專題10電磁感應-備戰(zhàn)2019年高考物理優(yōu)質試卷分項版版含解析

1、備戰(zhàn)2M9年高考優(yōu)順原創(chuàng)物理試題分項解析專題1。電磁感應一.選擇題1.如圖所示，在高度差 h 的平行虛線范圍內，有磁感強度 B、方向垂直于豎直平面向里的勻強磁場，四邊完全一樣的正方形線框 abcd 的質量 m、邊長 L=h、電阻 R,線框平面與豎直平面平行，靜止在位置 I 時，cd 邊跟磁場下邊緣有一段距離?，F(xiàn)用一豎直向上的恒力 F 向上提線框，該框由位置 I 無初速度開始向上運動，穿過磁場區(qū)，最后到達位置 II（ab 邊恰好出磁場），線框平面在運動中保持與磁場方向垂直，且 cd 邊保持水平。設 cd 邊剛進入磁場時，線框恰好開始做勻速運動。重力加速度為 g,由下列說法正確是：(Fmg)mR2

2、恒力 F 做功WFA光一2h2B4h4【答案】ABDB.線框通過磁場內產生的電功率P(Fmg)2R-2,2BhC.cd 邊剛進入磁場后兩端電壓U(Fmg)R4BhD.線框由位置 I 到位置 II 的過程中,【解析】在恒力作用下，線圈開始向上做勻加速直線運動J設線圈的加速度為a,據(jù)牛頓第二定律有:F-mgmaf從線圈進入磁場開始做勻速運動、速度為乜，則；4邊產生的感應電動勢為E=BLvlf線框中產生的感應電流為1一9區(qū)線框所受的安培力為七二M,因線框做勺速運動，WJWF三4+陸g=暇立上述幾式.解得R=(F二:廿,頡A正確因線框做勻速運動線框通過ZJDA2、磁場內產生的電功率P5安丫1-雪一，故

3、 B 正確；cd 邊切割磁感線，是電源，cd 兩端BhCC，L、C，L、T-i/33(Fmg)R0小*，XXXX“又乂又乂(1)線圈進入磁場過程中，通過線圈橫截面的電荷量；(2)線圈穿過磁場過程中產生的焦耳熱；(3)線圈進入磁場的時間 ti 和線圈離開磁場的時間 t2。2319【答案】(1)qC;(2)2.1J;(3)t1一s；t2一 s11110110【解析】)線圈進入磁場過程中通過線圈橫截面的電荷量過程中由胡第電磁感應定律得：笈弋4由閉合電路歐媽定律得：了=1K線圈進入磁場過程中，通過線圈楞截面的電荷量4二了酎2代人數(shù)值解得9=5口(2)勖邊剛離開磁場時線圈也是勻速運動，此時安培力與重力兩

4、力平衡導體棒切割磁感線產生的電動勢反反J7由閉合電路歐姆定律得R由能量定恒定律得：線圈弁過磁場過程中產生的焦導熱Q=睢5+d)代人數(shù)值解得gLlm/*Q=MLJ初若4（但任手3分一耽崎z2對2）電流最大值4=等0分）JJC電流有效值?。?分）外力F做的功次=。=?當 C 分）2vj/t3）因產生的是正弦交變電端,將此過程等價于矩形線樁在勻強磁場中勻邂與幼，求出電流平均值.由9=3,得通過導體棒加的電荷量畀(2)3JE無7.（20 分）如圖所示，足夠長的平行金屬導軌彎折成圖示的形狀，分為區(qū)域導軌與水平面的夾角 a=37,存在與導軌平面垂直的勻強磁場,m,無磁場； 出區(qū)域導軌與水平面夾角 3=53

5、,存在與導軌平面平行的勻強磁場。金屬細桿 a 在區(qū)域 I 內沿導軌以速度 V0=1m/s 勻速向下滑動，當 a 桿滑至距水平導軌高度為 hi=0.6m 時，金屬細桿 b 在區(qū)域出從距水平導軌高度為 h2=1.6m 處由靜止釋放，進入水平導軌與金屬桿 a 發(fā)生I、II、出三個區(qū)域。In 區(qū)域導軌水平，長度 x=0.8碰撞，碰撞后兩根金屬細桿粘合在一起繼續(xù)運動。已知 a、b 桿的質量均為 m=0.1kg,電阻均為 R=0.l，與導軌各部分的動摩擦因數(shù)均相同，導軌間距 l=0.2m,I、出區(qū)域磁場的磁感應強度均為 B=1To 不考慮導軌的電阻，傾斜導軌與水平導軌平滑連接，整個過程中桿與導軌接觸良好且

6、垂直，sin37=0.6,cos37=0.8,g 取 10m/s2。求：III川（1）金屬細桿與導軌間的動摩擦因數(shù)心（2）金屬細桿 a、b 碰撞后速度的大小 v 共；（3）試判斷碰撞后，在金屬細桿沿傾斜導軌上升的過程中是否有電流通過金屬細桿請計算出通過金屬細桿 a 的電荷量大小 Q;如果沒有，請計算出金屬細桿 a 沿傾斜導軌能上升的最大位移?！敬鸢浮浚?0 分）（1）0.5（4 分）（2）1.5m/s（12 分）（3）沒有電流通過金屬細桿 s=0.0625m（4 分）1解析】ED金屬細桿才沿導軌勺速下滑，對金屬名腑支進行受力分析 n 如圖所示根據(jù)法拉第電磁感應定律得（1分）根據(jù)閉合電路的歐姆定

7、律得上項的分）根據(jù)平衡條件得犯+刖37*=-胸sin37f分）聯(lián)立解得*R5（1分）（2）金屬細桿厘沿導軌勻速下滑的位移為h1sin37金屬細桿 a 勻速下滑到底端的時間為a,如果有,ta皂=1S（1 分）%金屬細桿 b 沿導軌做初速度為 0 的勻加速運動，對金屬細桿 b 進行受力分析如圖所示根據(jù)平衡條件得/=a8切即（1分）根據(jù)牛頓第二定律得噸瓶53-叫、=?。?分）駐立解得bHm/R金屬細桿b沿導軌下滑的位移大小為與=2m（1分）&sin530設金屬細桿b沿導軌勻加速下涓到底端的時間為通速度為密則有12Sb一 abtb（1 分）2Vbabtb（1 分）聯(lián)立解得 tb=1s,Vb=4

8、m/s（1 分）因 ta=tb=1s,故 a、b 同時進入 II 區(qū)域，做勻減速直線運動，加速度大小均為a=（1g=m/s2設桿 a 速度減為 0 時的位移大小為 Xa,所用的時間為 ta,由動能定理得12mgxa0-mvo（1 分）2解得 Xa=0.1mta=四1s=0.2s（1 分）a5此段時間內桿b運動時位移是%2sa3又因為軻出iT.8皿】故祟6碰撞時，桿a剛好靜1L桿b的速度不為。（1分）世桿3砧前瞬間的速度大小為：貝ljW=q_反=3m/s以白桿碰撞過程中由動量守恒定律得=2mv（1分）解得a13m/s（1分）3）碰撞后&。桿合為 T 本j向左減速運動j沖上I區(qū)域，沖上斜面

9、之后金屬細桿切割磁感線/在金屬細桿的柄端可以產生感應電初勢,由于沒有朝成回路，故沒有電端通過金屬出桿。分）設在導軌上運動的位移大小為L由動胃淀理得2mxjt-fiz-2mgays370-s2mgssin37a-Q-2mi（1分）2帶入麴據(jù)解得E.06251n（1分8.（15 分）如圖 1 所示，兩條相距 d=1m 的平行光滑金屬導軌位于同一水平面內，其左端接一阻值為 R=9Q 的電阻，右端放置一阻值 r=1、質量 m=1kg 的金屬桿，開始時，與 MP 相距 L=4m.導軌置于豎直向下的磁場中，其磁感應強度 B 隨時間 t 的變化規(guī)律如圖 2 所示.給金屬桿施加一方向不定的力 F（F 未知），

10、使 02s 內桿靜止在 NQ 處.在 t=2s 時桿開始向右做勻加速直線運動，加速度大小 a=1m/s2,6s 末力 F 做的功為 30J（g 取 10m/s2）.求：圖 1 圖 2（1）桿靜止時，桿中感應電流的大小 I 和方向;（2）桿在 t=6s 末受到的力 F 的大??；（3）0-6s 內桿上產生的熱量.【答案】(1)0.8A,方向 N-Q(2)7.4N(3)3.48J【解析】在內由電磁感應定律得弱=氐=上4不（1 分）解得m=SV11分）由閉臺電路歐姆定律得4=/C分）JC+K聯(lián)立解得為旬一*A,方向種*。分）（2）桿做句加速直線運動的時間為Hs65末桿的速度，=a/=4niC 分）由電

11、祺感應定律得星號加16V（1分）由閉合電路歐姆定律得4=廣jft+r聯(lián)立解得尸L6A（1分）在運動過程中桿受到的安培力胤產團M=04N（1 分）對桿運用牛頓第二定律有：F-F 后 nta解得F=maFg4N1】分）（3）以2s內系統(tǒng)產生的焦耳熱0T汽RINgJ（1分）2Y5內,根據(jù)靛量守恒定律有；科&混（1分）系統(tǒng)產生的熱量烏二爐一;W=221（1分）Jb/F則鵬s內系統(tǒng)產生的總熱量。=0T43J門分）r1故 XB內桿上產生的熱量4=方一O=-x38J=3MX1。分）/t+rLV9.（18 分）如圖所示為固定在水平面上傾角為 3030 的足夠長的絕緣斜面體，足夠長的 U 形導軌甲用銷釘

12、固定在斜面體上，長度為 L L 的金屬棒乙垂直導軌甲放置，金屬棒乙用質量不計的絕緣絲線跨過固定在斜面體頂端的光滑定滑輪拴接物體丙，整個裝置處在垂直斜面體向下的磁感應強度為 B B 的勻強磁場中。已知甲、乙、丙的質量分別為 4m4m、m、3m,3m,金屬棒乙的阻值為 R,R,其余部分的電阻均可忽略不計，一切摩擦均可忽略不計，重力加速度為 g,假設下列過程中導軌甲與物體丙始終沒有落地，金屬棒乙始終未與 U 形導軌分離，金屬棒乙與導軌甲接觸良好且沒有發(fā)生（1）如果將金屬棒乙無初速度地釋放，則金屬棒乙具有的最大速度應為多大？（2）如果拔掉銷釘，將 U 形導軌甲和金屬棒乙同時無初速度地釋放，當導軌甲的速

13、度達到最大值 v（已知）時，金屬棒乙的速度 v 和加速度 a 分別為多大？（3）調節(jié)斜面體的傾角，先將金屬棒乙無初速度地釋放，經過一段時間拔掉銷釘，欲使 U 形導軌甲沿斜面體向下運動，則斜面體的傾角應滿足什么條件？【答案】（1）Vm5mgRR（6 分）（2）v2mgRva1g（8 分）（3）90372B2L2B2L28（4 分）【解析】1）釋放金屬棒乙后由于物體丙的重力大于金屬棒乙沿導軌甲向下的分力,則金屬棒乙沿導軌甲向上做加速凰血小的加速運動，加速度為零時，速度最大，沒為匕則根據(jù)法拉第電磁感應定律得：町=門分）根據(jù)閉合電踣歐姆定律有；卡口分）金屬棒乙所受的安培力為：產=萬工（1分）由力的平衡

14、條件口；3曄=尸十噸?？诳冢?分）解得：=搦3分）如果拔掉銷釘，將U形導軌甲和金屬棒乙同時無初速度地釋放,當導軌甲向下的速度達到最大值時,根據(jù)法拉第電磁感應定律得：EBL（vv）（1 分）根據(jù)閉合電路歐姆定律有：I 巨（1 分）R22此時導軌甲與金屬棒乙所受的安培力大小為：FABILBL.（1 分）R對物體丙由牛頓第二定律得：3mgT3ma（1 分）對金屬棒乙由牛頓第二定律得：TFAmgsinma（1 分）對導軌甲由力的平衡條件得：FA4mgsin（1 分）（3）金屬棒乙在運動一段時間后，將銷釘拔掉，導軌甲受到沿斜面體向上的安培力，要保證導軌甲沿斜面體向下運動，由題意可知，當金屬棒乙的速度最大

15、時拔掉銷釘，導軌甲能沿斜面體向下運動即為本題的臨界條件，假設此時斜面體的傾角為對導軌甲應滿足 4mgsinFA（1 分）3解得 sin3,3,即 90379037（1 分）10. （18 分）如圖所示，兩根金屬導體棒 a 和 b 的長度均為 L,電阻均為 R,質量分布均勻且大小分別為 3m 和 m?，F(xiàn)用兩根等長的、質量和電阻均忽略不計且不可伸長的柔軟導線將它們組成閉合回路，并懸跨在光滑絕緣的水平圓棒兩側。其中導體棒 b 處在寬度為 H 的垂直紙面向里、磁感應強度大小為 B 的勻強磁場中，導體棒 a 位于磁場的正上方?，F(xiàn)將導體棒 b 從磁場的下邊界由靜止釋放，若磁場寬度 H 足夠大，導體棒 b

16、穿過磁場的過程中，導體棒 a 未能進入磁場，整個運動過程中導體棒 a、b 始終處于水平狀態(tài)，重力加速度為 g。求:2,24mgR8mRBLH解得：v 鬻 V、1a-g(2 分)8對金屬棒乙和物體丙組成的整體由平衡條件得3mgFAmgsin(2 分)(1)(2)時間(3)導體棒 b 在磁場中運動時獲得的最大速度 v；若導體棒 b 獲得最大速度 v 時，恰好到達磁場的上邊界，則b 棒從釋放到穿出磁場所需要的t；在（2）問過程中產生的熱量32m3g2R22mgHB41【答案】(1)v=-?V(2)t=-T+-(3)QBLBL4mgR【解析】（1）設導線的位力大小為H導體棒石受到的安培力為尸,對導體棒

17、公3ntg-2=3mo（1分）對導體棒b:22fg-Fm口（1分）聯(lián)立以上兩式解得207（2分）導體棒b切割磁感線產生感應電動勢叫感應電流I=f絲2RB*V八尸步=里尸（2分）2R當導體棒力速度最大時，AO整理后解得（2分）（2）由CD可知，導體棒匕上升過程卬的加速度41月一也分）2工尸1R1產由微元法可得，產工&A/=且工&Xv4=#H（Z分）2imR28MK一曰B癡,解得上市+福鼠C 分）（3）對導體棒底匕組成的系鉆由能量守恒定律有。如淵出J3=分）Jur解得。二6眄-也其rC分）11. （12 分）匝數(shù)為 N=100、邊長為 L=0.5m、阻值為 r=1.5 觥正方形導線

18、中g與間距為 d=0.5m 的豎直導軌相連，正方形線框的上半部分處在水平向外的磁場 B1中，導軌的下部存在著水平向里的磁感應強度為 B2=1T 的勻強磁場。質量為 m=0.2kg、電阻為 R=0.5 甄導體棒 ab 可以沿豎直導軌無摩擦地滑動。當磁場 B1發(fā)生變化時，導體棒 ab 剛好能處于靜止狀態(tài)。重力加速度 g 取 10m/s2,試求：（1）此時通過 ab 棒的電流 I 的大小和方向;（2）此過程中磁場 Bi 的變化率；（3）開始的 5s 內回路中產生的焦耳熱 Q。【答案】（1）4A（3 分），方向由 a 向 b（1 分）【解析】（1）導體棒 ab 靜止，所以有 mg=B2lL（2 分）由

19、左手定則可知，電流方向由 a 到 b（1 分）S=L2/2（1 分）而 E=I（R+r）（1 分）B代入數(shù)據(jù)解得=0.64T/s（1 分）t（3）Q=I2（R+r）t=42x（0.5+1.5）X5J=Q40J）12. （20 分）如圖所示，兩平行光滑不計電阻的金屬導軌豎直放置，導軌上端接一阻值為 R 時定值電阻，兩導軌之間的距離為 do 矩形區(qū)域 abdc 內存在磁感應強度大小為 B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，ab、cd 之間的距離為 L。在 cd 下方有一導體棒 MN,導體棒 MN 與導軌垂直，與 cd 之間的距離為 H,導體棒的質量為 m,電阻為 r。給導體棒一豎直向上的恒力，導體棒在恒

20、力 F（2）0.64T/s（4 分）（3）160J（4 分）解得ImgB2L0.210AA10.54A（1 分）（2）根據(jù)法拉第電磁感應定律得:_BeENS（1 分）t作用下由靜止開始豎直向上運動，進入磁場區(qū)域后做減速運動。若導體棒到達 ab 處的速度為 V0,重力加速度大小為 g。求：(1)導體棒到達cd處時速度的大?。?2)導體棒剛進入磁場時加速度的大小；(3)導體棒通過磁場區(qū)域的過程中，通過電阻【答案】(20分)(1)v尸聲(2)ag；mR12QR(Fmg)(HL)-mv2Rr2【解析】根據(jù)動能定理：(尸一而魔汨=(2分)解得導體棒到達討處時速度的大?。寒a門分)R 的電荷量和電阻 R 產生的熱量。-BJ/2(Fmg)HF(3)q旦dm(Rr)mmRrm(2)根據(jù)牛頓第二定律：a 片+5一尸。加口(1分