2020屆新課標(biāo)高考物理二輪沖刺練習(xí)電磁感應(yīng)

2020屆新課標(biāo)高考物理二輪沖刺練習(xí)：電磁感覺（含答案）電磁感覺一、選擇題1、在法拉第時代，以下考據(jù)“由磁產(chǎn)生電”假想的實驗中，能觀察到感覺電流的是( )A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表構(gòu)成一閉合回路，而后觀察電流表的變化B．在一通電線圈旁擱置一連有電流表的閉合線圈，而后觀察電流表的變化C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬時，觀察電流表的變化分析：選D．產(chǎn)生感覺電流一定滿足的條件：①電路閉合；②穿過閉合電路的磁通量要發(fā)生變化．選項A、B電路閉合，但磁通量不變，不可以產(chǎn)生感覺電流，應(yīng)選項A、B不可以觀察到電流表的變化；選項C滿足產(chǎn)生感覺電流的條件，也能產(chǎn)生感覺電流，但是等我們從一個房間到另一個房間后，電流表中已沒有電流，應(yīng)選項C也不可以觀察到電流表的變化；選項D滿足產(chǎn)生感覺電流的條件，能產(chǎn)生感覺電流，可以觀察到電流表的變化，因此選D．2、以以下圖，條形磁鐵以速度v向螺線管湊近，下邊幾種說法中正確的選項是( )A．螺線管中不會產(chǎn)生感覺電流B．螺線管中會產(chǎn)生感覺電流C．只有磁鐵速度足夠大時，螺線管中才能產(chǎn)生感覺電流D．只有在磁鐵的磁性足夠強時，螺線管中才會產(chǎn)生感覺電流[當(dāng)條形磁鐵以速度v向螺線管湊近，穿過螺線管的磁通量增大，則螺線管中會產(chǎn)生感覺電流，與磁鐵的速度、磁鐵的磁性強弱沒關(guān)，故B正確。]3、以以下圖，邊長為L的正方形金屬框abcd在豎直平面內(nèi)著落，ab邊以速度v進入下方的磁感覺強度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場，則金屬框進入磁場時，ab邊兩端的電勢差Uab為( )A．BLv

1B．4BLv

3C．4BLv

1D．－4BLv分析：選C．金屬框ab邊進入磁場時，E＝BLv，ab邊可等效為電源，其兩端電E3R3壓為路端電壓U＝·＝BLv，C項正確．R444、將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感覺電動勢和感覺電流，以下表述正確的選項是( )A．感覺電動勢的大小與線圈的匝數(shù)沒關(guān)B．穿過線圈的磁通量越大，感覺電動勢越大C．穿過線圈的磁通量變化越快，感覺電動勢越大D．感覺電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向一直相同ΔΦC[由法拉第電磁感覺定律E＝n知，感覺電動勢的大小與線圈匝數(shù)有關(guān)，AΔtΔΦ錯誤；感覺電動勢正比于，與磁通量的大小無直接關(guān)系，B錯誤，C正確；Δt依據(jù)楞次定律知，感覺電流的磁場老是阻攔惹起感覺電流的磁通量的變化，即“增反減同”，D錯誤。]5、以以下圖是兩個互連的金屬圓環(huán)，小金屬環(huán)的電阻是大金屬環(huán)電阻的二分之一，磁場垂直穿過大金屬環(huán)所在地域．當(dāng)磁感覺強度隨時間平均變化時，在大環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感覺電動勢為E，則a、b兩點間的電勢差為( )112A．2EB．3EC．3ED．E分析：選B．a(chǎn)、b間的電勢差等于路端電壓，而小環(huán)電阻占電路總電阻的1，故31Uab＝3E，B正確．6、(多項選擇)以以下圖，水平面上固定一個頂角為60°的圓滑金屬導(dǎo)軌MON，導(dǎo)軌處于磁感覺強度大小為B，方向豎直向下的勻強磁場中。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒CD與∠MON的角均分線垂直，導(dǎo)軌與棒單位長度的電阻均為r。t＝0時刻，棒CD在水平外力F的作用下從O點以恒定速度v0沿∠MON的角均分線向右滑動，在滑動過程中一直保持與導(dǎo)軌優(yōu)異接觸。若棒與導(dǎo)軌均足夠長，則( )Bv0A．流過導(dǎo)體棒的電流I一直為3r2223Bv0B．F隨時間t的變化關(guān)系為F＝t9r2233Bv0C．t0時刻導(dǎo)體棒的發(fā)熱功率為27rt0D．撤去F后，導(dǎo)體棒上能產(chǎn)生的焦耳熱為120ABC[導(dǎo)體棒的有效切割長度L＝2v0ttan30°，感覺電動勢E＝BLv0，回路的總電阻R＝2v0ttan30＋°2v0tr，聯(lián)立可得經(jīng)過導(dǎo)體棒的電流I＝E＝Bv0，選cos30°R3r22項A正確；導(dǎo)體棒受力均衡，則外力F與安培力均衡，即F＝BIL，得F＝23Bv09rt，選項B正確；t0時刻導(dǎo)體棒的電阻為Rx＝2v0t0tan30°·r，則導(dǎo)體棒的發(fā)熱功3223Bv0率P棒＝IRx＝t0，選項C正確；從撤去F到導(dǎo)體棒停下的過程，依據(jù)能27r12量守恒定律有Q棒＋Q軌＝mv0－0，得導(dǎo)體棒上能產(chǎn)生的焦耳熱2

12Q棒＝2mv0－Q<12，選項錯誤。軌2mv0D]【變式1】試推導(dǎo)出回路中的熱功率P隨時間變化的關(guān)系式，并畫出圖象。提示：回路中熱功率P＝I2R，回路中電流I＝Bv012v0tr，3r為定值，R＝tan30＋°cos30°可得P＝23B2309r甲【變式2】試推導(dǎo)出回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q隨時間變化的關(guān)系式，并畫出圖象。提示：中P-t圖線與t軸所圍面積表示回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q，則1233Bv02。圖象如圖乙、丙所示。Q＝2Pt＝9rt乙丙7、(多項選擇)以以下圖，豎直擱置的“”形圓滑導(dǎo)軌寬為L，矩形勻強磁場Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為d，磁感覺強度為B。質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止開釋，進入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等。金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R，與導(dǎo)軌接觸優(yōu)異，其他電阻不計，重力加快度為g。金屬桿( )A．剛進入磁場Ⅰ時加快度方向豎直向下B．穿過磁場Ⅰ的時間大于在兩磁場之間的運動時間C．穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為4mgdD．開釋時距磁場Ⅰ上界限的高度h可能小于m2gR22B4L4BC[依據(jù)題述，由金屬桿進入磁場Ⅰ和進入磁場Ⅱ時速度相等可知，金屬桿在磁場Ⅰ中做減速運動，因此金屬桿剛進入磁場Ⅰ時加快度方向豎直向上，選項A錯誤；因為金屬桿進入磁場Ⅰ后做加快度逐漸減小的減速運動，而在兩磁場之間做勻加快運動，因此穿過磁場Ⅰ的時間大于在兩磁場之間的運動時間，選項B正確；依據(jù)能量守恒定律，金屬桿從剛進入磁場Ⅰ到剛進入磁場Ⅱ過程動能變化量為0，重力做功為2mgd，則金屬桿穿過磁場Ⅰ產(chǎn)生的熱量Q1＝2mgd，而金屬桿在兩磁場所區(qū)的運動狀況相同，產(chǎn)生的熱量相等，因此金屬桿穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為Q2＝2×2mgd＝4mgd，選項C正確；金屬桿剛進入磁場Ⅰ時的速度Ev＝2gh，進入磁場Ⅰ時產(chǎn)生的感覺電動勢E＝BLv，感覺電流I＝R，所受安培力F＝BIL，因為金屬桿剛進入磁場Ⅰ時加快度方向豎直向上，因此安培力大于m2gR2重力，即F>mg，聯(lián)立解得h>2B4L4，選項D錯誤。]8、一矩形線框abcd與長直通電導(dǎo)線處于同一平面內(nèi)，ad邊與導(dǎo)線平行，如圖所示。當(dāng)線框在此平面內(nèi)向右運動到導(dǎo)線的右側(cè)的過程中，線框內(nèi)感覺電流的方向為( )A．向來沿順時針方向B．向來沿逆時針方向C．先沿順時針方向，再沿逆時針方向D．先沿順時針方向，再沿逆時針方向，最后沿順時針方向D[依據(jù)“來拒去留”“同向吸引異向排斥”“近大遠小”等規(guī)律可得，電流方向挨次為b→c、c→b、a→d、d→a，即先順時針，再逆時針，最后順時針，故D正確。]9、以以下圖的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電感L的電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值．在t＝0時刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時間后，在tt1時刻斷開S．以下表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中，正確的是( )分析：選B．閉合開關(guān)S后，燈泡D直接發(fā)光，電感L的電流逐漸增大，電路中的總電流也將逐漸增大，電源內(nèi)電壓增大，則路端電壓UAB逐漸減小；斷開開關(guān)S后，燈泡D中本來的電流忽然消逝，電感L與燈泡形成閉合回路，因此燈泡D中電流將反向，并逐漸減小為零，即UAB反向逐漸減小為零，應(yīng)選B．10、以以下圖，半徑為r的n匝線圈放在邊長為L的正方形abcd以外，勻強磁ΔB場充滿正方形地域并垂直穿過該地域，當(dāng)磁場以的變化率變化時，線圈產(chǎn)生Δt的感覺電動勢大小為( )ΔB2ΔB2ΔB2A．0B．n·LC．n·πr·rΔtΔtΔtΔB2B[由法拉第電磁感覺定律可知線圈產(chǎn)生的自感電動勢E＝n·L，故B正確。]Δt11、如圖甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n＝100，線圈的面積S＝200cm2，線圈的電阻r＝1Ω，線圈外接一個阻值R＝4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中，磁感覺強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示．以下說法中正確的是( )A．線圈中的感覺電流方向為順時針方向B．電阻R兩端的電壓隨時間平均增大C．線圈電阻r耗費的功率為4×10－4W－D．前4s內(nèi)經(jīng)過R的電荷量為4×104C分析：選C．由楞次定律，線圈中的感覺電流方向為逆時針方向，選項A錯誤；由法拉第電磁感覺定律，產(chǎn)生的感覺電動勢恒定為E＝nStB＝0．1V，電阻R兩端的電壓不隨時間變化，選項B錯誤；回路中電流I＝E＝0．02A，線圈R＋r電阻r耗費的功率為P＝I2＝×－4W，選項C正確；前4s內(nèi)經(jīng)過R的電荷r410量為q＝It＝0．08C，選項D錯誤．12、以以下圖，a、b兩個閉合正方形線圈用相同的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長la＝3lb，圖示地域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感覺強度隨時間平均增大，不考慮線圈之間的互相影響，則( )A．兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感覺電流B．a(chǎn)、b線圈中感覺電動勢之比為9∶1C．a(chǎn)、b線圈中感覺電流之比為3∶4D．a(chǎn)、b線圈中電功率之比為3∶1[當(dāng)磁感覺強度變大時，由楞次定律知，線圈中感覺電流的磁場方向垂直紙面向外，由安培定章知，線圈內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向的感覺電流，選項A錯誤；由法拉第電磁感覺定律ΔBb，選項正確；由LBRΔtS91E9ES′知兩線圈的電阻關(guān)系為Ra＝3Rb，其感覺電流之比為Ia∶Ib＝3∶1，選項C錯誤；兩線圈的電功率之比為Pa∶Pb＝EaIa∶EbIb＝27∶1，選項D錯誤。]二、非選擇題1、以以下圖，兩根足夠長的圓滑直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行固定在傾角θ＝37°的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距L＝1m，導(dǎo)軌的電阻可忽視．M、P兩點間接有阻值為R＝0．5Ω的電阻．一根質(zhì)量m＝1kg、電阻不計的直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸優(yōu)異．整套裝置處于磁感覺強度B＝0．5T的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下．自圖示地點起，桿ab遇到大小為F＝0．5v＋2(式中v為桿ab運動的速度，力F的單位為N)、方向平行導(dǎo)軌沿斜面向下的拉力作用，由靜止開始運動，g取10m/s2，sin37°＝0．6．求：(1)金屬桿ab自靜止開始下滑x＝1m的過程中流過電阻R的電荷量；(2)試判斷金屬桿ab在勻強磁場中做何種運動，并請寫出推理過程；(3)已知金屬桿ab自靜止開始下滑x＝1m的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝1J，求此過程中拉力F做的功．分析：(1)依據(jù)法拉第電磁感覺定律得－ΔΦBLxE＝t＝t－－E由歐姆定律得I＝R－BLx因此q＝It＝R＝1C．(2)由電磁感覺定律得E＝BLvEBLvI＝R＝RF安＝BIL＝B2L2v＝0．5vR由受力分析得F＋mgsinθ－F安＝ma解得a＝8m/s2因此金屬桿做勻加快直線運動．(3)依據(jù)運動學(xué)規(guī)律v2＝2ax得v＝4m/s依據(jù)功能關(guān)系W安＝－Q＝－1J依據(jù)動能定理WF＋WG＋W安＝Ek1得WF＋mgxsinθ－Q＝2mv2則WF＝3J．答案：見分析2、如圖甲所示，一個電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路。線圈的半徑為r1。在線圈中半徑為r2的圓形地域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感覺強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示。圖線與橫、縱軸上的截距分別為t0和B0。導(dǎo)線的電阻不計。求0至t1時間內(nèi)：甲乙(1)經(jīng)過電阻R1的電流大小和方向；(2)經(jīng)過電阻R1的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量。ΔBB0[分析](1)由圖象分析可知，0到t1時間內(nèi)＝Δtt0ΔΦΔB由法拉第電磁感覺定律有E＝n＝n·SΔtΔt22nB0πr2而S＝πr2，可得E＝t0E由閉合電路歐姆定律有I1＝R1