高考物理大二轮复习 专题四 电路与电磁感应 专题跟踪训练12 电磁感应及综合应用-人教版高三全册物理试题.doc
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1、专题跟踪训练(十二) 电磁感应及综合应用一、选择题1(2018全国卷)(多选)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ的右侧导线PQ中通有正弦交流电i,i的变化如图(b)所示,规定从Q到P为电流正方向导线框R中的感应电动势()A在t时为零B在t时改变方向C在t时最大,且沿顺时针方向D在tT时最大,且沿顺时针方向解析因通电导线的磁感应强度大小正比于电流的大小,故导线框R中磁感应强度与时间的变化关系类似于题图(b),感应电动势正比于磁感应强度的变化率,即题图(b)中的切线斜率,斜率的正负反映电动势的方向,斜率的绝对值反映电动势的大小由题图(b)可知,电流为零时,电动势最大
2、,电流最大时电动势为零,A正确,B错误再由楞次定律可判断在一个周期内,内电动势的方向沿顺时针,时刻最大,C正确,其余时间段电动势沿逆时针方向,D错误答案AC2(2018昆明市高三摸底)(多选)如图甲所示,导体框架abcd放置于水平面内,ab平行于cd,导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好,整个装置置于垂直于框架平面的磁场中,磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示,MN始终保持静止规定竖直向上为磁场正方向,沿导体棒由M到N为感应电流的正方向,水平向右为导体棒所受安培力F的正方向,水平向左为导体棒所受摩擦力f的正方向,下列图象中正确的是()解析在0t1时间内,磁感应强度B竖直向上且大小不变,则闭
3、合回路中的磁通量不变,没有发生电磁感应现象,闭合回路中无感应电流,导体棒MN不受安培力的作用,考虑到导体棒MN始终处于静止状态,知此时间段内导体棒MN不受摩擦力,选项C错误;在t1t2时间内,磁感应强度B竖直向上且均匀减小,则闭合回路中的磁通量均匀减少,发生电磁感应现象,闭合回路中有感应电流,由楞次定律判断知,感应电流为逆时针方向,即由M流向N,电流为正方向感应电流,导体棒MN受安培力的作用,由左手定则判断知,安培力方向水平向右,为正方向,考虑到导体棒MN始终处于静止状态,知此时间段内导体棒MN受摩擦力,大小与安培力大小相等,方向与安培力方向相反,即水平向左,也为正方向,由法拉第电磁感应定律E
4、nnSnkS(定值),其中k为Bt图象的斜率的绝对值,为定值,根据欧姆定律I(定值),安培力大小FBILB0k(tt1)L(随时间均匀减小),摩擦力大小fFB0k(tt1)L(随时间均匀减小);在t2t3时间内,磁感应强度B竖直向下且均匀增大,则闭合回路中的磁通量均匀增加,发生电磁感应现象,闭合回路中有感应电流,由楞次定律判断知,感应电流为逆时针方向,即由M流向N,为正方向感应电流,选项A错误;t2t3时间内,导体棒MN受安培力的作用,由左手定则判断知,安培力方向水平向左,为负方向,考虑到导体棒MN始终处于静止状态知,此时间段内导体棒MN受摩擦力,大小与安培力大小相等,方向与安培力方向相反,即
5、水平向右,也为负方向,由法拉第电磁感应定律EnnSnkS(定值),其中k为Bt图象的斜率的绝对值,为定值,根据欧姆定律I(定值),选项B正确;t2t3时间内安培力大小FBILk(tt2)L(随时间均匀增大),摩擦力大小fFk(tt2)L(随时间均匀增大),选项D正确答案BD3(2018武汉市武昌区高三调研) (多选)如图1和图2所示,匀强磁场的磁感应强度大小均为B,垂直于磁场方向均有一足够长的、间距均为l的光滑竖直金属导轨,图1和图2的导轨上端分别接有阻值为R的电阻和电容为C的电容器(不会被击穿),水平放置的、质量分布均匀的金属棒的质量均为m,现使金属棒沿导轨由静止开始下滑,金属棒和导轨始终接
6、触良好且它们的电阻均可忽略以下关于金属棒运动情况的说法正确的是(已知重力加速度为g)()A图1中的金属棒先做匀加速直线运动,达到最大速度vm后,保持这个速度做匀速直线运动B图1中的金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动,达到最大速度vm后,保持这个速度做匀速直线运动C图2中电容器相当于断路,金属棒做加速度大小为g的匀加速直线运动D图2中金属棒做匀加速直线运动,且加速度大小为a解析题图1中金属棒下落的过程中,受重力和向上的安培力,由牛顿第二定律可知mgma,当金属棒下落的速度逐渐增大时,金属棒的加速度逐渐减小,当a0时mg,则vm,此后金属棒保持该速度做匀速直线运动,A错误,B正确;题图2中当金属棒
7、下落的过程中,速度逐渐增大,金属棒产生的感应电动势逐渐增大,导体棒对电容器充电,由右手定则知回路中产生逆时针方向的感应电流,根据左手定则知金属棒所受的安培力竖直向上,金属棒的加速度小于g,C错误;题图2中金属棒做加速运动,开始金属棒中的感应电动势为EBlv,经时间t金属棒的速度增加v,则金属棒的加速度大小为a,此时金属棒中的感应电动势大小为EBl(vv),则电容器两极板所带电荷量的改变量为qC(EE)CBlv,金属棒中的电流大小为ICBla,由牛顿第二定律可知mgBIlma,由以上解得a,D正确答案BD4(2018绵阳市高中二诊)两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻,将
8、质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示除电阻R外其余电阻不计,现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则()A释放瞬间金属棒的加速度不等于重力加速度gB金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为abC金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为FD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量解析释放瞬间金属棒的速度为零,没有感应电流产生,不受安培力,弹簧弹力也为零,金属棒只受重力,所以金属棒的加速度为g,故A错误;金属棒向下运动时切割磁感线,根据右手定则判断可知,流过电阻R的电流方向为ba,故B错误;金属棒的速度为v时,回路
9、中产生的感应电流为I,金属棒所受的安培力大小为FBILBL,故C正确;由于金属棒产生感应电流,受到安培力的阻碍作用,系统的机械能不断减少,最终金属棒停止运动,此时弹簧具有一定的弹性势能,所以金属棒的重力势能转化为内能和弹簧的弹性势能,根据能量守恒定律可知,在金属棒运动的过程中,电阻R上产生的总热量等于棒的重力势能减少量与弹簧弹性势能之差,故D错误答案C5(2018惠州市高三三调)(多选)如图甲所示,光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成角,M、P两端接一电阻R,整个装置处于方向垂直导轨平面向上、大小为B的匀强磁场中,两导轨间的距离为l.t0时对金属棒施加一平行于导轨的外力F,使金属棒由静
10、止开始沿导轨向上运动,金属棒电阻为r,导轨电阻忽略不计已知通过电阻R的感应电流I随时间t变化的关系如图乙所示下列关于棒运动的速度v、外力F、流过R的电荷量q以及闭合回路中磁通量的变化率随时间变化的图象正确的是()解析根据题图乙所示的It图象可知Ikt,其中k为比例系数,由闭合电路欧姆定律可得Ikt,又EBlv,整理得vt,vt图象是一条过原点的斜率大于零的直线,说明金属棒做的是初速度为零的匀加速直线运动,即vat,A正确;由法拉第电磁感应定律E,则得k(Rr)t,t的图象是一条过原点的斜率大于零的直线,B正确对金属棒在沿导轨方向列出动力学方程,FBIlmgsinma,而I,vat,整理得Fma
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