2022届高三物理一轮复习知能检测：10-3电磁感应规律的综合应用-.docx

随堂演练1如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽视不计MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动令U表示MN两端电压的大小，则()AUvBlBUvBlCUvBl DU2vBl解析：电路中电动势为EBlv，则MN两端电压大小URBlv.答案：A2(2021年高考课标)如右图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动t0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列vt图象中，可能正确描述上述过程的是()解析：导线框刚进入磁场时速度设为v0，此时产生的感应电动势EBLv0，感应电流I，线框受到的安培力FBLI.由牛顿其次定律Fma知，ma，由楞次定律知线框开头减速，随v减小，其加速度a减小，故进入磁场时做加速度减小的减速运动当线框全部进入磁场开头做匀速运动，在出磁场的过程中，仍做加速度减小的减速运动，故只有D选项正确答案：D3(2022年黄山模拟)如图甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60的斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态规定ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F的正方向，则在0t1时间内，选项图中能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是()解析：闭合回路的面积不变，只有磁感应强度转变，由图乙可知，在0t1时间内，Bt图象的斜率不变，故产生的感应电动势恒定，感应电流的方向不变，依据楞次定律可推断出，感应电流方向始终是由ba，即始终取负值，A、B错误因导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态，所以水平外力F与安培力F安沿水平方向的分力等大、反向，又因F安BILB，依据左手定则可知，在0t0时间内，F安的水平分力向右，在t0t1时间内，F安的水平分力向左，故在0t0时间内，水平外力F向左，在t0t1时间内，水平外力F向右，C错误，D正确答案：D4(2022年高考山东卷改编)如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为，上端接有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开头匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，下列选项正确的是()AP2mgvsin BP3mgvsin C当导体棒速度达到时加速度为gsin D当速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功解析：当导体棒第一次匀速运动时，沿导轨方向：mgsin ；当导体棒其次次达到最大速度时，沿导轨方向：Fmgsin ，即Fmgsin ，此时拉力F的功率PF2v2mgvsin ，选项A正确、B错误；当导体棒的速度达到v/2时，沿导轨方向：mgsin ma，解得agsin ，选项C错误；导体棒的速度达到2v以后，拉力与重力的合力做功全部转化为R上产生的焦耳热，选项D错误答案：A限时检测 (时间：45分钟，满分：100分)命题报告老师用书独具学问点题号电磁感应中的电路问题1、7电磁感应中的图象问题2、6、9、11电磁感应中的能量问题3、4、10电磁感应中的力、电综合问题5、8、12一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1如图所示，M1N1与M2N2是位于同一水平面内的两条平行金属导轨，一个半径为L的半圆形硬导体ef和金属杆ab均与导轨垂直且可在导轨上无摩擦滑动，金属杆ab上有一电压表(其电阻为R0)，半圆形硬导体ef的电阻为r，其余电阻不计，则下列说法不正确的是()A若ab固定、ef以速度v滑动时，电压表读数为B若ab固定、ef以速度v滑动时，ef两点间电压为C当ab、ef以相同的速度v同向滑动时，电压表读数为零D当ab、ef以大小相同的速度v反向滑动时，电压表读数为解析：若ab固定，ef以速度v滑动时，感应电动势为E2BLv，由闭合电路欧姆定律可知，ef两点间的电压为；当ab、ef以相同的速度v同向滑动时，由楞次定律可知回路中没有感应电流，故此时电压表读数为零；当ab、ef以大小相同的速度v反向滑动时，E4BLv，电压表读数为.综上所述，B、C、D选项正确，A选项错误答案：A2电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器如图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为()解析：对应感应电流为In，可见，感应电流与磁通量的变化率有关，类比v t图象斜率的物理意义，不难发觉， t图线上各点处切线的斜率的确定值表示感应电流的大小，斜率的正负表示电流的方向，依据图乙，在0t0时间内，感应电流I的大小先减小到零，然后再渐渐增大，电流的方向转变一次，据此可知，只有选项B正确答案：B3如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对线框做的功分别为Wa、Wb，则WaWb为()A14 B12C11 D不能确定解析：依据能的转化和守恒可知，外力做功等于电能，而电能又全部转化为焦耳热WaQaWbQb由电阻定律知，Rb2Ra，故WaWb14.答案：A4(2021年高考天津理综)如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面对里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；其次次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则()AQ1Q2，q1q2BQ1Q2，q1q2CQ1Q2，q1q2DQ1Q2，q1q2解析：依据法拉第电磁感应定律EBlv、欧姆定律I和焦耳定律QI2Rt，得线圈进入磁场产生的热量Q，由于lablbc，所以Q1Q2.依据，及qt得q，故q1q2.选项A正确，选项B、C、D错误答案：A5.(2022年安庆模拟)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示，除电阻R外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则()A释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为abC金属棒的速度为v时，电路中的电功率为B2L2v2/RD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的削减量解析：金属棒由静止释放瞬间速度为零，感应电动势为零，没有安培力的作用，故加速度等于重力加速度，A选项错误；依据右手定则可推断出，金属棒向下运动时感应电流方向向右，故流过电阻R的电流方向为ba，B选项错误；金属棒的速度为v时，依据PEI，EBLv，I，得P，C选项正确；依据能量守恒定律，金属棒的重力势能的削减量等于金属棒的动能的增加量、弹簧弹性势能的增加量与电阻R上产生的热量之和，D选项错误答案：C62021年沈阳召开的第十二届全运动上100 m赛跑跑道两侧设有跟踪仪，其原理如图甲所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L0.5 m，一端通过导线与阻值为R0.5 的电阻连接；导轨上放一质量为m0.5 kg的金属杆，金属杆与导轨的电阻忽视不计；匀强磁场方向竖直向下用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上，使杆运动当转变拉力的大小时，相对应的速度v也会变化，从而使跟踪仪始终与运动员保持全都已知v和F的关系如图乙(取重力加速度g10 m/s2)则()A金属杆受到的拉力与速度成正比B该磁场磁感应强度为0.5 TC图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的阻力大小D导轨与金属杆之间的动摩擦因数为0.2解析：由图象可知拉力与速度是一次函数，但不成正比，故A错；图线在横轴的截距是速度为零时的F，此时金属杆将要运动，此时阻力最大静摩擦力等于F，也等于运动时的滑动摩擦力，C对；由FBILmg0及I可得：Fmg0，从图象上分别读出两组F、v数据代入上式即可求得B1 T，0.4，所以选项B、D错答案：C7如图所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直纸面对里的匀强磁场中，磁感应强度为B.电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动，则()A电容器两端的电压为零B电阻两端的电压为BLvC电容器所带电荷量为CBLvD为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为解析：当导线MN匀速向右运动时，导线MN产生的感应电动势恒定，稳定后，电容器既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端无电压，电容器两极板间电压UEBLv，所带电荷量QCUCBLv，故选项A、B错，选项C对；导线MN匀速运动时，因无电流而不受安培力，故拉力为零，选项D错答案：C8两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，顶端接阻值为R的电阻质量为m、电阻为r的金属棒在距磁场上边界某处由静止释放，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示，不计导轨的电阻，重力加速度为g，则()A金属棒在磁场中运动时，流过电阻R的电流方向为abB金属棒的速度为v时，金属棒所受的安培力大小为C金属棒的最大速度为D金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R的热功率为2R解析：金属棒在磁场中向下运动时，由楞次定律知，流过电阻R的电流方向为ba，选项A错误；金属棒的速度为v时，金属棒中感应电动势EBLv，感应电流IE/(Rr)，所受的安培力大小为FBIL，选项B正确；当安培力Fmg时，金属棒下落速度最大，金属棒的最大速度为v，选项C错误；金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R和r的热功率为Pmgv2(Rr)，电阻R的热功率为2R，选项D错误答案：B9(2021年高考福建理综)如右图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻线框下落过程外形不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行，线框平面与磁场方向垂直设OO下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不行能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()解析：线框先做自由落体运动，因线框下落高度不同，故线框ab边刚进磁场时，其所受安培力F安与重力mg的大小关系可分以下三种状况：当F安mg时，线框匀速进入磁场，其速度v，选项D有可能；当F安mg时，线框减速进入磁场；ag，v减小，a减小，线框做加速度渐渐减小的减速运动，当线框未完全进入磁场而a减为零时，即此时F安mg，线框开头做匀速运动，当线框完全进入磁场后做匀加速直线运动，选项B有可能故不行能的只有选项A.答案：A10.(2022年马鞍山调研)如图所示，电阻不计的平行金属导轨与水平面成角，导轨与定值电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面有一导体棒ab，质量为m，其电阻R0与定值电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为.若使导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到的安培力大小为F，此时()A电阻R1消耗的热功率为Fv/3B电阻R0消耗的热功率为Fv/6C整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgvcos D整个装置消耗的机械功率为Fv解析：导体棒相当于一个电源，导体棒的电阻相当于电源内阻，定值电阻R1和R2并联后相当于外电路，此时安培力F的功率Fv等于整个电路中消耗的热功率，由于电阻R0与定值电阻R1和R2的阻值均相等，而流过电阻R0的电流大小等于流过定值电阻R1或R2的电流的2倍，所以电阻R0消耗的热功率是定值电阻R1或R2的4倍，电阻R1消耗的热功率为Fv/6，电阻R0消耗的热功率为2Fv/3，故选项A、B错误；整个装置的摩擦力大小为Ffmgcos ，方向与速度v方向相反，所以其消耗的热功率为mgvcos ，选项C正确；整个装置消耗的机械功率为PW/t，其中W为整个装置减小的机械能，其大小等于导体棒受到的除重力外其他外力做功的代数和，即WW安Wf，所以P(W安Wf)/tFvmgvcos ，选项D错误答案：C二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)(2022年芜湖质检)如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直金属线圈所围的面积S200 cm2，匝数n1000，线圈电阻r1.0 .线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R4.0 .匀强磁场的磁感应强度随时间变化的状况如图乙所示，求：(1)在t2.0 s时刻，通过电阻R的感应电流大小；(2)在t5.0 s时刻，电阻R消耗的电功率；(3)06.0 s内整个闭合电路中产生的热量解析：(1)依据法拉第电磁感应定律，04.0 s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流t2.0 s时的感应电动势E1nn依据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流I1解得I10.2 A.(2)由图象可知，在4.06.0 s时间内，线圈中产生的感应电动势E2nn依据闭合电路欧姆定律，t5.0 s时闭合回路中的感应电流I20.8 A电阻消耗的电功率P2IR2.56 W.(3)依据焦耳定律，04.0 s内闭合电路中产生的热量Q1I(rR)t10.8 J406.0 s内闭合电路中产生的热量Q2I(rR)t26.4 J06.0 s内闭合电路中产生的热量QQ1Q27.2 J.答案：(1)0.2 A(2)2.56 W(3)7.2 J12(15分)如图所示，螺线管横截面积为S，线圈匝数为N，电阻为R1，管内有水平向左的变化磁场螺线管与足够长的平行金属导轨MN、PQ相连并固定在同一平面内，与水平面的夹角为，两导轨间距为L.导轨电阻忽视不计导轨处于垂直斜面对上、磁感应强度为B0的匀强磁场中金属杆ab垂直导轨，杆与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦滑动已知金属杆ab的质量为m，电阻为R2，重力加速度为g.忽视螺线管磁场对金属杆ab的影响忽视空气阻力(1)为使ab杆保持静止，求通过ab杆的电流的大小和方向；(2)当ab杆保持静止时，求螺线管内磁场的磁感应强度B的变化率；(3)若螺线管内磁场的磁感应强度的变化率k(k0)，将金属杆ab由静止释放，杆将沿斜面对下运动，求当杆的速度为v时杆的加速度大小解析：(1)以金属杆ab为争辩对象，为使ab杆保持静止，ab杆应受到沿导轨向上的安培力，依据左手定则可以推断通过ab杆的电流方向为由b到a.依据平衡条件得mgsin B0IL0，得I.(2)依据法拉第电磁感应定律ENNS依据欧姆定律I得.(3)依据法拉第电磁感应定律得螺线管内的感应电动势E1NSNSkab杆切割磁感线产生的电动势E2B0Lv总电动势E总E1E2感应电流I依据牛顿其次定律mgsin Fma其中安培力FB0IL所以agsin .答案：(1)方向由b到a(2)(3)gsin