，不考虑线圈的自感。求：
1. （1） 0-t₁时间内，带电圆环的等效电流；
2. （2） t₁-1₂时间内，圆形线圈磁通量变化率的大小，并判断带电圆环圆周运动方向(顺时针还是逆时针方向?)；
3. （3）从0时刻到CD棒离开磁场的全过程AB棒上产生的焦耳热。
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27. (2017高二下·重庆期中)
如图所示，相距L=0.4m、电阻不计的两平行光滑金属导轨水平放置，一端与阻值R=0.15Ω的电阻相连，导轨处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面．质量m=0.1kg、电阻r=0.05Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直．t=0时起棒在水平外力F作用下以初速度v₀=2m/s、加速度a=1m/s²沿导轨向右匀加速运动．求：
1. （1） t=2s时回路中的电流；
2. （2） t=2s时外力F大小；
3. （3）第2s内通过棒的电荷量．
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28. (2017高二上·洛阳期末)
如图所示，导体框架的平行导轨（足够长）间距d=lm，框架平面与水平面夹角θ=37°，框架的电阻不计，电阻R₁=0.4Ω．匀强磁场方向垂直框架平面向上，且B=0.2T，光滑导体棒的质量m=0.2kg，电阻R=0.1Ω，水平跨在导轨上，由静止释放，g取 10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
1. （1） ab棒下滑的最大速度；
2. （2） ab棒以最大速度下滑时的电热功率．
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29. (2020高二上·昌平期末)
如图所示，两根足够长的光滑平行直导轨AB、CD与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，A、C两点间接有阻值为R的定值电阻．一根质量为m、长也为L的均匀直金属杆ef放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，金属杆ef的电阻为r，其余部分电阻不计．现让ef杆由静止开始沿导轨下滑．
1. （1）求ef杆下滑的最大速度v_m ．
2. （2）已知ef杆由静止释放至达到最大速度的过程中，ef杆沿导轨下滑的距离为x，求此过程中定值电阻R产生的焦耳热Q和在该过程中通过定值电阻R的电荷量q．
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