（江蘇選考）2023版高考物理二輪復(fù)習(xí)第一部分專題四電路和電磁感應(yīng)專題跟蹤檢測（二十）突破電磁感應(yīng)的兩個(gè)基本問題

PAGEPAGE1專題跟蹤檢測〔二十〕突破電磁感應(yīng)的兩個(gè)根本問題一、選擇題(第1～5題為單項(xiàng)選擇題，第6～9題為多項(xiàng)選擇題)1．(2022·徐州模擬)以下各圖所描述的物理情境中，沒有感應(yīng)電流的是()解析：選A電鍵S閉合穩(wěn)定后，穿過線圈N的磁通量保持不變，線圈N中不產(chǎn)生感應(yīng)電流。故A符合題意；磁鐵向鋁環(huán)A靠近，穿過鋁環(huán)A的磁通量在增大，鋁環(huán)A中產(chǎn)生感應(yīng)電流。故B不符合題意；金屬框從A向B運(yùn)動(dòng)，穿過金屬框的磁通量時(shí)刻在變化，金屬框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。故C不符合題意；銅盤在磁場中按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，銅盤的一局部切割磁感線，電阻R中產(chǎn)生感應(yīng)電流。故D不符合題意。2.(2022·鎮(zhèn)江一模)如下圖，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流，假設(shè)()A．金屬環(huán)向上運(yùn)動(dòng)，那么環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B．金屬環(huán)向下運(yùn)動(dòng)，那么環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C．金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，那么環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流D．金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，那么環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流解析：選D直導(dǎo)線之間的磁場是對(duì)稱的，金屬環(huán)在中間時(shí)，通過金屬環(huán)的磁通量為零，金屬環(huán)上下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，通過金屬環(huán)的磁通量不變，不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A、B錯(cuò)誤；金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，那么穿過金屬環(huán)的磁場垂直紙面向外并且增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，故C錯(cuò)誤；金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，那么穿過金屬環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，故D正確。3.(2022·南通模擬)如下圖的電路中，三個(gè)燈泡A、B、C完全相同，電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R相等，D為理想二極管，以下判斷中正確的選項(xiàng)是()A．閉合開關(guān)S的瞬間，燈泡A和C同時(shí)亮B．閉合開關(guān)S的瞬間，只有燈泡C立即亮C．閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，燈泡A、B、C一樣亮D．在電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S的瞬間，燈泡B、C均要閃亮一下再熄滅解析：選B閉合開關(guān)S的瞬間，由于二極管具有單向?qū)щ娦?，所以無電流通過B，由于電感L中自感電動(dòng)勢(shì)的阻礙，A燈逐漸亮，所以閉合開關(guān)S的瞬間，只有C立即亮，故A錯(cuò)誤，B正確；由于二極管具有單向?qū)щ娦?，電路穩(wěn)定后也無電流通過B，B不亮，故C錯(cuò)誤；電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R相等，所以電路穩(wěn)定后，A、C兩個(gè)支路的電流是相等的；在電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S的瞬間，由于電感L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，B、C并聯(lián)，所以B要閃亮一下再熄滅，同時(shí)由于B與C并聯(lián)，流過C的電流一定比電路穩(wěn)定時(shí)的電流小，所以C不能閃亮一下，而是逐漸熄滅，故D錯(cuò)誤。4.(2022·鎮(zhèn)江三模)如下圖，將一鋁管豎立在水平桌面上，把一塊直徑比鋁管內(nèi)徑小一些的圓柱形的強(qiáng)磁鐵從鋁管上端由靜止釋放，強(qiáng)磁鐵在鋁管中始終與管壁不接觸。那么強(qiáng)磁鐵在下落過程中()A．假設(shè)增加強(qiáng)磁鐵的磁性，可使其到達(dá)鋁管底部的速度變小B．鋁管對(duì)水平桌面的壓力一定逐漸變大C．強(qiáng)磁鐵落到鋁管底部的動(dòng)能等于減少的重力勢(shì)能D．強(qiáng)磁鐵先加速后減速解析：選A強(qiáng)磁鐵通過鋁管時(shí)，導(dǎo)致穿過鋁管的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流阻礙強(qiáng)磁鐵相對(duì)于鋁管的運(yùn)動(dòng)。結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律可知，強(qiáng)磁鐵的磁場越強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)的速度越快，那么感應(yīng)電流越大，感應(yīng)電流對(duì)強(qiáng)磁鐵的阻礙作用也越大，所以假設(shè)增加強(qiáng)磁鐵的磁性，可使其到達(dá)鋁管底部的速度變小，故A正確；強(qiáng)磁鐵在整個(gè)下落過程中，由楞次定律“來拒去留〞可知，鋁管對(duì)桌面的壓力大于鋁管的重力；同時(shí)，由上述分析可知，強(qiáng)磁鐵將向下做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)。強(qiáng)磁鐵可能一直向下做加速運(yùn)動(dòng)，也可能先向下做加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不可能出現(xiàn)減速運(yùn)動(dòng)；假設(shè)強(qiáng)磁鐵先向下做加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么鋁管對(duì)水平桌面的壓力先逐漸變大，最后保持不變，故B、D錯(cuò)誤；強(qiáng)磁鐵在整個(gè)下落過程中，除重力做功外，還有因產(chǎn)生感應(yīng)電流對(duì)應(yīng)的安培力做功，導(dǎo)致減少的重力勢(shì)能局部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，動(dòng)能的增加量小于重力勢(shì)能的減少量，故C錯(cuò)誤。5.兩根通電直導(dǎo)線M、N都垂直紙面固定放置，通過它們的電流方向如下圖，正方形線圈L的平面跟紙面平行，現(xiàn)將線圈從位置A沿M、N連線的中垂線迅速平移到位置B，那么在平移過程中，線圈中的感應(yīng)電流()A．沿順時(shí)針方向，且越來越小B．沿逆時(shí)針方向，且越來越大C．始終為零D．先順時(shí)針，后逆時(shí)針解析：選C根據(jù)直導(dǎo)線電流周圍磁場磁感線的分布特點(diǎn)可知，兩直導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場方向與線圈平面平行，故穿過線圈L的磁通量始終為零，那么線圈中的感應(yīng)電流始終為零，C項(xiàng)正確。6.(2022·錫山區(qū)二模)如下圖，一個(gè)總電阻為R的導(dǎo)線彎成寬度和高度均為d的“半正弦波〞形閉合線框，豎直虛線之間有寬度為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于線框所在的平面向里。線框以速度v向右勻速通過磁場，ab邊始終與磁場邊界垂直，從b點(diǎn)到達(dá)邊界開始到a點(diǎn)離開磁場為止，在這個(gè)過程中()A．線框中的感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針方向后沿順時(shí)針方向B．a(chǎn)b段直導(dǎo)線始終不受安培力的作用C．平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(1,2)BdvD．線框中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(B2d3v,R)解析：選AD線框進(jìn)入磁場時(shí)穿過線框的磁通量向里增加，離開磁場時(shí)穿過線框的磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場先向外再向里，由右手螺旋定那么可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針方向后沿順時(shí)針方向，故A正確；穿過磁場時(shí)回路中有感應(yīng)電流，而線框運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向垂直，故在穿過磁場的過程中ab段直導(dǎo)線受到安培力作用，故B錯(cuò)誤；根據(jù)題意知穿過磁場過程中產(chǎn)生的交變電流的最大電動(dòng)勢(shì)為Bdv，最小值為0，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律知，其平均值不是最大值與最小值之和的eq\f(1,2)，故C錯(cuò)誤；因?yàn)榫€框是“半正弦波〞形閉合線框，故在穿過磁場過程中感應(yīng)產(chǎn)生的電流為正弦式交變電流，由題意知該交變電流的最大值為Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(Bdv,R)，那么其有效值為I＝eq\f(1,\r(2))Im＝eq\f(Bdv,\r(2)R)，在穿過磁場的t＝eq\f(2d,v)時(shí)間內(nèi)線框產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2Rt＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Bdv,\r(2)R)))2·R·eq\f(2d,v)＝eq\f(B2d3v,R)，故D正確。7.如下圖，線圈與電源、開關(guān)相連，直立在水平桌面上。鐵芯插在線圈中，質(zhì)量較小的鋁環(huán)套在鐵芯上。閉合開關(guān)的瞬間，鋁環(huán)向上跳起來。以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．開關(guān)閉合后，鋁環(huán)上升到某一高度后回落B．假設(shè)保持開關(guān)閉合，那么鋁環(huán)跳起到某一高度停留C．假設(shè)將電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)，那么還會(huì)觀察到同樣的現(xiàn)象D．假設(shè)將鋁環(huán)換成木環(huán)，那么還會(huì)觀察到同樣的現(xiàn)象解析：選AC閉合開關(guān)的瞬間，線圈中電流增大，產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，那么通過鋁環(huán)的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，鋁環(huán)跳起以阻礙磁通量的增大，電流穩(wěn)定后，鋁環(huán)中磁通量恒定不變，不再產(chǎn)生感應(yīng)電流，在重力作用下，鋁環(huán)回落，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；閉合開關(guān)的瞬間，鋁環(huán)向上跳起的目的是阻礙磁通量的增大，與磁場的方向、線圈中電流的方向無關(guān)，C項(xiàng)正確；假設(shè)將鋁環(huán)換成木環(huán)，因不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故不會(huì)觀察到同樣的現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.(2022·泉州一模)如下圖，上端接有一電阻R的光滑平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面，一金屬棒與導(dǎo)軌垂直放置，以初速度v0從a處向下滑動(dòng)，金屬棒經(jīng)b處滑到c處，ab＝bc，忽略其他電阻，那么金屬棒在ab和bc兩個(gè)過程中()A．安培力做功一定相等B．通過棒的電荷量一定相等C．棒運(yùn)動(dòng)的加速度不一定相等D．回路中產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等解析：選BC根據(jù)安培力的計(jì)算公式F＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)可得，下滑過程中如果安培力和重力沿傾斜導(dǎo)軌向下的分力不相等那么速度變化，安培力必定變化，那么安培力做功不相等，如果勻速下滑，那么安培力不變，安培力做功相等?？朔才嗔ψ龉Φ扔趦?nèi)能的變化，回路中產(chǎn)生的內(nèi)能不一定相等，故A、D錯(cuò)誤；根據(jù)電荷量的計(jì)算公式有：q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BLx,R)可知，下滑相同的距離x，通過棒的電荷量一定相等，故B正確；根據(jù)牛頓第二定律可得：mgsinθ－eq\f(B2L2v,R)＝ma(θ為導(dǎo)軌與水平方向的夾角)，如果速度不變那么加速度不變，如果速度變化那么加速度變化，故C正確。9．(2022·包頭模擬)如下圖，光滑金屬導(dǎo)軌AC、AD固定在水平面內(nèi)，并處在方向豎直向下、大小為B的勻強(qiáng)磁場中。有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒以初速度v0從某位置開始在導(dǎo)軌上水平向右運(yùn)動(dòng)，最終恰好靜止在A點(diǎn)。在運(yùn)動(dòng)過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終構(gòu)成等邊三角形回路，且通過A點(diǎn)的總電荷量為Q。導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的接觸電阻值恒為R，其余電阻不計(jì)，那么()A．該過程中導(dǎo)體棒做勻減速運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為eq\f(v0,2)時(shí)，回路中感應(yīng)電流小于初始時(shí)的一半C．開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成回路的面積為S＝eq\f(QR,B)D．該過程中接觸電阻產(chǎn)生的熱量為eq\f(mv02,8)解析：選BC該過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv，感應(yīng)電流為I＝eq\f(BLv,R)，安培力為F＝BLI＝eq\f(B2L2v,R)，L、v都在減小，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度a＝eq\f(F,m)也在減小，A錯(cuò)誤；由I＝eq\f(BLv,R)，當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為eq\f(v0,2)時(shí)，導(dǎo)體棒的有效切割長度L也減小，回路中感應(yīng)電流大小小于初始時(shí)的一半，B正確；該過程中，通過A點(diǎn)的總電荷量為Q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BS,R)，可得，開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成回路的面積為S＝eq\f(QR,B)，C正確；由導(dǎo)體棒恰好靜止在A點(diǎn)及能量守恒定律，可知該過程中，導(dǎo)體棒的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為接觸電阻產(chǎn)生的熱量，為eq\f(1,2)mv02，D錯(cuò)誤。二、非選擇題10.(2022·南通模擬)如下圖，豎直固定的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ，相距L＝0.2m，其電阻不計(jì)，完全相同的兩根金屬棒ab、cd垂直導(dǎo)軌放置，每根金屬棒兩端都與導(dǎo)軌始終良好接觸。兩棒的質(zhì)量均為m＝10－2kg，電阻均為R＝0.2Ω，cd棒放置在水平絕緣平臺(tái)上，整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T。ab棒在豎直向上的恒定拉力F作用下由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab棒運(yùn)動(dòng)x＝0.1m時(shí)到達(dá)最大速度vm，此時(shí)cd棒對(duì)絕緣平臺(tái)的壓力恰好為零(g取10m/s2)。求：(1)ab棒的最大速度vm；(2)ab棒由靜止到最大速度過程中通過ab棒的電荷量q；(3)ab棒由靜止到最大速度過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。解析：(1)ab棒到達(dá)最大速度vm時(shí)，對(duì)cd棒有：BiL＝mg，由閉合電路歐姆定律知：i＝eq\f(E,2R)，ab棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E＝BLvm，代入數(shù)據(jù)解得：vm＝1m/s。(2)ab棒由靜止到最大速度過程中通過ab棒的電荷量：q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(\x\to(E),2R)t＝eq\f(ΔΦ,2R)＝eq\f(BLx,2R)＝0.05C。(3)ab棒由靜止到最大速度過程中，由能量守恒定律得：(F－mg)x＝eq\f(1,2)mvm2＋Q，根據(jù)ab棒到達(dá)最大速度vm時(shí)受力平衡，可知：F＝BiL＋mg，代入數(shù)據(jù)解得：Q＝5×10－3J。答案：(1)1m/s(2)0.05C(3)5×10－3J11.(2022·南通一模)如下圖，把一根長L＝20.0m的均勻電線與R＝4.8Ω的電阻連成閉合回路，兩位同學(xué)在赤道處沿東西方向站立，勻速搖動(dòng)這根電線，搖動(dòng)局部的電線可簡化為長L1＝6.0m、寬L2＝1.0m矩形的三條邊，長邊的線速度大小v＝2.0m/s。此處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5.0×10－5T，方向水平向北，電線的電阻率ρ＝2.0×10－8Ω·m，橫截面積S＝2.0mm2，求：(1)這根電線的總電阻R0；(2)勻速搖動(dòng)電線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值Em；(3)電路中產(chǎn)生的總功率P。解析：(1)由電阻定律有R0＝ρeq\f(L,S)得電線的總電阻為：R0＝eq\f(2.0×10－8×20.0,2.0×10－6)Ω＝0.2Ω。(2)根據(jù)題意知，當(dāng)電線的速度方向與磁感線方向垂直時(shí)，