2022年高考物理二轮复习 专题整合突破四 电路和电磁感应 第11讲 电磁感应规律及应用效果自评

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2022年高考物理二轮复习 专题整合突破四 电路和电磁感应 第11讲 电磁感应规律及应用效果自评1xx江西一模如右图所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为B,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域在x轴方向宽度均为a,在y轴方向足够宽。现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过磁场区域。若以逆时针方向为电流的正方向,在选项图中,线框中感应电流i与线框移动的位移x的关系图象正确的是()答案C解析线框从开始进入到全部进入第一个磁场时,磁通量向里增大,则由楞次定律可知,电流方向为逆时针,故B一定错误;因切割的有效长度均匀增大,故由EBLv可知,电动势也均匀增加;而在全部进入第一部分磁场时,磁通量达最大,该瞬间变化率为零,故电动势也为零,故A错误;当线圈开始进入第二段磁场后,线圈中磁通量向里减小,则可知电流为顺时针,故D错误,C正确;故选C。2xx菏泽一模(多选)用一根横截面积为S、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的一条直径。如图所示,在ab的左侧存在一个匀强磁场,磁场垂直圆环所在平面,方向如图,磁感应强度大小随时间的变化率kt(k0)。则()A圆环中产生逆时针方向的感应电流B圆环具有扩张的趋势C圆环中感应电流的大小为D图中a、b两点间的电势差Uab|kr2|答案BD解析磁通量向里,减小,由楞次定律“增反减同”可知,线圈中感应电流的方向为顺时针,所以A错误。由楞次定律可知,为了阻碍磁通量的减小,线圈有扩张的趋势,所以B选项正确。由法拉第电磁感应定律可知Ek,感应电流I,故C选项错误。由闭合电路欧姆定律可知,ab间的电势差为Uab|kr2|,D选项正确。3xx山东模拟(多选)如图所示,间距为l的光滑平行金属导轨与水平面夹角30,导轨电阻不计,正方形区域abcd内匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直导轨向上。甲、乙两金属杆电阻相同、质量均为m,垂直于导轨放置。起初甲金属杆处在磁场的上边界ab上,乙在甲上方距甲也为l处。现将两金属杆同时由静止释放,释放同时在甲金属杆上施加一个沿着导轨的拉力,使甲金属杆始终以大小为ag的加速度沿导轨向下匀加速运动,已知乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动,重力加速度为g,则以下正确的是()A每根金属杆的电阻RB甲金属杆在磁场区域运动过程中,拉力对杆做的功在数值上等于电路中产生的焦耳热C乙金属杆在磁场区域运动过程中,安培力的功率是PmgD乙金属杆进入磁场直至出磁场过程中回路中通过的电量为Qm答案AB解析乙没进磁场前受力分析,由牛顿第二定律得mgsinma2a2ga甲,因此甲乙两杆相对静止,当乙刚进入磁场时做匀速运动,受力平衡,mgsinBIl,此时甲刚离开磁场,由运动学可知2alv2,由法拉第电磁感应定律得EBlv,而由欧姆定律可知I,以上各式联立得R,所以A选项正确。由于乙在磁场中做匀速直线运动,所以安培力的功率Pmgsinvmg,C选项错误。乙杆从进入磁场到出磁场的过程中通过回路的电量Q,D选项是错误的。列甲、乙两杆组成的系统的动能定理:2mgsinlWFW克2mv2,又由功能关系得Q热W克WF,所以B选项是正确的。4xx山西联考(多选)如图所示,两根等高光滑的圆弧轨道,半径为r、间距为L,轨道电阻不计。在轨道顶端连有一阻值为R的电阻,整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始,在拉力作用下以初速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处,则该过程中()A通过R的电流方向为由外向内B拉力F做的功为mgrCR上产生的热量为D流过R的电量为答案ABC解析由右手定则可知,通过R的电流由外向内,A选项是正确的,由于棒做速度为v0的匀速圆周运动,所以它的角速度为定值,棒切割磁感线的有效速度为垂直磁感线的分速度,即vv0cost,由法拉第电磁感应定律可知EBLvBLv0cost也就是产生了余弦式交流电,求R上产生的热量时,必须用交流电的有效值E,所以Q热t,其中t,代入得Q热,所以C选项是正确的。流过R的电量:q,因此D选项是错误的。列棒从开始到ab过程中的动能定理:WFmgrW克安0,其中W克安Q热,代入得WFmgr,所以B选项是正确的。5xx银川一模如图所示,倾斜角30的光滑倾斜导体轨道(足够长)与光滑水平导体轨道连接。轨道宽度均为L1 m,电阻忽略不计。匀强磁场仅分布在水平轨道平面所在区域,方向水平向右,大小B11 T;匀强磁场仅分布在倾斜轨道平面所在区域,方向垂直于倾斜轨道平面向下,大小B21 T。现将两质量均为m0.2 kg,电阻均为R0.5 的相同导体棒ab和cd,垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道上,并同时由静止释放。取g10 m/s2。(1)求导体棒cd沿斜轨道下滑的最大速度的大小;(2)若已知从开始运动到cd棒达到最大速度的过程中,ab棒产生的焦耳热Q0.45 J,求该过程中通过cd棒横截面的电荷量;(3)若已知cd棒开始运动时距水平轨道高度h10 m,cd棒由静止释放后,为使cd棒中无感应电流,可让磁场的磁感应强度随时间变化,将cd棒开始运动的时刻记为t0,此时磁场的磁感应强度为B01 T,试求cd棒在倾斜轨道上下滑的这段时间内,磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系式。答案(1)1 m/s(2)1 C(3)B(t s)解析(1)cd棒匀速运动时速度最大,设为vm,棒中感应电动势为E,电流为I,感应电动势:EBLvm,电流:I由平衡条件得:mgsinBIL,代入数据解得:vm1 m/s(2)设cd棒从开始运动到达最大速度的过程中经过的时间为t,通过的距离为x,cd棒中平均感应电动势为E1,平均电流为I1,通过cd棒横截面的电荷量为q,由能量守恒定律得:mgxsinmv2Q电动势:E1,电流:I1,电荷量:qI1t代入数据解得:q1 C(3)设cd棒开始运动时穿过回路的磁通量为0,cd棒在倾斜轨道上下滑的过程中,设加速度大小为a,经过时间t通过的距离为x1,穿过回路的磁通量为,cd棒在倾斜轨道上下滑时间为t0,则:0B0L加速度:agsin,位移:x1at2BL(x1),at解得:t0 s为使cd棒中无感应电流,必须有:0解得:B(t s)。
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