2020高考物理 考前沖刺Ⅲ專題11 電磁感應及其應用

《2020高考物理 考前沖刺Ⅲ專題11 電磁感應及其應用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020高考物理 考前沖刺Ⅲ專題11 電磁感應及其應用（19頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2020考前沖刺物理Ⅲ專題11 電磁感應及其應用 1．【2020?云南模擬】風速儀的簡易裝置如圖甲所示。在風力作用下，風杯帶動與其固定在一起的永磁鐵轉動，線圏中的感應電流隨風速的變化而變化。風速為v1時，測得線圈中的感應電流隨時間變化的關系如圖乙所示；若風速變?yōu)関2，且v2>v1，則感應電流的峰值Im、周期T和電動勢E的變化情況是( ) A．Im變大，T變小 B．Im變大，T不變 C．Im變小，T變小 D．Im不變，E變大 【答案】A 【解析】風速增大，感應電流的峰值Im變大，周期T變小，電動勢E變大，選項A正確。 【解析】由題述和題圖，利用牛頓第二定律可知，F(xiàn)0=

2、ma，3F0-BIl=ma，I=Blv/R，v=at0，聯(lián)立解得，選項B正確。 3．【2020?安徽期末】如右圖所示，在勻強磁場B中放一電阻不計的平行金屬導軌，導軌跟的電流，則通過N中的磁通量保持不變，故N中無感應電流產生，選項D正確。 4．【2020?廣東模擬】北半球地磁場的豎直分量向下．如圖所示，在北京某中學實驗室的水平桌面上，放置邊長為L的正方形閉合導體線圈abcd，線圈的ab邊沿南北方向，ad邊沿東西方向．下列說法中正確的是(　　) A．若使線圈向東平動，則b點的電勢比a點的電勢低 B．若使線圈向北平動，則a點的電勢比b點的電勢低 C．若以ab為軸將線圈向上翻轉，則線圈中感應

3、電流方向為a→b→c→d→a D．若以ab為軸將線圈向上翻轉，則線圈中感應電流方向為a→d→c→d→a 【答案】C. 【解析】由右手定則知，若使線圈向東平動，線圈的ab邊和cd邊切割磁感線，c(b)點電勢高于d(a)點電勢，故A錯誤；同理知B錯．若以ab為軸將線圈向上翻轉，穿過線圈平面的磁通量將變小，由楞次定律可判得線圈中感應電流方向為a→b→c→d→a，C對． 5．【2020?湖南期末】如圖所示，甲是閉合銅線框，乙是有缺口的銅線框，丙是閉合的塑料線框，它們的正下方都放置一薄強磁鐵，現(xiàn)將甲、乙、丙拿至相同高度H處同時釋放(各線框下落過程中不翻轉)，則以下說法正確的是(　　) A．三者

4、同時落地 B．甲、乙同時落地，丙后落地 C．甲、丙同時落地，乙后落地 D．乙、丙同時落地，甲后落地 【答案】D. 【解析】甲是銅線框，在下落過程中產生感應電流，所受的安培力阻礙它的下落，故所需的時間長；乙是沒有閉合的回路，丙是塑料線框，故都不會產生感應電流，它們做自由落體運動，故D正確． B A I 6．【2020?江蘇蘇北四市一模】如圖所示，兩個完全相同的矩形導線框A、B在靠得很近的豎直平面內，線框的對應邊相互平行。線框A固定且通有電流I，線框B從圖示位置由靜止釋放，在運動到A下方的過程中( ) A．穿過線框B的磁通量先變小后變大 B．線框B中感應電流的方向先順時

5、針后逆時針 C．線框B所受安培力的合力為零 D．線框B的機械能一直減小 【答案】D 【解析】穿過線框B的磁通量在A的下方是由在變小,選項A錯;由楞次定律得選項B錯,因上下兩邊的安培力大小不同,所以線框B所受安培力的合力為零;線框B運動的過程中總是克【解析】由E=，I=E/R，q=I△t聯(lián)立解得ab以a為軸順時針以ω轉過60°的過程中，通過R的電量為q==；在這過程中金屬棒ab在回路中產生的感應電動勢最大值為2ωL2B，電容器C充電q’=2ωL2BC，以ω繼續(xù)轉過30°的過程中，電容器通過電阻R放電，所以ab以a為軸順時針以ω轉過90°的過程中，通過R的電量為Q= q+ q’= BL2(

6、+2ωC )。選項D正確 8．【2020?云南摸底】一導線彎成如右圖所示的閉合線圈，以速度v向左勻速進入磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直平面向外。線圈總電阻為R，從線圈進入磁場開始到完全進入磁場為止，下列結論正確的是 （ ） A．感應電流一直沿順時針方向 B．線圈受到的安培力先增大，后減小 C．感應電動勢的最大值E=Brv D．穿過線圈某個橫截面的電荷量為 【答案】AB 【解析】在閉合線圈進入磁場的過程中，通過閉合線圈的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應電流的方向一直為順時針方向，A正確；導體切割磁感線的有效長度先變大后變小，感應電流先變大后變小，安培力也先變大后

7、變小，B正確；導體切割磁感線的有效長度最大值為2r，感應電動勢最大E=2Brv，C錯誤；穿過線圈某個橫截面的電荷量為，D錯誤。 9．【2020?河北省五校聯(lián)盟模擬】現(xiàn)代科學研究中常用到高速電子，電子感應加速器就是利用感生電場加速電子的設備。電子感應加速器主要有上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成。當電磁鐵繞組通以變化的電流時,產生變化的磁場，穿過真空盒所包圍的區(qū)域內的磁通量也隨時間變化，這時真空盒空間內就產生感應渦旋電場，電子將在渦旋電場作用下得到加速。如圖所示（上圖為側視圖、下圖為真空室的俯視圖），若電子被“約束”在半徑為R的圓周上運動，當電磁鐵繞組通有圖中所示的電流時（ ） A．電子

8、在軌道上逆時針運動 B．保持電流的方向不變，當電流增大時，電子將加速 C．保持電流的方向不變，當電流減小時，電子將加速 D．被加速時電子做圓周運動的周期不變 【答案】AB 【解析】由楞次定律可知,產生的感應渦旋電場為順時針方向,所以電子在軌道上逆時針運動,所以選項A正確;保持電流的方向不變，當電流增大時，渦旋電場增強,電子將加速選項B對,選項C錯;電子的速度變化,被加速時電子做圓周運動的周期也變,所以選項D錯. 10．【2020?廣西期末】在如圖5甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n = 1500匝，橫截面積S = 20cm2。螺線管導線電阻r= 1.0Ω，R1 = 4.0Ω，R2 = 5

9、.0Ω，C=30μF。在一段時間內，穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按如圖5乙所示的規(guī)律變化．則下列說法中正確的是（ ） A．螺線管中產生的感應電動勢為1V B．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率為5×10-2 W C．電路中的電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電 D．S斷開后，流經R2的電量為1.8×10-5C 【答案】CD 流隨時間t變化的關系如圖乙所示．下列關于穿過回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬時變化率以及a、b兩端的電勢差Uab和通過金屬棒的電荷量q隨時間t變化的圖象中，正確的是(　　) 【答案】C. 【解析】設導軌間距為L，通過R的電流I＝＝，因通

10、過R的電流I隨時間C．回路中電流的總功率為mgv sin37° D．m與v大小的關系為m＝ 【答案】AD 【解析】采用“計算法”求解。對cd桿，BILcos37°= mg sin37°，對ab桿，F(xiàn)=BIL，聯(lián)立解出ab桿所受拉力F的大小為F=mg tan37°，故A對；回路中電流為，故B錯；I=mg tan37°/BL，故B錯；回路中電流的總功率為Fv=mgv tan37° ，故C錯；I=BLv/2R，又I=mg tan37°/BL，故m＝，故D對。 B R 圖4 13．【2020?安徽信息卷】如圖4所示，足夠長的光滑U型導軌寬度為L，其所在平面與水平面的夾角為，上端

11、連接一個阻值為R的電阻，置于磁感應強度大小為B，方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中，今有一質量為、有效電阻的金屬桿沿框架由靜止下滑，設磁場區(qū)域無限大，當金屬桿下滑達到最大速度時，運動的位移為，則 A．金屬桿下滑的最大速度 B．在此過程中電阻R產生的焦耳熱為 C．在此過程中電阻R產生的焦耳熱為 D．在此過程中流過電阻R的電量為 【答案】B 【解析】感應電動勢為 ① 感應電流為 ② 安培力為 ③ 根據(jù)平恒條件得 解得:

12、 由能量守恒定律得: 又因 所以 由法拉第電磁感應定律得通過R的電量為 所以選項B正確 14．【2020?上海質檢】“熱磁振蕩發(fā)電技術”是新能源研究領域的最新方向，當應用于汽車等可移動的動力設備領域時，會成為氫燃料電池的替代方案。它通過對處于磁路中的一段軟磁體迅速加熱并冷卻，使其溫度在其臨界點上下周期性地振蕩，引起磁路線圈中的磁通量周期性地增減，從而感應出連續(xù)的交流電。它的技術原理是物理原理。假設兩足夠長的光滑金屬導軌豎直放置，相距為L，如圖6所示，一導線與兩導軌相連，磁感應強度的大小為B的勻強磁場與導軌平面垂直。一電阻為R、質量為m的導體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放．導體棒進入磁

13、場后速度減小，最終穩(wěn)定時離磁場上邊緣的距離為H．整個運動過程中，導體棒與導軌接觸良好，且始終保持水平，不計導軌的電阻。下列說法正確的是（ ） A．整個運動過程中回路的最大電流為 B．整個運動過程中導體棒產生的焦耳熱為 C．整個運動過程中導體棒克服安培力所做的功為 D．整個運動過程中回路電流的功率為 【答案】B ，所以選項B正確；克服安培力做功與產生的焦耳熱查等，所以選項C錯；回路中的電流開始的變化的，所以選項D錯． 15．【2020?江西調考】如圖所示電路中，L是一電阻可忽略不計的電感線圈，a、b為L上的左右兩端點，A、B、C為完全相同的三個燈泡，原來電鍵K是閉合的，三個

14、燈泡均在發(fā)光。某時刻將電鍵K打開，則下列說法正確的是（ ） （0（） A．a點電勢高于b點，A燈閃亮后緩慢熄滅 B．b點電勢高于a點，B、C燈閃亮后緩慢熄滅 C．a點電勢高于b點，B、C燈閃亮后緩慢熄滅 D．b點電勢高于a點，B、C燈不會閃亮只是緩慢熄滅 【答案】B 【解析】電鍵K閉合穩(wěn)定時，電感線圈支路的總電阻較B、C燈支路電阻小，故流過A燈＋kt，其中B0為t＝0時的磁感應強度，k為一常數(shù)，A、B兩導線環(huán)的半徑不同，它們所包圍的面積不同，但某一時刻穿過它們的磁通量均為穿過磁場所在區(qū)域面積上的磁通量，設磁場區(qū)域的面積為S，則Φt＝Bt·S，即在任一時刻穿過兩導線環(huán)包圍面上的

15、磁通量是相等的，所以兩導線環(huán)上的磁通量變化率是相等的． E＝得　E＝·S（S為磁場區(qū)域面積）．對A、B兩導線環(huán)，由于及S均相同，得＝１　　I＝，R＝ρ（S1為導線的橫截面積） l＝2πr所以．代入數(shù)值得 17．【2020?江蘇常州水平監(jiān)測】如圖所示，水平的平行虛線間距為d，其間有磁感應強度為B的勻強磁場。一個長方形線圈的邊長分別為L1、L2，且L2＜d，線圈質量m，電阻為R?，F(xiàn)將線圈由靜止釋放，測得當線圈的下邊緣到磁場上邊緣的距離為h時，其下邊緣剛進入磁場和下邊緣剛穿出磁場時的速度恰好相等。求： （1）線圈剛進入磁場時的感應電流的大??； （2）線圈從下邊緣剛進磁場到下邊

16、緣剛出磁場（圖中兩虛線框所示位置）的過程做何種運動，求出該過程最小速度v； （3）線圈進出磁場的全過程中產生的總焦耳熱Q總。 【答案】(1) (2) (3)2mgd 【解析】⑴,， ， ⑵先做加速度減小的減速運動，后做加速度為g的勻加速運動 3位置時線圈速度最小，而3到4線圈是自由落體運動因此有，得 (3)由于線圈完全處于磁場中時不產生電熱，線圈進入磁場過程中產生的電熱Q就是線圈從圖中2位置到4位置產生的電熱，而2、4位置動能相同。 由能量守恒Q=mgd 由對稱性可知：Q總=2Q=2mgd 18．【2020?江蘇蘇北四市一?！績筛銐蜷L的光滑平行直導軌MN、P

17、Q與水平面成θ角放置，兩導軌間距為L，M、P兩點間接有阻值為R的電阻。一根質量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上，并與導軌垂直。整套裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面向上，導軌和金屬桿接觸良好，它們的電阻不計?，F(xiàn)讓ab桿由靜止開始沿導軌下滑。 ⑴求ab桿下滑的最大速度vm； ⑵ab桿由靜止釋放至達到最大速度的過程中，電阻R產生的焦耳熱為Q，求該過程中ab桿下滑的距離x及通過電阻R的電量q。 【答案】(1) (2) (3) ⑵根據(jù)能量守恒定律 有 得 ⑶ 根據(jù)電磁感應定律 有 根據(jù)閉合電路歐姆定律 有 感應電量 得 19．【2

18、020?山東模擬】如下圖甲所示，兩足夠長平行光滑的金屬導軌MN、PQ相距為L，導軌平面與水平面夾角α，導軌電阻不計。勻強磁場垂直導軌平面向上，長為L的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導軌上，且始終與導軌電接觸良好，金屬棒的質量為m、電阻為R，另有一條紙帶固定金屬棒ab上，紙帶另一端通過打點計時器（圖中未畫出），且能正常工作。在兩金屬導軌的上端連接右端電路，燈泡的電阻RL=4R，定值電阻R1=2R，電阻箱電阻調到使R2=12R，重力加速度為g，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，同時接通打點計時器的電源，打出一條清晰的紙帶，已知相鄰點跡的時間間隔為T，如下圖乙所示，試求： （1）求磁感應強度為B有多大？

19、大值為vm=2s/T，達到最大速度時，則有mgsinα=F安 F安＝ILB 其中R總＝6R 所以mgsinα= 解得 （2）由能量守恒知，放出的電熱Q=2S0sinα- 代入上面的vm值，可得 20．【2020?黑龍江省哈爾濱市期末】兩根相距為L=1m的足夠長的金屬導軌如圖所示放置，一組導軌水平，另一組平行導軌與水平面成37°角，拐角處連接一阻值為R=1Ω的電阻。質量均為m=1kg的金屬細桿ab、cd與導軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5，導軌電阻不計，兩桿的電阻均為R=1Ω。整個裝置處于磁感應強度大小為B=1T，方向豎直向上的勻強磁場中。

20、當ab桿在平行于水平導軌的拉力作用下沿導軌向右勻速運動時，靜止的cd桿所受摩擦力為最大靜摩擦力，方向沿斜面向下。求此拉力的功率。（重力加速度g=10m/s2. 可認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力） 【答案】 【解析】由平衡條件可得: 解得I=20A 由閉合電路歐姆定律: v=60m/s 所以 即 21．【2020? 浙江臺州市高期末質量評估】如圖（甲）所示，M1M4、N1N4為平行放置的水平金如圖（乙）所示，規(guī)定豎直向上為B1的正方向；區(qū)域Ⅱ內分布著勻強磁 場B2，方向豎直向上。兩磁場間的軌道與導體棒CD間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2，M3N3右側的直

21、軌道及半圓形軌道均光滑。質量m=0.1kg，電阻R0=0.5Ω的導體棒CD在垂直于棒的水平恒力F拉動下，從M2N2處由靜止開始運動，到達M3N3處撤去恒力F，CD棒勻速地穿過勻強磁場區(qū)，恰好通過半圓形軌道的最高點PQ處。若軌道電阻、空氣阻力不計，運動過程導棒與軌道接觸良好且始終與軌道垂直，g取10m/s2 求： （1）水平恒力F的大小； （2）CD棒在直軌道上運動過程中電阻R上產生的熱量Q； （3）磁感應強度B2的大小。 【答案】(1) F=1.0N (2) (3)B2=0.05T- （3）由于CD棒穿過勻強磁場區(qū)，此過程無感應電流，設CD棒進入M3N3界后的任一短時間Δt內

22、 ------ ⑩ 且----（11） 由①②得v=4m/s-------- -（12） 由⑩（11）（12）得 B2=0.05T- 22．【2020? 北京市西城區(qū)期末】如圖所示，光滑金屬直軌道MN和PQ固定在同一水平面內，MN、PQ平行且足夠長，兩軌道間的寬度L＝0.50m。軌道左端接一阻值R=0.50Ω的電阻。軌道處于磁感應強度大小B＝0.40T，方向豎直向下的勻強磁場中。質量m=0.50kg的導體棒ab垂直于軌道放置。在沿著軌道方向向右的力F作用下，導體棒由靜止開始運動，導體棒與軌道始終接觸良好并且相互垂直。不計軌道和導體棒的電阻，不計空氣阻力。 M a b B

23、R F N P Q （1）若力F的大小保持不變，且F=1.0N。求 a．導體棒能達到的最大速度大小vm； b．導體棒的速度v=5.0m/s時，導體棒的加速度大小a。 （2）若力F的大小是變化的，在力F作用下導體棒做初速度為零的勻加速直線運動，加速度大小a=2.0m/s2。從力F作用于導體棒的瞬間開始計時，經過時間t=2.0s，求力F的沖量大小I。 【答案】(1) (2) 　　 對導體棒，根據(jù)動量定理 所以，力F的沖量 23．【2020? 湖南模擬】 如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距，導軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為的電阻。勻強磁場大小、方向與導軌平面垂直．質量為、電阻的金屬棒放在兩導軌上，棒與導軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25（已知，，取g＝10m／s2) 。 (1)求金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大??； (2)求金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小及此時ab兩端的電壓Uab為多少； (3)當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，機械能轉化為電能的效率是多少（保留2位有效數(shù)字）。 【答案】(1) 4m／s2 (2) (3) 代入數(shù)據(jù)解得：