2021年高考物理二輪復(fù)習(xí)專題09電磁感應(yīng)及綜合應(yīng)用押題專練(含解析)

1、專題09電磁感應(yīng)及綜合應(yīng)用1所示，紫銅做的圓盤水1.法拉第創(chuàng)造了世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)一一法拉第圓盤發(fā)電機(jī).如圖 平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，圓盤圓心處固定一個(gè)搖柄，邊緣和圓心處各與一個(gè)黃銅電 刷緊貼，用導(dǎo)線將電刷與電流表連接起來形成回路轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，使圓盤逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電A.B.C.D.流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).回路中電流大小變化，方向不變回路中電流大小不變，方向變化回路中電流的大小和方向都周期性變化回路中電流方向不變，從b導(dǎo)線流進(jìn)電流表答案 D解析 銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為二遲二號(hào)0叭遲、L.血不基 図不孌#電流三片輪二奇尢小恒定不至由右手定那么可也 回路中電漩方向襪從古導(dǎo)線洼進(jìn)電澆表故乩臥c錯(cuò)誤

2、D正確.2 .如圖2所示，虛線右側(cè)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，正方形金屬框電阻為R邊長(zhǎng)是L,自線框從左邊界進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí)，在外力作用下由靜止開始，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定加速度 a進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，ti時(shí)刻線框全部進(jìn)入磁場(chǎng).假設(shè)外力大小為F,線框中電一 、功率的瞬時(shí)值為 P,線框磁通量的變化率為厶t，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q,其中P t圖像為拋物線那么這些量隨時(shí)間變化的關(guān)系正確的選項(xiàng)是答案 BD解析 線框做勻加速運(yùn)動(dòng)，其速度 v= at,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E= BLv線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中受到的安培力F 安=BILbVvBVatBVat由牛頓第二定律得:ma那么F= m升BRat，故A錯(cuò)誤;R感

3、應(yīng)電流i = R=豐線框的電功率P= I 2r=BLaR2t2,故B正確;1 2線框的位移x = 2at sL，2卅i故錯(cuò)誤 t = B-厶 t = B- t= 2BLat，故 C 錯(cuò)誤; BL. 1at2電荷量 q= I t = E t =RR t BLx 2 BLa 2 t =-R- =下-=示t，故 D 正確3如圖3所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，導(dǎo)軌下端接有定值電阻R,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上現(xiàn)給金屬棒ab 一平行于導(dǎo)軌的初速度 v,使金屬棒保持與導(dǎo)軌垂直并沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間金屬棒又回到原位置不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻，在 這一過程中，以下說法正確的選項(xiàng)是 圖3A.

4、金屬棒上滑時(shí)棒中的電流方向由b到aB. 金屬棒回到原位置時(shí)速度大小仍為vC. 金屬棒上滑階段和下滑階段的最大加速度大小相等D. 金屬棒上滑階段和下滑階段通過棒中的電荷量相等答案 AD解析 金屬棒上涓根UE右手罡那么尹斷可知金屬棒中感應(yīng)電澆的方向由b到4故人正確.金屬棒 運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生惑應(yīng)電浣；受到安培力作用，根據(jù)楞次定律可知安培力總是阻礙金JE棒栩抒導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng) 所次金屬棒的機(jī)械能不斷減小A那么金屬棒回到原位置時(shí)速度大小必小干-故B錯(cuò)誤根據(jù)牛頓第二走律得! 對(duì)于上滑過程：円+尸尸ww打?qū)τ谙禄^程：/ngsiii £-再上二如下,可知："4和故C錯(cuò)誤.金 屬棒上滑階段利下滑階段

5、中回路隘通量的變化蚩相等，根將尸晉可知通過金屬棒的電荷量相峯 故D正4如圖4所示，螺線管橫截面積為 S,線圈匝數(shù)為 N,電阻為R，管內(nèi)有水平向右的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B.螺線管與足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN PQ相連并固定在同一平面內(nèi)，與水平面的夾角為 0，兩導(dǎo)軌間距為 L.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)導(dǎo)軌處于垂直斜面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度 為Bo的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中金屬桿 ab垂直導(dǎo)軌，桿與導(dǎo)軌接觸良好，并可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動(dòng)金屬桿ab的質(zhì)量為 m電阻為R,重力加速度為g.忽略螺線管磁場(chǎng)對(duì)金屬桿ab的影響，忽略空氣阻力.(1)螺線管內(nèi)方向向右的磁場(chǎng)B不變，當(dāng)ab桿下滑的速度為v時(shí)，求通過ab桿的電流的大小和方向;(2)當(dāng)a

6、b桿下滑的速度為v時(shí)，螺線管內(nèi)方向向右的磁場(chǎng)才開始變化，其變化率k(k>0).討論ab桿加速度的方向與 k的取值的關(guān)系.答案，方向?yàn)閍 (2)mqBLNSTsin 0，加速度方向向上;加速度方向向下BL2v mg R+ R sin 0BoLNS解析(1)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1= B0LVE1BdLv那么電流的大小I = R + R = R + R根據(jù)右手定那么知，通過 ab的電流方向?yàn)閍.(2)根據(jù)法拉第電腐感應(yīng)定律得,蛭線管中腐場(chǎng)摩化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與皿切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相反.貝撼應(yīng)電澆的大小“蕭賣當(dāng) 噸鈕賦8血二"也 號(hào)y “哪 吋,加速度

7、方向向上.即承咎一,扣速度方向問上當(dāng)mgsin 0 >BOIL =kNS時(shí)，加速度方向向下.R + R2BL2v mg R+ R2 sin 0即k>,，加速度方向向下BLNS5.如圖5所示，空間存在一有邊界的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向與豎直平面紙面垂直，磁場(chǎng)邊界的間距為L(zhǎng). 一個(gè)質(zhì)量為 m邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，線框所在平面始終與磁場(chǎng)方向垂直，且線框上、下邊始終與磁場(chǎng)的邊界平行.t = 0時(shí)刻導(dǎo)線框的上邊恰好與磁場(chǎng)的下邊界重合 圖中位置I ，導(dǎo)線框的速度為 V0.經(jīng)歷一段時(shí)間后，當(dāng)導(dǎo)線框的下邊恰好與磁場(chǎng)的上邊界重合時(shí)圖中位置n ，導(dǎo)線框的速度剛好為零.此后，導(dǎo)線框下

8、落，經(jīng)過一段時(shí)間回到初始位置IA.上升過程中合力做的功與下降過程中合力做的功相等B .上升過程中線框產(chǎn)生的熱量比下降過程中線框產(chǎn)生的熱量多C.上升過程中，導(dǎo)線框的加速度逐漸減小D.上升過程克服重力做功的平均功率小于下降過程重力的平均功率答案 BC解析 線框在運(yùn)動(dòng)過程中要克服安培力做功消耗機(jī)械能，故返回原位羞時(shí)速率誠小，由動(dòng)能定理可紙上升過程動(dòng)孑嗖化董丸合力做功筑所以選項(xiàng)人錯(cuò)誤分祈線框的運(yùn)動(dòng)過程可短在任一位置，上 升過程的安培力大于下降過稈中的安培力而上升、下降15移相答，故上升過程克服安培力俶功大于下隆 過程中克服安培力做的嘰故上升過程中線框產(chǎn)生的磁量蘇所以選項(xiàng)B正融限線框?yàn)閷?duì)蒙分析受力可短在

9、上升過程做減S運(yùn)動(dòng)，有H +砰嚴(yán)£=骨，故有心E+蛙眄所以上升過程中，速度減兒加速度也減小丿應(yīng)選項(xiàng)C正確在下降過程中的加速度小于上丹過程的加速為而上升.下降的位移 相等故可知上卅寸間較瓦 下降時(shí)間較長(zhǎng)兩過程中重力做功龍湘同由功率公式可知，上升過程克 服重力做功的平均切率大于尸降過程重力做的平均功率,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤.6.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)線通過圓導(dǎo)軌中心 Q裝置的俯視圖如圖B,方向豎直向下.在內(nèi)圓導(dǎo)軌的6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C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的 D點(diǎn)之間

10、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3繞0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸.設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌g.求:之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 口，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略.重力加速度大小為圖6(1) 通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小;外力的功率.2答案 方向?yàn)镃-D大小為3Br4R解析 根11右手定貝社得導(dǎo)體棒血上的電漩方向?yàn)樽?故電阻R上的電漬方向?yàn)镚-D設(shè)導(dǎo)體棒血中點(diǎn)的速度拘V,那么尸里瀘而W=OJ心旳=2o療根協(xié)由立第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體棒朋上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)片曲根1&岡合電略政娉定律得匸務(wù) 麻立以上各式解得通過電卩目北的感應(yīng)電流的大小為片警(2) 根據(jù)能

11、量守恒定律，外力的功率P等于安培力與摩擦力的功率之和，即P= BIrv + FfV,而 Ff = i mg22 49B 3 r 3 1 mgwr解得P=+.4R27如圖4 10 26, POC是折成60°角的固定于豎直平面內(nèi)的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌關(guān)于 豎直軸線對(duì)稱，OP= OC= L.整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌平面向里的足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律為B= Bo kt (其中k為大于0的常數(shù)).一質(zhì)量為m長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R粗細(xì)均勻的導(dǎo)體1棒鎖定于OR OQ的中點(diǎn)a、b位置當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)?2B0后保持不變，同時(shí)將導(dǎo)體棒解除鎖定，導(dǎo)體棒向下運(yùn)動(dòng)，離開導(dǎo)軌時(shí)的速度為v.導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始

12、終保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為 g.求導(dǎo)體棒：XVf0xXXa /漢hXX/xAXp/QXXXX圖 4 10 -26(1) 解除鎖定前回路中電流的大小及方向；(2) 滑到導(dǎo)軌末端時(shí)的加速度大小；:B= k由法拉第電磁感應(yīng)定律知(3) 運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱.解析(1)導(dǎo)體棒解除鎖定前，閉合回路的面積不變，且由閉合電路歐姆定律知E £kL2R、8R由楞次定律知，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向(或bf a)!roti1L導(dǎo)1本棒恰好要離開導(dǎo)軌時(shí)受力如團(tuán)所示£ 二宙牛頓第二走律知mS-F=i 所以©曠孟i 2(3)由能量守恒知mgh= 2mv+ Qi'3

13、kL2BVv答案(1) 8R bF (2) g- 4mR3；g- ；mV&如圖4 10-27所示，在傾角 0 = 37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域MNPQ磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大小為5 T,磁場(chǎng)寬度 d= 0.55 m，有一邊長(zhǎng) L= 0.4 m、質(zhì)量m= 0.6 kg、電阻R= 2 Q的正方形均勻?qū)w線框abed通過一輕質(zhì)細(xì)線跨過光滑的定滑輪與一質(zhì)量為m= 0.4 kg的物體相連，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)口= 0.4，將線框從圖示位置由靜止釋放，物體到定滑輪的距離足夠長(zhǎng).求:2(取 g= 10 m/s , sin 37 ° = 0.6 , cos 3

14、7 °= 0.8)圖 4 10-27(1) 線框abed還未進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)過程中，細(xì)線中的拉力為多少？(2) 當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求線框剛釋放時(shí)ab邊距磁場(chǎng)MN邊界的距離x多大？(3) 在(2)問中的條件下，假設(shè) cd邊恰離開磁場(chǎng)邊界 PQ時(shí)，速度大小為2 m/s ,求整個(gè)運(yùn)動(dòng) 過程中ab邊產(chǎn)生的熱量為多少？解析 (1) m、m運(yùn)動(dòng)過程中，以整體法有mgsin 0 -(img= (m + m)a2a = 2 m/s以m為研究對(duì)象有 Ft- 口 mg= ma(或以m為研究對(duì)象有 mgsin 0 - Ft= ma)Ft= 2.4 N錢框進(jìn)入磁場(chǎng)恰好做勻竝線運(yùn)動(dòng)，

15、以整體曲v= 1 m/s血到砂前線框做勻加速運(yùn)動(dòng)，有護(hù)二伽jc=0.25 m(3) 線框從開始運(yùn)動(dòng)到 cd邊恰離開磁場(chǎng)邊界 PQ時(shí)：mgsin 0 (x + d+ L) (img(x+ d+ L)12=2( m + m) vi+ Q解得：Q= 0.4 J1所以 Qb= Q= 0.1 J4答案 (1)2.4 N (2)0.25 m (3)0.1 J9如圖4 10 28甲，電阻不計(jì)的軌道 MON與PRQ行放置，ON及RQ與水平面的傾角 0 =53°,MC及 PR局部的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下，ON及RQ局部的磁場(chǎng)平行軌道向下，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，兩根相同的導(dǎo)體棒ab和cd分別放置在導(dǎo)軌上，

16、與導(dǎo)軌垂直并始終接觸良好棒的質(zhì)量m= 1.0 kg , R= 1.0 Q,長(zhǎng)度L= 1.0 m與導(dǎo)軌間距相同，棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)口 =0.5，現(xiàn)對(duì)ab棒施加一個(gè)方向水向右，按圖乙規(guī)律變化的力F,同時(shí)由靜止釋放 cd棒，貝U ab棒做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，g取10 m/s 2.圖 4 10 28(1)求ab棒的加速度大小;(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小; 假設(shè)在前2 s內(nèi)F做功W= 30 J，求前2 s內(nèi)電路產(chǎn)生的焦耳熱;(4) 求cd棒到達(dá)最大速度所需的時(shí)間.解析(1)對(duì)ab棒：Ff =口 mgv = atF BIL Ff= maF= m » a) + B2LR由圖象量，代入數(shù)據(jù)得:a = 1 m