2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)練10 第1部分 專題10 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用

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1、2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)練10 第1部分 專題10 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 一、選擇題(本題共8小題，每小題6分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6～8題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有錯選的得0分) 1.如圖10-14所示，矩形導(dǎo)線環(huán)水平放置，O是矩形兩組對邊中點(diǎn)連線ab、cd的交點(diǎn)，在線ab上右側(cè)放有垂直環(huán)面的通電導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向外，則能使導(dǎo)線環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 圖10-14 A．突然加大通電直導(dǎo)線中的電流 B．讓導(dǎo)線環(huán)在紙面內(nèi)繞O點(diǎn)沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動 C．讓導(dǎo)線環(huán)以ab為軸轉(zhuǎn)動 D．讓導(dǎo)線環(huán)沿ab

2、方向向直導(dǎo)線靠近 2．(xx·安徽高考)如圖10-15所示，abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為l，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，已知金屬桿MN傾斜放置，與導(dǎo)軌成θ角，單位長度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導(dǎo)軌接觸良好)．則(　　) 圖10-15 A．電路中感應(yīng)電動勢的大小為 B．電路中感應(yīng)電流的大小為 C．金屬桿所受安培力的大小為 D．金屬桿的熱功率為 3．(xx·重慶高考)圖10-16為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場平行

3、于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢差φa－φb(　　) 圖10-16 A．恒為 B．從0均勻變化到 C．恒為－ D．從0均勻變化到－ 4．(xx·江蘇高考)如圖10-17所示，用天平測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度．下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方．線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)．若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是(　　) 圖10-17 5．如圖10-18所示，間距為d＝0.75 m的兩虛線間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，質(zhì)量

4、m＝0.1 kg、長s＝0.75 m、寬L＝0.2 m的矩形金屬框總電阻R＝0.1 Ω，t＝0時(shí)金屬框自左邊虛線以速度v0＝1 m/s垂直進(jìn)入磁場，在外力F的作用下，以加速度a＝2 m/s2向右做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)線框剛要出磁場時(shí)又以等大加速度向右做勻減速直線運(yùn)動直到速度減為零，規(guī)定向右為外力F的正方向，則下列關(guān)于外力F隨時(shí)間變化的圖象正確的是(　　) 圖10-18 6．(xx·山東高考)如圖10-19所示，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動．現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場，圓盤開始減速．在圓盤減速過程中，以下說法正確的是(　　) 圖10-19 A

5、．處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心處電勢高 B．所加磁場越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動 C．若所加磁場反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動 D．若所加磁場穿過整個(gè)圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動 7．(xx·上海模擬)如圖10-20甲，固定在光滑水平面上的正三角形金屬線框，匝數(shù)n＝20，總電阻R＝2.5 Ω，邊長L＝0.3 m，處在兩個(gè)半徑均為r＝的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域中．線框頂點(diǎn)與右側(cè)圓中心重合，線框底邊中點(diǎn)與左側(cè)圓中心重合．磁感應(yīng)強(qiáng)度B1垂直水平面向外，大小不變；B2垂直水平面向里，大小隨時(shí)間變化，B1、B2的值如圖乙所示，則(　　) 圖10-20 A．通過線框中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向 B．t＝0時(shí)刻穿過線框的

6、磁通量為0.1 Wb C．在0.6 s內(nèi)通過線框中的電荷量為0.13 C D．經(jīng)過0.6 s線框中產(chǎn)生的熱量為0.07 J 8．如圖10-21所示，豎直虛線MN兩側(cè)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，上邊界在同一水平線上，區(qū)域Ⅰ磁場高3L，區(qū)域Ⅱ磁場高L，兩個(gè)完全相同的正方形線圈位于豎直平面內(nèi)，邊長為L，質(zhì)量為m、電阻為R、底邊始終與磁場上邊界平行，現(xiàn)讓線圈1從磁場上方高4L處、線圈2從磁場上方一定高度處均由靜止釋放，結(jié)果發(fā)現(xiàn)線圈1剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度與剛到達(dá)磁場下邊界時(shí)的速度相等，線圈2剛好能勻速通過磁場且穿過磁場時(shí)的速度與線圈1剛好完全進(jìn)入磁場時(shí)的速度相等，則下列說法中

7、正確的是(　　) 圖10-21 A．兩線圈在進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B．線圈2開始下落時(shí)距磁場上邊界高L C．線圈1在進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的熱量是2mgL D．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 二、計(jì)算題(本題共2小題，共計(jì)32分．解答過程要有必要的文字說明和解題步驟) 9．(12分)(xx·海南高考)如圖10-22所示，兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上，相距l(xiāng)，左端與一電阻R相連；整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下．一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，在水平外力作用下沿導(dǎo)軌以速率v勻速向右滑動，滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好．已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間

8、的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．求： 圖10-22 (1)電阻R消耗的功率； (2)水平外力的大?。? 10．(20分)(xx·廣東高考)如圖10-23(a)所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L＝0.4 m．導(dǎo)軌右端接有阻值R＝1 Ω的電阻．導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長度也為L.從0時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t變化，規(guī)律如圖10-23(b)所示；同一時(shí)刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動，1 s后剛好進(jìn)入磁場，若使棒在導(dǎo)軌上始

9、終以速度v＝1 m/s做直線運(yùn)動，求： (1)棒進(jìn)入磁場前，回路中的電動勢E； (2)棒在運(yùn)動過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)電流i與時(shí)間t的關(guān)系式． 圖10-23 【詳解答案】 1．C　由安培定則知通電直導(dǎo)線電流磁場是以直導(dǎo)線為圓心與紙面平行的一簇同心圓，突然加大通電直導(dǎo)線中的電流、讓導(dǎo)線環(huán)在紙面內(nèi)繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動、讓導(dǎo)線環(huán)沿ab方向向直導(dǎo)線靠近時(shí)，穿過導(dǎo)線環(huán)的磁通量都為零，不發(fā)生變化，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B、D錯誤；讓導(dǎo)線環(huán)以ab為軸轉(zhuǎn)動，穿過導(dǎo)線環(huán)的磁通量會從無到有，發(fā)生變化，環(huán)中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，C正確． 2．B　金屬桿的運(yùn)動方

10、向與金屬桿不垂直，電路中感應(yīng)電動勢的大小為E＝Blv(l為切割磁感線的有效長度)，選項(xiàng)A錯誤；電路中感應(yīng)電流的大小為I＝＝＝，選項(xiàng)B正確；金屬桿所受安培力的大小為F＝BIl′＝B··＝，選項(xiàng)C錯誤；金屬桿的熱功率為P＝I2R＝·＝，選項(xiàng)D錯誤． 3．C　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動勢E＝n＝n，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢，因磁場均勻變化，所以感應(yīng)電動勢恒定，因此a、b兩點(diǎn)電勢差恒為φa－φb＝－n，選項(xiàng)C正確． 4．A　磁場發(fā)生微小變化時(shí)，因各選項(xiàng)中載流線圈在磁場中的面積不同，由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n＝n知載流線圈在磁場中的面積越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，感

11、應(yīng)電流越大，載流線圈中的電流變化越大，所受的安培力變化越大，天平越容易失去平衡，由題圖可知，選項(xiàng)A符合題意． 5．B　設(shè)經(jīng)時(shí)間t1線框完全進(jìn)入磁場，則S＝v0t1＋at，代入數(shù)值得t1＝0.5 s，此時(shí)線框速度為v1＝v0＋at1＝2 m/s，當(dāng)t≤t1時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律知線框中感應(yīng)電流為I1＝，由左手定則可知產(chǎn)生水平向左的安培力，其大小為FA1＝BI1L＝＝0.1＋0.2t(0≤t≤0.5)，由牛頓第二定律知F－FA1＝ma得F＝0.3＋0.2t(0≤t≤0.5，F(xiàn)方向水平向右)，隨時(shí)間是線性變化的，且t＝0時(shí)F＝0.3 N，t＝0.5 s時(shí)F＝0.4 N，由線框在進(jìn)出磁場運(yùn)動的對稱

12、性可知線框再經(jīng)時(shí)間t2＝0.5 s剛好離開勻強(qiáng)磁場且離開磁場時(shí)速度為v0＝1 m/s，此過程中，F(xiàn)A2＝BI2L＝＝0.3－0.2t(0.5＜t≤1.0)，由牛頓第二定律知F＋FA2＝ma得F＝0.2t－0.1(0.5＜t≤1.0，F(xiàn)方向水平向左)，隨時(shí)間是線性變化的，出磁場后經(jīng)時(shí)間t3＝＝0.5 s速度減為零，由牛頓第二定律F＝ma知F＝0.2 N，方向水平向左，綜上所述，B正確． 6．ABD　根據(jù)右手定則可判斷靠近圓心處電勢高，選項(xiàng)A正確；圓盤處在磁場中的部分轉(zhuǎn)動切割磁感線，相當(dāng)于電源，其他部分相當(dāng)于外電路，根據(jù)左手定則，圓盤所受安培力與運(yùn)動方向相反，磁場越強(qiáng)，安培力越大，故所加磁場越強(qiáng)

13、越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)B正確；磁場反向，安培力仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)C錯誤；若所加磁場穿過整個(gè)圓盤，整個(gè)圓盤相當(dāng)于電源，不存在外電路，沒有電流，所以圓盤不受安培力而勻速轉(zhuǎn)動，選項(xiàng)D正確． 7．ACD　磁感應(yīng)強(qiáng)度B1垂直水平面向外，大小不變，B2垂直水平面向里，大小隨時(shí)間增大，故線框向外的磁通量減小，由楞次定律可得，線框中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，選項(xiàng)A正確；t＝0時(shí)刻穿過線框的磁通量為Φ＝B1×πr2＋B2×πr2＝－0.0 052 Wb，選項(xiàng)B錯誤；在0.6 s內(nèi)通過線框的電荷量q＝n＝C＝0.13 C，選項(xiàng)C正確；由Q＝I2RΔt＝＝J＝0.07 J，選項(xiàng)D正確． 8．AD　兩線圈剛進(jìn)

14、磁場時(shí)，底邊開始切割磁感線，由右手定則可知線圈在進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，A正確；由題意知線圈1剛進(jìn)磁場時(shí)的速度v1＝2，從剛進(jìn)入磁場到剛好完全進(jìn)入磁場的過程中一直在做減速運(yùn)動，剛好完全進(jìn)入磁場到剛到達(dá)磁場下邊界的過程中，只在重力作用下做勻加速運(yùn)動，令剛好完全進(jìn)入磁場時(shí)的速度為v，則v－v2＝2g·2L，即v2＝4gL＝2gh，所以線圈2開始下落時(shí)距磁場上邊界高h(yuǎn)＝2L，B錯誤；由能量守恒定律知線圈1在進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的熱量等于線圈1剛進(jìn)入磁場到剛到達(dá)磁場下邊界過程中重力勢能的減小量，即Q＝3mgL，C錯誤；因線圈2剛好能勻速通過磁場，所以mg＝FA＝，聯(lián)立解得B＝，D正確．

15、 9．解析：(1)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生的電動勢為E＝Blv，根據(jù)歐姆定律，閉合回路中的感應(yīng)電流為I＝，電阻R消耗的功率為P＝I2R，聯(lián)立可得P＝. (2)對導(dǎo)體棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡，故有F安＋μmg＝F，F(xiàn)安＝BIl＝B··l，故F＝＋μmg. 答案：(1)　(2)＋μmg 10．解析：(1)設(shè)正方形磁場的面積為S，則S＝＝0.08 m2.在棒進(jìn)入磁場前，回路中的感應(yīng)電動勢是由于磁場的變化而產(chǎn)生的．由B-t圖象可知＝0.5 T/s，根據(jù)E＝n，得回路中的感應(yīng)電動勢E＝S＝0.5×0.08 V＝0.04 V. (2)當(dāng)導(dǎo)體棒通過bd位置時(shí)感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流最大，導(dǎo)體棒受到的安培力最大．此時(shí)感應(yīng)電動勢E′＝BLv＝0.5×0.4×1 V＝0.2 V； 回路中感應(yīng)電流I′＝＝ A＝0.2 A 導(dǎo)體棒受到的安培力 F＝BI′L＝0.5×0.2×0.4 N＝0.04 N 當(dāng)導(dǎo)體棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度 l＝2v(t－1) (1 s≤t≤1.2 s) 感應(yīng)電動勢e＝Blv＝2Bv2(t－1)＝(t－1)V 感應(yīng)電流i＝＝(t－1)A (1 s≤t≤1.2 s)． 答案：(1)0.04 V　(2)0.04 N　i＝(t－1)A(1 s≤t≤1.2 s)