2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專題4 電路和電磁感應(yīng) 1.4.2 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(含解析)

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專題4 電路和電磁感應(yīng) 1.4.2 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(含解析) 1.(xx·全國(guó)理綜Ⅱ)如圖所示,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.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是(  ) 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→a C.Ubc=-Bl2ω,金屬框中無(wú)電流 D.Ubc=Bl2ω,金屬框中電流方向沿a-c-b-a 答案:C 解析:金屬框abc平面與磁場(chǎng)平行,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)

2、程中磁通量始終為零,所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤.轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中bc邊和ac邊均切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由右手定則判斷Ua<Uc,Ub<Uc,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.由轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式得Ubc=-Bl2ω,選項(xiàng)C正確. 2.(xx·全國(guó)理綜Ⅰ)如圖所示,一長(zhǎng)為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中;磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣.金屬棒通過(guò)開(kāi)關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 V的電池相連,電路總電阻為 2 Ω.已知開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量為0.5 cm;閉合開(kāi)關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)相比均改變了0.

3、3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判斷開(kāi)關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量. 答案:安培力的方向豎直向下 0.01 kg 解析:依題意,開(kāi)關(guān)閉合后,電流方向從b到a,由左手定則可知,金屬棒所受的安培力方向豎直向下 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),兩彈簧各自相對(duì)于其原長(zhǎng)伸長(zhǎng)了Δl1=0.5 cm.由胡克定律和力的平衡條件得 2kΔl1=mg① 式中,m為金屬棒的質(zhì)量,k是彈簧的勁度系數(shù),g是重力加速度的大小 開(kāi)關(guān)閉合后,金屬棒所受安培力的大小為 F=IBL② 式中,I是回路電流,L是金屬棒的長(zhǎng)度.兩彈簧各自再伸長(zhǎng)了Δl2=0.3 cm,由胡克定律和力的平衡條件得 2k(

4、Δl1+Δl2)=mg+F③ 由歐姆定律有 E=IR④ 式中,E是電池的電動(dòng)勢(shì),R是電路總電阻. 聯(lián)立①②③④式,并代入題給數(shù)據(jù)得 m=0.01 kg.⑤ 3.(xx·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),一長(zhǎng)為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面,BA的延長(zhǎng)線通過(guò)圓導(dǎo)軌中心O,裝置的俯視圖如圖所示.整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向豎直向下.在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出).直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸.設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌

5、之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略.重力加速度大小為g.求: (1)通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向和大??; (2)外力的功率. 答案:(1)從C到D  (2)μmgωr+ 解析:(1)在Δt時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒掃過(guò)的面積為 ΔS=ωΔt[(2r)2-r2]① 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為 E=② 根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流的方向是從B端流向A端,因此,通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向是從C端流向D端,由歐姆定律可知,通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的大小I滿足 I=③ 聯(lián)立①②③式得 I=.④ (2)在豎直方向由于質(zhì)量分布均勻,內(nèi)、外圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的正壓力大小相

6、等,其值為N.則有 mg-2N=0⑤ 兩導(dǎo)軌對(duì)運(yùn)行的導(dǎo)體棒的滑動(dòng)摩擦力均為 f=μN(yùn)⑥ 在Δt時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒在內(nèi)、外圓導(dǎo)軌上掃過(guò)的弧長(zhǎng)分別為 l1=rωΔt⑦ l2=2rωΔt⑧ 克服摩擦力做的總功為 Wf=f(l1+l2)⑨ 在Δt時(shí)間內(nèi),消耗在電阻R上的功為 WR=I2RΔt⑩ 根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知外力在Δt時(shí)間內(nèi)做的功為 W=Wf+WR? 外力的功率為 P=? 由④至?式得 P=μmgωr+.? 規(guī)律探尋  電磁感應(yīng)是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)內(nèi)容,題型多為選擇題和計(jì)算題.選擇題主要考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象的定性分析、楞次定律的應(yīng)用、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算及各種圖象問(wèn)

7、題;計(jì)算題主要考查電磁感應(yīng)與電路知識(shí)、動(dòng)力學(xué)規(guī)律及功能關(guān)系的綜合問(wèn)題.近幾年全國(guó)卷對(duì)該部分的考查有難度降低的趨勢(shì),考查知識(shí)相對(duì)單一,題目的背景還是以切割類為主. [考題預(yù)測(cè)] (多選)如圖所示,水平的平行虛線間距為d=60 cm,其間有沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)阻值為R的正方形金屬線圈邊長(zhǎng)l

8、在進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)過(guò)程中,電流均沿逆時(shí)針?lè)较? D.線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)過(guò)程中,通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量相等 答案:BD 解析:正方形金屬線圈邊長(zhǎng)l

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