高考物理三輪考前通關(guān) 終極猜想9 電磁感應(yīng)

終極猜想九電磁感應(yīng)(本卷共12小題，滿分60分．建議時間：30分鐘)一、單項選擇題1.如圖1所示，A、B、C為三只相同的燈泡，且燈泡的額定電壓均大于電源電動勢，電源內(nèi)阻不計，L是一個直流電阻不計、自感系數(shù)較大的線圈，先將K1、K2合上，穩(wěn)定后突然斷開K2.已知在此后過程中各燈均無損壞，則以下說法中正確的是 ()．圖1A．C燈亮度保持不變B．C燈閃亮一下后逐漸恢復(fù)到原來的亮度C．B燈亮度保持不變D．B燈后來的功率是原來的一半答案B2.處于豎直向上勻強磁場中的兩根電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌，下端連一電阻R，導(dǎo)軌與水平面之間的夾角為θ.一電阻可忽略的金屬棒ab，開始時固定在兩導(dǎo)軌上某位置，棒與導(dǎo)軌垂直．如圖2所示，現(xiàn)釋放金屬棒讓其由靜止開始沿軌道平面下滑．就導(dǎo)軌光滑和粗糙兩種情況比較，當(dāng)兩次下滑的位移相同時，則有()．圖2A．重力勢能的減少量相同B．機(jī)械能的變化量相同C．磁通量的變化率相同D．產(chǎn)生的焦耳熱相同解析當(dāng)兩次下滑的位移相同時，易知重力勢能的減少量相同，則選項A正確；兩次運動的加速度不同，所用時間不同，速度不同，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不同，磁通量的變化率也不同，動能不同，機(jī)械能的變化量不同，則產(chǎn)生的焦耳熱也不同，故選項B、C、D均錯誤．答案A3.如圖3所示，半徑為R的圓形導(dǎo)線環(huán)對心、勻速穿過半徑也為R的圓形勻強磁場區(qū)域，規(guī)定逆時針方向的感應(yīng)電流為正．導(dǎo)線環(huán)中感應(yīng)電流i隨時間t的變化關(guān)系如圖所示，其中最符合實際的是 ()．圖3解析當(dāng)導(dǎo)線環(huán)進(jìn)入磁場時，有效切割長度在變大，由E＝BLv可得，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變大，感應(yīng)電流變大且變化率越來越小，由楞次定律可得，這時電流的方向和規(guī)定的正方向相同；當(dāng)導(dǎo)線環(huán)出磁場時，有效切割長度變小，電流變小且變化率越來越大，由楞次定律可得，這時電流的方向與規(guī)定的正方向相反．對比各選項可知，答案選B.答案B4.一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab以一定的初速度v0從一光滑的平行金屬導(dǎo)軌底端向上滑行，導(dǎo)軌平面與水平面成30°角，兩導(dǎo)軌上端用一電阻R相連，如圖4所示，磁場垂直斜面向上，導(dǎo)軌的電阻不計，金屬桿向上滑行到某一高度之后又返回到底端時的速度大小為v，則下列說法錯誤的是 ()．圖4A．向上滑行的時間小于向下滑行的時間B．向上滑行時電阻R上產(chǎn)生的熱量大于向下滑行時電阻R上產(chǎn)生的熱量C．向上滑行時與向下滑行時通過電阻R的電量相等D．金屬桿從開始上滑至返回出發(fā)點，電阻R上產(chǎn)生的熱量為eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)－v2)解析金屬桿沿斜面向上運動時安培力沿斜面向下，沿斜面向下運動時安培力沿斜面向上，所以上升過程的加速度大于下滑過程的加速度，因此向上滑行的時間小于向下滑行的時間，A對；向上滑行過程的平均速度大，感應(yīng)電流大，安培力做的功多，R上產(chǎn)生的熱量多，B對；由q＝eq\f(ΔΦ,R＋r)知C對；由能量守恒定律知回路中產(chǎn)生的總熱量為eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)－v2)，D錯．答案D5．面積為S，帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接，兩板間距為d，如圖5甲所示．有一變化的磁場垂直于紙面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化規(guī)律如圖乙所示，欲使重力不計、電荷量為＋q的微粒在平板之間處于靜止?fàn)顟B(tài)，所施加的外力F隨時間t的變化關(guān)系是(豎直向下為力F的正方向)()．圖5解析0～1s內(nèi)情況：由楞次定律可知，上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，因微粒帶正電，則微粒所受電場力方向豎直向上，為使微粒靜止，故外力F應(yīng)豎直向下；1～2s內(nèi)情況：由楞次定律可知，上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，因微粒帶正電，則粒子所受電場力方向豎直向下，為使微粒靜止，外力F應(yīng)豎直向上；2～3s內(nèi)情況：由楞次定律可知，上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，微粒受電場力方向豎直向下，故外力F豎直向上；3～4s內(nèi)情況：上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，微粒所受電場力方向豎直向上，故外力F應(yīng)豎直向下．整個過程，兩極板間的電場強度大小E＝eq\f(U,d)＝eq\f(\f(ΔB,Δt)S,d)＝eq\f(S,10d)，電場力為eq\f(qS,10d).正確答案為B.答案B6．如圖6甲所示，在豎直方向上有四條間距相等的水平虛線L1、L2、L3、L4，在L1L2之間、L3L4之間存在勻強磁場，大小均為1T，方向垂直于虛線所在平面．現(xiàn)有一矩形線圈abcd，寬度cd＝L＝0.5m，質(zhì)量為0.1kg，電阻為2Ω，將其從圖示位置靜止釋放(cd邊與L1重合)，速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，t1時刻cd邊與L2重合，t2時刻ab邊與L3重合，t3時刻ab邊與L4重合，已知t1～t2的時間間隔為0.6s，整個運動過程中線圈平面始終處于豎直方向．(重力加速度g取10m/s2)則圖6A．在0～t1時間內(nèi)，通過線圈的電荷量為0.5CB．線圈勻速運動的速度大小為8m/sC．線圈的長度為1mD．0～t3時間內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為4.2J解析t2～t3時間ab在L3L4內(nèi)做勻速直線運動，而E＝BLv2，F(xiàn)＝Beq\f(E,R)L，F(xiàn)＝mg解得：v2＝eq\f(mgR,B2L2)＝8m/s，選項B正確．從cd邊出L2到ab邊剛進(jìn)入L3一直是勻加速，因而ab剛進(jìn)磁場時，cd也應(yīng)剛進(jìn)磁場，設(shè)磁場寬度是d，有：3d＝v2t－eq\f(1,2)gt2，得：d＝1m，有ad＝2d＝2m，選項C錯誤，在0～t3時間內(nèi)由能量守恒得：Q＝mg·5d－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝1.8J，選項D錯誤.0～t1時間內(nèi)，通過線圈的電荷量為q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BdL,R)＝0.25C，選項A錯誤．答案B二、多項選擇題7.(·寧德模擬)如圖7所示，用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長分別為L和2L的兩只閉合線框a和b，以相同的速度從磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域中勻速地拉到磁場外，則下列說法正確的是 圖7A．產(chǎn)生的焦耳熱之比為1∶4B．產(chǎn)生的焦耳熱之比為1∶1C．通過銅絲某截面的電量之比為1∶2D．通過銅絲某截面的電量之比為1∶4答案AC8.如圖8，正方形線框的邊長為L，電容器的電容量為C.正方形線框的一半放在垂直紙面向里的勻強磁場中，當(dāng)磁感應(yīng)強度以k的變化率均勻減小時，則()．圖8A．線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為kL2B．電壓表沒有讀數(shù)C．a(chǎn)點的電勢高于b點的電勢D．電容器所帶的電荷量為零解析由于線框的一半放在磁場中，因此線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為eq\f(kL2,2)，A選項錯誤；由于線框所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是恒定的，且線框連接了一個電容器，相當(dāng)于電路斷路，外電壓等于電動勢，內(nèi)電壓為零，而接電壓表的這部分相當(dāng)于電內(nèi)路，因此，電壓表兩端無電壓，電壓表沒有讀數(shù)，B選項正確；根據(jù)楞次定律可以判斷，a點的電勢高于b點的電勢，C選項正確；電容器所帶電荷量為Q＝Ceq\f(kL2,2)，D選項錯誤．答案BC9.如圖9所示，豎直平面內(nèi)的虛線上方是一勻強磁場B，從虛線下方豎直上拋一正方形線圈，線圈越過虛線進(jìn)入磁場，最后又落回原處，運動過程中線圈平面保持在豎直平面內(nèi)，不計空氣阻力，則 ()．圖9A．上升過程克服磁場力做的功大于下降過程克服磁場力做的功B．上升過程克服磁場力做的功等于下降過程克服磁場力做的功C．上升過程克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力的平均功率D．上升過程克服重力做功的平均功率等于下降過程中重力的平均功率解析線圈上升過程中，加速度增大且在減速，下降過程中，運動情況比較復(fù)雜，有加速、減速或勻速等，把上升過程看作反向的加速，可以比較當(dāng)運動到同一位置時，線圈速度都比下降過程中相應(yīng)的速度要大，可以得到結(jié)論：上升過程中克服安培力做功多；上升過程時間短，由P＝eq\f(mgh,t)知，上升過程克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力的平均功率，故正確選項為A、C.答案AC10．如圖10甲所示，豎直向上的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0＝0.5T，并且以eq\f(ΔB,Δt)＝0.1T/s的變化率均勻增加．圖象如圖乙所示，水平放置的導(dǎo)軌不計電阻，不計摩擦阻力，寬度L＝0.5m，在導(dǎo)軌上放著一金屬棒MN，電阻R0＝0.1Ω，并且水平細(xì)線通過定滑輪懸吊著質(zhì)量M＝0.2kg的重物．導(dǎo)軌上的定值電阻R＝0.4Ω，與P、Q端點相連組成回路．又知PN長d＝0.8m．在重物被拉起的過程中，下列說法中正確的是(g取10N/kg) ()．圖10A．電流的方向由P到QB．電流的大小為0.1AC．從磁感應(yīng)強度為B0開始計時，經(jīng)過495s的時間，金屬棒MN恰能將重物拉起D．電阻R上產(chǎn)生的熱量約為16J答案AC11.如圖11所示，在傾角為θ的斜面上固定兩條光滑導(dǎo)軌MN、PQ，電阻不計，導(dǎo)軌處于垂直于斜面向上的勻強磁場中．在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，并對其施加一平行斜面向上的恒定作用力，使其加速向上運動．某時刻在導(dǎo)軌上再由靜止放置一個與ab相同的金屬棒cd，cd棒恰好能保持靜止，且ab棒同時由加速運動變?yōu)閯蛩龠\動，則 ()．圖11A．外力大小為mgsinθB．外力大小為2mgsinθC．放置cd棒前外力的功率保持不變D．金屬棒cd受到的安培力大小為mgsinθ解析cd棒置于導(dǎo)軌上時，恰好能保持靜止，則F安＝mgsinθ，選項D正確；cd棒置于導(dǎo)軌上之前，ab棒雖然切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但沒有形成回路，沒有電流，不受安培力，放上cd棒瞬間電路閉合，產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就受到安培力，此時ab棒勻速運動，故有F外＝F安＋mgsinθ，顯然，F(xiàn)外＝2mgsinθ，選項B正確，A錯誤；放置cd棒前外力不變，速度不斷增大，所以外力的功率逐漸增大，選項C錯誤．答案BD12.如圖12所示，一有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外，磁場寬度均為L，在磁場區(qū)域的左側(cè)相距為L處，有一邊長為L的正方形導(dǎo)體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場方向垂直．現(xiàn)使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，若以初始位置為計時起點，規(guī)定電流逆時針方向時的電動勢方向為正，B垂直紙面向里為正，則以下關(guān)于線框中的感應(yīng)電動勢、磁通量、感應(yīng)電流及電功率的四個圖象中正確的是()．圖12解析在第一階段，磁通量等于零，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零，電功率為零．在第二階段Φ＝BS＝BLvt，E＝BL