2023年高考物理（高考真題模擬新題）分類匯編L單元 電磁感應(yīng)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——2023年高考物理（高考真題模擬新題）分類匯編L單元電磁感應(yīng)L單元電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律

14．[2023·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ]在法拉第時(shí)代，以下驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電〞設(shè)想的試驗(yàn)中，能觀測(cè)到感應(yīng)電流的是()

A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀測(cè)電流表的變化B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀測(cè)電流表的變化

C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀測(cè)電流表的變化

D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀測(cè)電流表的變化

14．D[解析]此題考察了感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．此題中的A、B選項(xiàng)都不會(huì)使電路中的磁通量發(fā)生變化，不滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，故不正確．C選項(xiàng)雖然在插入條形磁鐵瞬間電路中的磁通量發(fā)生變化，但是當(dāng)人到相鄰房間時(shí)，電路已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電路中的磁通量不再發(fā)生變化，故觀測(cè)不到感應(yīng)電流．在給線圈通電、斷電瞬間，會(huì)引起閉合電路磁通量的變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此D選項(xiàng)正確．

8．(16分)[2023·重慶卷]某電子天平原理如題8圖所示，E形磁鐵的兩側(cè)為N極，中心為S極，兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，磁極寬度均為L(zhǎng)，忽略邊緣效應(yīng)，一正方形線圈套于中心磁極，其骨架與秤盤連為一體，線圈兩端C、D與外電路連接，當(dāng)質(zhì)量為m的重物放在秤盤上時(shí)，彈簧被壓縮，秤盤和線圈一起向下運(yùn)動(dòng)(骨架與磁極不接觸)，隨后外電路對(duì)線圈供電，秤盤和線圈恢復(fù)到未放重物時(shí)的位置并靜止，由此時(shí)對(duì)應(yīng)的供電電流I可確定重物的質(zhì)量，已知線圈匝數(shù)為n，線圈電阻為R，重力加速度為g.問

題8圖

(1)線圈向下運(yùn)動(dòng)過程中，線圈中感應(yīng)電流是從C端還是從D端流出？(2)供電電流I是從C端還是D端流入？求重物質(zhì)量與電流的關(guān)系．(3)若線圈消耗的最大功率為P，該電子天平能稱量的最大質(zhì)量是多少？8．[答案](1)從C端流出(2)從D端流入2nBL(3)

g

PR

2nBIL

g

此題借助安培力來考察力的平衡，同時(shí)借助力的平衡來考察受力平衡的臨界狀態(tài)．[解析](1)感應(yīng)電流從C端流出．

(2)設(shè)線圈受到的安培力為FA，外加電流從D端流入．由FA＝mg和FA＝2nBIL2nBL得m＝I

g

(3)設(shè)稱量最大質(zhì)量為m0.2nBL由m＝I和P＝I2R

g2nBL

得m0＝

g

PR

15．、[2023·廣東卷]如圖8所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從一致高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊()

A．在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng)B．在兩個(gè)下落過程中的機(jī)械能都守恒C．在P中的下落時(shí)間比在Q中的長(zhǎng)D．落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大

15．C[解析]磁塊在銅管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，磁塊會(huì)受到向上的磁場(chǎng)力，因此磁塊下落的加速度小于重力加速度，且機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；磁塊在塑料管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受重力的作用，做自由落體運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒，磁塊落至底部時(shí)，根據(jù)直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律和功能關(guān)系，磁塊在P中的下落時(shí)間比在Q中的長(zhǎng)，落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的小，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．

20．[2023·全國(guó)卷]好多一致的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放，形成一很長(zhǎng)的豎直圓筒．一

條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置，其下端與圓筒上端開口平齊．讓條形磁鐵從靜止開始下落．條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動(dòng)速率()

A．均勻增大B．先增大，后減小C．逐漸增大，趨于不變D．先增大，再減小，最終不變

20．C[解析]此題考察楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律．豎直圓筒相當(dāng)于閉合電路，磁鐵穿過閉合電路，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，磁鐵受到向上的阻礙磁鐵運(yùn)動(dòng)的安培力，開始時(shí)磁鐵的速度小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流也小，安培力也小，磁鐵加速運(yùn)動(dòng)，隨著速度的增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大，安培力也增大，直到安培力等于重力的時(shí)候，磁鐵勻速運(yùn)動(dòng)．所以C

正確．

3．（2023·浙江效實(shí)中學(xué)摸底）如圖X21-2所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化，以下說法正確的是()

圖X21-2

A．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小B．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大C．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大D．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變

3．AD[解析]由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電流的大小取決于磁通量的變化率，與磁感應(yīng)強(qiáng)度的增與減無關(guān)，選項(xiàng)A、D正確．

4．（2023·石家莊二檢）法拉第發(fā)明白世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)——法拉第圓盤發(fā)電機(jī)．如圖X21-3所示，用紫銅做的圓盤水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)，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．以下說法正確的是()

圖X21-3

A．回路中電流的大小變化，方向不變B．回路中電流的大小不變，方向變化C．回路中電流的大小和方向都周期性變化D．回路中電流的方向不變，從b導(dǎo)線流進(jìn)電流表

1

4．D[解析]圓盤輻向垂直切割磁感線，由E＝Br2ω可得，電動(dòng)勢(shì)的大小一定，則電

2流的大小一定；由右手定則可知，電流方向從圓盤邊緣流向圓心，電流從b導(dǎo)線流進(jìn)電流表，選項(xiàng)D正確．

5．（2023·浙江六校聯(lián)考）如圖X21-4所示，A為多匝線圈，與開關(guān)、滑動(dòng)變阻器相連后接入M、N間的交流電源，B為一個(gè)接有小燈珠的閉合多匝線圈，以下關(guān)于小燈珠發(fā)光狀況的說法正確的是()

圖X21-4

A．閉合開關(guān)后小燈珠可能發(fā)光

B．若閉合開關(guān)后小燈珠發(fā)光，則再將B線圈靠近A，則小燈珠更亮C．閉合開關(guān)瞬間，小燈珠才能發(fā)光

D．若閉合開關(guān)后小燈珠不發(fā)光，將滑動(dòng)變阻器的滑片左移后，小燈珠可能會(huì)發(fā)光

5．AB[解析]閉合開關(guān)后，A產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，穿過B的磁通量發(fā)生變化，小燈珠通電后可能發(fā)光，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；閉合開關(guān)后再將B靠近A，穿過B的磁通量的變化率增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，小燈珠更亮，選項(xiàng)B正確；閉合開關(guān)后小燈珠不發(fā)光，將滑動(dòng)變阻器的滑片左移后，A中的電流減小，穿過B的磁通量的變化率減小，小燈珠不會(huì)發(fā)光，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．

法拉第電磁感應(yīng)定律、自感

6．[2023·四川卷]如下圖，不計(jì)電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很?。|(zhì)量為0.2kg的細(xì)金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長(zhǎng)為1m的正方形，其有效電阻為0.1Ω.此時(shí)在整個(gè)空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B＝(0.4－0.2t)T，圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎较颍?、擋板和桿不計(jì)形變．則()

A．t＝1s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DB．t＝3s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CC．t＝1s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板P的壓力大小為0.1ND．t＝3s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板H的壓力大小為0.2N

6．AC[解析]由于B＝(0.4－0.2t)T，在t＝1s時(shí)穿過平面的磁通量向下并減少，則根據(jù)楞次定律可以判斷，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到D，A正確．在t＝3s時(shí)穿過平面的磁通量向上并增加，則根據(jù)楞次定律可以判斷，金屬桿中感應(yīng)電流方向依舊是從C到D，BΔΦΔB錯(cuò)誤．由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝＝Ssin30°＝0.1V，由閉合電路的歐姆定律得電路

ΔtΔtE

電流I＝＝1A，在t＝1s時(shí)，B＝0.2T，方向斜向下，電流方向從C到D，金屬桿對(duì)擋板

RP的壓力水平向右，大小為FP＝BILsin30°＝0.1N，C正確．同理，在t＝3s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板H的壓力水平向左，大小為FH＝BILsin30°＝0.1N，D錯(cuò)誤．

2．[2023·XX卷]如圖X21-1所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為a，線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，且一半處在磁場(chǎng)中．在Δt時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B.在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()

圖X21-1

Ba2nBa2nBa22nBa2A.B.C.D.2Δt2ΔtΔtΔt

ΔΦΔB·S2．B[解析]根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝n＝n，這里的S指的是線圈在磁

ΔtΔt（2B－B）SnBa2a2

場(chǎng)中的有效面積，即S＝，故E＝n＝，因此B項(xiàng)正確．

2Δt2Δt

7．（2023·吉林九校聯(lián)考）如圖X21-7所示，磁場(chǎng)垂直于紙面向外，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨x按B＝B0＋kx(x＞0，B0、k為常量)的規(guī)律均勻增大．位于紙面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框abcd處于磁場(chǎng)中，在外力作用下始終保持dc邊與x軸平行向右勻速運(yùn)動(dòng)．若規(guī)定電流沿a→b→c→d→a的方向?yàn)檎较?，則從t＝0到t＝t1的時(shí)間間隔內(nèi)，圖X21-8中關(guān)于該導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流i隨時(shí)間t變化的圖像正確的是()

圖X21-7

7．A[解析]線框abcd向右勻速運(yùn)動(dòng)，穿過線框的磁通量均勻增加，由法拉第電磁感應(yīng)定律知線框中產(chǎn)生恒定電流，由楞次定律知產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，選項(xiàng)A正確．

電磁感應(yīng)與電路的綜合

16．[2023·山東卷]如下圖，一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi)，通有恒定電流的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定，導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好，在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中，導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示．不計(jì)軌道電阻．以下表達(dá)正確的是()

A．FM向右B．FN向左C．FM逐漸增大D．FN逐漸減小

16．BCD[解析]根據(jù)安培定則可判斷出，通電導(dǎo)線在M區(qū)產(chǎn)生豎直向上的磁場(chǎng)，在N區(qū)產(chǎn)生豎直向下的磁場(chǎng)．當(dāng)導(dǎo)體棒勻速通過M區(qū)時(shí)，由楞次定律可知導(dǎo)體棒受到的安培力向左．當(dāng)導(dǎo)體棒勻速通過N區(qū)時(shí)，由楞次定律可知導(dǎo)體棒受到的安培力也向左．選項(xiàng)B正確．設(shè)導(dǎo)體棒的電阻為r，軌道的寬度為L(zhǎng)，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I′，則導(dǎo)體棒受到BLvB2L2v

的安培力F安＝BI′L＝BL＝，在導(dǎo)體棒從左到右勻速通過M區(qū)時(shí)，磁場(chǎng)由弱到強(qiáng)，

R＋rR＋r所以FM逐漸增大；在導(dǎo)體棒從左到右勻速通過N區(qū)時(shí)，磁場(chǎng)由強(qiáng)到弱，所以FN逐漸減?。x

項(xiàng)C、D正確．電磁感應(yīng)與力和能量的綜合

3.（2023·深圳一模）圖X22-3甲為列車運(yùn)行的俯視圖，列車首節(jié)車廂下面安裝一塊電磁鐵，電磁鐵產(chǎn)生垂直于地面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，列車經(jīng)過放在鐵軌間的線圈時(shí)，線圈產(chǎn)生的電脈沖信號(hào)傳到控制中心，如圖乙所示．則列車的運(yùn)動(dòng)狀況可能是()

圖X22-3

A．勻速運(yùn)動(dòng)B．勻加速運(yùn)動(dòng)C．勻減速運(yùn)動(dòng)D．變加速運(yùn)動(dòng)

3．C[解析]當(dāng)列車通過線圈時(shí)，線圈的左邊或右邊切割磁感線，由E＝BLv可得電動(dòng)勢(shì)的大小由速度v決定，由圖像可得線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均勻減小，則列車做勻減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確．

8．（2023·廣州一模）如圖X22-9所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于銅環(huán)所在的平面，導(dǎo)體棒a的一端固定在銅環(huán)的圓心O處，另一端緊貼圓環(huán)，可繞O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．通過電刷把銅環(huán)、環(huán)心與兩塊豎直平行金屬板P、Q連接成如下圖的電路，R1、R2是定值電阻．帶正電的小球通過絕緣細(xì)線掛在兩板間的M點(diǎn)，被拉起到水平位置；合上開關(guān)S，無初速度釋放小球，小

球沿圓弧經(jīng)過M點(diǎn)正下方的N點(diǎn)到另一側(cè)．已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，a的角速度為ω，長(zhǎng)度為l，電阻為r，R1＝R2＝2r，銅環(huán)的電阻不計(jì)，P、Q兩板的間距為d，小球的質(zhì)量為m、帶電荷量為q，重力加速度為g.求：

(1)a勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的方向；(2)P、Q間電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??；

(3)小球通過N點(diǎn)時(shí)對(duì)細(xì)線拉力F的大?。?/p>

圖X22-9

Bωl2

8.(1)導(dǎo)體棒a沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)(2)

5d2Bqωl2

(3)3mg－5d

[解析](1)依題意可知，P板帶正電，Q板帶負(fù)電．由右手定則可知，導(dǎo)體棒a沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)．

(2)導(dǎo)體棒a轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，由法拉第電磁感應(yīng)定律得電動(dòng)勢(shì)的大小12

BlωΔtΔΦ21ε＝＝＝Bl2ω

ΔtΔt2由閉合電路的歐姆定律有I＝

ε

R1＋R2＋r

由歐姆定律可知，PQ間的電壓UPQ＝IR2UPQ

故PQ間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝

dBωl2

由以上各式解得E＝.

5d

(3)設(shè)細(xì)繩的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度為v，由動(dòng)能定理可得1

mgL－EqL＝mv2

2mv2

又F－mg＝

L

2Bqωl2

由以上各式解得F＝3mg－.5d

2．（2023·廣州四校聯(lián)考）如圖X23-2所示，金屬棒ab、cd與足夠長(zhǎng)的水平光滑金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向下．則ab棒在恒力F作用下向右運(yùn)動(dòng)的過程中，有()

圖X23-2

A．安培力對(duì)ab棒做正功B．安培力對(duì)cd棒做正功

C．a(chǎn)bdca回路的磁通量先增加后減少

D．F做的功等于回路產(chǎn)生的總熱量和系統(tǒng)動(dòng)能的增量之和

2．BD[解析]ab棒向右運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流通過cd棒，cd棒受向右的安培力作用隨之向右運(yùn)動(dòng)．設(shè)ab、cd棒的速度分別為v1、v2，運(yùn)動(dòng)剛開始時(shí)，v1>v2，回路的電動(dòng)勢(shì)BL（v1－v2）E＝，電流為逆時(shí)針方向，ab、cd棒所受的安培力方向分別向左、向右，安培

R力分別對(duì)ab、cd棒做負(fù)功、正功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；導(dǎo)體棒最終做加速度一致、速度不同的勻加速運(yùn)動(dòng)，且v1>v2，abdca回路的磁通量一直增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)系統(tǒng)，由動(dòng)能定理可知，F(xiàn)做的功和安培力對(duì)系統(tǒng)做的功的代數(shù)和等于系統(tǒng)動(dòng)能的增量，而安培力對(duì)系統(tǒng)做的功等于回路中產(chǎn)生的總熱量，選項(xiàng)D正確．

1

3.（2023·孝感模擬）如圖X23-3所示，兩根等高光滑的圓弧軌道半徑為r、間距為L(zhǎng)，

4軌道的電阻不計(jì)．在軌道的頂端連有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于L、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道的最低位置cd開始，在拉力作用下以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至ab處，則該過程中()

圖X23-3

A．通過R的電流方向?yàn)橛蓛?nèi)向外B．通過R的電流方向?yàn)橛赏庀騼?nèi)

πrB2L2v0C．R上產(chǎn)生的熱量為4RπBLr

D．通過R的電荷量為2R

3．BC[解析]由右手定則可知，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，選項(xiàng)B正確；通過R的電ΔΦBLrv0荷量q＝＝，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；金屬棒產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv0cost，有效值E

RRrE2BLv0有B2L2v2πrB2L2v00πr，R上產(chǎn)生的熱量Q＝t＝·＝，選項(xiàng)C正確．有＝R2R2v04R2

電磁感應(yīng)綜合

24．[2023·浙江卷]某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電測(cè)速裝置，工作原理如下圖．一個(gè)半徑為R＝0.1m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上，一根長(zhǎng)為R的金屬棒OA，A端與導(dǎo)軌接觸良R

好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上．轉(zhuǎn)軸的左端有一個(gè)半徑為r＝的圓盤，圓盤和金屬棒能

3隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)．圓盤上繞有不可伸長(zhǎng)的細(xì)線，下端掛著一個(gè)質(zhì)量為m＝0.5kg的鋁塊．在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T．a(chǎn)點(diǎn)與導(dǎo)軌相連，b點(diǎn)通過電刷與O端相連．測(cè)量a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U可算得鋁塊速度．鋁塊由靜止釋放，下落h＝0.3m時(shí)，測(cè)得U＝0.15V．(細(xì)線與圓盤間沒有滑動(dòng)，金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計(jì)，重力加速度g取10m/s2)

第24題圖

(1)測(cè)U時(shí)，與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極〞還是“負(fù)極〞？(2)求此時(shí)鋁塊的速度大?。?/p>

(3)求此下落過程中鋁塊機(jī)械能的損失．24．[答案](1)正極(2)2m/s(3)0.5J

[解析]此題考察法拉第電磁感應(yīng)定律、右手定則等知識(shí)和分析綜合及建模能力．(1)正極

ΔΦ

(2)由電磁感應(yīng)定律得U＝E＝

Δt11

ΔΦ＝BR2ΔθU＝BωR2

221v＝rω＝ωR

32U

所以v＝＝2m/s

3BR1

(3)ΔE＝mgh－mv2

2ΔE＝0.5J

25．[2023·新課標(biāo)Ⅱ卷]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O，裝置的俯視圖如下圖．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)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(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g.求

(1)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大?。?2)外力的功率．

3ωBr225.[答案](1)從C端流向D端

2R39ω2B2r4(2)μmgωr＋24R

[解析](1)在Δt時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒掃過的面積為

1

ΔS＝ωΔt[(2r)2－r2]①

2

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

BΔSε＝②

Δt

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，通過電阻R的感應(yīng)電流的大小I滿足

εI＝③R

聯(lián)立①②③式得

3ωBr2I＝.④

2R

(2)在豎直方向有

mg－2N＝0⑤

式中，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等，其值為N，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)、外圓軌上掃過的弧長(zhǎng)為

l1＝rωΔt⑦

和

l2＝2rωΔt⑧

戰(zhàn)勝摩擦力做的總功為

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

11W＝Wf＋WR○

外力的功率為

W2P＝1○Δt

由④至12式得

39ω2B2r4

13P＝μmgωr＋○

24R

33．[答案](1)BCE4

(2)(ⅰ)320K(ⅱ)p0

3

[解析](1)懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動(dòng)是花粉顆粒的無規(guī)律運(yùn)動(dòng)，反映了水分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；空中的小雨滴表面有張力，使小雨滴呈球形，B項(xiàng)正確；液晶具有各向異性，利用這個(gè)特性可以制成彩色顯示器，C項(xiàng)正確；高原地區(qū)的氣壓低，因此水的沸點(diǎn)低，D項(xiàng)錯(cuò)誤；干濕泡溫度計(jì)的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，主要是由于濕泡外紗

布中的水蒸發(fā)吸熱，從而溫度降低的起因，E正確．

(2)(i)活塞b升至頂部的過程中，活塞a不動(dòng)，活塞a、b下方的氮?dú)饨?jīng)歷等壓過程，設(shè)氣缸容積為V0，氮?dú)獬鯌B(tài)體積為V1，溫度為T1，末態(tài)體積為V2，溫度T2，按題意，氣缸BVB的容積為4

31V07

V1＝V0＋＝V0①

424831

V2＝V0＋V0＝V0②

44V1V2＝③T1T2

由①②③式和題給數(shù)據(jù)得T2＝320K．④

(ii)活塞b升至頂部后，由于繼續(xù)緩慢加熱，活塞a開始向上移動(dòng)，直到活塞上升的距1

離是氣缸高度的時(shí)，活塞a上方的氧氣經(jīng)歷等溫過程，設(shè)氧氣初態(tài)體積為V′1，壓強(qiáng)為p′1，

16末態(tài)體積V′2，壓強(qiáng)p′2，由題給數(shù)據(jù)和玻意耳定律有

13

V′1＝V0，p′1＝p0，V′2＝V0⑤

416p′1V′1＝p′2V′2⑥4

得p′2＝p0.⑦

3

24．(20分)導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)可以從宏觀和微觀兩個(gè)角度來認(rèn)識(shí)．如下圖，固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬直導(dǎo)線MN在與其垂直的水平恒力F作用下，在導(dǎo)線框上以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)，速度v與恒力F方向一致；導(dǎo)線MN始終與導(dǎo)線框形成閉合電路．已知導(dǎo)線MN電阻為R，其長(zhǎng)度L恰好等于平行軌道間距，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻．

(1)通過公式推導(dǎo)驗(yàn)證：在Δt時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)對(duì)導(dǎo)線MN所做的功W等于電路獲得的電能W電，也等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的熱量Q;

(2)若導(dǎo)線MN的質(zhì)量m＝8.0g、長(zhǎng)度L＝0.10m，感應(yīng)電流I＝1.0A，假設(shè)一個(gè)原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，計(jì)算導(dǎo)線MN中電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定向移動(dòng)的平均速率ve(下表中列出一些你可能會(huì)用到的數(shù)據(jù))；

阿伏伽德羅常數(shù)NA元電荷e導(dǎo)線MN的摩爾質(zhì)量μ6.0×1023mol1－1.6×10－－19C6.0×102kg/mol(3)經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子和金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞．展開你想象的翅膀，給出一個(gè)合理的自由電子的運(yùn)動(dòng)模型；在此基礎(chǔ)上，求出導(dǎo)線MN中金屬離子對(duì)一個(gè)自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向的平均作用力f的表達(dá)式．

5．(2023·襄陽模擬)在如圖X23-5所示的傾角為θ的光滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域Ⅰ的磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上，區(qū)域Ⅱ的磁場(chǎng)方向垂直于斜面向下，磁場(chǎng)的寬度均為L(zhǎng).一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框由靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)ab邊剛越過GH進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ時(shí)，恰好以速度v1做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí)，又恰好以速度v2做勻速直線運(yùn)動(dòng)，ab從進(jìn)入GH到運(yùn)動(dòng)至MN與JP的中間位置的過程中的，線框動(dòng)能的變化量為ΔEk，重力對(duì)線框做的功為W1，安培力對(duì)線框做的功為W2，以下說法中正確的有()

圖X23-5

A．在下滑過程中，由于重力做正功，所以有v2＞v1

B．a(chǎn)b從進(jìn)入GH到運(yùn)動(dòng)至MN與JP的中間位置的過程中機(jī)械能守恒

C．a(chǎn)b從進(jìn)入GH到運(yùn)動(dòng)至MN與JP的中間位置的過程中，有(W1－ΔEk)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能

D．a(chǎn)b從進(jìn)入GH到運(yùn)動(dòng)至MN與JP的中間位置的過程中，線框動(dòng)能的變化量ΔEk＝W1－W2

B2L2v15．CD[解析]根據(jù)平衡條件，線框第一次做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有mgsinθ＝，其次次做

R4B2L2v2勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有mgsinθ＝，則v2時(shí)刻cd邊與L2重合，t2時(shí)刻ab邊與L3重合，t3時(shí)刻ab邊與L4重