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1、1 / 16【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选题辑课练精选高考物理一轮复习精选题辑课练 3131 电磁电磁感应规律的综合应用感应规律的综合应用1(2018河南三门峡一模)(多选)如图所示,在光滑绝缘斜面 上放置一矩形铝框 abcd,铝框的质量为 m、电阻为 R,斜面上 ef 线 与 gh 线间有垂直于斜面向上的匀强磁场,efghpqab,ehbc. 如果铝框从磁场上方的某一位置由静止开始运动,则从开始运动到 ab 边到达 gh 线之间的速度(v)时间(t)图象可能正确的是( ) 答案:CD 解析:铝框开始运动阶段,未进入磁场,做匀加速直线运动, 进入磁场时,切割磁感线产生
2、感应电流,受到沿斜面向上的安培力, 若速度适中,安培力与重力沿斜面向下的分力大小相等,则铝框做 匀速直线运动,由于 ehbc,所以铝框完全进入磁场中,由于磁通 量不变,不产生感应电流,铝框做匀加速直线运动,铝框 dc 边出磁 场时,开始做加速度减小的减速运动,最后可能做匀速运动,速度 大于等于铝框进入磁场时的速度,选项 A、B 错误,C 正确;若铝框 进入磁场时速度较小,铝框做加速度减小的加速运动,铝框完全进 入磁场中,由于磁通量不变,不产生感应电流,铝框做匀加速直线 运动,铝框 dc 边出磁场时,开始做加速度减小的减速运动,最后可 能做匀速运动,速度大于等于铝框进入磁场时的速度,选项 D 正
3、 确 2(2018湖北襄阳四中月考)(多选)如图甲所示,轨道左端接 有一电容为 C 的电容器,导体棒在水平拉力的作用下从静止开始向 右运动电容器两极板间电势差随时间变化的图象如图乙所示,下 列关于导体棒运动的速度 v、导体棒受到的外力 F 随时间变化的图 象正确的是 ( ) 答案:BD 解析:感应电动势与电容器两极板间的电势差相等,即 BLvU,设电容器的 Ut 图象的斜率为 k,由图乙可知 Ukt,导 体棒的速度随时间变化的关系为 vt,故选项 B 正确;导体棒做匀 加速直线运动,其加速度 a,由 C、I,可得 IkC,由牛 顿第二定律有 FBILma,可以得到 Fk,故选项 D 正确 3(
4、2018山西怀仁期末)(多选)如图甲所示,光滑的平行导轨 MN、PQ 固定在水平面上,导轨表面上放着光滑导体棒 ab、cd,两棒2 / 16之间用绝缘细杆连接,两导体棒平行且与导轨垂直现加一垂直导 轨平面的匀强磁场,设磁场方向向下为正,磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示,t12t0,不计 ab、cd 间电流的相互作用, 不计导轨的电阻,每根导体棒的电阻为 R,导轨间距和绝缘细杆的 长度均为 L.下列说法正确的是( ) Att0 时细杆既不被拉伸也不被压缩 B在 0t1 时间内,绝缘细杆先被拉伸后被压缩 C在 0t1 时间内,abcd 回路中的电流先沿顺时针方向后沿 逆时针方向 D
5、若在 0t1 时间内流过导体棒的电荷量为 q,则 t1 时刻的磁感应强度大小为qR L2 答案:ABD 解析:由题图乙所示图象可知,tt0 时磁感应强度为零,导 体棒不受安培力作用,细杆既不被拉伸也不被压缩,选项 A 正确; 在 0t1 时间内,磁通量先向下减少,后向上增大,由楞次定律可 知,感应电流始终沿顺时针方向,为阻碍磁通量的变化,两导体棒 先有远离的趋势,后有靠近的趋势,则绝缘细杆先被拉伸后被压缩, 选项 B 正确,C 错误;设 t1 时刻磁感应强度的大小为 B0,根据对称 性可知,t0 时刻磁感应强度的大小也为 B0,由法拉第电磁感应定 律可知感应电动势 ESL2,则回路中感应电流的
6、大小为 I,若在 0t1 时间内流过导体棒的电荷量为 q,电荷量 qIt12t0,则 B0,选项 D 正确 4(2018山东重点中学协作体联考)如图所示,足够长的 U 形 光滑金属导轨平面与水平面成 角(00,随着 v 增大,a 也增大,棒做加速度增大的加速运动, B 项正确 若 k0,随着 v 增大,a 减小,棒做加速度减小的加速运动, 当 a0 时,v 达到最大后保持不变,C 项正确、A 项错误 若 k0,则 a,金属棒做匀加速运动 则 vat,PIEt2,D 项错误 4(2018山东潍坊段考)如图所示,两根间距为 l 的光滑平行 金属导轨与水平面夹角为 ,图中虚线下方区域内存在磁感应强度
7、 为 B 的匀强磁场,磁场方向垂直于斜面向上两金属杆质量均为 m,电阻均为 R,垂直于导轨放置开始时金属杆 ab 处在距磁场上 边界一定距离处,金属杆 cd 处在导轨的最下端,被与导轨垂直的两 根小柱挡住现将金属杆 ab 由静止释放,金属杆 ab 刚进入磁场便 开始做匀速直线运动已知重力加速度为 g,则( ) A金属杆 ab 进入磁场时感应电流的方向为由 a 到 bB金属杆 ab 进入磁场时速度大小为2mgRsin B2l2C金属杆 ab 进入磁场后产生的感应电动势为mgsin Bl D金属杆 ab 进入磁场后,金属杆 cd 对两根小柱的压力大小为 零 答案:B 解析:由右手定则可知,金属杆
8、ab 进入磁场时产生的感应电流 的方向为由 b 到 a,故 A 错误;因金属杆 ab 刚进入磁场便开始做匀 速直线运动,则有 mgsin,解得 v,故 B 正确;金属杆 ab 进 入磁场后产生的感应电动势 EBlv,解得 E,故 C 错误;由左手 定则可知,金属杆 cd 受到的安培力与斜面平行且向下,则金属杆 cd 对两根小柱的压力不为零,故 D 错误 5(2018江苏苏州模拟)如图所示,两光滑平行金属导轨间距 为 L,直导线 MN 垂直跨在导轨上,且与导轨接触良好,整个装置处 在垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为 B.电容器的电容为 C,除电阻 R 外,导轨和导线的电阻均不计现给导线
9、MN 一初速度, 使导线 MN 向右运动,当电路稳定后,MN 以速度 v 向右做匀速运动, 则( ) A电容器两端的电压为零11 / 16B电阻两端的电压为 BLv C电容器所带电荷量为 CBLvD为保持 MN 匀速运动,需对其施加的拉力大小为B2L2v R 答案:C 解析:当导线 MN 匀速向右运动时,导线 MN 产生的感应电动势 恒定,稳定后,电容器既不充电也不放电,无电流产生,故电阻两 端没有电压,电容器两极板间的电压为 UEBLv,所带电荷量为 QCUCBLv,故 A、B 错、C 对;MN 匀速运动时,因无电流而不受 安培力,又导轨光滑,故拉力为零,D 错 6(2018河北邯郸一模)
10、如图所示,一足够长的光滑平行金属轨道,轨道平面与水平面 成 角,上端与一电阻 R 相连,处于方向垂直轨道平面向上的匀强 磁场中质量为 m、电阻为 r 的金属杆 ab,从高为 h 处由静止释放, 下滑一段时间后,金属杆开始以速度 v 匀速运动直到轨道的底 端金属杆始终保持与轨道垂直且接触良好,轨道的电阻及空气阻 力均可忽略不计,重力加速度为 g.则( ) A金属杆加速运动过程中的平均速度为 v/2 B金属杆加速运动过程中克服安培力做功的功率大于匀速运动 过程中克服安培力做功的功率C当金属杆的速度为 v/2 时,它的加速度大小为gsin 2 D整个运动过程中电阻 R 产生的焦耳热为 mghmv2
11、答案:C 解析:对金属杆分析知,金属杆 ab 在运动过程中受到重力、轨 道支持力和安培力作用,先做加速度减小的加速运动,后做匀速运 动,因金属杆加速运动过程不是匀加速,故其平均速度不等于,A 错误当安培力等于重力沿斜面的分力,即 mgsin时,杆 ab 开 始匀速运动,此时 v 最大,F 安最大,故匀速运动时克服安培力做 功的功率大,B 错误;当金属杆速度为时,F 安mgsin,所 以 F 合mgsinF 安mgsinma,得 a,C 正确;由能量 守恒可得 mghmv2QabQR,即 mghmv2 应等于电阻 R 和金属杆 上产生的总焦耳热,D 错误 7(2018河北唐山调研)(多选) 如图
12、所示,两端与定值电阻相连的光滑平行金属导轨倾斜放置, 其中 R1R22R,导轨电阻不计,导轨宽度为 L,匀强磁场垂直穿 过导轨平面,磁感应强度为 B.导体棒 ab 的电阻为 R,垂直导轨放置, 与导轨接触良好释放后,导体棒 ab 沿导轨向下滑动,某时刻流过 R2 的电流为 I,在此时刻( )12 / 16A重力的功率为 6I2R B导体棒 ab 消耗的热功率为 4I2R C导体棒受到的安培力的大小为 2BILD导体棒的速度大小为2IR BL 答案:BC 解析:本题考查导体棒切割磁感线的电磁感应问题导体棒 ab 向下滑动切割磁感线产生感应电动势,R1 与 R2 并联接在 ab 两端, R1R22
13、R,设当 ab 棒速度为 v 时,流过 R2 的电流为 I,由闭合 电路欧姆定律知:2I,解得 v,此时 ab 棒重力的功率为 Pmgvsinmgsin,ab 棒消耗的热功率为 P(2I) 2R4I2R,ab 棒受到的安培力大小为 FB2IL2BIL,综上知 B、C 正确,A、D 错误 8(2018湖北八校二联)(多选)如图 xOy 平面为光滑水平面, 现有一长为 d 宽为 L 的线框 MNQP 在外力 F 作用下,沿 x 轴正方向以 速度 v 做匀速直线运动,空间存在竖直方向的磁场,磁感应强度 BB0cosx(式中 B0 为已知量),规定竖直向下方向为磁感应强度正 方向,线框电阻为 R.t0
14、 时刻 MN 边恰好在 y 轴处,则下列说法正 确的是( ) A外力 F 为恒力Bt0 时,外力大小 F4B2 0L2v RC通过线框的瞬时电流 i2B0Lvcosvtd RD经过 t,线框中产生的电热 Q2B2 0L2vd R 答案:BCD 解析:因线框沿 x 轴方向匀速运动,故 FF 安,由图中磁场分 布知 F 安的大小是变化的,故 F 不是恒力,A 错t0 时,x0 处, BB0,xd 处,BB0,由 EBLv,又 MN、PQ 两边均切割磁感 线且产生的感应电动势方向相同,则 E2B0Lv,I0,F 安 2B0I0L,而 FF 安,故 B 对因线框做匀速直线运动,则有 xvt,BB0co
15、s,又 E2BLv,故 i,C 对由电流的瞬时值表 达式可知此电流为正弦交流电,有效值 I,又 QI2Rt,故经过 t,线框中产生的电热 Q,D 对 9某探究性学习小组研制了一种发电装置如图甲所示,图乙为 其俯视图将 8 块外形相同的磁铁交错放置组合成一个高 h0.5 m、半径 r0.2 m 的圆柱体,其可绕固定轴 OO逆时针(俯视)转动, 角速度 100 rad/s.设圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度13 / 16大小均为 B0.2 T、方向都垂直于圆柱体侧表面紧靠圆柱体外侧 固定一根长度与圆柱体高相等、电阻为 R10.5 的细金属杆 ab,杆 ab 与轴 OO平行图丙中阻值 R1.5
16、的电阻与理想电 流表 A 串联后接在杆 ab 两端下列说法正确的是( ) A电流表 A 的示数约为 1.41 A B杆 ab 产生感应电动势的最大值约为 2.83 V C电阻 R 消耗的电功率为 2 W D在圆柱体转过一周的时间内,流过电流表 A 的总电荷量为零 答案:D 解析:杆 ab 切割磁感线产生的感应电动势为 EBhv,又 vr,解得 E2 V,由于杆 ab 中产生的感应电动势 E 的大小保 持不变,所以电流表 A 的示数为 I A1 A,故 A、B 错误;电 阻 R 消耗的电功率为 PI2R121.5 W1.5 W,故 C 错误;由楞 次定律判断可知,通过电流表的电流方向周期性变化,
17、在一个周期 内两个方向通过电流表的电荷量相等,所以在圆柱体转过一周的时 间内,流过电流表 A 的总电荷量为零,故 D 正确对线框的运动过程及受力情况分析不清而导致错误易错点1 10(2018湖北十三校二联)(多选)如图甲所示,abcd 是位于 竖直平面内的正方形闭合金属线框,在金属线框的下方有一磁感应 强度为 B 的匀强磁场区域,MN 和 MN是匀强磁场区域的水平边界, 边界的宽度为 s,并与线框的 bc 边平行,磁场方向与线框平面垂 直现让金属线框由距 MN 的某一高度从静止开始下落,图乙是金属 线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的 vt 图象(其是 OA、BC、DE 相互平行)已知金属线
18、框的边长为 L(Ls)、质量为 m、电阻为 R,当地的重力加速度为 g,图象中坐标轴上所标出的字 母 v1、v2、t1、t2、t3、t4 均为已知量(下落过程中 bc 边始终水 平)根据题中所给条件,以下说法正确的是( ) At2 时刻是线框全部进入磁场瞬间,t4 时刻是线框全部离开 磁场瞬间 B从 bc 边进入磁场起一直到 ad 边离开磁场为止,感应电流所 做的功为 mgsCv1 的大小可能为mgR B2L2 D线框穿出磁场过程中流经线框横截面的电荷量比线框进入磁 场过程中流经线框横截面的电荷量多 答案:AC 解析:分析题给条件可知:线框进入磁场之前,做自由落体运 动,即匀加速直线运动;线框
19、的 bc 边进入磁场后,ad 边进入磁场14 / 16前,bc 边受向上的安培力,加速度 a,做加速度越来越小的变减 速运动;当线框全部进入磁场中后,线框受安培力为零,又做匀加 速直线运动加速度为 g;当 bc 边出磁场,只有 ad 边在磁场中时, ad 边受向上的安培力,a,做加速度越来越小的变减速运动;当 线框全部出磁场之后,其只受重力,又做匀加速直线运动,加速度 为 g;对照图乙可知,t2 时刻是线框全部进入磁场瞬间、t4 时刻是 线框全部离开磁场瞬间,A 正确由能量关系可得,从 bc 边进入磁 场到 ad 边出磁场的过程中感应电流做的功为 Wmg(sL),B 错由 qn 可知,线框穿出
20、磁场过程中流经线框横截面的电荷量与 线框进入磁场过程中流经线框横截面的电荷量相等,D 错当线框 速度为 v1 时,其所受安培力若正好与重力相平衡,则有 F 安mg, 即mg,得 v1,C 正确搞不清楚活塞移动速度和液体喷出速度关系而出错易错点2 11(多选)如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示 意图一截面为正方形(边长为 L)的塑料管道水平放置,其右端面 上有一个截面积为 A 的小喷口,喷口离地的高度为 h.管道中有一绝 缘活塞在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒 a、b,长度均为 L,其中 b 棒的两端与一理想电压表相连,整个装置放在竖直向上的 匀强磁场中当 a 棒中通有垂直纸面向里
21、的恒定电流 I 时,活塞向 右匀速推动液体从喷口水平射出,液体落地点离喷口的水平距离为 s.若液体的密度为 ,重力加速度大小为 g,则下列说法正确的是( )A活塞移动的速度大小为 g 2hB该装置的功率为AL4A2s3 2L4(g 2h)3 2C磁感应强度大小 BL4A2s2g 4IhL3D电压表的读数为L4A2s3g 4IhL2g 2h 答案:ABC 解析:设液体从喷口水平射出的速度为 v0,活塞移动的速度为 v,液体从小喷口喷出到落地点所用时间为 t,则有 gt2h,sv0t,得 v0s,又因为 v0AvL2,所以活塞移动的速 度 v ,选项 A 正确;该装置的功率为 P,t 时间内有 m
22、 质 量液体从喷口射出,由能量守恒定律可知,整个装置做的功都转化 为液体的动能,则有 Ptmvmv2,流出的液体的质量为 mL2vt,以上各式联立可解得 P,故选项 B 正确;因为装 置的功率即为安培力的功率,故 PF 安 v,即BILv,所以磁感应 强度的大小为 B,选项 C 正确;电压表的读数为 b 棒切割磁感线15 / 16产生的电动势,故由法拉第电磁感应定律可得 UBLv,选项 D 错 误 12(2018福建厦门质检)如图甲所示,水平面内的直角坐标 系的第一象限有磁场分布,方向垂直于水平面向下,磁感应强度沿 y 轴方向没有变化,沿 x 轴方向 B 与 x 成反比,如图乙所示顶角 45的
23、光滑金属长导轨 MON 固定在水平面内,ON 与 x 轴重合, 一根与 ON 垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨向右滑动, 导体棒在滑动过程中始终与导轨接触已知 t0 时,导体棒位于顶 点 O 处,导体棒的质量为 m1 kg,回路接触点总电阻恒为 R0.5 ,其余电阻不计回路电流 I 与时间 t 的关系如图丙所示,图线 是过原点的直线求: (1)t2 s 时回路的电动势 E; (2)02 s 时间内流过回路的电荷量 q 和导体棒的位移 x; (3)导体棒滑动过程中水平外力 F 的瞬时功率 P(单位:W)与横 坐标 x(单位:m)的关系式 答案:(1)2 V (2)4 C 2 m (3)P4x(W) 解析:(1)根据 It 图象可知:Ik1t(k12 A/s) 当 t2 s 时,回路中电流 I14 A 根据欧姆定律:EI1R2 V (2)流过回路的电荷量 qtII 2解得:qk1t2 2 当 t2 s 时,q4 C由欧姆定律得:IBlv R lxtan45 根据 Bx 图象可知:B(k21 Tm) 解得:vt 由于1 m/s2 再根据 vv0at,可得 a1 m/s2 可知导体棒做匀加速直线运动 则 02 s 时间内导体棒的位移 xat22 m (3)棒受到的安培力 F 安BIl 根据牛顿第二定律:FF 安ma 根据 2axv2 PFv16 / 16解得:P4x(W)
限制150内