高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元過關(guān)檢測10 電磁感應(yīng)（含解析）-人教版高三物理試題

單元過關(guān)檢測(十)電磁感應(yīng)一、選擇題(本題共8小題，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6～8題有多項(xiàng)符合題目要求．)1．如圖所示，關(guān)于渦流，下列說法中錯(cuò)誤的是()A．真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置B．家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場產(chǎn)生的C．阻尼擺擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng)D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能減小渦流答案B2．如圖，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a和金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，且有收縮的趨勢，由此可知，圓環(huán)a()A．順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)B．順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)C．逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)D．逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)B[由楞次定律，欲使b中產(chǎn)生順時(shí)針電流，則a環(huán)內(nèi)磁場應(yīng)向里減弱或向外增強(qiáng)，ra環(huán)的旋轉(zhuǎn)情況應(yīng)該是順時(shí)針減速或逆時(shí)針加速，由于b環(huán)又有收縮趨勢，說明a環(huán)外部磁場向外，內(nèi)部向里．]3．如圖，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路．若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，下列表述正確的是()A．線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B．穿過線圈a的磁通量變小C．線圈a有擴(kuò)張的趨勢D．線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大D[當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí)電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知通過線圈b的電流增大從而判斷出穿過線圈a的磁通量增加方向向下，所以B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律即可判斷出線圈a感應(yīng)電流方向俯視應(yīng)為逆時(shí)針，A錯(cuò)誤．再根據(jù)微元法將線圈a無限分割根據(jù)左手定則不難判斷出線圈a應(yīng)有收縮的趨勢，或直接根據(jù)楞次定律的第二描述“感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因”，因?yàn)榛瑒?dòng)觸頭向下滑動(dòng)導(dǎo)致穿過線圈a的磁通量增加，故只有線圈面積減少時(shí)才能阻礙磁通量的增加，故線圈a應(yīng)有收縮的趨勢，C錯(cuò)誤；開始時(shí)線圈a對(duì)桌面的壓力等于線圈a的重力，當(dāng)滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)，可以用“等效法”，把線圈a和b看作兩個(gè)條形磁鐵，不難判斷此時(shí)兩磁鐵的N極相對(duì)，互相排斥，故線圈a對(duì)水平桌面的壓力將增大，所以D正確．]4．如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在斜向下且與水平方向夾角為60°的勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為B的正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．規(guī)定a→b的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较?，則在0～t1時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流I和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是()D[由楞次定律可判定回路中的電流方向始終為b→a，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路中的電流大小恒定，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；由F安＝BIL可得F安隨B的變化而變化，在0～t0時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向水平向右，故外力F與F安等值反向，方向水平向左為負(fù)值；在t0～t1時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎?，綜上所述，D項(xiàng)正確．]5．如圖所示，水平面內(nèi)有兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌L1、L2，其間距d＝0.5m，左端接有電容C＝2000μF的電容器．質(zhì)量m＝20g的導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌平面上且可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動(dòng)，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．整個(gè)空間存在垂直于導(dǎo)軌所在平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T．現(xiàn)用一沿導(dǎo)軌方向向右的恒力F＝0.22N作用于導(dǎo)體棒，使導(dǎo)體棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間t，速度達(dá)到v＝5m/s，則()A．此時(shí)電容器兩端的電壓為10VB．此時(shí)電容器上的電荷量為1×10－2CC．導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，且加速度為20m/s2D．時(shí)間t＝0.4sB[當(dāng)棒運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到v＝5m/s時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝Bdv＝5V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．電容器兩端電壓U＝E＝5V，此時(shí)電容器帶的電荷量q＝CU＝1×10－2C，選項(xiàng)B正確．設(shè)回路中的電流為I，棒在力F作用下，有F－BId＝ma，又I＝eq\f(Δq,Δt)，Δq＝CΔU，ΔU＝BdΔv，a＝eq\f(Δv,Δt)，聯(lián)立解得a＝eq\f(F,m＋CB2d2)＝10m/s2，t＝eq\f(v,a)＝0.5s，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．]6．如圖所示為一圓環(huán)發(fā)電裝置，用電阻R＝4Ω的導(dǎo)體棒彎成半徑L＝0.2m的閉合圓環(huán)，圓心為O，COD是一條直徑，在O、D間接有負(fù)載電阻R1＝1Ω.整個(gè)圓環(huán)中均有B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場垂直環(huán)面穿過．電阻r＝1Ω的導(dǎo)體棒OA貼著圓環(huán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度ω＝300rad/s，則()A．當(dāng)OA到達(dá)OC處時(shí)，圓環(huán)的電功率為1WB．當(dāng)OA到達(dá)OC處時(shí)，圓環(huán)的電功率為2WC．全電路最大功率為3WD．全電路最大功率為4.5WAD[當(dāng)OA到達(dá)OC處時(shí)，圓環(huán)的電阻為1Ω，與R1串聯(lián)接入電源，外電阻為2Ω，棒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝eq\f(1,2)BL2ω＝3V，圓環(huán)上分壓為1V，所以圓環(huán)上的電功率為1W，A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)OA到達(dá)OD處時(shí)，圓環(huán)中的電阻為零，此時(shí)電路中總電阻最小，而電動(dòng)勢不變，所以電功率最大為P＝eq\f(E2,R1＋r)＝4.5W，C錯(cuò)誤，D正確．]7．如圖甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡A的電阻，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則()A．在電路甲中，斷開S后，A將逐漸變暗B．在電路甲中，斷開S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗C．在電路乙中，斷開S后，A將逐漸變暗D．在電路乙中，斷開S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗A(chǔ)D[題圖甲所示電路中，燈A和線圈L串聯(lián)，電流相同，斷開S時(shí)，線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙原電流的減小，通過R、A形成回路，燈A逐漸變暗，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；題圖乙所示電路中，電阻R和燈A串聯(lián)，燈A的電阻大于線圈L的電阻，電流則小于線圈L中的電流，斷開S時(shí)，電源不給燈供電，而線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小，通過R、A形成回路，燈A中電流比原來大，A將變得更亮，然后逐漸變暗．]8．(2019·廣東百校聯(lián)考)光滑金屬導(dǎo)軌寬L＝0.5m，電阻不計(jì)，均勻變化的磁場充滿整個(gè)軌道平面，如圖甲所示，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示．金屬棒ab的電阻為2Ω，垂直固定在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng)，且與導(dǎo)軌左端距離l＝0.2m，則()A．1s末回路中的電動(dòng)勢為0.1VB．1s末回路中的電流為1AC．2s末回路產(chǎn)生的電熱為0.01JD．2s末，ab所受安培力大小為0.05NACD[由圖知，eq\f(ΔB,Δt)＝1T/s，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：感應(yīng)電動(dòng)勢為E＝Seq\f(ΔB,Δt)＝lLeq\f(ΔB,Δt)＝0.5×0.2×1V＝0.1V，故A正確；回路中感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R)＝eq\f(0.1,2)A＝0.05A，故B錯(cuò)誤；2s內(nèi)回路產(chǎn)生的電熱為Q＝I2Rt＝0.052×2×2J＝0.01J，故C正確；2s末，B＝2T，ab所受的安培力為F＝BIL＝2×0.05×0.5N＝0.05N，故D正確．]二、非選擇題9．如圖所示，一個(gè)“U”形金屬導(dǎo)軌靠絕緣的墻壁水平放置，導(dǎo)軌長L＝1.4m，寬d＝0.2m．一對(duì)長L1＝0.4m的等寬金屬導(dǎo)軌靠墻傾斜放置，與水平導(dǎo)軌成θ角平滑連接，θ角可在0°～60°調(diào)節(jié)后固定．水平導(dǎo)軌的左端長L2＝0.4m的平面區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，方向水平向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0＝2T．水平導(dǎo)軌的右端長L3＝0.5m的區(qū)域有豎直向下的勻強(qiáng)磁場B，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間以eq\f(ΔB,Δt)＝1.0T/s均勻變大．一根質(zhì)量m＝0.04kg的金屬桿MN從斜軌的最上端靜止釋放，金屬桿與斜軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.125，與水平導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.5.金屬桿電阻R＝0.08Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．(1)求金屬桿MN上的電流大小，并判斷方向；(2)金屬桿MN從斜軌滑下后停在水平導(dǎo)軌上，求θ角多大時(shí)金屬桿所停位置與墻面的距離最大，并求此最大距離xm.解析(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律，則有：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)dL3由閉合電路歐姆定律得：I＝eq\f(E,R)由上式，可得MN棒上的電流大?。篒＝1.25A根據(jù)右手定則，則MN棒上的電流方向：N→M；(2)設(shè)導(dǎo)體棒滑出水平磁場后繼續(xù)滑行x后停下，由動(dòng)能定理得：mgL1sinθ－μ1mgL1cosθ－μ2(mg＋B0Id)(L2－L1cosθ)－μ2mgx＝0代入數(shù)據(jù)得：0．16sinθ＋0.16cosθ－0.18＝0.2x當(dāng)θ＝45°時(shí)，x最大，解得：x＝0.8eq\r(2)m－0.9m＝0.23m則有：xm＝L2＋x＝0.63m.答案(1)1.25N由N→M(2)45°0.63m10．如圖甲所示，空間存在一有界勻強(qiáng)磁場，磁場的左邊界如虛線所示，虛線右側(cè)足夠大區(qū)域存在磁場，磁場方向豎直向下．在光滑絕緣水平面內(nèi)有一長方形金屬線框，ab邊長為l＝0.2m，線框質(zhì)量m＝0.1kg、電阻R＝0.1Ω，在水平向右的外力F作用下，以初速度v0＝1m/s勻加速進(jìn)入磁場，外力F大小隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示．以線框右邊剛進(jìn)入磁場時(shí)開始計(jì)時(shí)，求：(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；(2)線框進(jìn)入磁場的過程中，通過線框的電荷量q；(3)若線框進(jìn)入磁場過程中F做功為WF＝0.27J，求在此過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱Q.解析(1)由F－t圖象可知，當(dāng)線框全部進(jìn)入磁場時(shí)，F(xiàn)＝0.2N，線框的加速度：a＝eq\f(F,m)＝eq\f(0.2,0.1)m/s2＝2m/s2，t＝0時(shí)刻線框所受的安培力：F安＝BIl＝eq\f(B2l2v0,R)，由圖象乙可知：此時(shí)外力F＝0.3N，由牛頓第二定律得：F－F安＝ma，代入數(shù)據(jù)解得：B＝0.5T(2)線框進(jìn)入磁場過程通過橫截面電荷量：q＝IΔt，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(Blx,Δt)，由閉合電路歐姆定律得：I＝eq\f(E,R)，解得電荷量：q＝eq\f(Blx,R)，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)得：x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，代入數(shù)據(jù)解得：x＝0.75m，q＝0.75C(3)線框進(jìn)入磁場過程，由能量守恒定律：WF＝Q＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,t)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，vt＝v0＋at代入數(shù)據(jù)解得：Q＝0.12J.答案(1)0.5T(2)0.75C(3)0.12J11．如圖所示，絕緣水平面內(nèi)固定有一間距d＝1m、電阻不計(jì)的足夠長光滑矩形導(dǎo)軌AKDC，導(dǎo)軌兩端接有阻值分別為R1＝3Ω和R2＝6Ω的定值電阻．矩形區(qū)域AKFE、NMCD范圍內(nèi)均有方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝1T的勻強(qiáng)磁場Ⅰ和Ⅱ.一質(zhì)量m＝0.2kg.電阻r＝1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上AK與EF之間某處，在方向水平向右，大小F0＝2N的恒力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，剛要到達(dá)EF時(shí)導(dǎo)體棒ab的速度大小v1＝3m/s，導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場Ⅱ后，導(dǎo)體棒ab中通過的電流始終保持不變．導(dǎo)體棒ab在運(yùn)動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，空氣阻力不計(jì)．(1)求導(dǎo)體棒ab剛要到達(dá)EF時(shí)的加速度大小a1；(2)求兩磁場邊界EF和MN之間的距離L；(3)若在導(dǎo)體棒ab剛要到達(dá)MN時(shí)將恒力F0撤去，求導(dǎo)體棒ab能繼續(xù)滑行的距離s以及滑行該距離s的過程中整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱Q.解析(1)導(dǎo)體棒ab剛要到達(dá)EF時(shí)，在磁場Ⅰ中切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：E1＝Bdv1經(jīng)分析可知，此時(shí)導(dǎo)體棒ab所受安培力的方向水平相左，由牛頓第二定律有：F0－BI1d＝ma1根據(jù)閉合電路的歐姆定律有：I1＝eq\f(E1,R＋r)上式中：R＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝2Ω解得：a1＝5m/s2(2)導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場Ⅱ后，受到的安培力與F0平衡，做勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒ab中通過的電流I2保持不變，有：F0＝BI2d，其中I2＝eq\f(Bdv2,R＋r)，解得v2＝6m/s.設(shè)導(dǎo)體棒ab從EF運(yùn)動(dòng)到MN的過程中的加速度大小為a2，根據(jù)牛頓第二定律