2022年高考物理二輪復習 題能演練 專題4 電路和電磁感應 1.4.2 電磁感應定律的綜合應用（含解析）

2022年高考物理二輪復習 題能演練 專題4 電路和電磁感應 1.4.2 電磁感應定律的綜合應用（含解析）1(xx·全國理綜)如圖所示，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向平行于ab邊向上當金屬框繞ab邊以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時，a、b、c三點的電勢分別為Ua、Ub、Uc.已知bc邊的長度為l.下列判斷正確的是()AUa>Uc，金屬框中無電流BUb >Uc，金屬框中電流方向沿abcaCUbcBl2，金屬框中無電流DUbcBl2，金屬框中電流方向沿acba答案：C解析：金屬框abc平面與磁場平行，轉(zhuǎn)動過程中磁通量始終為零，所以無感應電流產(chǎn)生，選項B、D錯誤轉(zhuǎn)動過程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢，由右手定則判斷UaUc，UbUc，選項A錯誤由轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生感應電動勢的公式得UbcBl2，選項C正確2(xx·全國理綜)如圖所示，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中；磁場的磁感應強度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣金屬棒通過開關與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為 2 .已知開關斷開時兩彈簧的伸長量為0.5 cm；閉合開關，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關斷開時相比均改變了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判斷開關閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量答案：安培力的方向豎直向下0.01 kg解析：依題意，開關閉合后，電流方向從b到a，由左手定則可知，金屬棒所受的安培力方向豎直向下開關斷開時，兩彈簧各自相對于其原長伸長了l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡條件得2kl1mg式中，m為金屬棒的質(zhì)量，k是彈簧的勁度系數(shù)，g是重力加速度的大小開關閉合后，金屬棒所受安培力的大小為FIBL式中，I是回路電流，L是金屬棒的長度兩彈簧各自再伸長了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡條件得2k(l1l2)mgF由歐姆定律有EIR式中，E是電池的電動勢，R是電路總電阻聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得m0.01 kg.3(xx·新課標全國卷)半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導體棒AB置于圓導軌上面，BA的延長線通過圓導軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示整個裝置位于一勻強磁場中，磁感應強度的大小為B，方向豎直向下在內(nèi)圓導軌的C點和外圓導軌的D點之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)直導體棒在水平外力作用下以角速度繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中始終與導軌保持良好接觸設導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為，導體棒和導軌的電阻均可忽略重力加速度大小為g.求：(1)通過電阻R的感應電流的方向和大??；(2)外力的功率答案：(1)從C到D(2)mgr解析：(1)在t時間內(nèi)，導體棒掃過的面積為St(2r)2r2根據(jù)法拉第電磁感應定律，導體棒上感應電動勢的大小為E根據(jù)右手定則，感應電流的方向是從B端流向A端，因此，通過電阻R的感應電流的方向是從C端流向D端，由歐姆定律可知，通過電阻R的感應電流的大小I滿足I聯(lián)立式得I.(2)在豎直方向由于質(zhì)量分布均勻，內(nèi)、外圓導軌對導體棒的正壓力大小相等，其值為N.則有mg2N0兩導軌對運行的導體棒的滑動摩擦力均為fN在t時間內(nèi)，導體棒在內(nèi)、外圓導軌上掃過的弧長分別為l1rtl22rt克服摩擦力做的總功為Wff(l1l2)在t時間內(nèi)，消耗在電阻R上的功為WRI2Rt根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知外力在t時間內(nèi)做的功為WWfWR外力的功率為P由至式得Pmgr.規(guī)律探尋電磁感應是高考考查的重點和熱點內(nèi)容，題型多為選擇題和計算題選擇題主要考查電磁感應現(xiàn)象的定性分析、楞次定律的應用、感應電動勢的計算及各種圖象問題；計算題主要考查電磁感應與電路知識、動力學規(guī)律及功能關系的綜合問題近幾年全國卷對該部分的考查有難度降低的趨勢，考查知識相對單一，題目的背景還是以切割類為主考題預測(多選)如圖所示，水平的平行虛線間距為d60 cm，其間有沿水平方向的勻強磁場一個阻值為R的正方形金屬線圈邊長l<d，線圈質(zhì)量m100 g線圈在磁場上方某一高度處由靜止釋放，保持線圈平面與磁場方向垂直，其下邊緣剛進入磁場和剛穿出磁場時的速度相等不計空氣阻力，取g10 m/s2，則()A線圈下邊緣剛進入磁場時加速度最小B線圈從進入磁場到剛穿出磁場的過程中產(chǎn)生的電熱為0.6 JC線圈在進入磁場和穿出磁場過程中，電流均沿逆時針方向D線圈在進入磁場和穿出磁場過程中，通過導線截面的電荷量相等答案：BD解析：正方形金屬線圈邊長l<d，剛進入磁場和剛穿出磁場時的速度相等，說明在其下邊緣穿過磁場的過程中，線框先做減速運動，安培力大于重力；隨速度的減小，感應電動勢減小，感應電流減小，則安培力減小，線框的加速度減小，選項A錯誤下邊緣剛進入磁場和剛穿出磁場時的速度相等，重力勢能的減小量全部轉(zhuǎn)化為電能，又轉(zhuǎn)化為電熱，故Qmgd0.1×10×0.6 J0.6 J，選項B正確根據(jù)右手定則，線圈在進入磁場過程中，電流沿逆時針方向，穿出磁場過程中，電流沿順時針方向，選項C錯誤通過導線截面的電荷量q，與速度無關，即進入磁場和穿出磁場過程中通過導線截面的電荷量相等，選項D正確