2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題4 電磁感應(yīng)與電路 第1講 電磁感應(yīng)問(wèn)題的綜合分析練習(xí)

第1講 電磁感應(yīng)問(wèn)題的綜合分析一、選擇題：每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第12題只有一項(xiàng)符合題目要求，第35題有多項(xiàng)符合題目要求1(2019年廣東名校模擬)以下說(shuō)法正確的是()A一個(gè)質(zhì)子(不計(jì)重力)穿過(guò)某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此空間可能存在磁場(chǎng)B一個(gè)質(zhì)子(不計(jì)重力)穿過(guò)某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此空間不可能存在電場(chǎng)C某電路的磁通量改變了，電路中一定有感應(yīng)電流D導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒兩端一定有電勢(shì)差【答案】A2(2019年貴陽(yáng)三模)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)150匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)該線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示設(shè)線圈總電阻為2 ，則()At0時(shí)，線圈平面與磁感線方向垂直Bt1 s時(shí)，線圈中的電流改變方向Ct2 s時(shí)，線圈中磁通量的變化率為零D在2 s內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為182 J【答案】D3(2019年廣東汕尾質(zhì)檢)如圖所示，在平面上有兩條相互垂直且彼此絕緣的長(zhǎng)通電直導(dǎo)線，以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個(gè)平面直角坐標(biāo)系四個(gè)相同的閉合圓形線圈在四個(gè)象限中完全對(duì)稱放置，兩條長(zhǎng)直導(dǎo)線中電流大小與變化情況相同，電流方向如圖所示，當(dāng)兩條導(dǎo)線中的電流都開(kāi)始均勻增大時(shí)，四個(gè)線圈a、b、c、d中感應(yīng)電流的情況是()A線圈a中有感應(yīng)電流B線圈b中有感應(yīng)電流C線圈c中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D線圈d中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流【答案】AC【解析】由右手螺旋定則可判定通電導(dǎo)線磁場(chǎng)的方向ac象限磁場(chǎng)不為零，a中磁場(chǎng)垂直紙面向里，當(dāng)電流增大時(shí)，線圈a中有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎珹正確；其中bd區(qū)域中的磁通量為零，當(dāng)電流變化時(shí)不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流，B D錯(cuò)誤；ac區(qū)域磁場(chǎng)不為零，c中磁場(chǎng)垂直紙面向外，當(dāng)電流增大時(shí)，線圈c中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，C正確；故選AC.4(2019屆贛中南五校聯(lián)考)如圖甲所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，在金屬線框的下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，MN和MN是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界，并與線框的bc邊平行，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直金屬線框由距 MN 的某一高度從靜止開(kāi)始下落，圖乙是金屬線框由開(kāi)始下落到完全穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的vt圖象已知金屬線框的質(zhì)量為m，電阻為R，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，圖象中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的 v1、v2、v3、t1、t2、t3、t4 均為已知量(下落過(guò)程中線框 abcd 始終在豎直平面內(nèi)，且 bc 邊始終水平)根據(jù)題中所給條件，以下說(shuō)法正確的是()甲乙A可以求出金屬線框的邊長(zhǎng) B線框穿出磁場(chǎng)時(shí)間(t4t3)等于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)間(t2t1)C線框穿出磁場(chǎng)與進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程所受安培力方向相同 D線框穿出磁場(chǎng)與進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱相等【答案】AC【解析】由線框運(yùn)動(dòng)的 vt 圖象，可知 0t1 時(shí)間線框自由下落，t1t2 時(shí)間線框進(jìn)入磁場(chǎng)，t2t3時(shí)間線框在磁場(chǎng)中只受重力作用加速下降，t3t4 時(shí)間線框離開(kāi)磁場(chǎng)線框的邊長(zhǎng) lv3(t4t3)，選項(xiàng)A正確；由于線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度 v3 大于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的平均速度，因此線框穿出磁場(chǎng)時(shí)間小于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)間，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線框穿出磁場(chǎng)與進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程所受安培力方向都豎直向上，選項(xiàng)C正確；線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，mglQ1mvmv，線框穿出磁場(chǎng)時(shí)，mglQ2，可見(jiàn) Q1<Q2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5(2019年福建漳州模擬)如圖，質(zhì)量為m、電阻為R的單匝矩形線框靜止于粗糙斜面上，線框邊長(zhǎng)abL、ad2L，虛線MN過(guò)ad、bc邊中點(diǎn)斜面傾角為，線框與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(>tan )，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力從某時(shí)刻起，在MN右側(cè)加一方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按Bkt(k>0)的規(guī)律均勻變化一段時(shí)間后，線框沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，ab邊剛好勻速穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度為v，重力加速度為g，則 ()A線框剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdB線框剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，線框中的電功率為PC線框離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中安培力所做的功Wmv2D線框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到穿出磁場(chǎng)過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)線截面的電量q【答案】AD【解析】磁場(chǎng)均勻增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcd，A正確；線框剛要運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流為I，則線框中的電功率為PI2R，B錯(cuò)誤；線框下滑過(guò)程中有重力、摩擦力、安培力三力做功，且重力沿斜面的分力小于摩擦力，根據(jù)動(dòng)能定理，安培力做功大于動(dòng)能變化量，C錯(cuò)誤；由ab邊由勻速穿出磁場(chǎng)，由平衡條件得mgsin BILmgcos ，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的電荷量為q，聯(lián)立q，D正確，故選AD.二、非選擇題6(2019年河北衡水模擬)如圖所示，間距L1 m且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角37°，導(dǎo)軌一端接入阻值R3 的定值電阻，質(zhì)量m1 kg、阻值r1 的金屬棒置于導(dǎo)軌上，金屬棒通過(guò)跨過(guò)光滑定滑輪的輕質(zhì)細(xì)線與質(zhì)量M1.2 kg的重物相連，整個(gè)系統(tǒng)處于垂直導(dǎo)軌平面斜向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中釋放重物后，金屬棒開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)，已知從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直到達(dá)到最大速度的過(guò)程中重物一直未落地，金屬棒與導(dǎo)軌間因摩擦而產(chǎn)生的熱量Q12 J，金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直，二者間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，重力加速度g10 m/s2，sin 37°0.6.(1)求金屬棒加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大加速度(保留一位小數(shù))；(2)求金屬棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到達(dá)到最大速度的過(guò)程系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱；(3)若在金屬棒達(dá)到最大速度后剪斷細(xì)線，金屬棒將在沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)x0.15 m時(shí)速度恰好減為0，求剪斷細(xì)線后金屬棒減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間【答案】(1)0.9 m/s2(2)1.6 J(3)0.185 s【解析】(1)對(duì)系統(tǒng)由牛頓第二定律Mgmgsin mgcos (Mm)a可知加速度隨速度的增大而減小，當(dāng)速度為零時(shí)，加速度最大，即Mgmgsin mgcos (Mm)a解得a0.9 m/s2.(2)金屬棒達(dá)到最大速度后得Mgmgsin mgcos 解得v2 m/s；從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直到達(dá)到最大速度的過(guò)程中，金屬棒與導(dǎo)軌間因摩擦產(chǎn)生的熱量Qmgcos ·x12 J解得x3 m對(duì)金屬棒加速至最大速度的過(guò)程中，由能量守恒定律Mgxmgsin ·xQ(Mm)v2QJ解得QJ1.6 J(3)對(duì)金屬棒減速過(guò)程，由動(dòng)量定理得mgsin ·tmgcos ·tBLt0mv其中 tq解得q0.075 C代入可得t0.185 s.7(2019年西安質(zhì)檢)如圖甲所示，兩條電阻不計(jì)的金屬導(dǎo)軌平行固定在傾角為37°的斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)0.5 m上端通過(guò)導(dǎo)線與R2 的電阻連接，下端通過(guò)導(dǎo)線與RL4 的小燈泡連接在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有垂直斜面向上的磁場(chǎng)，CE間距離d2 mCDFE區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示在t0時(shí)，一阻值為R02 的金屬棒從AB位置由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在金屬棒從AB位置運(yùn)動(dòng)到EF位置過(guò)程中，小燈泡的亮度沒(méi)有發(fā)生變化設(shè)導(dǎo)軌AC段有摩擦，其他部分光滑，金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與CD平行(g取10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)求：甲乙(1)通過(guò)小燈泡的電流強(qiáng)度；(2)金屬棒與導(dǎo)軌AC段之間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)金屬棒從AB位置運(yùn)動(dòng)到EF位置過(guò)程中，整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量【答案】(1)0.1 A(2)(3)1.375 J【解析】(1)04 s內(nèi)，由法拉第電磁感應(yīng)定律得ELd0.5 V由閉合電路歐姆定律得IL0.1 A.(2)燈泡亮度不變，則全程通過(guò)燈泡的電流恒為IL，設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)到CD時(shí)的速度為v，金屬棒在AC段的加速度為a，則依題意有BLvILRL(ILIR)R0ILRLIRR由牛頓第二定律可得mgsin 37°mgcos 37°ma由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式vat1由題圖乙可知t14 s，B2 T代入以上方程聯(lián)立可得v1.0 m/s，.(3)金屬棒在CE段做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有mgsin 37°B(ILIR)L解得m0.05 kgBD段的位移xt12 m根據(jù)能量守恒有EILt1mg(xd)sin 37°mv2Q解得整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q1.375 J.8(2019屆惠州調(diào)研)如圖甲所示，放置在水平桌面上的兩條光滑導(dǎo)軌間的距離L1 m，質(zhì)量m1 kg的光滑導(dǎo)體棒放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌左端與阻值R4 的電阻相連，導(dǎo)軌所在位置有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向下，現(xiàn)在給導(dǎo)體棒施加一個(gè)水平向右的恒定拉力F，并每隔0.2 s測(cè)量一次導(dǎo)體棒的速度，乙圖是根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)描繪出導(dǎo)體棒的vt圖象(設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng))求： 甲乙(1)力F的大?。?2)t1.6 s時(shí)，導(dǎo)體棒的加速度；(3)若1.6 s內(nèi)導(dǎo)體棒的位移x8 m，試計(jì)算1.6 s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量【答案】(1)F10 N(2)2 m/s2(3)48 J【解析】(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) EBLv感應(yīng)電流I 安培力F安BIL當(dāng)速度最大時(shí)FF安解得F10 N.(2)當(dāng)t1.6 s時(shí)，v18 m/s此時(shí) F安8 NFF安ma解得a2 m/s2.(3)由能量守恒得 FxQmv 解得1.6 s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量Q48 J.9(2019年合肥一中一模)如圖所示，光滑的金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，電阻不計(jì)，兩軌間距為L(zhǎng)，其左端連接一阻值為R的電阻導(dǎo)軌處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一質(zhì)量為m的金屬棒，放置在導(dǎo)軌上，其電阻為r，某時(shí)刻一水平力F垂直作用在金屬棒中點(diǎn)，金屬棒從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知加速度大小為a，金屬棒始終與導(dǎo)軌接觸良好(1)從力F作用開(kāi)始計(jì)時(shí)，請(qǐng)推導(dǎo)F與時(shí)間t關(guān)系式；(2)F作用時(shí)間t0后撤去，求金屬棒能繼續(xù)滑行的距離s.【答案】(1)Fatma(2)s【解析】(1)設(shè)t時(shí)刻，電路中電流為I，對(duì)金屬棒有FBILma根據(jù)閉合電路歐姆定律可得BLvI(Rr)金屬棒速度vat聯(lián)立解得Fatma.(2)撤去F瞬間，金屬棒速度v0at0在t時(shí)間內(nèi)，取金屬棒速度方向?yàn)檎较蛴蓜?dòng)量定理F安tmv兩邊求和F安tmv又F安·BL聯(lián)立可得vtmat0結(jié)合svt.- 8 -