2019年高考物理二輪復習 專題強化十二 電磁感應(yīng)

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1、 專題強化十二　電磁感應(yīng) 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(xiàn)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?cè)氪艌鲩_始計時，在線框全部進入磁場過程中，其感應(yīng)電流I(取順時針方向為正)與時間t的關(guān)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

2、磁場中，磁場的方向與導線框所在平面垂直，磁感應(yīng)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(yīng)電流的正方向，水平向右為安培力的正方向．關(guān)于線框中的感應(yīng)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(shù)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(guān)S的瞬間，燈泡A和C同時亮 B．閉合開關(guān)S的瞬間，只有燈泡C亮 C．閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，燈泡A、B、C一樣亮 D．在電路穩(wěn)定后，

3、斷開開關(guān)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(nèi)，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(guān)系為(　　) A．a(chǎn)1＞a2＞a3＞a4 B．a(chǎn)1＝a3＞a2＞a4 C．a(chǎn)1＝a3＞a4＞a2 D．a(chǎn)4＝a2＞a3＞a1 5．(多選)[2018·南平市高三模擬]如圖所示，一匝數(shù)為n，邊長為L，質(zhì)量為m，電阻為R的正方形導體線框abcd，與一質(zhì)量為3 m的物塊通過輕質(zhì)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(yīng)強度大

4、小為B，方向垂直紙面向里．現(xiàn)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(chǎn)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(lián)考]如圖甲所示，一匝數(shù)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(zhì)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

5、框平面向上的勻強磁場區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強度B0＝1T，圓形磁場的磁感應(yīng)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(yīng)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(jīng)時間t＝2 s，線框開始滑動 7．(多選)[2018·賀州、崇左兩市聯(lián)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(zhì)量

6、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(yīng)強度B＝0.50 T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下．現(xiàn)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(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示．則金屬桿開始運動經(jīng)t＝5.0 s時(　　) A．通過金屬桿的感應(yīng)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(nèi)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

7、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(yīng)強度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應(yīng)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(nèi)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(zhì)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(shè)ab邊通過磁場上邊界

8、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(nèi)產(chǎn)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(nèi)產(chǎn)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(yīng)強度的大小分別為B1＝B，B2＝2B.一個豎直放置的

9、邊長為a、質(zhì)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(jié)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(chǎn)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(lián)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(shù)為100匝，放在垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，求： (1)在0～2 s內(nèi)

10、線圈中感應(yīng)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(yīng)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(yīng)強度大小B＝1 T、方向垂直于紙面向里，導軌上有一質(zhì)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(shù)μ＝0.2.開關(guān)S1、S2閉合，電路穩(wěn)定后，求：(g＝10 m

11、/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(diào)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(nèi)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(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，現(xiàn)將一金屬棒在導軌上端由靜止釋放，金屬棒電阻R＝1 Ω，經(jīng)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

12、時間內(nèi)通過金屬棒的電流分別為多大； (2)金屬棒的質(zhì)量及0～2 s時間內(nèi)金屬棒中產(chǎn)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(cè)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(nèi)存在磁感應(yīng)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(xiàn)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，

13、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(zhì)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(shù)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(yīng)電流通過金屬桿甲所產(chǎn)生的熱量Q. 專題強化十二　電磁感應(yīng) 1．B　導線框勻速進入磁場，有效切割長度不斷增大，L＝2vt·tan30°，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E＝BLv＝2Blv2·tan30°·t，根據(jù)歐姆定律可知

14、，感應(yīng)電流I＝＝t，感應(yīng)電流大小與時間成正比，B選項正確． 2．BC　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，E＝n∝，根據(jù)歐姆定律可知，I∝E∝，分析B－t圖象可知，0～1 s時間內(nèi)，B線性增大，感應(yīng)電流恒定，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)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(nèi)，磁通量不變，無感應(yīng)電流；2 s～3 s，B減小，Φ減小，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)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(nèi)，感應(yīng)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(guān)的瞬間，由于自感現(xiàn)象，電感L中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電

15、流的增大，該路不能導通，燈A不亮，二極管具有單向?qū)щ娦裕臃聪螂妷?，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(guān)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(lián)，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(chǎn)生感應(yīng)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

16、＜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(jù)牛頓第二定律可知，a＝＝g，A選項錯誤；根據(jù)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(chǎn)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(jù)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(shù)，Φ＝B0L

17、1·－B1·πr2＝0.01 Wb，A選項正確；線框靜止時，圓形磁場發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，E＝n＝n·πr2＝0.75 V，根據(jù)歐姆定律可知，感應(yīng)電流I＝＝0.1 A，B選項錯誤；根據(jù)楞次定律可知，線框內(nèi)產(chǎn)生逆時針的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則可知，ad邊受到的安培力的方向向左，F(xiàn)＝NBIL1＝0.4 N，C選項錯誤；分析圖乙可知，B′＝2＋5t，根據(jù)左手定則可知，右側(cè)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(xiàn)安＝F＋F′＝1.2 N，解得，F(xiàn)′＝0.8 N，B′＝4 T，對應(yīng)圖乙可知，在t＝0.4 s時刻，右側(cè)的磁感應(yīng)強度B′＝4T

18、，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(jù)歐姆定律可知，電路中的電流I＝＝1 A，根據(jù)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(chǎn)生感應(yīng)電動勢，E＝BLv，根據(jù)歐姆定律可知，E＝I(R＋r)＝0.5 V，聯(lián)立解得金屬桿的速度大小v＝5.0 m/s，B選項錯誤；感應(yīng)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(yīng)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(jù)牛頓第二定律可知，F(xiàn)－BIL＝ma，F(xiàn)的瞬時功率P＝Fv＝1.0 W，C選項正確；t＝5.0 s

19、時間內(nèi)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(yīng)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(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，E＝n·S，即E∝，故感應(yīng)電動勢恒定不變，感應(yīng)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(jù)楞次定律可知，回路中產(chǎn)生逆時針的感應(yīng)電流，電容器C的a板始終帶正電，B選項錯誤；根據(jù)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(jù)楞次定律的推廣含義——增縮減擴可知，0－t1時間內(nèi)，MN受到的安培力方向向右，t1－

20、t2時間內(nèi)，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(chǎn)生感應(yīng)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(nèi)產(chǎn)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(nèi)產(chǎn)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

21、過程中，線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝mg(h＋l)＋mv－mv，D選項錯誤． 10．C　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝＝，感應(yīng)電流I＝＝，通過導線橫截面的電荷量q＝IΔt＝·Δt＝，A選項錯誤；根據(jù)能量守恒定律可知，導體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，機械能轉(zhuǎn)化為電能，E電＝mv2－m2＝mv2，B選項錯誤；感應(yīng)電動勢的瞬時值E＝＋＝，感應(yīng)電流的瞬時值I＝＝，根據(jù)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(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在0～2 s內(nèi)線圈

22、中感應(yīng)電動勢的大小為E1＝n＝n·S＝1 V. (2)在t＝1.0 s時，根據(jù)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(jù)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(jù)歐姆定律可知，0～2 s內(nèi)，I1＝0.5 A．2 s～3 s內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的大小E2＝n＝n·S＝2 V，I2＝＝1 A. 根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知，IRt1＋IRt2＝I2Rt. 聯(lián)立解得有效值I＝A. 12．(1)0.6 N　(2)4×106 C 解析：(1)金屬棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢， E＝BLv. 根據(jù)

23、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(lián)立解得水平拉力的大小F＝0.6 N. (2)分析電路結(jié)構(gòu)可知，開關(guān)S1，S2閉合后，電容器測量電阻R2兩端電壓． U＝IR2 根據(jù)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＝4×106 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(nèi)，磁場均勻變化，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知， E1＝＝S. 根據(jù)圖象可知，＝2 T/s，S＝xDEd＝2 m

24、2 . 根據(jù)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(nèi)金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢 E2＝Bdv＝4.8 V. 根據(jù)歐姆定律可知，金屬棒中的電流 I2＝＝0.96 A. (2)根據(jù)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(nèi)金屬棒產(chǎn)生的熱量 Q＝IRt1＋IRt2. 代入數(shù)據(jù)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(jù)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(lián)立解得，F(xiàn)N＝3mg. (2)金屬桿甲、乙碰撞過程中，系統(tǒng)動量守恒． mv1＝(m＋m)v2. 金屬桿甲、乙碰撞后，根據(jù)動能定理可知， 2μmgd＝×2mv－0 聯(lián)立解得，v1＝2，v2＝. (3)金屬桿乙在磁場中運動過程中，根據(jù)能量守恒定律可知， mv＝μmgd＋mv＋Q總． 其中Q＝Q總． 聯(lián)立解得，Q＝mg(r－5μd)． 9