2020屆高考物理二輪復習 專題4 電磁感應與電路 第1講 電磁感應問題的綜合分析練習

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1、第1講 電磁感應問題的綜合分析一、選擇題：每小題給出的四個選項中，第12題只有一項符合題目要求，第35題有多項符合題目要求1(2019年廣東名校模擬)以下說法正確的是()A一個質(zhì)子(不計重力)穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此空間可能存在磁場B一個質(zhì)子(不計重力)穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此空間不可能存在電場C某電路的磁通量改變了，電路中一定有感應電流D導體棒在磁場中運動，導體棒兩端一定有電勢差【答案】A2(2019年貴陽三模)在勻強磁場中，一個150匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如圖所示設(shè)線圈總電阻為2 ，則()At0時，線圈平面與磁感線方

2、向垂直Bt1 s時，線圈中的電流改變方向Ct2 s時，線圈中磁通量的變化率為零D在2 s內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為182 J【答案】D3(2019年廣東汕尾質(zhì)檢)如圖所示，在平面上有兩條相互垂直且彼此絕緣的長通電直導線，以它們?yōu)樽鴺溯S構(gòu)成一個平面直角坐標系四個相同的閉合圓形線圈在四個象限中完全對稱放置，兩條長直導線中電流大小與變化情況相同，電流方向如圖所示，當兩條導線中的電流都開始均勻增大時，四個線圈a、b、c、d中感應電流的情況是()A線圈a中有感應電流B線圈b中有感應電流C線圈c中有順時針方向的感應電流D線圈d中有逆時針方向的感應電流【答案】AC【解析】由右手螺旋定則可判定通電導線磁場的方向ac

3、象限磁場不為零，a中磁場垂直紙面向里，當電流增大時，線圈a中有逆時針方向的電流，A正確；其中bd區(qū)域中的磁通量為零，當電流變化時不可能產(chǎn)生感應電流，B D錯誤；ac區(qū)域磁場不為零，c中磁場垂直紙面向外，當電流增大時，線圈c中有順時針方向的電流，C正確；故選AC.4(2019屆贛中南五校聯(lián)考)如圖甲所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，在金屬線框的下方有一磁感應強度為 B 的勻強磁場區(qū)域，MN和MN是勻強磁場區(qū)域的水平邊界，并與線框的bc邊平行，磁場方向與線框平面垂直金屬線框由距 MN 的某一高度從靜止開始下落，圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強磁場區(qū)域的vt圖象已知金屬線框的

4、質(zhì)量為m，電阻為R，當?shù)氐闹亓铀俣葹間，圖象中坐標軸上所標出的 v1、v2、v3、t1、t2、t3、t4 均為已知量(下落過程中線框 abcd 始終在豎直平面內(nèi)，且 bc 邊始終水平)根據(jù)題中所給條件，以下說法正確的是()甲乙A可以求出金屬線框的邊長 B線框穿出磁場時間(t4t3)等于進入磁場時間(t2t1)C線框穿出磁場與進入磁場過程所受安培力方向相同 D線框穿出磁場與進入磁場過程產(chǎn)生的焦耳熱相等【答案】AC【解析】由線框運動的 vt 圖象，可知 0t1 時間線框自由下落，t1t2 時間線框進入磁場，t2t3時間線框在磁場中只受重力作用加速下降，t3t4 時間線框離開磁場線框的邊長 lv3

5、(t4t3)，選項A正確；由于線框離開磁場時的速度 v3 大于進入磁場時的平均速度，因此線框穿出磁場時間小于進入磁場時間，選項B錯誤；線框穿出磁場與進入磁場過程所受安培力方向都豎直向上，選項C正確；線框進入磁場時，mglQ1mvmv，線框穿出磁場時，mglQ2，可見 Q1tan )，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力從某時刻起，在MN右側(cè)加一方向垂直斜面向上的勻強磁場，磁感應強度大小按Bkt(k0)的規(guī)律均勻變化一段時間后，線框沿斜面向下運動，ab邊剛好勻速穿出磁場時的速度為v，重力加速度為g，則 ()A線框剛開始運動時，感應電流的方向為abcdB線框剛開始運動時，線框中的電功率為PC線框離開磁場的

6、過程中安培力所做的功Wmv2D線框從開始運動到穿出磁場過程中通過導線截面的電量q【答案】AD【解析】磁場均勻增加，根據(jù)楞次定律，感應電流方向為abcd，A正確；線框剛要運動時，感應電流為I，則線框中的電功率為PI2R，B錯誤；線框下滑過程中有重力、摩擦力、安培力三力做功，且重力沿斜面的分力小于摩擦力，根據(jù)動能定理，安培力做功大于動能變化量，C錯誤；由ab邊由勻速穿出磁場，由平衡條件得mgsin BILmgcos ，運動過程中通過的電荷量為q，聯(lián)立q，D正確，故選AD.二、非選擇題6(2019年河北衡水模擬)如圖所示，間距L1 m且足夠長的平行金屬導軌與水平面夾角37，導軌一端接入阻值R3 的定

7、值電阻，質(zhì)量m1 kg、阻值r1 的金屬棒置于導軌上，金屬棒通過跨過光滑定滑輪的輕質(zhì)細線與質(zhì)量M1.2 kg的重物相連，整個系統(tǒng)處于垂直導軌平面斜向下、磁感應強度B2 T的勻強磁場中釋放重物后，金屬棒開始做加速運動，已知從開始運動直到達到最大速度的過程中重物一直未落地，金屬棒與導軌間因摩擦而產(chǎn)生的熱量Q12 J，金屬棒與導軌始終垂直，二者間的動摩擦因數(shù)0.5，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6.(1)求金屬棒加速運動過程中的最大加速度(保留一位小數(shù))；(2)求金屬棒從開始運動到達到最大速度的過程系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱；(3)若在金屬棒達到最大速度后剪斷細線，金屬棒將在沿導軌向上運動x0.

8、15 m時速度恰好減為0，求剪斷細線后金屬棒減速運動的時間【答案】(1)0.9 m/s2(2)1.6 J(3)0.185 s【解析】(1)對系統(tǒng)由牛頓第二定律Mgmgsin mgcos (Mm)a可知加速度隨速度的增大而減小，當速度為零時，加速度最大，即Mgmgsin mgcos (Mm)a解得a0.9 m/s2.(2)金屬棒達到最大速度后得Mgmgsin mgcos 解得v2 m/s；從開始運動直到達到最大速度的過程中，金屬棒與導軌間因摩擦產(chǎn)生的熱量Qmgcos x12 J解得x3 m對金屬棒加速至最大速度的過程中，由能量守恒定律Mgxmgsin xQ(Mm)v2QJ解得QJ1.6 J(3)

9、對金屬棒減速過程，由動量定理得mgsin tmgcos tBLt0mv其中 tq解得q0.075 C代入可得t0.185 s.7(2019年西安質(zhì)檢)如圖甲所示，兩條電阻不計的金屬導軌平行固定在傾角為37的斜面上，兩導軌間距為L0.5 m上端通過導線與R2 的電阻連接，下端通過導線與RL4 的小燈泡連接在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有垂直斜面向上的磁場，CE間距離d2 mCDFE區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應強度B隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示在t0時，一阻值為R02 的金屬棒從AB位置由靜止開始運動，在金屬棒從AB位置運動到EF位置過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化設(shè)導軌AC段有摩擦，其他部分光滑，金屬棒運動過程中始終

10、與CD平行(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：甲乙(1)通過小燈泡的電流強度；(2)金屬棒與導軌AC段之間的動摩擦因數(shù)；(3)金屬棒從AB位置運動到EF位置過程中，整個系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量【答案】(1)0.1 A(2)(3)1.375 J【解析】(1)04 s內(nèi)，由法拉第電磁感應定律得ELd0.5 V由閉合電路歐姆定律得IL0.1 A.(2)燈泡亮度不變，則全程通過燈泡的電流恒為IL，設(shè)金屬棒運動到CD時的速度為v，金屬棒在AC段的加速度為a，則依題意有BLvILRL(ILIR)R0ILRLIRR由牛頓第二定律可得mgsin 37mgcos 37ma由運動學公式vat1

11、由題圖乙可知t14 s，B2 T代入以上方程聯(lián)立可得v1.0 m/s，.(3)金屬棒在CE段做勻速直線運動，則有mgsin 37B(ILIR)L解得m0.05 kgBD段的位移xt12 m根據(jù)能量守恒有EILt1mg(xd)sin 37mv2Q解得整個系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q1.375 J.8(2019屆惠州調(diào)研)如圖甲所示，放置在水平桌面上的兩條光滑導軌間的距離L1 m，質(zhì)量m1 kg的光滑導體棒放在導軌上，導軌左端與阻值R4 的電阻相連，導軌所在位置有磁感應強度為B2 T的勻強磁場，磁場的方向垂直導軌平面向下，現(xiàn)在給導體棒施加一個水平向右的恒定拉力F，并每隔0.2 s測量一次導體棒的速度，乙圖是根

12、據(jù)所測數(shù)據(jù)描繪出導體棒的vt圖象(設(shè)導軌足夠長)求： 甲乙(1)力F的大?。?2)t1.6 s時，導體棒的加速度；(3)若1.6 s內(nèi)導體棒的位移x8 m，試計算1.6 s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量【答案】(1)F10 N(2)2 m/s2(3)48 J【解析】(1)感應電動勢 EBLv感應電流I 安培力F安BIL當速度最大時FF安解得F10 N.(2)當t1.6 s時，v18 m/s此時 F安8 NFF安ma解得a2 m/s2.(3)由能量守恒得 FxQmv 解得1.6 s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量Q48 J.9(2019年合肥一中一模)如圖所示，光滑的金屬導軌固定在絕緣水平面上，導軌足夠長，電阻不計，兩軌

13、間距為L，其左端連接一阻值為R的電阻導軌處在豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度大小為B，一質(zhì)量為m的金屬棒，放置在導軌上，其電阻為r，某時刻一水平力F垂直作用在金屬棒中點，金屬棒從靜止開始做勻加速直線運動，已知加速度大小為a，金屬棒始終與導軌接觸良好(1)從力F作用開始計時，請推導F與時間t關(guān)系式；(2)F作用時間t0后撤去，求金屬棒能繼續(xù)滑行的距離s.【答案】(1)Fatma(2)s【解析】(1)設(shè)t時刻，電路中電流為I，對金屬棒有FBILma根據(jù)閉合電路歐姆定律可得BLvI(Rr)金屬棒速度vat聯(lián)立解得Fatma.(2)撤去F瞬間，金屬棒速度v0at0在t時間內(nèi)，取金屬棒速度方向為正方向由動量定理F安tmv兩邊求和F安tmv又F安BL聯(lián)立可得vtmat0結(jié)合svt.- 8 -