高考物理一輪復習 專題十一 電磁感應(yīng) 考點3 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用精練（含解析）試題

電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用1.[2020廣東六校聯(lián)考]如圖,空間中存在一勻強磁場區(qū)域,磁場方向與豎直面(紙面)垂直,磁場的上、下邊界(虛線)均水平;紙面內(nèi)磁場上方有一個正方形導線框abcd,其上、下兩邊均與磁場邊界平行,邊長小于磁場上、下邊界的間距.若線框自由下落,從ab邊進入磁場時開始,直至ab邊到達磁場下邊界為止,線框下落的速度大小可能()A.始終減小B.始終不變C.始終增加D.先增加后減小2.[2020陜西百校第一次聯(lián)考,多選]如圖甲所示,閉合矩形導線框abcd固定在勻強磁場中,磁場的方向與導線框所在平面垂直,磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示.規(guī)定垂直紙面向外為磁場的正方向,順時針為線框中感應(yīng)電流的正方向,水平向右為安培力的正方向.關(guān)于線框中的感應(yīng)電流i、ad邊所受的安培力F隨時間t變化的圖象,下列選項正確的是()圖甲圖乙ABCD3.[2020江西七校第一次聯(lián)考,多選]在水平放置的兩條平行光滑長直導軌上有一垂直其放置的金屬棒ab,勻強磁場與軌道平面垂直,磁場方向如圖所示,導軌接有兩定值電阻及電阻箱R0,R1=5Ω,R2=6Ω,其余電阻不計.電路中的電壓表量程為0~10V,電流表的量程為0~3A,現(xiàn)將R0調(diào)至30Ω,用F=40N的水平向右的力使ab垂直導軌向右平移,當棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時,兩電表中有一表正好達到滿偏,而另一表未達到滿偏.兩電表均為理想電表,則下列說法正確的是()A.當棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時,電流表滿偏B.當棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時,電壓表滿偏C.當棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時,棒ab的速度是1m/sD.當棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時,棒ab的速度是2m/s4.[2020安徽黃山模擬]如圖甲所示,兩平行光滑金屬導軌放置在水平面上且間距為L,左端接電阻R,導軌電阻不計.整個裝置處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中.將質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒ab置于導軌上.當ab受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運動時,F與金屬棒速度v的關(guān)系如圖乙所示.已知ab與導軌始終垂直且接觸良好,設(shè)ab中的感應(yīng)電流為I,ab受到的安培力大小為F安,R兩端的電壓為UR,R的電功率為P,則下圖中正確的是()5.[2020河北衡水檢測,多選]如圖所示,光滑平行導軌放在斜面上,勻強磁場垂直斜面向上,恒力F拉動金屬桿ab從靜止開始沿導軌向上滑動,ab桿始終與導軌垂直且接觸良好.ab桿從靜止開始到達到最大速度的過程中,恒力F做功為W,ab桿克服重力做功為W1,ab桿克服安培力做功為W2,ab桿動能的增加量為ΔEk,電路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q,ab桿重力勢能增加量為ΔEp,則()A.W=Q+W1+W2+ΔEk+ΔEpB.W=Q+W1+W2+ΔEkC.W=Q+ΔEk+ΔEpD.W2=Q,W1=ΔEp6.[2019山西太原二模]圖甲、乙、丙中除導體棒ab可動外,其余部分均固定不動.甲圖中的電容器C原來不帶電.所有導體棒、導軌電阻均可忽略,導體棒和導軌間的摩擦也不計.導體棒ab的質(zhì)量為m.圖中裝置均在水平面內(nèi),且都處于方向垂直水平面(即紙面)向下的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,導軌足夠長,間距為L.現(xiàn)給導體棒ab一個向右的初速度v0,則()A.三種情況下,導體棒ab最終均靜止B.三種情形下,導體棒ab最終都做勻速運動C.圖甲、丙中ab棒最終都向右做勻速運動D.圖乙中,流過電阻R的總電荷量為m7.[2019全國Ⅲ,多選]如圖,方向豎直向下的勻強磁場中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長的平行金屬導軌,兩相同的光滑導體棒ab、cd靜止在導軌上.t=0時,棒ab以初速度v0向右滑動.運動過程中,ab、cd始終與導軌垂直并接觸良好,兩者速度分別用v1、v2表示,回路中的電流用I表示.下列圖象中可能正確的()A BC D8.[2020山西太原定時訓練,12分]如圖甲所示,將一間距為L=1m的足夠長U形導軌傾斜固定,傾角為θ=37°,導軌上端連接一阻值為R=2.0Ω的電阻,整個空間存在垂直于軌道平面向上的勻強磁場,質(zhì)量為m=0.01kg、長也為L=1m、電阻為r=1.0Ω的金屬棒ab垂直放在導軌上且不會滑出導軌,導軌與金屬棒之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,金屬棒ab從靜止開始下滑,下滑的x-t圖象如圖乙所示,圖象中的OA段為曲線,AB段為直線,導軌電阻不計且金屬棒下滑過程中始終與導軌垂直且緊密接觸,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0的大小;(2)從開始到t=2.5s過程中電阻R上產(chǎn)生的熱能.9.[2019浙江紹興適應(yīng)性考試,10分]如圖所示,兩平行光滑軌道MN和PQ豎直放置,間距l(xiāng)=0.5m,其中EG和FH為兩段絕緣軌道,其余均為金屬軌道,軌道末端NQ間連接一個自感系數(shù)L=0.01H的線圈,其電阻可以忽略.在ABDC、CDFE、GHJI區(qū)域內(nèi)存在垂直軌道平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B1=B2=B3=0.2T,方向如圖,圖中d=0.4m.兩長均為0.5m的導體棒a、b通過輕質(zhì)絕緣桿連接,總質(zhì)量m=0.02kg,b棒電阻R=0.2Ω,a棒電阻不計;現(xiàn)將a、b系統(tǒng)從距離AB邊高h處由靜止釋放,a棒勻速通過ABCD區(qū)域,最終a棒以1.6m/s的速度穿出EF邊.導體棒與金屬軌道始終垂直且接觸良好.重力加速度大小g=10m/s2.(1)求h的值.(2)求a棒從進入AB邊到穿出EF邊的總時間.(3)若a棒通過GH邊時輕質(zhì)桿突然斷裂,以該位置為原點,豎直向下為x軸,求a棒在向下運動的過程中電流i與位移x的大小關(guān)系.(已知線圈上的自感電動勢為E=LΔiΔt,此過程中導體棒b考點3電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用1.C設(shè)正方形線框邊長為L,剛進入磁場時的速度為v,磁場的磁感應(yīng)強度為B,線框電阻為R,則線框剛進入磁場時所受安培力F安=B22.BC由題圖乙可知,0~1s時間內(nèi),B增大,Φ增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的方向是順時針方向,為正值;1~2s時間內(nèi),磁通量不變,無感應(yīng)電流;2~3s時間內(nèi),B的方向垂直紙面向外,B減小,Φ減小,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的方向是逆時針方向,是負值;3~4s時間內(nèi),B的方向垂直紙面向里,B增大,Φ增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的方向是逆時針方向,是負值,選項B正確,A錯誤.由左手定則可知,在0~1s內(nèi),ad邊受到的安培力方向水平向右,是正的;1~2s時間內(nèi),無感應(yīng)電流,沒有安培力;2~3s時間內(nèi),安培力水平向左,是負的;3~4s時間內(nèi),安培力水平向右,是正的.由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電動勢E=ΔΦΔt=ΔBΔtS,感應(yīng)電流I=ER=S·ΔBR·Δt,由B-t圖象可知,在0~1s、2~4s時間段內(nèi),ΔBΔ【光速解法】由法拉第電磁感應(yīng)定律E=ΔBΔtS和閉合電路歐姆定律I=ER可知,感應(yīng)電流的方向與B-t圖象的斜率正負有關(guān),由題圖乙知斜率先為正后為零最后為負,可快速得出選項B正確;再由安培力F=BIL,可知F與I和B有關(guān),由題圖乙中第1s內(nèi)B3.BC電阻R2與R0的并聯(lián)阻值為5Ω,若電流表滿偏,則電阻R2兩端電壓U=15V,超過電壓表量程,故滿偏的電表為電壓表,A錯,B正確.由歐姆定律可知,通過R2的電流I2=53A,通過R0的電流I0=13A,電阻R1兩端的電壓U1=(I0+I2)R1=10V,所以金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLv=20V;R總=R1+R2·R0R2+R0=10Ω,金屬棒4.A由題圖乙可得F=F0-kv,金屬棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢E=BLv,金屬棒中電流I=BLvR+r,金屬棒受安培力F安=BIL,對金屬棒根據(jù)牛頓第二定律有F-F安=ma,代入得F0-(k+B2L2R+r)v=ma,所以金屬棒做加速度減小的加速運動,當加速度減為零時,速度達到最大,之后做勻速運動,所以A正確;F安=B2L2v5.CD以ab桿為研究對象,根據(jù)動能定理可得W-W1-W2=ΔEk,解得W=W1+W2+ΔEk,A、B兩項錯誤;根據(jù)功能關(guān)系可知ab桿克服安培力做功為W2=Q,ab桿克服重力做功為W1=ΔEp,所以有W=Q+ΔEk+ΔEp,C、D兩項正確.6.D圖甲中,導體棒向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流而使電容器充電,當電容器C極板間電壓