2019年高考物理二輪復習 專題強化十二 電磁感應.doc

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專題強化十二　電磁感應 一、選擇題：本題共10小題，每小題5分，在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求的，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分． 1．[2018貴陽市高三一模]如圖所示，在x≥0的區(qū)域有在垂直于xOy平面(紙面)向里的勻強磁場，現用力使一個等邊三角形閉合導線(粗細均勻)框，沿x軸向右勻速運動，運動中線框平面與紙面平行，底邊BC與y軸平行，從頂點A剛入磁場開始計時，在線框全部進入磁場過程中，其感應電流I(取順時針方向為正)與時間t的關系圖線為下圖中的(　　) 2．(多選)[2018黃山市一模]如圖1，閉合矩形導線框abcd固定在勻強磁場中，磁場的方向與導線框所在平面垂直，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖2所示．規(guī)定垂直紙面向外為磁場的正方向，線框中順時針電流的方向為感應電流的正方向，水平向右為安培力的正方向．關于線框中的感應電流i與ad邊所受的安培力F隨時間t變化的圖象，下列選項正確的是(　　) 3．[2018江蘇二模]如圖所示的電路中，三個燈泡A、B、C完全相同，電感L自感系數很大，其直流電阻與定值電阻R相等，D為理想二極管，下列判斷中正確的是(　　) A．閉合開關S的瞬間，燈泡A和C同時亮 B．閉合開關S的瞬間，只有燈泡C亮 C．閉合開關S穩(wěn)定后，燈泡A、B、C一樣亮 D．在電路穩(wěn)定后，斷開開關S的瞬間，燈泡B、C均要亮一下再熄滅 4．[2018石嘴山市模擬] 如圖所示，勻強磁場存在于虛線框內，矩形線圈豎直下落．如果線圈受到的磁場力總小于其重力，則它在1、2、3、4位置時的加速度關系為(　　) A．a1＞a2＞a3＞a4 B．a1＝a3＞a2＞a4 C．a1＝a3＞a4＞a2 D．a4＝a2＞a3＞a1 5．(多選)[2018南平市高三模擬]如圖所示，一匝數為n，邊長為L，質量為m，電阻為R的正方形導體線框abcd，與一質量為3 m的物塊通過輕質細線跨過兩定滑輪相連．在導體線框上方某一高處有一寬度為L的上、下邊界水平的勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里．現將物塊由靜止釋放，當ad邊從磁場下邊緣進入磁場時，線框恰好做勻速直線運動，不計—切摩擦．重力加速度為g.則(　　) A．線框ad邊進入磁場之前線框加速度a＝2g B．從線框全部進入磁場到完全離開磁場的過程中，通過線框的電荷量q＝ C．整個運動過程線框產生的焦耳熱為Q＝4mgL D．線框進入磁場時的速度大小v＝ 6．[2018河南省六市聯考]如圖甲所示，一匝數N＝10匝、總電阻R＝7.5 Ω、ad長L1＝0.4 m、ab寬L2＝0.2 m的勻質矩形金屬線框靜止在粗糙水平面上，線框的bc邊正好過半徑r＝0.1 m的圓形磁場的直徑，線框的左半部分處于垂直線框平面向上的勻強磁場區(qū)域內，磁感應強度B0＝1T，圓形磁場的磁感應強度為B，方向垂直線框平面向下，大小隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，已知線框與水平面間的最大靜摩擦力f＝1.2 N，π≈3，則(　　) A．t＝0時刻穿過線框的磁通量大小為0.01 Wb B．線框靜止時，線框中的感應電流為0.2 A C．線框靜止時，ad邊所受安培力水平向左，大小為0.8 N D．經時間t＝2 s，線框開始滑動 7．(多選)[2018賀州、崇左兩市聯考]如圖所示，光滑且足夠長的金屬導軌MN、PQ平行地固定在同一水平面上，兩導軌間距L＝0.20 m，兩導軌的左端之間連接的電阻R＝0.40 Ω，導軌上停放一質量m＝0.10 kg的金屬桿ab，位于兩導軌之間的金屬桿的電阻r＝0.10 Ω，導軌的電阻可忽略不計．整個裝置處于磁感應強度B＝0.50 T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下．現用一水平外力F水平向右拉金屬桿，使之由靜止開始運動，在整個運動過程中金屬桿始終與導軌垂直并接觸良好，若理想電壓表的示數U隨時間t變化的關系如圖乙所示．則金屬桿開始運動經t＝5.0 s時(　　) A．通過金屬桿的感應電流的大小為1 A，方向由b指向a B．金屬桿的速率為4 m/s C．外力F的瞬時功率為1 W D．0～5.0 s內通過R的電荷量為5 C 8．(多選)[2018洛陽市模擬]如圖甲所示，水平放置的平行金屬導軌連接一個平行板電容器C和電阻R.導體棒MN放在導軌上且接觸良好，整個裝置放于垂直導軌平面的磁場中，磁感應強度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應強度方向為正)，MN始終保持靜止，則0～t2時間(　　) A．電容器C的電荷量大小始終沒變 B．電容器C的a板先帶正電后帶負電 C．MN所受安培力的大小始終沒變 D．MN所受安培力的方向先向右后向左 9．(多選)[2018太原市二模]如圖所示，在豎直面內有方向垂直紙面向里、高度為h的有界勻強磁場，磁場上、下邊界水平．將邊長為l(l＜h)、質量為m的正方形金屬線框abcd從磁場上方某處由靜止釋放，設ab邊通過磁場上邊界和磁場下邊界時的速度分別為v1和v2；cd邊通過磁場下邊界時的速度為v3.已知線框下落過程中ab邊始終水平、ad邊始終豎直，下列說法正確的是(　　) A．若v1＝v2，則一定有v2＞v3 B．若v1＞v2，則一定有v2＞v3 C．若v1＝v2，從ab離開磁場到cd離開磁場的過程中，線框內產生的焦耳熱為mgh D．從ab進入磁場到cd離開磁場的過程中，線框內產生的焦耳熱為mgh＋mv－mv 10．[2018開封市一模]如圖所示，在光滑絕緣的水平面上方，有兩個方向相反的水平方向勻強磁場，PQ為兩個磁場的邊界，磁場范圍足夠大，磁感應強度的大小分別為B1＝B，B2＝2B.一個豎直放置的邊長為a、質量為m、電阻為R的正方形金屬線框，以速度v垂直磁場方向從圖中實線位置開始向右運動，當線框運動到分別有一半面積在兩個磁場中時，線框的速度為，則下列結論中正確的是(　　) A．此過程中通過線框截面的電量為 B．此過程中回路產生的電能為0.5mv2 C．此時線框的加速度為 D．此時線框中的電功率為 二、計算題：本題共4小題，共50分． 11．(12分) [2018南京市、鹽城市聯考]如圖甲所示，正方形閉合線圈abcd邊長為10 cm，總電阻為2.0 Ω，匝數為100匝，放在垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖乙所示，求： (1)在0～2 s內線圈中感應電動勢的大?。? (2)在t＝1.0 s時線圈的ab邊所受安培力的大小和方向； (3)線圈中感應電流的有效值． 12．(12分) [2018茂名市二模]如圖所示，間距L＝1 m的兩根足夠長的固定水平平行導軌間存在著勻強磁場，其磁感應強度大小B＝1 T、方向垂直于紙面向里，導軌上有一質量M＝0.1 kg，電阻r＝1 Ω的金屬棒MN與導軌垂直且在水平拉力F作用下以v＝2 m/s的速度水平向左勻速運動R1＝2 Ω，R2＝2 Ω，C＝5μF，導軌和棒之間的動摩擦因數μ＝0.2.開關S1、S2閉合，電路穩(wěn)定后，求：(g＝10 m/s2) (1)水平拉力F的大小； (2)斷開S1后，流過R2的電荷量． 13．(12分) [2018益陽市高三4月份調研]如圖甲所示，兩電阻不計的平行光滑金屬導軌傾斜放置，傾角α＝37，導軌間距d＝0.4 m，下端接有定值電阻R0＝4 Ω，在導軌的CDEF矩形區(qū)域內存在垂直于導軌向上的勻強磁場，xDE＝5 m，該勻強磁場的磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，現將一金屬棒在導軌上端由靜止釋放，金屬棒電阻R＝1 Ω，經t＝1 s金屬棒運動到EF位置并開始做勻速運動，取g＝10 m/s2，sin37＝0.6，求： (1)0～1 s和1～2 s時間內通過金屬棒的電流分別為多大； (2)金屬棒的質量及0～2 s時間內金屬棒中產生的熱量． 14．(14分) [2018齊齊哈爾市高三二模]如圖所示，兩條平行的水平導軌FN、EQ間距為L，導軌的左側與兩條豎直固定、半徑為r的光滑圓弧軌道平滑相連，圓弧軌道的最低點與導軌相切，在導軌左邊寬度為d的EFHG矩形區(qū)域內存在磁感應強度大小為B，方向豎直向上的勻強磁場，且在磁場的右邊界垂直導軌放有一金屬桿甲，右邊界處無磁場．現將一金屬桿乙從圓弧軌道的最高點PM處由靜止釋放，金屬桿乙滑出磁場時，與金屬桿甲相碰(作用時間極短)，并粘連在一起，最終它們停在距磁場右邊界為d的虛線CD處，已知金屬桿甲、乙的質量均為m，接入電路的電阻均為R，它們與導軌間的動摩擦因數均為μ，且它們在運動過程中始終與導軌間垂直且接觸良好，導軌的電阻不計，重力加速度為g，求： (1)金屬桿乙通過圓弧軌道最低點時受到的支持力大小N； (2)金屬桿乙與甲相碰前的速度大??； (3)整個過程中，感應電流通過金屬桿甲所產生的熱量Q. 專題強化十二　電磁感應 1．B　導線框勻速進入磁場，有效切割長度不斷增大，L＝2vttan30，切割磁感線產生感應電動勢E＝BLv＝2Blv2tan30t，根據歐姆定律可知，感應電流I＝＝t，感應電流大小與時間成正比，B選項正確． 2．BC　根據法拉第電磁感應定律可知，E＝n∝，根據歐姆定律可知，I∝E∝，分析B－t圖象可知，0～1 s時間內，B線性增大，感應電流恒定，根據楞次定律可知，感應電流順時針方向，安培力F＝BIL，水平向右，隨B線性變化，D選項錯誤；1 s～2 s時間內，磁通量不變，無感應電流；2 s～3 s，B減小，Φ減小，根據楞次定律可知，感應電流恒定，沿逆時針方向，安培力水平向左，逐漸減??；3 s～4 s內，感應電流沿逆時針方向，安培力水平向左，逐漸增大，B、C選項正確． 3．B　閉合開關的瞬間，由于自感現象，電感L中產生自感電動勢，阻礙原電流的增大，該路不能導通，燈A不亮，二極管具有單向導電性，加反向電壓，該路不能導通，燈B不亮，故只有燈泡C亮，A、C選項錯誤，B選項正確；電路穩(wěn)定后，斷開開關S的瞬間，電感L相當于電源，右端為正極，其直流電阻與定值電阻R相等，所以A、C兩個支路的電流是相等的，燈泡B、C并聯，B要亮一下再熄滅，流過C的電流比原電流小，C不能閃亮一下，而是逐漸熄滅，D選項錯誤． 4．B　未進入磁場前，線框受到重力作用，加速度a1＝g，進磁場的過程中，受到重力和向上的安培力作用，加速度a2＜g，完全進入磁場后，不產生感應電流，不受安培力，受重力作用，加速度a3＝g，離開磁場時，受到重力和向上的安培力作用，加速度a4＜g，由于此時速度較大，故a2＞a4，即a1＝a3＞a2＞a4，B選項正確． 5．CD　線框ad邊進入磁場之前，以物塊和線框為研究對象，根據牛頓第二定律可知，a＝＝g，A選項錯誤；根據電荷量的定義式可知，q＝n，從線框全部進入磁場到完全離開磁場的過程中，通過線框的電荷量q＝n，B選項錯誤；當ad邊從磁場下邊緣進入磁場時，線框恰好做勻速直線運動，mg＋F安＝3mg，解得F安＝2mg，整個運動過程線框產生的焦耳熱等于克服安培力做的功Q＝W安＝F安2L＝4mgL，C選項正確；F安＝，根據平衡條件可知，＋mg＝3mg，解得v＝，D選項正確． 6．A　穿過線框的磁通量等于磁感線的凈條數，Φ＝B0L1－B1πr2＝0.01 Wb，A選項正確；線框靜止時，圓形磁場發(fā)生變化，產生感應電動勢，根據法拉第電磁感應定律可知，E＝n＝nπr2＝0.75 V，根據歐姆定律可知，感應電流I＝＝0.1 A，B選項錯誤；根據楞次定律可知，線框內產生逆時針的感應電流，根據左手定則可知，ad邊受到的安培力的方向向左，F＝NBIL1＝0.4 N，C選項錯誤；分析圖乙可知，B′＝2＋5t，根據左手定則可知，右側的bc邊受到的安培力F′方向向左，線框受到安培力的合力等于最大靜摩擦力時，F安＝F＋F′＝1.2 N，解得，F′＝0.8 N，B′＝4 T，對應圖乙可知，在t＝0.4 s時刻，右側的磁感應強度B′＝4T，線框在t＝0.4 s后就開始滑動，D選項錯誤． 7．AC　分析圖乙可知，t＝5.0 s時，U＝0.4 V，根據歐姆定律可知，電路中的電流I＝＝1 A，根據右手定則可知，電流的方向由b指向a，A選項正確；ab桿切割磁感線產生感應電動勢，E＝BLv，根據歐姆定律可知，E＝I(R＋r)＝0.5 V，聯立解得金屬桿的速度大小v＝5.0 m/s，B選項錯誤；感應電動勢E∝v，圖乙中所示電壓隨時間線性變化，則表明速度隨時間線性變化，金屬桿應向右做初速度為零的勻加速直線運動，加速度a＝＝1.0 m/s2，根據牛頓第二定律可知，F－BIL＝ma，F的瞬時功率P＝Fv＝1.0 W，C選項正確；t＝5.0 s時間內金屬桿移動的位移x＝at2＝12.5 m，通過R的電荷量q＝＝＝2.5 C，D選項錯誤． 8．AD　分析圖乙可知，磁感應強度先是垂直紙面向外的線性減小后是垂直紙面向里的線性增大，斜率恒定不變，根據法拉第電磁感應定律可知，E＝nS，即E∝，故感應電動勢恒定不變，感應電流恒定不變，電容器測量定值電阻R兩端的電壓，電荷量大小恒定不變，A選項正確；根據楞次定律可知，回路中產生逆時針的感應電流，電容器C的a板始終帶正電，B選項錯誤；根據安培力公式F＝BIL可知，MN受到的安培力大小先減小后增大，C選項錯誤；根據楞次定律的推廣含義——增縮減擴可知，0－t1時間內，MN受到的安培力方向向右，t1－t2時間內，MN受到的安培力方向向左，D選項正確． 9．AC　分析題意可知，l＜h，則線框完全進入磁場后，不產生感應電流，做勻加速直線運動，若v1＝v2，線框進入磁場時做減速運動，而線框出磁場與進磁場的運動情況相同，一定有v2＞v3，A選項正確；若v1＞v2，線框進入磁場時做減速運動，即＞mg，ab邊通過磁場下邊界時的速度為v2，如果＜mg，則線框離開磁場時，做加速運動，v2＜v3，B選項錯誤；若v1＝v2，從ab離開磁場到cd離開磁場的過程中線框內產生的焦耳熱等于ab進入磁場到ab離開磁場的過程中線框內產生的焦耳熱，等于線框重力勢能的減少量mgh，C選項正確；從ab進入磁場到cd離開磁場的過程中，線框內產生的焦耳熱為Q＝mg(h＋l)＋mv－mv，D選項錯誤． 10．C　根據法拉第電磁感應定律E＝＝，感應電流I＝＝，通過導線橫截面的電荷量q＝IΔt＝Δt＝，A選項錯誤；根據能量守恒定律可知，導體切割磁感線產生感應電流，機械能轉化為電能，E電＝mv2－m2＝mv2，B選項錯誤；感應電動勢的瞬時值E＝＋＝，感應電流的瞬時值I＝＝，根據安培力公式F＝2BIL＋BIL＝＋＝，運用牛頓第二定律得加速度a＝＝，C選項正確；瞬時功率P＝UI＝＝，D選項錯誤． 11．(1)1 V　(2)5.0 N，垂直ab邊向下 (3)A 解析：(1)根據法拉第電磁感應定律可知，在0～2 s內線圈中感應電動勢的大小為E1＝n＝nS＝1 V. (2)在t＝1.0 s時，根據歐姆定律可知，I1＝＝0.5 A，分析圖乙可知，B1＝1 T，則F＝nB1I1L＝5.0 N. 根據楞次定律的推廣含義——增縮減擴可知，安培力的方向是垂直ab邊指向cd邊． (3)根據歐姆定律可知，0～2 s內，I1＝0.5 A．2 s～3 s內，線圈中感應電動勢的大小E2＝n＝nS＝2 V，I2＝＝1 A. 根據電流的熱效應可知，IRt1＋IRt2＝I2Rt. 聯立解得有效值I＝A. 12．(1)0.6 N　(2)4106 C 解析：(1)金屬棒切割磁感線，產生感應電動勢， E＝BLv. 根據歐姆定律可知，I＝. 分析金屬棒的受力情況，做勻速運動，受力平衡， F＝f＋BIL. 其中f＝μmg. 聯立解得水平拉力的大小F＝0.6 N. (2)分析電路結構可知，開關S1，S2閉合后，電容器測量電阻R2兩端電壓． U＝IR2 根據電荷量的定義可知，電容所帶的電荷量為 Q＝CU. 斷開S1后，電容器放電，電荷通過R2. 流過R2的電荷量Q＝4106 C. 13．(1)0.8 A　0.96 A　(2)1.5616 J 解析：(1)分析圖乙可知，0～1 s內，磁場均勻變化，根據法拉第電磁感應定律可知， E1＝＝S. 根據圖象可知，＝2 T/s，S＝xDEd＝2 m2 . 根據歐姆定律可知，I1＝＝0.8 A. 金屬棒從靜止開始做勻加速運動，加速度 a＝gsinα＝6 m/s2. t＝1 s末進入磁場區(qū)域的速度v＝at1＝6 m/s. 1 s～2 s時間內金屬棒切割磁感線產生的電動勢 E2＝Bdv＝4.8 V. 根據歐姆定律可知，金屬棒中的電流 I2＝＝0.96 A. (2)根據金屬棒進入磁場區(qū)域做勻速運動，可知金屬棒受到的合力為零，有mgsinα＝BI2d. 解得m＝0.128 kg. 0～2 s時間內金屬棒產生的熱量 Q＝IRt1＋IRt2. 代入數據解得Q＝1.5616 J. 14．(1)3mg　(2)2　(3)mg(r－5μd) 解析：(1)金屬桿乙在圓弧軌道上下滑過程中，根據動能定理可知，mgr＝mv－0. 解得v0＝. 在圓弧軌道最低點時，合力提供向心力． FN－mg＝m. 聯立解得，FN＝3mg. (2)金屬桿甲、乙碰撞過程中，系統動量守恒． mv1＝(m＋m)v2. 金屬桿甲、乙碰撞后，根據動能定理可知， 2μmgd＝2mv－0 聯立解得，v1＝2，v2＝. (3)金屬桿乙在磁場中運動過程中，根據能量守恒定律可知， mv＝μmgd＋mv＋Q總． 其中Q＝Q總． 聯立解得，Q＝mg(r－5μd)．