(京津魯瓊專用)2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 選擇題熱點(diǎn)巧練 熱點(diǎn)11 電磁感應(yīng)問題分析(含解析)

上傳人:Sc****h 文檔編號:100544301 上傳時間:2022-06-02 格式:DOC 頁數(shù):6 大?。?.16MB
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1、熱點(diǎn)11 電磁感應(yīng)問題分析 (建議用時:20分鐘) 1.某空間中存在一個有豎直邊界的水平方向的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,現(xiàn)將一個等腰梯形閉合導(dǎo)線圈從圖示位置垂直于磁場方向以速度v勻速拉過磁場區(qū)域,尺寸如圖所示,取向右為力的正方向.下圖中能正確反映該過程中線圈所受安培力F隨時間t變化的圖象是(  ) 2.(多選)(2019·山東濰坊三模)如圖所示,兩平行導(dǎo)軌間距為L,傾斜部分和水平部分長度均為L,傾斜部分與水平面的夾角為37°,cd間接電阻R,導(dǎo)軌電阻不計.質(zhì)量為m的金屬細(xì)桿靜止在傾斜導(dǎo)軌底端,與導(dǎo)軌接觸良好,電阻為r.整個裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化關(guān)系為B=B0+kt(k

2、>0),在桿運(yùn)動前,以下說法正確的是(  ) A.穿過回路的磁通量為2(B0+kt)L2 B.流過導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)橛蒪到a C.回路中電流的大小為 D.細(xì)桿受到的摩擦力一直減小 3.(多選)(2019·河南焦作模擬)如圖所示,兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置,間距為l=1 m,c、d間,d、e間,c、f間分別接阻值為R=10 Ω的電阻.一阻值為R=10 Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v=4 m/s勻速向左運(yùn)動,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場.下列說法中正確的是(  ) A.導(dǎo)體棒ab中電流的方向?yàn)橛蒪到a B.c、d兩端的

3、電壓為1 V C.d、e兩端的電壓為1 V D.f、e兩端的電壓為1 V 4.(多選)用一段橫截面半徑為r、電阻率為ρ、密度為d的均勻?qū)w材料做成一個半徑為R(r?R)的圓環(huán).圓環(huán)豎直向下落入如圖所示的徑向磁場中,圓環(huán)的圓心始終在N極的軸線上,圓環(huán)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.圓環(huán)在加速下滑過程中某一時刻的速度為v,忽略電感的影響,則(  ) A.此時在圓環(huán)中產(chǎn)生了(俯視)順時針方向的感應(yīng)電流 B.圓環(huán)因受到了向下的安培力而加速下落 C.此時圓環(huán)的加速度a= D.如果徑向磁場足夠長,則圓環(huán)的最大速度vm= 5.(多選)如圖所示,足夠長的光滑水平直導(dǎo)軌的間距為l,電阻不計,

4、垂直軌道平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)軌上相隔一定距離放置兩根長度均為l的金屬棒,a棒質(zhì)量為m,電阻為R,b棒質(zhì)量為2m,電阻為2R,現(xiàn)給a棒一個水平向右的初速度v0,已知a棒在以后的運(yùn)動過程中沒有與b棒發(fā)生碰撞,當(dāng)a棒的速度減為時,b棒剛好碰到了障礙物立即停止運(yùn)動,而a棒仍繼續(xù)運(yùn)動,則下列說法正確的是(  ) A.b棒碰到障礙物前瞬間的速度為 B.在b棒停止運(yùn)動前b棒產(chǎn)生的焦耳熱為Qb=mv C.b棒停止運(yùn)動后,a棒繼續(xù)滑行的距離為 D.b棒停止運(yùn)動后,a棒繼續(xù)滑行的距離為 6.(多選)(2019·煙臺高三診斷)如圖所示,在光滑的水平面上,有一質(zhì)量為M,邊長為l,電阻為R的正方

5、形均勻金屬線框,BC邊與虛線PQ平行,PQ右側(cè)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場,磁場寬度大于l,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.線框通過一水平細(xì)線繞過光滑定滑輪懸掛一質(zhì)量為m的物體,現(xiàn)由靜止釋放物體,當(dāng)線框有一半進(jìn)入磁場時已勻速運(yùn)動,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,線框從開始運(yùn)動到AD邊剛進(jìn)入磁場過程中(  ) A.剛釋放線框的瞬間,線框的加速度為 B.細(xì)繩拉力的最小值為 C.線框恰全部進(jìn)入磁場時,產(chǎn)生的熱量等于mgl- D.線框有一半進(jìn)入磁場時與線框AD邊剛進(jìn)入磁場時BC兩端的電壓大小之比為3∶4 7.(多選)如圖所示,寬為L的水平光滑金屬軌道上放置一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN,軌道左端通過一個單刀雙擲開關(guān)與一個電容器

6、和一個阻值為R的電阻連接,勻強(qiáng)磁場的方向與軌道平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,電容器的電容為C,金屬軌道和導(dǎo)體棒的電阻不計.現(xiàn)將開關(guān)撥向“1”,導(dǎo)體棒MN在水平向右的恒力F作用下由靜止開始運(yùn)動,經(jīng)時間t0后,將開關(guān)S撥向“2”,再經(jīng)時間t,導(dǎo)體棒MN恰好開始勻速向右運(yùn)動.下列說法正確的是(  ) A.開關(guān)撥向“1”時,金屬棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動 B.t0時刻電容器所帶的電荷量為 C.開關(guān)撥向“2”后,導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動的速率為 D.開關(guān)撥向“2”后t時間內(nèi),導(dǎo)體棒通過的位移為 8.(多選)如圖,MN和PQ是電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌,其間距為L,導(dǎo)軌彎曲部分光滑,平直部分粗糙,兩部分平滑

7、連接,固定在水平面上,右端接一個阻值為R的定值電阻.平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場.質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從彎曲導(dǎo)軌上高為h處由靜止釋放,到達(dá)磁場右邊界處恰好停止.已知金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ,金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好,則金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中(重力加速度為g)(  ) A.金屬棒中的最大電流為 B.金屬棒克服安培力做的功為mgh C.通過金屬棒的電荷量為 D.金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為mg(h-μd) 熱點(diǎn)11 電磁感應(yīng)問題分析 1.解析:選A.設(shè)線圈的電阻為R,線圈切割磁感線的有效長度為l,則安培力的大小為F=

8、,方向一直沿x軸負(fù)方向.在0~這段時間內(nèi),有效長度l增大,所以F增大且F-t圖線的斜率的絕對值增大;在~這段時間內(nèi),有效長度l=L不變,所以F大小不變且t=時刻F突然變??;在~這段時間內(nèi),有效長度l增大,所以F增大且F-t圖線的斜率的絕對值增大.綜上所述,A項(xiàng)正確. 2.解析:選BC.由Φ=BS效=(B0+kt)·(L2+L2cos 37°)=1.8(B0+kt)L2,故A錯誤;磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,產(chǎn)生的感生電動勢,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=n=·S=k·(L2+L2cos 37°)=1.8kL2,由閉合電路歐姆定律得I==,則C正確;由楞次定律可得感應(yīng)電流的方向俯視為順時針方向,即電流方向

9、為從b到a,B正確;因感應(yīng)電流大小恒定,則細(xì)桿所受的安培力F=BIL因B逐漸增大而增大,由左手定則知方向水平向右,對桿,由平衡知識可得mgsin θ=f+BILcos θ,則摩擦力先向上逐漸減小到零,后向下逐漸增大,D錯誤. 3.解析:選BD.由右手定則可知導(dǎo)體棒ab中電流的方向?yàn)橛蒩到b,A錯誤;感應(yīng)電動勢E=Blv=0.5×1×4 V=2 V,則c、d兩端的電壓Ucd=E=1 V,B正確;由于d、e,c、f間電阻中沒有電流流過,故Ude=Ucf=0,所以Ufe=Ucd=1 V,C錯誤,D正確. 4.解析:選AD.由右手定則可以判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)?俯視)順時針方向,選項(xiàng)A正確;由左手定

10、則可以判斷,此時圓環(huán)受到的安培力向上,選項(xiàng)B錯誤;由牛頓第二定律可得加速度a==g-,選項(xiàng)C錯誤;當(dāng)重力等于安培力時速度達(dá)到最大,可得vm=,選項(xiàng)D正確. 5.解析:選BC.設(shè)b棒碰到障礙物前瞬間的速度為v2,b棒碰到障礙物前兩棒組成的系統(tǒng)動量守恒,則mv0=m+2mv2,解得v2=,所以選項(xiàng)A錯誤;在b棒停止運(yùn)動前,根據(jù)能量守恒定律可得a棒和b棒產(chǎn)生的總焦耳熱Q=Qa+Qb=mv-m-×2mv=mv,Qb=2Qa,解得Qb=mv,所以選項(xiàng)B正確;a棒單獨(dú)向右滑行的過程中,當(dāng)其速度為v時,所受的安培力大小為F安=BIl=v,根據(jù)動量定理有-F安Δt=mΔv,所以有∑=∑(m·Δv),可得x=

11、m,b棒停止運(yùn)動后a棒繼續(xù)前進(jìn)的距離x=,所以選項(xiàng)C正確,D錯誤. 6.解析:選BCD.剛釋放線框的瞬間,設(shè)繩子拉力為T,線框加速度為a.以m為研究對象,mg-T=ma,T=Ma,可得a=,T=.進(jìn)入磁場后加速度變小,故拉力變大,因此釋放瞬間細(xì)繩拉力最小值為T=;當(dāng)全部進(jìn)入磁場時,T=mg,T=FA,產(chǎn)生的電動勢為E=Blv,電路中的電流I=,F(xiàn)A=BIl,可得勻速時速度v=.由能量守恒定律,mgl=(M+m)v2+Q,可得產(chǎn)生的熱量Q=mgl-(M+m)·;線框有一半進(jìn)入磁場時,BC兩端的電壓U=Blv,框AD邊剛進(jìn)入磁場時,電路電流為零,BC兩端的電壓U=Blv,兩次電壓大小之比為3∶4

12、.綜上分析,B、C、D正確. 7.解析:選BCD.開關(guān)撥向“1”時,設(shè)在極短時間Δt內(nèi)流過導(dǎo)體棒的電荷量為ΔQ,則電路中的瞬時電流為I=,電容器兩端的電壓U=BLv,電荷量Q=CU,則ΔQ=CΔU=CBLΔv,可得I=CBL=CBLa;對導(dǎo)體棒,由牛頓第二定律得F-BIL=ma,聯(lián)立得導(dǎo)體棒的瞬時加速度為a=,由于加速度表達(dá)式中的各個物理量都不隨時間、位移變化,由此可知導(dǎo)體棒的加速度不變,即導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動,選項(xiàng)A錯誤.t0時刻導(dǎo)體棒MN的速度v=at0,電容器兩極板間的電壓U=BLv=BLat0,電荷量Q=CU,則Q=,選項(xiàng)B正確.由F安=BIL,I=,E=BLv,聯(lián)立解得F安=,開

13、關(guān)撥向“2”后,導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動時,有F=F安,解得v=,選項(xiàng)C正確.開關(guān)撥向“2”后t時間內(nèi),根據(jù)牛頓第二定律得F-F安=F-=ma=m,則FΔt-Δt=mΔv,得Ft-=m,解得位移x=·,選項(xiàng)D正確. 8.解析:選CD.由機(jī)械能守恒定律知,金屬棒沿光滑導(dǎo)軌下滑,mgh=mv2,解得金屬棒到達(dá)磁場左邊界時速度v=,金屬棒以初速度v進(jìn)入磁場區(qū)域切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流最大,產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為Em=BL,最大感應(yīng)電流Im==,選項(xiàng)A錯誤;由于金屬棒與平直部分導(dǎo)軌有摩擦,根據(jù)功能關(guān)系,金屬棒克服摩擦力做的功與克服安培力做的功的代數(shù)和等于mgh,選項(xiàng)B錯誤;由E=,I=,q=IΔt,ΔΦ=BLd,聯(lián)立解得通過金屬棒的電荷量q=,選項(xiàng)C正確;設(shè)金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為Q,則電阻產(chǎn)生的焦耳熱也為Q,由能量守恒定律有,μmgd+2Q=mgh,解得Q=mg(h-μd),選項(xiàng)D正確. - 6 -

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