《2020年高考物理一轮复习检测试题：专题9 电磁感应的综合应用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年高考物理一轮复习检测试题：专题9 电磁感应的综合应用.pdf（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、电磁感应的综合应用一、选择题(本题共8 小题，15 题为单选，68 题为多选)1(2018北京朝阳区模拟)如图所示，两光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为 d，其左端接阻值为R 的定值电阻，整个装置处在竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场中，一质量为m 的导体棒MN垂直于导轨放置，且与导轨接触良好，现给导体棒 MN 一水平向右的初速度v1，经过时间t，导体棒MN 向右运动的距离为x，速度变为v2，不计金属导轨和导体棒MN 的电阻。甲、乙两位同学根据以上条件，分别求解在时间t 内通过电阻R 的电流产生的焦耳热Q，具体过程如下：(D)甲同学：乙同学：在这段时间内，导体棒MN 切割磁感线产生的
2、在导体棒向右运动的过程中，Bdx平均感应电动势E Bd v，所以 Q It2导体棒损失的动能最终转化为EB2d2x2Rt2t。RtR1电阻R 的焦耳热，则有 Q mv2211 mv2。2A两位同学的解法都正确B两位同学的解法都错误C甲同学的解法正确，乙同学的解法错误D甲同学的解法错误，乙同学的解法正确解析导体棒向右运动，切割磁感线产生感应电流，受到向左的安培力而做减速运动，随着速度的减小，感应电动势和感应电流都在减小，在计算过程中甲同学不应使用全过程电流的平均值，而应使用在t 时间内电流的有效值，故甲同学的解法是错误的。根据功能关系，在导体棒向右运动的过程中，导体棒损失的动能最终转化为电阻R
3、的焦耳热，且与导体棒的运动的过程无关，乙同学的方法可以用来求解产生的焦耳热，故乙同学的解法是正确的，故 A、B、C 错误，D 正确。2(2018福建龙岩质检)如图甲所示，用一根横截面为S、电阻率为 的硬质导线做成一个半径为r 的圆环，ab 为圆环的直径。在ab 的右侧存在一个足够大的匀强磁场，t0 时刻磁场方向垂直于圆环平面向里，磁场的磁感应强度B 随时间t 变化的关系如图乙所示，则0t1时间内(D)A圆环中产生感应电流的方向为逆时针B圆环中产生感应电流的方向先沿顺时针后沿逆时针方向C圆环一直具有扩张的趋势B rS0D圆环中感应电流的大小为4t 0解析穿过圆环的磁通量先向里减小再向外增加，由楞
4、次定律可知，圆环中的感应电流方向一直为顺时针，故A、B 错误；由楞次定律可知，0t0时间内，为了阻碍磁通量的减小，圆环有扩张的趋势，0t BSt1时间内，为了阻碍磁通量的增大，圆环有缩小的趋势，故 C 错误；由法拉第电磁感应定律得E2 tB0 r22EBrSB rS0，感应电流I 02t2 r4t，故D 正确。2t0R003(2018江西南昌一模)在自行车速度表中，条形磁铁与车轮的辐条连接，线圈固定在车架上，使车轮每转一圈磁铁就经过它一次。当磁铁经过线圈时，在线圈中感应出一个电流脉冲。如图所示显示了磁铁正要移经线圈。若以逆时针方向为正，下图中哪一个图象显示可能是所产生的电流脉冲(C)解析根据题
5、图可知，当磁铁经过线圈时，穿过线圈的磁通量向外且增加，根据楞次定律可知，线圈中产生顺时针方向的感应电流(负方向)；当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量向外且减小，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流(正方向)，故C 正确，A、B、D 错误。4(2019东城区)如图所示，两光滑水平放置的平行金属导轨间距为 L，直导线MN 垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为 B。电容器的电容为 C，除电阻R 外，导轨和导线的电阻均不计。现给导线 MN 一初速度，使导线MN 向右运动，当电路稳定后，MN以速度v 向右匀速运动时(C)A电容器两端的电压为零
6、BLvB通过电阻R 的电流为RC电容器所带电荷量为CBLvB2L2vD为保持MN 匀速运动，需对其施加的拉力大小为R解析当导线MN 匀速向右运动时，导线所受的合力为零，说明导线不受安培力，电路中电流为零，故电阻两端没有电压。此时导线MN 产生的感应电动势恒定，根据闭合电路欧姆定律得知，电容器两板间的电压为UEBLv，则电容器所带电荷量QCUCBLv，A、B 错误，C 正确；因匀速运动后MN 所受合力为 0，而此时无电流，不受安培力，则无需拉力便可做匀速运动，D 错误。5(2018辽宁沈阳高三期末)如图(甲)所示，一个 U 型光滑足够长的金属导轨固定在水平桌面上，电阻R10，其余电阻均不计，两导
7、轨间的距离 L0.2m，有垂直于桌面向下并随时间变化的匀强磁场，磁感应强度B 随时间变化规律如图(乙)所示。一个电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨两边垂直在t0 时刻，金属杆紧靠在最左端，杆在外力的作用下以速度 v0.5m/s 向右做匀速运动。当t4s 时，下列说法中错误的是(B)A穿过回路的磁通量为0.08WbB电路中感应电动势大小E0.02VC金属杆所受到的安培力的大小为1.6104ND流过电阻R 的感应电流随时间均匀增加解析当 t4s 时，金属杆的位移为：xvt0.54m2m，则穿过回路的磁通量为：BSBLx0.080.20.22Wb0.08Wb，A 正确；电
8、路中感应电动势大小为：EBLv0.20.20.5VVt4E0.040.04V，B 错误；根据欧姆定律可得电路中的电流为：I A0.004A，金属杆所受到的安培力的R10 B大小为：FBIL0.20.0040.2N1.6104N，C 正确；电路中的感应电动势EBLvSkLvtt BLvt(k 为 Bt 图象的斜率)，电路中的总电阻保持不变，则流过电阻R 的电流随时间均匀增加，正确。D t6(2018福建莆田二模)如图所示，水平面上有两根平行且足够长的金属导轨，左端接有一电容器C，导轨上搁置一金属棒，匀强磁场的方向垂直于导轨所在平面。现让金属棒在水平恒力 F 的作用下，由静止向右运动，运动过程中金
9、属棒始终垂直于导轨，设某一时刻金属棒中的电流为 I，受到的安培力为FB，瞬时速度为vt，电容器上所带电荷量为Q。不计一切电阻和摩擦。下列图象正确的是(AD)解析 QC UCBL v根据电流的定义 I，根据牛顿第二定律得FBILma，代入 t t tCBL vF vma，其中a，联立得a得 FBL，加速度是定值，所以金属棒做匀加速直线运动，tCB2L2m t即 ICBLa 为定值，A 正确，C 错误；因为FFBma，所以FB恒定，B 错误；因为QCUCBLvCBLat，所以电荷量随时间均匀增加，D 正确。7(2018宁夏银川模拟)如图所示为粗细均匀的裸铜导线制成的半径为 r 的圆环，PQ 为圆环
10、的直径，其左右两侧存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为 B，但方向相反，圆环的电阻为2R。一根长度为2r、电阻为 R 的金属棒MN绕着圆环的圆心O 点紧贴着圆环以角速度 沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属棒与圆环始终接触良好，则金属棒旋转一周的过程中(AC)2B r2A金属棒中电流的大小始终为3RB金属棒中电流方向始终由N 到 M4 B2r4C电路中产生的热量为3R2D金属棒两端的电压大小始终为B r23解析金属棒产生的电动势为金属棒在两部分磁场中分别切割磁感线产生的感应电动势之和，即 E112 Br2Br2，回路的外电阻R，所以通过金属棒的电流 I22E2B r21，MN 两
11、端的电压UI13R2R R21R Br2，A 正确，D 错误；根据金属棒MN 的旋转方向与磁场方向，由右手定则可判断出，金属棒 OM 部3分在左半部分磁场中时，金属棒中的电流方向由 M 流向N，当金属棒OM 部分在右半部分磁场中时，金属棒2B r224 B2r4中电流方向由N 流向M，故B 错误；MN 旋转一周外力做功为WEItBr2 3R3R，则4 B2r4电路中产生的热量为，C 正确。3R8(2018四川雅安三诊)如图所示，足够长的U 型光滑金属导轨平面与水平面成 角(0 90)，其中 MN 与 PQ 平行且间距为L，匀强磁场垂直导轨平面，磁感应强度为 B，导轨电阻不计，质量为m 的金属棒
12、 ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，金属棒 ab 接入电路的电阻为R，当金属棒ab 下滑距离s 时，速度大小为v，则在这一过程中(BCD)1A金属棒ab 运动的平均速度大小为 v2BLsB通过金属棒ab 某一横截面的电荷量为RB2L2vC金属棒ab 受到的最大安培力为R1D金属棒ab 克服安培力做功为mgssin mv22解析B2L2v分析金属棒ab 的受力情况，有mgsin ma，分析可得ab 棒做加速度减小的加速运R1动，故其平均速度不等于初、末速度的平均值 v，故A 错误；通过金属棒ab 某一横截面的电荷量qI t2B2L2v1BLs t，故B 正确；金属棒a
13、b 受到的最大安培力为FBIL，故C 正确；根据动tRRRR1212能定理可知，mgssin W安 mv，金属棒ab 克服安培力做功为W安mgssin mv，故D 正确。22二、非选择题9(2019东城区)随着新技术的应用，手机不断地更新换代。新机型除了常规的硬件升级外，还支持快充和无线充电。图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中的输电线圈示意图，已知线圈匝数n100，电阻 r1.0，线圈的横截面积S1.5103m2，外接电阻R5.0。线圈处在平行于线圈轴线的磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，求：(1)t1.0102s 时线圈中的感应电动势E；(2)02.0102s 内通过电阻R 的电
14、荷量q；(3)03.0102s 内电阻R 上产生的热量Q。答案(1)0.6V(2)2.0103C(3)3.0103J解析 B(1)由图乙可知，t0.01s 时刻4T/s tS B根据法拉第电磁感应定律得Ennt t解得E0.6VE(2)00.02s 内，I0.1ARr电荷量qI t解得q2.0103C(3)00.02s 内，E0.6V，I0.1A，根据焦耳定律可以得到，R 上产生的焦耳热为Q1I2Rt11.0103J0020.03s 内，E1.2V，I0.2A，根据焦耳定律可以得到，R 上产生的焦耳热为Q2I2Rt22.0103J所以Q总Q1Q23.0103J10(2018河南南阳模拟)如图所
15、示，两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成53角固定放置，导轨间连接一阻值为6 的电阻R，导轨电阻忽略不计。在两平行虚线 m、n 间有一与导轨所在平面垂直、磁感应强度为B 的匀强磁场。导体棒a 的质量为ma0.4kg，电阻Ra3；导体棒b 的质量为mb0.1kg，电阻Rb6；它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。a、b 从开始相距L00.5m 处同时由静止释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，当 b 刚穿出磁场时，a 正好进入磁场，(g 取 10m/s2，不计a、b 中电流的相互作用，sin53 0.8，cos530.6)。求：(1)a 穿过磁场时通过a 的电流和b 穿过磁场时通过b
16、 的电流的比值；(2)a、b 两导体棒分别匀速穿过磁场时的速度大小之比；(3)整个过程中产生的总焦耳热。答案(1)4(2)31(3)1J解析(1)设 a、b 棒穿过磁场时通过a、b 棒的电流分别为Ia、IbIama根据平衡条件可得magsin53BIaL，mbgsin53BIbL，解得4Ibmb(2)设 b 棒在磁场中的速度大小为vb，b 棒产生的电动势为Eb，有EbBLvbRRE电路中总电阻R总1Rba8，根据闭合电路欧姆定律可得IbbRRaR总1设 a 棒在磁场中速度大小为va，a 棒产生的感应电动势为Ea，有EaBLvaRRb电路总电阻R总2RaRR6，根据闭合电路欧姆定律有bEaIaR总2Ivaa由于 4，所以 31Iv(3)b 进入磁场时速度为vb，则此时a 棒速度也为vb，a 距磁场上边界距离为L0，a 棒进入磁场速度为va，b 棒穿过磁场时间为t，磁场区域宽度为dbb由于b 刚出磁场时a 正好进入磁场1则有dvbt，L0(vbva)t2解得d0.25m由 F安amagsin53，故Wamagdsin530.8J同理Wbmbgdsin530.2J在整个过程中产生的总焦耳热为QWaWb1J