2023高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測(cè)試專題強(qiáng)化練十四電磁感應(yīng)與電磁波

專題強(qiáng)化練(十四)電磁感應(yīng)與電磁波1．電磁波按波長(zhǎng)大小的順序把它們排列成譜，如圖所示，下列關(guān)于電磁波說法正確的是()A．紅外線可以滅菌消毒B．紫外線的波長(zhǎng)比紅外線長(zhǎng)C．振蕩電路生成電磁波的頻率隨電容C的增大而減小D．X射線能在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，但穿透力較強(qiáng)，可用來進(jìn)行人體透視解析：紅外線熱效應(yīng)明顯，紫外線可以滅菌消毒，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電磁波譜可知，紫外線的波長(zhǎng)比紅外線短，故B錯(cuò)誤；根據(jù)振蕩電路的頻率公式f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))可知，頻率隨電容C的增大而減小，故C正確；X射線不帶電，不能在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，但穿透力較強(qiáng)，能穿透物質(zhì)，可用來進(jìn)行人體透視，故D錯(cuò)誤．故選C.答案：C2．如圖所示，三條水平虛線L1、L2、L3之間有寬度為L(zhǎng)的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ，兩區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等方向相反，正方形金屬線框abcd的質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，開始ab邊與邊界L1重合，對(duì)線框施加拉力F使其勻加速通過磁場(chǎng)區(qū)，以順時(shí)針方向電流為正，下列關(guān)于感應(yīng)電流i和拉力F隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是()ABCD解析：當(dāng)ab邊向右運(yùn)動(dòng)0～L的過程中，用時(shí)間t1＝eq\r(\f(2L,a))；E1＝BLat電流I1＝eq\f(E1,R)＝eq\f(BLa,R)t方向?yàn)檎较?；拉力F＝ma＋F安＝ma＋eq\f(B2L2a,R)t，當(dāng)ab邊向右運(yùn)動(dòng)L～2L的過程中，用時(shí)間t2＝eq\r(\f(4L,a))－eq\r(\f(2L,a))＝(eq\r(2)－1)eq\r(\f(2L,a))，E2＝2BLat電流I2＝eq\f(E2,R)＝eq\f(2BLa,R)t方向?yàn)樨?fù)方向；拉力F＝ma＋F安＝ma＋eq\f(4B2L2a,R)t對(duì)比四個(gè)圖線可知，只有B正確．故選B.答案：B3．如圖所示為實(shí)驗(yàn)室演示電磁阻尼的一阻尼擺的簡(jiǎn)化圖，其擺片材質(zhì)一般為銅制材料．實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電磁鐵線圈沒有通電時(shí)，阻尼擺可以擺動(dòng)很長(zhǎng)時(shí)間才停下來，而電磁鐵線圈中通電時(shí)，阻尼擺很快會(huì)停下來．下列說法正確的是()A．若把擺片材質(zhì)換成玻璃的，效果更明顯B．?dāng)[片剛進(jìn)入磁場(chǎng)的瞬間，一定立即做減速運(yùn)動(dòng)C．?dāng)[片在進(jìn)入和離開磁場(chǎng)的兩個(gè)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同D．阻尼擺很快停下來是因?yàn)樵跀[片中產(chǎn)生渦流，從而受安培力做負(fù)功，阻礙其運(yùn)動(dòng)，使之很快停下來解析：如果材質(zhì)是玻璃的，則不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，則線圈不會(huì)受到磁場(chǎng)力作用不會(huì)很快停下來，A錯(cuò)誤；擺片進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中有感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會(huì)阻礙擺片的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但由于在擺片進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，還受到重力和桿的拉力，不知道合力的情況，所以不能判斷出擺片是否做減速運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；當(dāng)擺片進(jìn)入或離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)磁通量發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生電流，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向相反，C錯(cuò)誤；阻尼擺很快停下來是因?yàn)樵跀[片中產(chǎn)生渦流，從而受安培力做負(fù)功，阻礙其運(yùn)動(dòng)，使之很快停下來，D正確．故選D.答案：D4．2021年7月25日，臺(tái)風(fēng)“煙花”給上海帶來明顯風(fēng)雨影響，高達(dá)632米的上海中心大廈在臺(tái)風(fēng)里卻能夠保持穩(wěn)定，位于第126層的“電渦流擺設(shè)式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器”起到了關(guān)鍵作用．這款阻尼器由我國(guó)自主研發(fā)，重達(dá)1000噸，在大廈受到風(fēng)力作用搖晃時(shí)，阻尼器質(zhì)量塊的慣性會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反作用力，產(chǎn)生反向擺動(dòng)，在質(zhì)量塊下方圓盤狀的永磁體與樓體地板相對(duì)，由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流，從而使大廈減振減擺，其簡(jiǎn)化示意圖如圖所示．下列關(guān)于該阻尼器的說法正確的是()A．質(zhì)量塊下方相對(duì)的地板可以是導(dǎo)體也可以是絕緣體，對(duì)減振效果沒有影響B(tài)．安裝在質(zhì)量塊下方的圓盤狀永磁體左端為N極右端為S極，才會(huì)有較好的阻尼效果C．安裝在質(zhì)量塊下方的圓盤狀永磁體只有下端為N極上端為S極，才會(huì)有較好的阻尼效果D．地板隨大廈擺動(dòng)時(shí)，在地板內(nèi)產(chǎn)生渦流，使大廈擺動(dòng)的機(jī)械能最終轉(zhuǎn)化為熱能逐漸耗散掉解析：在質(zhì)量塊下方圓盤狀的永磁體與樓體地板相對(duì)，由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流，從而使大廈減振減擺，可知該阻尼器為電磁阻尼，只有下方地板是導(dǎo)體時(shí)，方可會(huì)起作用，A錯(cuò)誤；安裝在質(zhì)量塊下方的圓盤狀永磁體左端為N極右端為S極，可知磁場(chǎng)方向沿水平方向，這樣在地板導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流很小，電磁阻尼效果不好，B錯(cuò)誤；由電磁感應(yīng)原理，可知安裝在質(zhì)量塊下方的圓盤狀永磁體的磁場(chǎng)方向只要是在豎直方向，都有較好的效果，有下端為N極上端為S極，或下端為S極上端為N極，阻尼效果相同，C錯(cuò)誤；地板隨大廈擺動(dòng)時(shí)，在地板內(nèi)產(chǎn)生渦流，地板導(dǎo)體內(nèi)有電阻，使大廈擺動(dòng)的機(jī)械能最終轉(zhuǎn)化為熱能逐漸耗散掉，符合電磁阻尼原理，D正確．故選D.答案：D5.(多選)如圖所示，絕緣的水平面上固定有兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，兩相同金屬棒a、b垂直導(dǎo)軌放置，其右側(cè)矩形區(qū)域內(nèi)存在恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向上．現(xiàn)兩金屬棒分別以初速度2v0和v0同時(shí)沿導(dǎo)軌自由運(yùn)動(dòng)，先后進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域．已知a棒離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)b棒已經(jīng)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，則a棒從進(jìn)入到離開磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，電流i隨時(shí)間t的變化圖像可能正確的有()ABCD解析：a棒以速度2v0，先進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流為i0＝eq\f(Bl·2v0,R)，a棒受安培阻力做變加速直線運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流也隨之減小，即i-t圖像的斜率逐漸變小；設(shè)當(dāng)b棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)a棒減速的速度為v1，此時(shí)的瞬時(shí)電流為i1＝eq\f(Blv1,R)；若v1＝v0，即i1＝eq\f(Blv0,R)＝eq\f(i0,2)，此時(shí)雙棒雙電源反接，電流為零，不受安培力，兩棒均勻速運(yùn)動(dòng)離開，i-t圖像中無電流的圖像，故A正確，C錯(cuò)誤；若v1<v0，即i1＝eq\f(Blv1,R)<eq\f(i0,2)，此時(shí)雙棒雙電源的電動(dòng)勢(shì)不等要抵消一部分，因b棒的速度大，電流方向以b棒的流向，與原a棒的流向相反即為負(fù)，大小為i＝eq\f(Bl（v0－v1）,R)，b棒通電受安培力要減速，a棒受安培力而加速，則電流逐漸減小，故B正確，D錯(cuò)誤．答案：AB6．(多選)如圖所示，A為水平放置的膠木圓盤，在其側(cè)面均勻分布著正電荷，在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)B，使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行，其軸線與膠木盤A的軸線OO′重合．現(xiàn)使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)，則()A．絲線受到的拉力減小B．金屬環(huán)B中產(chǎn)生順時(shí)針方向(俯視)的電流C．金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì)D．如果膠木盤A開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，此后金絲線受到的拉力不變解析：木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過金屬環(huán)B的磁通量增大，根據(jù)楞次定律的推論，金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì)，且B有向上升的趨勢(shì)，絲線受到的拉力減小，A、B正確，C錯(cuò)誤；如果膠木盤A開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過B的磁通量沒有發(fā)生變化，則B環(huán)沒有感應(yīng)電流，則此后金絲線受到的拉力不變，所以D正確；故選A、B、D.答案：ABD7．(多選)“電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)”被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品封口環(huán)節(jié)中，如圖所示為一手持式封口機(jī)，它的工作原理是：在封口機(jī)工作時(shí)，套在瓶口上的封口頭內(nèi)的線圈有電流通過，致使靠近線圈(但與線圈絕緣)的鋁箔自行快速發(fā)熱，熔化復(fù)合在鋁箔上的溶膠，從而粘貼在被封容器的瓶口處，達(dá)到迅速封口的目的．下列有關(guān)說法正確的是()A．該裝置的工作原理與電磁爐的工作原理相同B．封口機(jī)工作時(shí)封口頭內(nèi)的線圈應(yīng)通恒定電流C．封口材料可用普通塑料來代替鋁箔D．可以通過控制封口頭內(nèi)線圈電流的頻率來設(shè)定鋁箔發(fā)熱的功率解析：由題知，該裝置的工作原理是利用套在瓶口上的封口頭內(nèi)的線圈通有變化的電流，致使靠近線圈(但與線圈絕緣)的鋁箔產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，自行發(fā)熱，故與電磁爐的工作原理相同，都是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故A正確，B錯(cuò)誤；封口材料用普通塑料不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)，故不能用來代替鋁箔，故C錯(cuò)誤；可以通過控制封口頭內(nèi)線圈電流的頻率來設(shè)定鋁箔發(fā)熱的功率，頻率越高，線圈磁通量的變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，故鋁箔發(fā)熱的功率越大，故D正確．故選A、D.答案：AD8．(多選)如圖甲所示，水平面上有兩不平行光滑導(dǎo)軌MN、PQ，上面放著兩根導(dǎo)體棒ab、cd，兩棒間用拉直的絕緣細(xì)線系住．開始時(shí)勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示．則()A．在t0時(shí)刻導(dǎo)體棒ab因無電流所以不受安培力作用B．在t0時(shí)刻導(dǎo)體棒ab的電流方向由b流向aC．在0～t0時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)D．如果在t0時(shí)刻由靜止釋放兩導(dǎo)體棒，它們將一起向左運(yùn)動(dòng)解析：由圖乙所示圖像可知，0到t0時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻減小，線圈中磁通量均勻減小，由法拉第電磁感應(yīng)定律得知，回路中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成恒定的電流．由楞次定律可得出電流方向沿acdba，在t0時(shí)刻導(dǎo)體棒ab中電流不為零，電流方向由b流向a，但磁場(chǎng)為零，F(xiàn)＝BIL安培力為零，故A錯(cuò)誤B正確．在0～t0時(shí)間內(nèi)根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒ab受安培力向左，cd受安培力向右，cd受安培力更大，因?yàn)橛行чL(zhǎng)度更長(zhǎng)，所以整體向右運(yùn)動(dòng)，故C正確；如果在t0時(shí)刻由靜止釋放兩導(dǎo)體棒，磁場(chǎng)向外增大，根據(jù)楞次定律可知，它們將相互靠近，故D錯(cuò)誤．故選B、C.答案：BC9．如圖是一種電梯突然失控下落時(shí)的保護(hù)裝置示意圖．在電梯后方墻壁上交替分布著方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，每塊磁場(chǎng)區(qū)域?qū)?.6m，高0.5m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為0.5T．電梯后方固定一個(gè)100匝矩形線圈，線圈總電阻為8Ω，高度為1.5m，寬度略大于磁場(chǎng)．已知某次電梯運(yùn)行試驗(yàn)中電梯總質(zhì)量為2400kg，g取10m/s2，忽略摩擦阻力．當(dāng)電梯失去其他保護(hù)，由靜止從高處突然失控下落時(shí)，求：(1)電梯下落速度達(dá)到2.5m/s時(shí)，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大?。?2)若電梯下落4.5m時(shí)速度達(dá)到6m/s，此過程中安培力對(duì)電梯做的功；(3)電梯可達(dá)到的最大速度．解析：(1)電梯下落時(shí)，線圈上下兩邊均切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝2nBLv1，由歐姆定律，可得此時(shí)線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小為I1＝eq\f(E1,R)，代入數(shù)據(jù)得I1＝50A.(2)根據(jù)動(dòng)能定理mgh－WA＝eq\f(1,2)mv2－0，解得WA＝64800J.(3)當(dāng)電梯達(dá)到最大速度時(shí)，電梯所受重力與安培力平衡，有mg＝2nBImL，又有Im＝eq\f(2nBLvm,R)，聯(lián)立得vm＝eq\f(mgR,4n2B2L2)，代入數(shù)據(jù)得vm＝7.5m/s.答案：(1)50A(2)64800J(3)7.5m/s10．(2022·浙江卷)如圖所示，水平固定一半徑r＝0.2m的金屬圓環(huán)，長(zhǎng)均為r，電阻均為R0的兩金屬棒沿直徑放置，其中一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在過圓心的導(dǎo)電豎直轉(zhuǎn)軸OO′上，并隨軸以角速度ω＝600rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)內(nèi)左半圓均存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．圓環(huán)邊緣、與轉(zhuǎn)軸良好接觸的電刷分別與間距l(xiāng)1的水平放置的平行金屬軌道相連，軌道間接有電容C＝0.09F的電容器，通過單刀雙擲開關(guān)S可分別與接線柱1、2相連．電容器左側(cè)寬度也為l1、長(zhǎng)度為l2、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)靠近左側(cè)邊緣處垂直軌道放置金屬棒ab，磁場(chǎng)區(qū)域外有間距也為l1的絕緣軌道與金屬軌道平滑連接，在絕緣軌道的水平段上放置“[”形金屬框fcde.棒ab長(zhǎng)度和“[”形框的寬度也均為l1、質(zhì)量均為m＝0.01kg，de與cf長(zhǎng)度均為l3＝0.08m，已知l1＝0.25m，l2＝0.068m，B1＝B2＝1T、方向均為豎直向上；棒ab和“[”形框的cd邊的電阻均為R＝0.1Ω，除已給電阻外其他電阻不計(jì)，軌道均光滑，棒ab與軌道接觸良好且運(yùn)動(dòng)過程中始終與軌道垂直．開始時(shí)開關(guān)S和接線柱1接通，待電容器充電完畢后，將S從1撥到2，電容器放電，棒ab被彈出磁場(chǎng)后與“[”形框粘在一起形成閉合框abcd，此時(shí)將S與2斷開，已知框abcd在傾斜軌道上重心上升0.2m后返回進(jìn)入磁場(chǎng)．(1)求電容器充電完畢后所帶的電荷量Q，哪個(gè)極板(M或N；)帶正電？(2)求電容器釋放的電荷量ΔQ；(3)求框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)后，ab邊與磁場(chǎng)區(qū)域左邊界的最大距離x.解析：(1)開關(guān)S和接線柱1接通，電容器充電過程，對(duì)繞轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)的棒由右手定則可知其動(dòng)生電源的電流沿徑向外，即邊緣為電源正極，圓心為負(fù)極，則M板充正電；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知E＝eq\f(1,2)B1ωr2.則電容器的電量為Q＝CU＝eq\f(CE,2)＝0.54C.(2)電容器放電過程有B2l1ΔQ＝mv1，棒ab被彈出磁場(chǎng)后