【先学后教新思路】2020高考物理一轮复习-教案20-电磁感应.docx

(满分：100分时间：60分钟)一、单项选择题(每小题4分，共8分)1. 如图1所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，在磁场中有一个边长为L的正方形刚性金属框，ab边的质量为m，电阻为R，其他三边的质量和电阻均不计cd边上装有固定的水平轴，将金属框自水平位置由静止释放，第一次转到竖直位置时，ab边的速度为v，不计一切摩擦，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法正确的是()图1A通过ab边的电流方向为abBab边经过最低点时的速度vCa、b两点间的电压渐渐变大D金属框中产生的焦耳热为mgLmv2答案D解析ab边向下摇摆过程中，磁通量渐渐减小，依据楞次定律及右手定则可知感应电流方向为ba，选项A错误；ab边由水平位置到达最低点过程中，机械能不守恒，v，所以选项B错误；金属框摇摆过程中，ab边受安培力作用，故当重力与安培力沿其摇摆方向分力的合力为零时，a、b两点间电压最大，选项C错误；依据能量转化和守恒定律可知，金属框中产生的焦耳热应等于此过程中机械能的损失，故选项D正确2 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个面积不变的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图2甲所示，取线圈中磁场B的方向向上为正，当磁场中的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，下列选项中能正确表示线圈中感应电流随时间变化的是()图2答案A解析由法拉第电磁感应定律和楞次定律可知，在0，感应电流的方向应与图示方向相反，即为负方向，故B、C错误；在T，原磁场为反方向且磁场在增加，可推断感应电流方向与图示的方向相反，为负方向，且其大小为0时间内的2倍，故A正确，D错误二、多项选择题(每小题6分，共36分)3. 用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，正方形的一半放在垂直于纸面对里的匀强磁场中，如图3所示，当磁场以的变化率增大时，则 ()图3A线圈中感应电流方向为acbdaB线圈中产生的电动势EC线圈中a点电势高于b点电势D线圈中a、b两点间的电势差为答案AB解析依据楞次定律可知，选项A正确；线圈中产生的电动势E，选项B正确；线圈中的感应电流沿逆时针方向，所以a点电势低于b点电势，选项C错误；线圈左边的一半导线相当于电源，右边的一半相当于外电路，a、b两点间的电势差相当于路端电压，其大小为U，选项D错误4. 矩形线圈abcd，长ab20 cm，宽bc10 cm，匝数n200，线圈回路总电阻R5 .整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图4所示，则()图4A线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B线圈回路中产生的感应电流为0.4 AC当t0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016 ND在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 J答案BD解析由EnnS可知，由于线圈中磁感应强度的变化率 T/s0.5 T/s为常数，则回路中感应电动势为En2 V，且恒定不变，故选项A错误；回路中感应电流的大小为I0.4 A，选项B正确；当t0.3 s时，磁感应强度B0.2 T，则安培力为FnBIl2000.20.40.2 N3.2 N，故选项C错误；1 min内线圈回路产生的焦耳热为QI2Rt0.42560 J48 J选项D正确5. 如图5所示，宽度为d的有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面，一质量为m的椭圆形导体框平放在桌面上，椭圆的长轴平行磁场边界，短轴小于d.现给导体框一个初速度v0(v0垂直磁场边界)，已知导体框全部在磁场中的速度为v，导体框全部出磁场后的速度为v1；导体框进入磁场过程中产生的焦耳热为Q1，导体框离开磁场过程中产生的焦耳热为Q2.下列说法正确的是 ()图5A导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向B导体框进出磁场都是做匀变速直线运动CQ1Q2DQ1Q2m(vv)答案ACD解析由楞次定律可以推断，导体框离开磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向，选项A正确；导体框进出磁场时受到的安培力是变力，做非匀变速直线运动，选项B错误；安培力始终是阻力，故导体框做减速运动，进入磁场时的速度大于离开磁场时的速度，进入磁场时产生的焦耳热Q1大于离开磁场时产生的焦耳热Q2，选项C正确；由能量守恒得Q1Q2m(vv)，选项D正确6 如图6所示的甲、乙两个电路，电感线圈的自感系数足够大，且直流电阻不行忽视，闭合开关S，待电路达到稳定后，灯泡均能发光现将开关S断开， 这两个电路中灯泡亮度的变化状况可能是 ()图6A甲电路中灯泡将渐渐变暗B甲电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗C乙电路中灯泡将渐渐变暗D乙电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗答案AD解析S断开，电感线圈L产生自感，阻碍原电流的变化，L相当于新回路的电源，甲图中流过灯泡的电流在I灯IL的基础上渐渐减小，甲灯泡会渐渐变暗，A项正确乙图中，电流在IL的基础上渐渐减小，若ILI灯，则会发觉乙灯泡先闪亮后熄灭，D项正确7 如图7甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1L2之间、L3L4之间存在匀强磁场，大小均为1 T，方向垂直于虚线所在平面现有一矩形线圈abcd，宽度cdL0.5 m，质量为0.1 kg，电阻为2 ，将其从图示位置由静止释放(cd边与L1重合)，速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，已知t1t2的时间间隔为0.6 s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向(重力加速度g取10 m/s2)则 ()图7A在0t1时间内，通过线圈的电荷量为0.25 CB线圈匀速运动的速度大小为8 m/sC线圈的长度为1 mD0t3时间内，线圈产生的热量为4.2 J答案AB解析由题图乙知，t2t3时间内ab在L3L4内做匀速直线运动，而EBLv2，FBL，Fmg，联立解得：v28 m/s，选项B正确从cd边出L2到ab边刚进入L3线圈始终是匀加速，因而ab刚进磁场时，cd也应刚进磁场，设磁场宽度为s，有：3sv2tgt2，得：s1 m，从而有：ad2s2 m，选项C错误在0t3时间内由能量守恒定律得：Qmg5smv1.8 J，选项D错误.0t1时间内，通过线圈的电荷量为q0.25 C，选项A正确8. 两根相距为L的足够长的金属弯角光滑导轨按如图8所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边与水平面的夹角为37.质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨的电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v沿导轨匀速运动时，cd杆恰好处于静止状态，重力加速度为g，以下说法正确的是 ()图8Aab杆所受拉力F的大小为mgtan 37B回路中电流为C回路中电流的总功率为mgvsin 37Dm与v大小的关系为m答案AD解析对cd杆，BILcos 37mgsin 37，对ab杆，FBIL，联立解得ab杆所受拉力F的大小为Fmgtan 37，故A对；回路中电流为I，故B错；回路中电流的总功率为Fvmgvtan 37，故C错；I，又I，故m，故D对三、非选择题(共56分)9 (28分)(2022天津理综11) 如图9所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l0.5 m，左端接有阻值R0.3 的电阻一质量m0.1 kg，电阻r0.1 的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4 T金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开头以a2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x9 m时撤去外力，金属棒连续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：图9 (1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功WF.答案(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J解析(1)设金属棒匀加速运动的时间为t，回路的磁通量的变化量为，回路中的平均感应电动势为，由法拉第电磁感应定律得其中Blx设回路中的平均电流为，由闭合电路欧姆定律得则通过电阻R的电荷量为qt联立式，得q代入数据得q4.5 C(2)设撤去外力时金属棒的速度为v，对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v22ax设金属棒在撤去外力后的运动过程中克服安培力所做的功为W，由动能定理得W0mv2撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2W联立式，代入数据得Q21.8 J(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221，可得Q13.6 J在金属棒运动的整个过程中，外力F克服安培力做功，由功能关系可知WFQ1Q2由式得WF5.4 J.10(28分)如图10甲所示，空间存在一垂直纸面对里的水平磁场，磁场上边界OM水平，以O点为坐标原点，OM为x轴，竖直向下为y轴，磁感应强度大小在x方向保持不变、y轴方向按Bky变化，k为大于零的常数一质量为m、电阻为R、边长为L的正方形线框abcd从图示位置由静止释放，运动过程中线框始终在同一竖直平面内且ab边水平，当线框下降h0(h0L)高度时达到最大速度，线框cd边进入磁场时开头做匀速运动，重力加速度为g.求：(1)线框下降h0高度时的速度大小v1和匀速运动时的速度大小v2；(2)线框从开头释放到cd边刚进入磁场的过程中产生的电能E；(3)若将线框从图示位置以水平向右的速度v0抛出，在图乙中大致画出线框上a点的轨迹图10答案(1)(2)mgL(3)见解析图解析(1)线框下降h0高度时达到最大速度，此时其所受合外力为零，电路中产生的感应电流I1由平衡条件有mgB1I1L而B1kh0解得v1线框cd边进入磁场开头做匀速运动时，电路中产生的感应电流I2则I2由平衡条件有mgB2I2L解得v2(2)由能量守恒定律有EmgLmv解得EmgL(3)线框上a点的轨迹如图所示