河北省2022年高考物理二輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)綜述電磁感應(yīng)定律的綜合運(yùn)用

河北2022年高考二輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)綜述電磁感應(yīng)定律的綜合運(yùn)用1．如圖1所示的電路可以用來(lái)“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”．干電池、開(kāi)關(guān)、線圈A、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)成一個(gè)電路，電流計(jì)、線圈B串聯(lián)成另一個(gè)電路．線圈A、B套在同一個(gè)閉合鐵芯上，且它們的匝數(shù)足夠多．從開(kāi)關(guān)閉合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，流經(jīng)電流計(jì)的電流大小i隨時(shí)間t變化的圖象是 ()．圖12．如圖2所示，兩豎直放置的平行光滑導(dǎo)軌相距m，其電阻不計(jì)，處于水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為T，導(dǎo)體棒ab與cd的電阻均為Ω，質(zhì)量均為kg.現(xiàn)用豎直向上的力拉ab棒，使之勻速向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)cd棒恰好靜止，已知棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，g取10m/s2，則 ()．圖2A．a(chǎn)b棒向上運(yùn)動(dòng)的速度為1m/sB．a(chǎn)b棒受到的拉力大小為NC．在2s時(shí)間內(nèi)，拉力做功為JD．在2s時(shí)間內(nèi)，ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱為J3．物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”．如圖3所示，她把一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開(kāi)關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來(lái)后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過(guò)套環(huán)，閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起．某同學(xué)另找來(lái)器材再探究此實(shí)驗(yàn)．他連接好電路，經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動(dòng)．對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因可能是 ()．圖3A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過(guò)高C．所選線圈的匝數(shù)過(guò)多D．所用套環(huán)的材料與老師的不同4．如圖4所示，在傾角為θ的斜面上固定有兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，金屬導(dǎo)體棒ab垂直于兩導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為m，電阻為R.導(dǎo)軌電阻不計(jì)．空間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.當(dāng)金屬導(dǎo)體棒ab由靜止開(kāi)始向下滑動(dòng)一段時(shí)間t0后，再接通開(kāi)關(guān)S，則關(guān)于導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)的v－t圖象可能正確的是 ()．圖45．如圖5所示，在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中有一個(gè)均勻?qū)Ь€制成的單匝直角三角形線框．現(xiàn)用外力使線框以恒定的速度v沿垂直磁場(chǎng)方向向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中線框的AB邊始終與磁場(chǎng)右邊界平行．已知AB＝BC＝l，線框?qū)Ь€的總電阻為R，則線框離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中 ()．圖5A．線框中的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻減小B．通過(guò)線框截面的電荷量為eq\f(Bl2,2R)C．線框所受外力的最大值為eq\f(\r(2)B2l2v,R)D．線框中的熱功率與時(shí)間成正比6．如圖6所示，相距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ，上端接有定值電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為P，導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運(yùn)動(dòng)．導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g.下列選項(xiàng)正確的是()．圖6A．P＝2mgvsinθB．P＝3mgvsinθC．當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到eq\f(v,2)時(shí)加速度大小為eq\f(g,2)sinθD．在速度達(dá)到2v以后勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功7．如圖7所示，空間被分成若干個(gè)區(qū)域，分別以水平線aa′、bb′、cc′、dd′為界，每個(gè)區(qū)域的高度均為h，其中區(qū)域Ⅱ存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域Ⅲ存在垂直于紙面向里且與區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．豎直面內(nèi)有一邊長(zhǎng)為h、質(zhì)量為m的正方形導(dǎo)體框，導(dǎo)體框下邊與aa′重合并由靜止開(kāi)始自由下落，導(dǎo)體框下邊剛進(jìn)入bb′就做勻速直線運(yùn)動(dòng)，之后導(dǎo)體框下邊越過(guò)cc′進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ，導(dǎo)體框的下邊到達(dá)區(qū)域Ⅲ的某一位置時(shí)又開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)．求：圖7(1)導(dǎo)體框在區(qū)域Ⅲ勻速運(yùn)動(dòng)的速度．(2)從導(dǎo)體框下邊剛進(jìn)入bb′時(shí)到下邊剛觸到dd′時(shí)的過(guò)程中，導(dǎo)體框中產(chǎn)生的熱量．(已知重力加速度為g，導(dǎo)體框始終在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)且下邊始終水平)8．如圖8甲所示，兩根質(zhì)量均為kg完全相同的導(dǎo)體棒a、b，用絕緣輕桿相連置于由金屬導(dǎo)軌PQ、MN架設(shè)的斜面上．已知斜面傾角θ為53°，a、b導(dǎo)體棒的間距是PQ、MN導(dǎo)軌的間距的一半，導(dǎo)軌間分界線OO′以下有方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．當(dāng)a、b導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌下滑時(shí)，其下滑速度v與時(shí)間的關(guān)系圖象如圖乙所示．若a、b導(dǎo)體棒接入電路的電阻均為1Ω，其他電阻不計(jì)，取g＝10m/s2，sin53°＝，cos53°＝，試求：圖8(1)PQ、MN導(dǎo)軌的間距d；(2)a、b導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小．9．如圖9所示，水平放置的金屬細(xì)圓環(huán)半徑為m，豎直放置的金屬細(xì)圓圖9柱(其半徑比m小得多)的端面與金屬圓環(huán)的上表面在同一平面內(nèi)，圓柱的細(xì)軸通過(guò)圓環(huán)的中心O，將一質(zhì)量和電阻均不計(jì)的導(dǎo)體棒一端固定一個(gè)質(zhì)量為10g的金屬小球，被圓環(huán)和細(xì)圓柱端面支撐，棒的一端有一小孔套在細(xì)軸O上，固定小球的一端可繞軸線沿圓環(huán)作圓周運(yùn)動(dòng)，小球與圓環(huán)的摩擦因數(shù)為，圓環(huán)處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為4T，方向豎直向上的恒定磁場(chǎng)中，金屬細(xì)圓柱與圓環(huán)之間連接如圖電學(xué)元件，不計(jì)棒與軸及與細(xì)圓柱端面的摩擦，也不計(jì)細(xì)圓柱、圓環(huán)及感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，開(kāi)始時(shí)S1斷開(kāi)，S2撥在1位置，R1＝R3＝4Ω，R2＝R4＝6Ω，C＝30μF，求：(1)S1閉合，問(wèn)沿垂直于棒的方向以多大的水平外力作用于棒的A端，才能使棒穩(wěn)定后以角速度10rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)？(2)S1閉合穩(wěn)定后，S2由1撥到2位置，作用在棒上的外力不變，則至棒又穩(wěn)定勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，流經(jīng)R3的電量是多少？參考答案1．B2．B3．D[金屬套環(huán)跳起的原因是開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，套環(huán)上產(chǎn)生感應(yīng)電流與通電螺線管上的電流相互作用而引起的．線圈接在直流電源上，S閉合時(shí)，金屬套環(huán)也會(huì)跳起．電壓越高，線圈匝數(shù)越多，S閉合時(shí)，金屬套環(huán)跳起越劇烈．若套環(huán)是非導(dǎo)體材料，則套環(huán)不會(huì)跳起．故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．]4．ACD[當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合前導(dǎo)體棒ab勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度為a＝gsinθ，經(jīng)時(shí)間t0，其末速度為vt＝gt0sinθ.當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，導(dǎo)體棒ab會(huì)受到安培力作用，由左手定則可知，安培力沿導(dǎo)軌向上，當(dāng)導(dǎo)體棒的重力沿導(dǎo)軌向下的分力與安培力平衡時(shí)，導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到穩(wěn)定，這就是導(dǎo)體棒的收尾速度．]5．B[三角形線框向外勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于有效切割磁感線的長(zhǎng)度L＝vt，所以線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E＝BLv＝Bv2t，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；線框離開(kāi)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)線圈的電荷量Q＝IΔt＝eq\f(ΔΦ,Δt·R)·Δt＝eq\f(Bl2,2R)，選項(xiàng)B正確；當(dāng)線框恰好剛要完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，線框有效切割磁感線的長(zhǎng)度最大，則F＝BIt＝eq\f(B2l2v,R)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線框的熱功率P＝Fv＝BIv2t＝eq\f(B2v4t2,R)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]6．AC[導(dǎo)體棒由靜止釋放，速度達(dá)到v時(shí)，回路中的電流為I，則根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件，有mgsinθ＝BIL.對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，以2v的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則回路中的電流為2I，則根據(jù)平衡條件，有F＋mgsinθ＝B×2IL，所以拉力F＝mgsinθ，拉力的功率P＝F×2v＝2mgvsinθ，故選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到eq\f(v,2)時(shí)，回路中的電流為eq\f(I,2)，根據(jù)牛頓第二定律，得mgsinθ－Beq\f(I,2)L＝ma，解得a＝eq\f(g,2)sinθ，選項(xiàng)C正確；當(dāng)導(dǎo)體棒以2v的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，重力和拉力所做的功之和等于R上產(chǎn)生的焦耳熱，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]7．解析(1)導(dǎo)體框從aa′到bb′過(guò)程中，設(shè)剛進(jìn)入bb′時(shí)導(dǎo)體框的速度為v，則mgh＝eq\f(1,2)mv2，所以v＝eq\r(2gh)導(dǎo)體框進(jìn)入bb′開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)mg＝BIh，I＝eq\f(Bhv,R)，所以mg＝eq\f(B2h2v,R)導(dǎo)體框下邊到達(dá)區(qū)域Ⅲ的某一位置時(shí)又開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)mg＝2BI′h，I′＝eq\f(2Bhv′,R)，所以mg＝eq\f(4B2h2v′,R)由以上各式得v′＝eq\f(v,4)＝eq\f(1,4)eq\r(2gh)(2)從導(dǎo)體框下邊剛進(jìn)入bb′時(shí)到下邊剛出dd′時(shí)的過(guò)程中，設(shè)產(chǎn)生的熱量為Q由動(dòng)能定理：2mgh－Q＝eq\f(1,2)mv′2－eq\f(1,2)mv2，Q＝2mgh＋eq\f(15,32)mv2所以Q＝eq\f(47,16)mgh.答案(1)eq\f(1,4)eq\r(2gh)(2)eq\f(47,16)mgh8．解析(1)由題圖乙可知導(dǎo)體棒b剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)a、b和輕桿所組成的系統(tǒng)做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體棒a進(jìn)入磁場(chǎng)后才再次做加速運(yùn)動(dòng)，因而b棒勻速運(yùn)動(dòng)的位移即為a、b棒的間距，依題意可得：d＝2vt＝2×3×－m＝m(2)設(shè)進(jìn)入磁場(chǎng)前導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的加速度為a，由圖乙得：a＝eq\f(Δv,Δt)＝m/s2，因a、b一起運(yùn)動(dòng)，故可看作一個(gè)整體，其受力分析如圖所示．由牛頓第二定律得：2mgsinθ－μ2mgcosθ＝2ma解得：μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)＝(3)當(dāng)b導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有2mgsinθ－μ2mgcosθ－BId＝0I＝eq\f(Bdv,2R)聯(lián)立解得：B＝T答案(1)m(2)(3)T9．解析(1)金屬細(xì)圓柱產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(1,2)BωL2＝2V，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)由功能關(guān)系得(F－f)ωL＝eq\f(E2,R1＋R2)，代入數(shù)據(jù)解得F＝N.(2)S1閉合，S2撥到2位置，穩(wěn)定后的金屬細(xì)圓柱的角速度為ω′，由對(duì)整個(gè)系統(tǒng)由功能關(guān)系有(F－f)ω′L＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2