2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)第10章電磁感應(yīng)新人教版

PAGEPAGE1第十章電磁感應(yīng)綜合過(guò)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限時(shí)檢測(cè)總分值：100分考試時(shí)間：60分鐘一、選擇題(此題共8小題，每題6分，共計(jì)48分。1～4題為單項(xiàng)選擇，5～8題為多項(xiàng)選擇，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，錯(cuò)選或不選的得0分)1．(2022·浙江杭州五校聯(lián)考)如下圖，有以下操作：(1)銅盤(pán)放置在與盤(pán)垂直的均勻分布且逐漸增強(qiáng)的磁場(chǎng)中；(2)銅盤(pán)在垂直于銅盤(pán)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞中心軸勻速運(yùn)動(dòng)；(3)銅盤(pán)在蹄形磁鐵兩極之間勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；(4)在銅盤(pán)的圓心與邊緣之間接一電流計(jì)，銅盤(pán)在蹄形磁鐵兩極間勻速運(yùn)動(dòng)。以下針對(duì)這四種操作的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21993498)(C)A．四種情況都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B．只有(4)中會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流C．(4)中圓盤(pán)邊緣為“電源〞正極D．(2)中電流沿逆時(shí)針?lè)较騕解析](1)中穿過(guò)銅盤(pán)的磁通量均勻變化，產(chǎn)生的是穩(wěn)定的電流；(2)中銅盤(pán)中的磁通量不變，故銅盤(pán)中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流和渦流；(3)中銅盤(pán)的不同局部不斷地進(jìn)出磁場(chǎng)，切割磁感線運(yùn)動(dòng)，所以會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，ABD錯(cuò)誤；(4)中銅盤(pán)邊緣A點(diǎn)為“電源〞正極，O點(diǎn)為“電源〞負(fù)極，所以C正確。2．(2022·山東省萊蕪高三上學(xué)期期末試題)如下圖，光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m邊長(zhǎng)為a的正方形線框ABCD斜向穿進(jìn)磁場(chǎng)，當(dāng)AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v，方向與磁場(chǎng)邊界成45°，假設(shè)線框的總電阻為R，那么以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21993499)(B)A．線框穿進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)程中，框中電流的方向?yàn)锳BCDB．AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框中感應(yīng)電流為eq\f(\r(2)Bav,R)C．AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框所受安培力為eq\f(\r(2)B2a2v,R)D．此時(shí)CD兩端電壓為eq\f(3,4)Bav[解析]線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中穿過(guò)線框的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向向外，那么感應(yīng)電流的方向?yàn)锳BCD方向，故A正確；AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)CD邊切割磁感線，AD邊不切割磁感線，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E＝Bav，那么線框中感應(yīng)電流為：I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Bav,R)；故CD兩端的電壓為U＝I·eq\f(3,4)R＝eq\f(3,4)Bav，故B錯(cuò)誤，D正確；AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框的CD邊產(chǎn)生的安培力與v的方向相反，AD邊受到的安培力的方向垂直于AD向下，它們的大小都是：F＝BIa，由幾何關(guān)系可以看出，AD邊與CD邊受到的安培力的方向相互垂直，所以AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框所受安培力為AD邊與CD邊受到的安培力的矢量合，即：F合＝eq\r(2)F＝eq\f(\r(2)B2a2v,R)，方向豎直向下，故C正確。3．(2022·河北張家口檢測(cè))如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上．當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc。bc邊的長(zhǎng)度為l.以下判斷正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21993500)(C)A．Ua>Uc，金屬框中無(wú)電流B．Ub>Uc，金屬框中電流方向沿a—b—c—aC．Ubc＝－eq\f(1,2)Bl2ω，金屬框中無(wú)電流D．Uac＝eq\f(1,2)Bl2ω，金屬框中電流方向沿a—c—b—a[解析]當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)直角三角形金屬框abc的磁通量恒為0，所以沒(méi)有感應(yīng)電流，由右手定那么可知，c點(diǎn)電勢(shì)高，Ubc＝－eq\f(1,2)Bl2ω，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。4．(2022·山西孝義檢測(cè))如下圖，傾斜固定的平行光滑導(dǎo)軌與水平面成37°角，導(dǎo)軌間距為0.5m、電阻不計(jì)。磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T。質(zhì)量分別為m1＝2×10－2kg和m2＝1×10－2kg的導(dǎo)體棒ab和cd垂直導(dǎo)軌放置，電阻均為1Ω，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(g＝10m/s2，sin37°＝0.6)eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21993501)(D)A．要使ab棒或cd棒靜止不動(dòng)，另一棒應(yīng)向下做勻速運(yùn)動(dòng)B．要使ab棒或cd棒靜止不動(dòng)，另一棒應(yīng)向上做勻加速運(yùn)動(dòng)C．要使cd棒靜止不動(dòng)，ab棒的速度大小是1.96m/sD．要使ab棒靜止不動(dòng)，那么需在平行導(dǎo)軌方向加一個(gè)作用于cd棒的外力，其大小為0.18N[解析]使棒靜止不動(dòng)，需使其所受安培力沿斜面向上，且恒定，有F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,2R)＝mgsinθ，所以另一導(dǎo)體棒應(yīng)勻速向上運(yùn)動(dòng)，AB項(xiàng)錯(cuò)誤；將條件代入上式解得v＝0.48m/s，C項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)整體應(yīng)用平衡條件有F＝(m1＋m2)gsinθ＝0.18N，D項(xiàng)正確。5．(2022·重慶巴蜀中學(xué)月考)如下圖，磁場(chǎng)方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)。將圓環(huán)拉至位置a后無(wú)初速度釋放，圓環(huán)擺到右側(cè)最高點(diǎn)b，不計(jì)空氣阻力。在圓環(huán)從a擺向b的過(guò)程中eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21993502)(AD)A．感應(yīng)電流方向先是逆時(shí)針?lè)较?，再順時(shí)針?lè)较?，后逆時(shí)針?lè)较駼．感應(yīng)電流方向一直是逆時(shí)針C．安培力方向始終與速度方向相反D．安培力方向始終沿水平方向[解析]由楞次定律知，感應(yīng)電流方向先是逆時(shí)針?lè)较?，再順時(shí)針?lè)较颍竽鏁r(shí)針?lè)较?，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)左手定那么，因等效導(dǎo)線是沿豎直方向的，且兩邊的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，故合力方向始終沿水平方向，和速度方向會(huì)有一定夾角，C錯(cuò)誤，D正確。6．(2022·河北省定州中學(xué)高三上學(xué)期期中試題)如下圖，間距為L(zhǎng)、電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接，導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。現(xiàn)使金屬棒以初速度v沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，假設(shè)金屬棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的電荷量為q。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21993503)(ABC)A．金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動(dòng)B．整個(gè)過(guò)程中金屬棒克服安培力做功為eq\f(1,2)mv2C．整個(gè)過(guò)程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為eq\f(2qR,BL)D．整個(gè)過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)mv2[解析]金屬棒以速度v向右運(yùn)動(dòng)，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R＋R)＝eq\f(BLv,2R)，金屬棒受到安培力水平向左大小為F＝BIL＝eq\f(B2L2v,2R)，金屬棒在安培力作用下做減速運(yùn)動(dòng)，速度變小，安培力變小，加速度變小，選項(xiàng)A對(duì)。直到速度減小到0，安培力變?yōu)?，金屬棒停止運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理，克服安培力做功等于減少的動(dòng)能即eq\f(1,2)mv2，選項(xiàng)B對(duì)。金屬棒通過(guò)的電荷量q＝eq\x\to(I)×Δt＝eq\f(\x\to(E),2R)×Δt＝eq\f(ΔΦ,2RΔt)·Δt＝eq\f(BLx,2R)，可得位移x＝eq\f(2Rq,BL)，選項(xiàng)C對(duì)。整個(gè)電路即金屬棒和電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于克服安培力做的功eq\f(1,2)mv2，所以電阻R上面產(chǎn)生的熱量小于eq\f(1,2)mv2，選項(xiàng)D錯(cuò)。7．(2022·四川省瀘縣高三上學(xué)期第三次理綜)如下圖兩半徑為r的圓弧形光滑金屬導(dǎo)軌置于沿圓弧徑向的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)所在的平面與軌道平面垂直。導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，一端接有電阻R，導(dǎo)軌所在位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，將一質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒PQ從圖示位置(導(dǎo)軌的半徑與豎直方向的夾角為θ)由靜止釋放，導(dǎo)軌及金屬棒電阻均不計(jì)，以下判斷正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21993504)(CD)A．導(dǎo)體棒PQ有可能回到初始位置B．導(dǎo)體棒PQ第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度最大C．導(dǎo)體棒PQ從靜止到最終到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mgr(1－cosθ)D．導(dǎo)體棒PQ由靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，通過(guò)R的電荷量eq\f(BθrL,R)[解析]導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，因此導(dǎo)體棒不可能回到初始位置，故A錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒PQ第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)所受安培力與速度反向，速度不可能最大，故B錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒最后一定靜止在最低點(diǎn)，根據(jù)能量守恒定律得，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱等于重力勢(shì)能的減少量，即QR＝ΔEp＝mgr(1－cosθ)，故C正確；導(dǎo)體棒PQ從靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，通過(guò)R的電荷量為：q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BLθr,R)，故D正確。所以CD正確，AB錯(cuò)誤。8．(2022·湖南省衡陽(yáng)八中高三實(shí)驗(yàn)班質(zhì)檢)如下圖，均勻金屬圓環(huán)的總電阻為4R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)圓環(huán)。金屬桿OM的長(zhǎng)為l，阻值為R，M端與環(huán)接觸良好，繞過(guò)圓心O的轉(zhuǎn)軸以恒定的角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。阻值為R的電阻一端用導(dǎo)線和環(huán)上的A點(diǎn)連接，另一端和金屬桿的轉(zhuǎn)軸O處的端點(diǎn)相連接。以下判斷正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21993505)(AD)A．金屬桿OM旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒為eq\f(Bl2ω,2)B．通過(guò)電阻R的電流的最小值為eq\f(Bl2ω,8R)，方向從Q到PC．通過(guò)電阻R的電流的最大值為eq\f(Bl2ω,4R)，且P、Q兩點(diǎn)電勢(shì)滿足φP>φQD．OM兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值的最大值為eq\f(Bl2ω,3)[解析]M端線速度為ωl，OM切割磁感線的平均速度為eq\x\to(v)＝eq\f(v,2)，OM轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)恒為：E＝Bleq\f(v,2)＝eq\f(1,2)BL2ω，A正確；當(dāng)M端位于最上端時(shí)，圓環(huán)兩局部電阻相等，并聯(lián)電阻最大，電流最小，R并＝eq\f(1,2)×2R＝R，通過(guò)電阻R的電流的最小值為Imin＝eq\f(E,3R)＝eq\f(Bl2ω,6R)，根據(jù)右手定那么可得電流方向從Q到P，B錯(cuò)誤；當(dāng)M位于最下端時(shí)圓環(huán)被接入的電阻為0，此時(shí)有最大電流：Imax＝eq\f(E,2R)＝eq\f(Bl2ω,4R)，根據(jù)右手定那么可得電流方向從Q到P，P、Q兩點(diǎn)電勢(shì)滿足ωP<ωQ，C錯(cuò)誤；OM作為電源，外電阻增大，總電流減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，所以外電阻最大時(shí)，OM兩點(diǎn)間電勢(shì)差的絕對(duì)值最大，其最大值為：U＝Imin×2R＝eq\f(Bl2ω,3)，D正確；應(yīng)選AD。二、非選擇題(共2小題，共52分。計(jì)算題解答時(shí)請(qǐng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不得分)9．(14分)(2022·安徽省亳州市高三上學(xué)期期末)如下圖，一“U〞型金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平地面上，導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距為d，電阻不計(jì)，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好且始終垂直，棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)棒在水平向右的拉力F(垂直棒)作用下，由靜止開(kāi)始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g，試求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21993506)(1)拉力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系式；(2)t0時(shí)間內(nèi)通過(guò)棒的電荷量q.答案：(1)F＝m(a＋μg)＋eq\f(B2d2,R)at(2)q＝eq\f(Bda,2R)teq\o\al(2,0)[解析](1)對(duì)棒，由牛頓第二定律F＝BId－μmg＝ma根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝Bdv＝Bdat又根據(jù)閉合電路歐姆定律知I＝eq\f(E,R)聯(lián)立以上各式，解得F＝m(a＋μg)＋eq\f(B2d2,R)at(2)在t0時(shí)間內(nèi)棒發(fā)生的位移x＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,0)而q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(\x\to(E),R)t＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(Bdx,R)＝eq\f(Bda,2R)teq\o\al(2,0)10．(18分)(2022·山東德州月考)如下圖，在傾角θ＝37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域MNPQ，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為5T，磁場(chǎng)寬度d＝0.55m，有一邊長(zhǎng)L＝0.4m、質(zhì)量m1＝0.6kg、電阻R＝2Ω的正方形均勻?qū)w線框abcd通過(guò)一輕質(zhì)細(xì)線跨過(guò)光滑的定滑輪與一質(zhì)量m2＝0.4kg的物體相連，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，將線框從圖示位置由靜止釋放，物體到定滑輪的距離足夠長(zhǎng)。(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21993507)(1)求線框abcd還未進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，細(xì)線中的拉力大??；(2)當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求線框剛釋放時(shí)ab邊距磁場(chǎng)MN邊界的距離x；(3)在(2)問(wèn)中的條件下，假設(shè)cd邊恰離開(kāi)磁場(chǎng)邊界PQ時(shí)，速度大小為2m/s，求整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中ab邊產(chǎn)生的熱量。答案：(1)2.4N(2)0.25m(3)0.1J[解析](1)線框還未進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，以整體法有m1gsinθ－μm2g＝(m1＋m2)a，a＝2m/s以m2為研究對(duì)象有T－μm2g＝m2或以m1為研究對(duì)象有m1gsinθ－T＝m1a解得T＝2.4N。(2)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，以整體法有m1gsinθ－μm2g－eq\f(B2L2v,R)＝0，解得v＝1m/s。ab到MN前線框做勻加速運(yùn)動(dòng)，有v2＝2ax，解得x＝0.25m。(3)線框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到cd邊恰離開(kāi)磁場(chǎng)邊界PQ時(shí)m1gsinθ(x＋d＋L)－μm2g(x＋d＋L)＝eq\f(1,2)(m