2019年高考物理二轮复习 专题强化十二 电磁感应

专题强化十二电磁感应一、选择题：本题共10小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分12018贵阳市高三一模如图所示，在x0的区域有在垂直于xOy平面(纸面)向里的匀强磁场，现用力使一个等边三角形闭合导线(粗细均匀)框，沿x轴向右匀速运动，运动中线框平面与纸面平行，底边BC与y轴平行，从顶点A刚入磁场开始计时，在线框全部进入磁场过程中，其感应电流I(取顺时针方向为正)与时间t的关系图线为下图中的()2(多选)2018黄山市一模如图1，闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图2所示规定垂直纸面向外为磁场的正方向，线框中顺时针电流的方向为感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向关于线框中的感应电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列选项正确的是()32018江苏二模如图所示的电路中，三个灯泡A、B、C完全相同，电感L自感系数很大，其直流电阻与定值电阻R相等，D为理想二极管，下列判断中正确的是()A闭合开关S的瞬间，灯泡A和C同时亮B闭合开关S的瞬间，只有灯泡C亮C闭合开关S稳定后，灯泡A、B、C一样亮D在电路稳定后，断开开关S的瞬间，灯泡B、C均要亮一下再熄灭42018石嘴山市模拟 如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落如果线圈受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为()Aa1a2a3a4 Ba1a3a2a4Ca1a3a4a2 Da4a2a3a15(多选)2018南平市高三模拟如图所示，一匝数为n，边长为L，质量为m，电阻为R的正方形导体线框abcd，与一质量为3 m的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连在导体线框上方某一高处有一宽度为L的上、下边界水平的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里现将物块由静止释放，当ad边从磁场下边缘进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，不计切摩擦重力加速度为g.则()A线框ad边进入磁场之前线框加速度a2gB从线框全部进入磁场到完全离开磁场的过程中，通过线框的电荷量qC整个运动过程线框产生的焦耳热为Q4mgLD线框进入磁场时的速度大小v62018河南省六市联考如图甲所示，一匝数N10匝、总电阻R7.5 、ad长L10.4 m、ab宽L20.2 m的匀质矩形金属线框静止在粗糙水平面上，线框的bc边正好过半径r0.1 m的圆形磁场的直径，线框的左半部分处于垂直线框平面向上的匀强磁场区域内，磁感应强度B01T，圆形磁场的磁感应强度为B，方向垂直线框平面向下，大小随时间变化规律如图乙所示，已知线框与水平面间的最大静摩擦力f1.2 N，3，则()At0时刻穿过线框的磁通量大小为0.01 WbB线框静止时，线框中的感应电流为0.2 AC线框静止时，ad边所受安培力水平向左，大小为0.8 ND经时间t2 s，线框开始滑动7(多选)2018贺州、崇左两市联考如图所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一水平面上，两导轨间距L0.20 m，两导轨的左端之间连接的电阻R0.40 ，导轨上停放一质量m0.10 kg的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻r0.10 ，导轨的电阻可忽略不计整个装置处于磁感应强度B0.50 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下现用一水平外力F水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示则金属杆开始运动经t5.0 s时()A通过金属杆的感应电流的大小为1 A，方向由b指向aB金属杆的速率为4 m/sC外力F的瞬时功率为1 WD05.0 s内通过R的电荷量为5 C8(多选)2018洛阳市模拟如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R.导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，则0t2时间()A电容器C的电荷量大小始终没变B电容器C的a板先带正电后带负电CMN所受安培力的大小始终没变DMN所受安培力的方向先向右后向左9(多选)2018太原市二模如图所示，在竖直面内有方向垂直纸面向里、高度为h的有界匀强磁场，磁场上、下边界水平将边长为l(lh)、质量为m的正方形金属线框abcd从磁场上方某处由静止释放，设ab边通过磁场上边界和磁场下边界时的速度分别为v1和v2；cd边通过磁场下边界时的速度为v3.已知线框下落过程中ab边始终水平、ad边始终竖直，下列说法正确的是()A若v1v2，则一定有v2v3B若v1v2，则一定有v2v3C若v1v2，从ab离开磁场到cd离开磁场的过程中，线框内产生的焦耳热为mghD从ab进入磁场到cd离开磁场的过程中，线框内产生的焦耳热为mghmvmv102018开封市一模如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为B1B，B22B.一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为，则下列结论中正确的是()A此过程中通过线框截面的电量为B此过程中回路产生的电能为0.5mv2C此时线框的加速度为D此时线框中的电功率为二、计算题：本题共4小题，共50分11(12分) 2018南京市、盐城市联考如图甲所示，正方形闭合线圈abcd边长为10 cm，总电阻为2.0 ，匝数为100匝，放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，求：(1)在02 s内线圈中感应电动势的大小；(2)在t1.0 s时线圈的ab边所受安培力的大小和方向；(3)线圈中感应电流的有效值12(12分) 2018茂名市二模如图所示，间距L1 m的两根足够长的固定水平平行导轨间存在着匀强磁场，其磁感应强度大小B1 T、方向垂直于纸面向里，导轨上有一质量M0.1 kg，电阻r1 的金属棒MN与导轨垂直且在水平拉力F作用下以v2 m/s的速度水平向左匀速运动R12 ，R22 ，C5F，导轨和棒之间的动摩擦因数0.2.开关S1、S2闭合，电路稳定后，求：(g10 m/s2)(1)水平拉力F的大小；(2)断开S1后，流过R2的电荷量13(12分) 2018益阳市高三4月份调研如图甲所示，两电阻不计的平行光滑金属导轨倾斜放置，倾角37，导轨间距d0.4 m，下端接有定值电阻R04 ，在导轨的CDEF矩形区域内存在垂直于导轨向上的匀强磁场，xDE5 m，该匀强磁场的磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，现将一金属棒在导轨上端由静止释放，金属棒电阻R1 ，经t1 s金属棒运动到EF位置并开始做匀速运动，取g10 m/s2，sin370.6，求：(1)01 s和12 s时间内通过金属棒的电流分别为多大；(2)金属棒的质量及02 s时间内金属棒中产生的热量14(14分) 2018齐齐哈尔市高三二模如图所示，两条平行的水平导轨FN、EQ间距为L，导轨的左侧与两条竖直固定、半径为r的光滑圆弧轨道平滑相连，圆弧轨道的最低点与导轨相切，在导轨左边宽度为d的EFHG矩形区域内存在磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场，且在磁场的右边界垂直导轨放有一金属杆甲，右边界处无磁场现将一金属杆乙从圆弧轨道的最高点PM处由静止释放，金属杆乙滑出磁场时，与金属杆甲相碰(作用时间极短)，并粘连在一起，最终它们停在距磁场右边界为d的虚线CD处，已知金属杆甲、乙的质量均为m，接入电路的电阻均为R，它们与导轨间的动摩擦因数均为，且它们在运动过程中始终与导轨间垂直且接触良好，导轨的电阻不计，重力加速度为g，求：(1)金属杆乙通过圆弧轨道最低点时受到的支持力大小N；(2)金属杆乙与甲相碰前的速度大小；(3)整个过程中，感应电流通过金属杆甲所产生的热量Q.专题强化十二电磁感应1B导线框匀速进入磁场，有效切割长度不断增大，L2vttan30，切割磁感线产生感应电动势EBLv2Blv2tan30t，根据欧姆定律可知，感应电流It，感应电流大小与时间成正比，B选项正确2BC根据法拉第电磁感应定律可知，En，根据欧姆定律可知，IE，分析Bt图象可知，01 s时间内，B线性增大，感应电流恒定，根据楞次定律可知，感应电流顺时针方向，安培力FBIL，水平向右，随B线性变化，D选项错误；1 s2 s时间内，磁通量不变，无感应电流；2 s3 s，B减小，减小，根据楞次定律可知，感应电流恒定，沿逆时针方向，安培力水平向左，逐渐减小；3 s4 s内，感应电流沿逆时针方向，安培力水平向左，逐渐增大，B、C选项正确3B闭合开关的瞬间，由于自感现象，电感L中产生自感电动势，阻碍原电流的增大，该路不能导通，灯A不亮，二极管具有单向导电性，加反向电压，该路不能导通，灯B不亮，故只有灯泡C亮，A、C选项错误，B选项正确；电路稳定后，断开开关S的瞬间，电感L相当于电源，右端为正极，其直流电阻与定值电阻R相等，所以A、C两个支路的电流是相等的，灯泡B、C并联，B要亮一下再熄灭，流过C的电流比原电流小，C不能闪亮一下，而是逐渐熄灭，D选项错误4B未进入磁场前，线框受到重力作用，加速度a1g，进磁场的过程中，受到重力和向上的安培力作用，加速度a2g，完全进入磁场后，不产生感应电流，不受安培力，受重力作用，加速度a3g，离开磁场时，受到重力和向上的安培力作用，加速度a4g，由于此时速度较大，故a2a4，即a1a3a2a4，B选项正确5CD线框ad边进入磁场之前，以物块和线框为研究对象，根据牛顿第二定律可知，ag，A选项错误；根据电荷量的定义式可知，qn，从线框全部进入磁场到完全离开磁场的过程中，通过线框的电荷量qn，B选项错误；当ad边从磁场下边缘进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，mgF安3mg，解得F安2mg，整个运动过程线框产生的焦耳热等于克服安培力做的功QW安F安2L4mgL，C选项正确；F安，根据平衡条件可知，mg3mg，解得v，D选项正确6A穿过线框的磁通量等于磁感线的净条数，B0L1B1r20.01 Wb，A选项正确；线框静止时，圆形磁场发生变化，产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可知，Ennr20.75 V，根据欧姆定律可知，感应电流I0.1 A，B选项错误；根据楞次定律可知，线框内产生逆时针的感应电流，根据左手定则可知，ad边受到的安培力的方向向左，FNBIL10.4 N，C选项错误；分析图乙可知，B25t，根据左手定则可知，右侧的bc边受到的安培力F方向向左，线框受到安培力的合力等于最大静摩擦力时，F安FF1.2 N，解得，F0.8 N，B4 T，对应图乙可知，在t0.4 s时刻，右侧的磁感应强度B4T，线框在t0.4 s后就开始滑动，D选项错误7AC分析图乙可知，t5.0 s时，U0.4 V，根据欧姆定律可知，电路中的电流I1 A，根据右手定则可知，电流的方向由b指向a，A选项正确；ab杆切割磁感线产生感应电动势，EBLv，根据欧姆定律可知，EI(Rr)0.5 V，联立解得金属杆的速度大小v5.0 m/s，B选项错误；感应电动势Ev，图乙中所示电压随时间线性变化，则表明速度随时间线性变化，金属杆应向右做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a1.0 m/s2，根据牛顿第二定律可知，FBILma，F的瞬时功率PFv1.0 W，C选项正确；t5.0 s时间内金属杆移动的位移xat212.5 m，通过R的电荷量q2.5 C，D选项错误8AD分析图乙可知，磁感应强度先是垂直纸面向外的线性减小后是垂直纸面向里的线性增大，斜率恒定不变，根据法拉第电磁感应定律可知，EnS，即E，故感应电动势恒定不变，感应电流恒定不变，电容器测量定值电阻R两端的电压，电荷量大小恒定不变，A选项正确；根据楞次定律可知，回路中产生逆时针的感应电流，电容器C的a板始终带正电，B选项错误；根据安培力公式FBIL可知，MN受到的安培力大小先减小后增大，C选项错误；根据楞次定律的推广含义增缩减扩可知，0t1时间内，MN受到的安培力方向向右，t1t2时间内，MN受到的安培力方向向左，D选项正确9AC分析题意可知，lh，则线框完全进入磁场后，不产生感应电流，做匀加速直线运动，若v1v2，线框进入磁场时做减速运动，而线框出磁场与进磁场的运动情况相同，一定有v2v3，A选项正确；若v1v2，线框进入磁场时做减速运动，即mg，ab边通过磁场下边界时的速度为v2，如果mg，则线框离开磁场时，做加速运动，v2v3，B选项错误；若v1v2，从ab离开磁场到cd离开磁场的过程中线框内产生的焦耳热等于ab进入磁场到ab离开磁场的过程中线框内产生的焦耳热，等于线框重力势能的减少量mgh，C选项正确；从ab进入磁场到cd离开磁场的过程中，线框内产生的焦耳热为Qmg(hl)mvmv，D选项错误10C根据法拉第电磁感应定律E，感应电流I，通过导线横截面的电荷量qItt，A选项错误；根据能量守恒定律可知，导体切割磁感线产生感应电流，机械能转化为电能，E电mv2m2mv2，B选项错误；感应电动势的瞬时值E，感应电流的瞬时值I，根据安培力公式F2BILBIL，运用牛顿第二定律得加速度a，C选项正确；瞬时功率PUI，D选项错误11(1)1 V(2)5.0 N，垂直ab边向下(3)A解析：(1)根据法拉第电磁感应定律可知，在02 s内线圈中感应电动势的大小为E1nnS1 V.(2)在t1.0 s时，根据欧姆定律可知，I10.5 A，分析图乙可知，B11 T，则FnB1I1L5.0 N.根据楞次定律的推广含义增缩减扩可知，安培力的方向是垂直ab边指向cd边(3)根据欧姆定律可知，02 s内，I10.5 A2 s3 s内，线圈中感应电动势的大小E2nnS2 V，I21 A.根据电流的热效应可知，IRt1IRt2I2Rt.联立解得有效值IA.12(1)0.6 N(2)4106 C解析：(1)金属棒切割磁感线，产生感应电动势，EBLv.根据欧姆定律可知，I.分析金属棒的受力情况，做匀速运动，受力平衡，FfBIL.其中fmg.联立解得水平拉力的大小F0.6 N.(2)分析电路结构可知，开关S1，S2闭合后，电容器测量电阻R2两端电压UIR2根据电荷量的定义可知，电容所带的电荷量为QCU.断开S1后，电容器放电，电荷通过R2.流过R2的电荷量Q4106 C.13(1)0.8 A0.96 A(2)1.5616 J解析：(1)分析图乙可知，01 s内，磁场均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知，E1S.根据图象可知，2 T/s，SxDEd2 m2 .根据欧姆定律可知，I10.8 A.金属棒从静止开始做匀加速运动，加速度agsin6 m/s2.t1 s末进入磁场区域的速度vat16 m/s.1 s2 s时间内金属棒切割磁感线产生的电动势E2Bdv4.8 V.根据欧姆定律可知，金属棒中的电流I20.96 A.(2)根据金属棒进入磁场区域做匀速运动，可知金属棒受到的合力为零，有mgsinBI2d.解得m0.128 kg.02 s时间内金属棒产生的热量QIRt1IRt2.代入数据解得Q1.5616 J.14(1)3mg(2)2(3)mg(r5d)解析：(1)金属杆乙在圆弧轨道上下滑过程中，根据动能定理可知，mgrmv0.解得v0.在圆弧轨道最低点时，合力提供向心力FNmgm.联立解得，FN3mg.(2)金属杆甲、乙碰撞过程中，系统动量守恒mv1(mm)v2.金属杆甲、乙碰撞后，根据动能定理可知，2mgd2mv0联立解得，v12，v2.(3)金属杆乙在磁场中运动过程中，根据能量守恒定律可知，mvmgdmvQ总其中QQ总联立解得，Qmg(r5d)9