2022高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn)（十）電磁感應(yīng)

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1、2022高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn)（十）電磁感應(yīng) 1.如圖Z10-1甲所示,電路的左側(cè)是一個(gè)電容為C的電容器,電路的右側(cè)是一個(gè)單匝環(huán)形導(dǎo)體,環(huán)形導(dǎo)體所圍的面積為S,在環(huán)形導(dǎo)體中有一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示.在0~t0時(shí)間內(nèi),電容器 (　　) 圖Z10-1 A.上極板帶正電,所帶電荷量為 B.上極板帶正電,所帶電荷量為 C.上極板帶負(fù)電,所帶電荷量為 D.上極板帶負(fù)電,所帶電荷量為 2.如圖Z10-2所示,虛線右側(cè)空間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,直角扇形導(dǎo)線框OMN的半徑為l,電阻為R,繞垂直于紙面的軸

2、O以角速度ω順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以O(shè)→M→N→O為正,線框處于圖示位置為計(jì)時(shí)零點(diǎn).圖Z10-3中能正確表示線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中感應(yīng)電流變化情況的是 (　　) 圖Z10-2 圖Z10-3 3.如圖Z10-4所示,兩寬度均為a的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域相距為4a,一個(gè)邊長(zhǎng)為a的正方形金屬線框從磁場(chǎng)上方距離為a處由靜止自由下落,進(jìn)入上方和下方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)都恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng).已知下落過(guò)程中線框平面始終在豎直平面內(nèi),則下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖Z10-4 A.線框在穿過(guò)上、下兩個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的電能之比為1∶2 B.線框在上、下兩個(gè)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)的速度之比為

3、1∶4 C.線框在穿過(guò)上、下兩個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的電流之比為1∶ D.上、下兩個(gè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比為1∶ 4.(多選)將一總電阻為1 Ω、匝數(shù)n=4的線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,已知磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面,從某時(shí)刻起穿過(guò)線圈的磁通量按圖Z10-5所示規(guī)律變化,則 (　　) 圖Z10-5 A.在0~8 s內(nèi)與8~10 s內(nèi)線圈中的電流方向相同 B.在0~8 s內(nèi)通過(guò)線圈截面的電荷量為8 C C.在8~10 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1 V D.線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值為2 A 5.(多選)如圖Z10-6甲所示的電路中,螺線管匝數(shù)為n,橫截面積為S,總電阻為r,外接電阻的阻值為R,

4、電容器的電容為C.閉合開(kāi)關(guān),在一段時(shí)間內(nèi),穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化,0~內(nèi)磁場(chǎng)方向如圖甲所示,則 (　　) 圖Z10-6 A.0~內(nèi)與~T內(nèi)螺線管中的感應(yīng)電流方向相反 B.0~內(nèi)與~T內(nèi)螺線管中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小都是 C.電阻R兩端的電壓是 D.電容器C的下極板始終帶正電,且所帶電荷量是 6.(多選)如圖Z10-7甲所示,兩根足夠長(zhǎng)的粗糙平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一絕緣水平面上,兩導(dǎo)軌間距為d=0.2 m,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),M、P端連接一阻值R=0.5 Ω的電阻.有一質(zhì)量m=0.08 kg、阻值r=0.5 Ω的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放在兩導(dǎo)軌上,

5、棒離R的距離為L(zhǎng)=2 m,棒與導(dǎo)軌接觸良好.整個(gè)裝置處于一豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示.已知棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.01,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10 m/s2.下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖Z10-7 A.棒ab相對(duì)于導(dǎo)軌靜止時(shí),回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.2 V B.棒ab相對(duì)于導(dǎo)軌靜止時(shí),回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為0.02 A C.經(jīng)過(guò)40 s棒ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng) D.在0~4.0 s時(shí)間內(nèi)通過(guò)R的電荷量q為0.8 C 7.(多選)如圖Z10-8所示,半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣輕細(xì)桿懸掛于O1點(diǎn),桿

6、所在直線過(guò)圓環(huán)圓心,在O1點(diǎn)的正下方有一半徑為L(zhǎng)+2r的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,其圓心O2與O1點(diǎn)在同一豎直線上,O1點(diǎn)在圓形磁場(chǎng)區(qū)域邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)使絕緣輕細(xì)桿從水平位置由靜止釋放,下擺過(guò)程中金屬圓環(huán)所在平面始終與磁場(chǎng)垂直,已知重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力及摩擦阻力,則 (　　) 圖Z10-8 A.圓環(huán)最終會(huì)靜止在O1點(diǎn)的正下方 B.圓環(huán)第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中通過(guò)圓環(huán)的電荷量大小為 C.圓環(huán)在整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為mg(L+2r) D.圓環(huán)在整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為mg(L+r) 8.如圖Z10-9所示,豎直放置的兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng),導(dǎo)軌的上端與電源(

7、串有一滑動(dòng)變阻器R)、定值電阻、電容器(原來(lái)不帶電)和開(kāi)關(guān)S相連.整個(gè)空間充滿了垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.一質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上.已知電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電容器的電容為C,定值電阻的阻值為R0,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻. (1)當(dāng)S接1時(shí),金屬棒ab在磁場(chǎng)中恰好保持靜止,則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R多大? (2)當(dāng)S接2時(shí),金屬棒ab由靜止開(kāi)始下落,下落距離s時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度,則此穩(wěn)定速度的大小為多少?下落距離s的過(guò)程中所需的時(shí)間為多少? (3)先把開(kāi)關(guān)S接2,待ab達(dá)到穩(wěn)定速度后,再將開(kāi)關(guān)S接3.試通過(guò)推導(dǎo)說(shuō)明ab棒此后的運(yùn)動(dòng)性質(zhì). 圖

8、Z10-9 9.如圖Z10-10甲所示MN、PQ兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成θ=30°角固定,N、Q之間接電阻箱R,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5 T.質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在導(dǎo)軌上,其接入電路的電阻為r.現(xiàn)由靜止釋放桿ab,測(cè)得桿的最大速度為v.改變電阻箱的阻值R,得到v與R之間的關(guān)系如圖乙所示.已知導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=2 m,重力加速度g取10 m/s2,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì). (1)當(dāng)R=0時(shí),求桿ab勻速下滑過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小及桿中的電流方向; (2)求金屬桿的質(zhì)量m及阻值r; (3)當(dāng)R=4 Ω時(shí),求回路瞬

9、時(shí)電功率每增加1 W的過(guò)程中合外力對(duì)桿做的功W. 圖Z10-10 專題限時(shí)集訓(xùn)(十) 1.A　[解析] 由法拉第電磁感應(yīng)定律得E==,由楞次定律,可得電容器上極板帶正電,所帶電荷量為Q=CE=,選項(xiàng)A正確. 2.A　[解析] 由圖示位置轉(zhuǎn)第1個(gè)90°角過(guò)程,OM轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,E=Bl2ω,由右手定則可知電流方向?yàn)檎?轉(zhuǎn)第3個(gè)90°角過(guò)程,ON轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,E=Bl2ω,由右手定則可知電流方向?yàn)樨?fù),選項(xiàng)A正確. 3.C　[解析] 由于在兩個(gè)磁場(chǎng)中均做勻速直線運(yùn)動(dòng),

10、根據(jù)能量守恒定律可知,線框在穿過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的電能之比為1∶1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得,線框在上方磁場(chǎng)中的速度為v1=,在下方磁場(chǎng)中的速度為v2=2,所以v1∶v2=1∶2,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由線框在磁場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)可知,mg=,故上、下兩個(gè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比為∶1,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;線框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的電流I=,故線框在穿過(guò)上、下兩個(gè)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的電流之比為1∶,選項(xiàng)C正確. 4.BD　[解析] 由楞次定律可以判斷,0~8 s內(nèi)與8~10 s內(nèi)線圈中的電流方向改變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在0~8 s內(nèi),q=I1Δt=Δt=n=8 C,選項(xiàng)B正確;在8~10 s內(nèi),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2

11、=n=4 V,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知,t1+t2=I2R(t1+t2),其中t1=8 s,t2=2 s,解得I=2 A,選項(xiàng)D正確. 5.BD　[解析] 0~T內(nèi)磁通量的變化率不變,感應(yīng)電流方向不變,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小恒定,且E=n·S=,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;R兩端的電壓U==,電容器所帶的電荷量Q=CU=,由楞次定律可得,電容器的下極板始終帶正電,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確. 6.BC　[解析] 由法拉第電磁感應(yīng)定律得,電動(dòng)勢(shì)E=·S=0.02 V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由閉合電路歐姆定律得,電流I==0.02 A,選項(xiàng)B正確;棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),滿足μmg=tId,解得t=40 s,選項(xiàng)C正確;電荷量

12、q=It'=0.08 C,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 7.BC　[解析] 圓環(huán)在進(jìn)或出磁場(chǎng)時(shí),因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流,機(jī)械能減小,最后圓環(huán)整體剛好在磁場(chǎng)中往復(fù)運(yùn)動(dòng),機(jī)械能不變,不會(huì)離開(kāi)磁場(chǎng),也不會(huì)靜止在最低點(diǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圓環(huán)第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)圓環(huán)的電荷量q=t==,選項(xiàng)B正確;由幾何關(guān)系知,當(dāng)圓環(huán)恰好全部位于磁場(chǎng)中時(shí),與開(kāi)始相比,重心下降高度h=(L+2r),由能量守恒定律知,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱Q=mgh=mg(L+2r),選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤. 8.(1)-r　(2)　+　(3)做勻加速直線運(yùn)動(dòng) [解析] (1)由平衡條件得BIL=mg 其中I= 解得R=-r (2)由平衡條

13、件得mg= 解得v= 由動(dòng)量定理得mgt-BLt=mv,其中t=q= 解得t=+ (3)S接3后,充電電流為I===CBL=CBLa mg-BIL=ma 可得a==常量,所以ab棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng),電流是恒定的. 9.(1)3 V　從b到a　(2)0.2 kg　3 Ω　(3)0.7 J [解析] (1)由圖可知,當(dāng)R=0時(shí),桿最終以v=3 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=3 V 由右手定則可判斷,電流方向由b指向a (2)設(shè)最大速度為v,桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv 由閉合電路的歐姆定律得I= 桿達(dá)到最大速度時(shí)滿足mgsin θ-BIL=0 解得速度v=(R+r) 由圖像知,斜率k=1 m/(s·Ω),縱截距v0=3 m/s 而v0=r,k= 解得m=0.2 kg,r=3 Ω (3)功率P== 則ΔP=- 由動(dòng)能定理得W=m-m 解得W=·ΔP=0.7 J