2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)第10章電磁感應(yīng)新人教版

PAGEPAGE1第十章電磁感應(yīng)綜合過關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限時(shí)檢測總分值：100分考試時(shí)間：60分鐘一、選擇題(此題共8小題，每題6分，共計(jì)48分。1～4題為單項(xiàng)選擇，5～8題為多項(xiàng)選擇，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，錯(cuò)選或不選的得0分)1．(2022·浙江杭州五校聯(lián)考)如下圖，有以下操作：(1)銅盤放置在與盤垂直的均勻分布且逐漸增強(qiáng)的磁場中；(2)銅盤在垂直于銅盤的勻強(qiáng)磁場中繞中心軸勻速運(yùn)動；(3)銅盤在蹄形磁鐵兩極之間勻速轉(zhuǎn)動；(4)在銅盤的圓心與邊緣之間接一電流計(jì)，銅盤在蹄形磁鐵兩極間勻速運(yùn)動。以下針對這四種操作的說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號21993498)(C)A．四種情況都會產(chǎn)生感應(yīng)電流B．只有(4)中會出現(xiàn)感應(yīng)電流C．(4)中圓盤邊緣為“電源〞正極D．(2)中電流沿逆時(shí)針方向[解析](1)中穿過銅盤的磁通量均勻變化，產(chǎn)生的是穩(wěn)定的電流；(2)中銅盤中的磁通量不變，故銅盤中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流和渦流；(3)中銅盤的不同局部不斷地進(jìn)出磁場，切割磁感線運(yùn)動，所以會產(chǎn)生感應(yīng)電流，ABD錯(cuò)誤；(4)中銅盤邊緣A點(diǎn)為“電源〞正極，O點(diǎn)為“電源〞負(fù)極，所以C正確。2．(2022·山東省萊蕪高三上學(xué)期期末試題)如下圖，光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m邊長為a的正方形線框ABCD斜向穿進(jìn)磁場，當(dāng)AC剛進(jìn)入磁場時(shí)速度為v，方向與磁場邊界成45°，假設(shè)線框的總電阻為R，那么以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號21993499)(B)A．線框穿進(jìn)磁場過程中，框中電流的方向?yàn)锳BCDB．AC剛進(jìn)入磁場時(shí)線框中感應(yīng)電流為eq\f(\r(2)Bav,R)C．AC剛進(jìn)入磁場時(shí)線框所受安培力為eq\f(\r(2)B2a2v,R)D．此時(shí)CD兩端電壓為eq\f(3,4)Bav[解析]線框進(jìn)入磁場的過程中穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場的方向向外，那么感應(yīng)電流的方向?yàn)锳BCD方向，故A正確；AC剛進(jìn)入磁場時(shí)CD邊切割磁感線，AD邊不切割磁感線，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：E＝Bav，那么線框中感應(yīng)電流為：I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Bav,R)；故CD兩端的電壓為U＝I·eq\f(3,4)R＝eq\f(3,4)Bav，故B錯(cuò)誤，D正確；AC剛進(jìn)入磁場時(shí)線框的CD邊產(chǎn)生的安培力與v的方向相反，AD邊受到的安培力的方向垂直于AD向下，它們的大小都是：F＝BIa，由幾何關(guān)系可以看出，AD邊與CD邊受到的安培力的方向相互垂直，所以AC剛進(jìn)入磁場時(shí)線框所受安培力為AD邊與CD邊受到的安培力的矢量合，即：F合＝eq\r(2)F＝eq\f(\r(2)B2a2v,R)，方向豎直向下，故C正確。3．(2022·河北張家口檢測)如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場中，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)動時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢分別為Ua、Ub、Uc。bc邊的長度為l.以下判斷正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號21993500)(C)A．Ua>Uc，金屬框中無電流B．Ub>Uc，金屬框中電流方向沿a—b—c—aC．Ubc＝－eq\f(1,2)Bl2ω，金屬框中無電流D．Uac＝eq\f(1,2)Bl2ω，金屬框中電流方向沿a—c—b—a[解析]當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，穿過直角三角形金屬框abc的磁通量恒為0，所以沒有感應(yīng)電流，由右手定那么可知，c點(diǎn)電勢高，Ubc＝－eq\f(1,2)Bl2ω，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。4．(2022·山西孝義檢測)如下圖，傾斜固定的平行光滑導(dǎo)軌與水平面成37°角，導(dǎo)軌間距為0.5m、電阻不計(jì)。磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T。質(zhì)量分別為m1＝2×10－2kg和m2＝1×10－2kg的導(dǎo)體棒ab和cd垂直導(dǎo)軌放置，電阻均為1Ω，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。以下說法正確的選項(xiàng)是(g＝10m/s2，sin37°＝0.6)eq\x(導(dǎo)學(xué)號21993501)(D)A．要使ab棒或cd棒靜止不動，另一棒應(yīng)向下做勻速運(yùn)動B．要使ab棒或cd棒靜止不動，另一棒應(yīng)向上做勻加速運(yùn)動C．要使cd棒靜止不動，ab棒的速度大小是1.96m/sD．要使ab棒靜止不動，那么需在平行導(dǎo)軌方向加一個(gè)作用于cd棒的外力，其大小為0.18N[解析]使棒靜止不動，需使其所受安培力沿斜面向上，且恒定，有F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,2R)＝mgsinθ，所以另一導(dǎo)體棒應(yīng)勻速向上運(yùn)動，AB項(xiàng)錯(cuò)誤；將條件代入上式解得v＝0.48m/s，C項(xiàng)錯(cuò)誤；對整體應(yīng)用平衡條件有F＝(m1＋m2)gsinθ＝0.18N，D項(xiàng)正確。5．(2022·重慶巴蜀中學(xué)月考)如下圖，磁場方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)。將圓環(huán)拉至位置a后無初速度釋放，圓環(huán)擺到右側(cè)最高點(diǎn)b，不計(jì)空氣阻力。在圓環(huán)從a擺向b的過程中eq\x(導(dǎo)學(xué)號21993502)(AD)A．感應(yīng)電流方向先是逆時(shí)針方向，再順時(shí)針方向，后逆時(shí)針方向B．感應(yīng)電流方向一直是逆時(shí)針C．安培力方向始終與速度方向相反D．安培力方向始終沿水平方向[解析]由楞次定律知，感應(yīng)電流方向先是逆時(shí)針方向，再順時(shí)針方向，后逆時(shí)針方向，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)左手定那么，因等效導(dǎo)線是沿豎直方向的，且兩邊的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，故合力方向始終沿水平方向，和速度方向會有一定夾角，C錯(cuò)誤，D正確。6．(2022·河北省定州中學(xué)高三上學(xué)期期中試題)如下圖，間距為L、電阻不計(jì)的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接，導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)使金屬棒以初速度v沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動，假設(shè)金屬棒在整個(gè)運(yùn)動過程中通過的電荷量為q。以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號21993503)(ABC)A．金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動B．整個(gè)過程中金屬棒克服安培力做功為eq\f(1,2)mv2C．整個(gè)過程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為eq\f(2qR,BL)D．整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)mv2[解析]金屬棒以速度v向右運(yùn)動，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E＝BLv，線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R＋R)＝eq\f(BLv,2R)，金屬棒受到安培力水平向左大小為F＝BIL＝eq\f(B2L2v,2R)，金屬棒在安培力作用下做減速運(yùn)動，速度變小，安培力變小，加速度變小，選項(xiàng)A對。直到速度減小到0，安培力變?yōu)?，金屬棒停止運(yùn)動，此過程根據(jù)動能定理，克服安培力做功等于減少的動能即eq\f(1,2)mv2，選項(xiàng)B對。金屬棒通過的電荷量q＝eq\x\to(I)×Δt＝eq\f(\x\to(E),2R)×Δt＝eq\f(ΔΦ,2RΔt)·Δt＝eq\f(BLx,2R)，可得位移x＝eq\f(2Rq,BL)，選項(xiàng)C對。整個(gè)電路即金屬棒和電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于克服安培力做的功eq\f(1,2)mv2，所以電阻R上面產(chǎn)生的熱量小于eq\f(1,2)mv2，選項(xiàng)D錯(cuò)。7．(2022·四川省瀘縣高三上學(xué)期第三次理綜)如下圖兩半徑為r的圓弧形光滑金屬導(dǎo)軌置于沿圓弧徑向的磁場中，磁場所在的平面與軌道平面垂直。導(dǎo)軌間距為L，一端接有電阻R，導(dǎo)軌所在位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，將一質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒PQ從圖示位置(導(dǎo)軌的半徑與豎直方向的夾角為θ)由靜止釋放，導(dǎo)軌及金屬棒電阻均不計(jì)，以下判斷正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號21993504)(CD)A．導(dǎo)體棒PQ有可能回到初始位置B．導(dǎo)體棒PQ第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)速度最大C．導(dǎo)體棒PQ從靜止到最終到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mgr(1－cosθ)D．導(dǎo)體棒PQ由靜止釋放到第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程中，通過R的電荷量eq\f(BθrL,R)[解析]導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中不斷克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，因此導(dǎo)體棒不可能回到初始位置，故A錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒PQ第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)所受安培力與速度反向，速度不可能最大，故B錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒最后一定靜止在最低點(diǎn)，根據(jù)能量守恒定律得，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱等于重力勢能的減少量，即QR＝ΔEp＝mgr(1－cosθ)，故C正確；導(dǎo)體棒PQ從靜止釋放到第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程中，通過R的電荷量為：q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BLθr,R)，故D正確。所以CD正確，AB錯(cuò)誤。8．(2022·湖南省衡陽八中高三實(shí)驗(yàn)班質(zhì)檢)如下圖，均勻金屬圓環(huán)的總電阻為4R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過圓環(huán)。金屬桿OM的長為l，阻值為R，M端與環(huán)接觸良好，繞過圓心O的轉(zhuǎn)軸以恒定的角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動。阻值為R的電阻一端用導(dǎo)線和環(huán)上的A點(diǎn)連接，另一端和金屬桿的轉(zhuǎn)軸O處的端點(diǎn)相連接。以下判斷正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號21993505)(AD)A．金屬桿OM旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒為eq\f(Bl2ω,2)B．通過電阻R的電流的最小值為eq\f(Bl2ω,8R)，方向從Q到PC．通過電阻R的電流的最大值為eq\f(Bl2ω,4R)，且P、Q兩點(diǎn)電勢滿足φP>φQD．OM兩點(diǎn)間電勢差絕對值的最大值為eq\f(Bl2ω,3)[解析]M端線速度為ωl，OM切割磁感線的平均速度為eq\x\to(v)＝eq\f(v,2)，OM轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的電動勢恒為：E＝Bleq\f(v,2)＝eq\f(1,2)BL2ω，A正確；當(dāng)M端位于最上端時(shí)，圓環(huán)兩局部電阻相等，并聯(lián)電阻最大，電流最小，R并＝eq\f(1,2)×2R＝R，通過電阻R的電流的最小值為Imin＝eq\f(E,3R)＝eq\f(Bl2ω,6R)，根據(jù)右手定那么可得電流方向從Q到P，B錯(cuò)誤；當(dāng)M位于最下端時(shí)圓環(huán)被接入的電阻為0，此時(shí)有最大電流：Imax＝eq\f(E,2R)＝eq\f(Bl2ω,4R)，根據(jù)右手定那么可得電流方向從Q到P，P、Q兩點(diǎn)電勢滿足ωP<ωQ，C錯(cuò)誤；OM作為電源，外電阻增大，總電流減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，所以外電阻最大時(shí)，OM兩點(diǎn)間電勢差的絕對值最大，其最大值為：U＝Imin×2R＝eq\f(Bl2ω,3)，D正確；應(yīng)選AD。二、非選擇題(共2小題，共52分。計(jì)算題解答時(shí)請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分)9．(14分)(2022·安徽省亳州市高三上學(xué)期期末)如下圖，一“U〞型金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平地面上，導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距為d，電阻不計(jì)，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好且始終垂直，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)棒在水平向右的拉力F(垂直棒)作用下，由靜止開始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動，重力加速度為g，試求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號21993506)(1)拉力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系式；(2)t0時(shí)間內(nèi)通過棒的電荷量q.答案：(1)F＝m(a＋μg)＋eq\f(B2d2,R)at(2)q＝eq\f(Bda,2R)teq\o\al(2,0)[解析](1)對棒，由牛頓第二定律F＝BId－μmg＝ma根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝Bdv＝Bdat又根據(jù)閉合電路歐姆定律知I＝eq\f(E,R)聯(lián)立以上各式，解得F＝m(a＋μg)＋eq\f(B2d2,R)at(2)在t0時(shí)間內(nèi)棒發(fā)生的位移x＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,0)而q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(\x\to(E),R)t＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(Bdx,R)＝eq\f(Bda,2R)teq\o\al(2,0)10．(18分)(2022·山東德州月考)如下圖，在傾角θ＝37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQ，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為5T，磁場寬度d＝0.55m，有一邊長L＝0.4m、質(zhì)量m1＝0.6kg、電阻R＝2Ω的正方形均勻?qū)w線框abcd通過一輕質(zhì)細(xì)線跨過光滑的定滑輪與一質(zhì)量m2＝0.4kg的物體相連，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝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。(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)eq\x(導(dǎo)學(xué)號21993507)(1)求線框abcd還未進(jìn)入磁場的運(yùn)動過程中，細(xì)線中的拉力大小；(2)當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框恰好做勻速直線運(yùn)動，求線框剛釋放時(shí)ab邊距磁場MN邊界的距離x；(3)在(2)問中的條件下，假設(shè)cd邊恰離開磁場邊界PQ時(shí)，速度大小為2m/s，求整個(gè)運(yùn)動過程中ab邊產(chǎn)生的熱量。答案：(1)2.4N(2)0.25m(3)0.1J[解析](1)線框還未進(jìn)入磁場的過程中，以整體法有m1gsinθ－μm2g＝(m1＋m2)a，a＝2m/s以m2為研究對象有T－μm2g＝m2或以m1為研究對象有m1gsinθ－T＝m1a解得T＝2.4N。(2)線框剛進(jìn)入磁場恰好做勻速直線運(yùn)動，以整體法有m1gsinθ－μm2g－eq\f(B2L2v,R)＝0，解得v＝1m/s。ab到MN前線框做勻加速運(yùn)動，有v2＝2ax，解得x＝0.25m。(3)線框從開始運(yùn)動到cd邊恰離開磁場邊界PQ時(shí)m1gsinθ(x＋d＋L)－μm2g(x＋d＋L)＝eq\f(1,2)(m