2022高考物理二轮复习 专题限时集训（十）电磁感应

2022高考物理二轮复习 专题限时集训（十）电磁感应1.如图Z10-1甲所示,电路的左侧是一个电容为C的电容器,电路的右侧是一个单匝环形导体,环形导体所围的面积为S,在环形导体中有一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示.在0t0时间内,电容器()图Z10-1A.上极板带正电,所带电荷量为B.上极板带正电,所带电荷量为C.上极板带负电,所带电荷量为D.上极板带负电,所带电荷量为2.如图Z10-2所示,虚线右侧空间有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,直角扇形导线框OMN的半径为l,电阻为R,绕垂直于纸面的轴O以角速度顺时针匀速转动.设线框中感应电流的方向以OMNO为正,线框处于图示位置为计时零点.图Z10-3中能正确表示线框转动一周过程中感应电流变化情况的是()图Z10-2图Z10-33.如图Z10-4所示,两宽度均为a的水平匀强磁场区域相距为4a,一个边长为a的正方形金属线框从磁场上方距离为a处由静止自由下落,进入上方和下方的匀强磁场时都恰好做匀速直线运动.已知下落过程中线框平面始终在竖直平面内,则下列说法正确的是()图Z10-4A.线框在穿过上、下两个磁场的过程中产生的电能之比为12B.线框在上、下两个磁场中匀速运动的速度之比为14C.线框在穿过上、下两个磁场的过程中产生的电流之比为1D.上、下两个磁场的磁感应强度之比为14.(多选)将一总电阻为1 、匝数n=4的线圈放在匀强磁场中,已知磁场方向垂直于线圈平面,从某时刻起穿过线圈的磁通量按图Z10-5所示规律变化,则()图Z10-5A.在08 s内与810 s内线圈中的电流方向相同B.在08 s内通过线圈截面的电荷量为8 CC.在810 s内线圈中感应电动势为1 VD.线圈中产生的交变电流的有效值为2 A5.(多选)如图Z10-6甲所示的电路中,螺线管匝数为n,横截面积为S,总电阻为r,外接电阻的阻值为R,电容器的电容为C.闭合开关,在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化,0内磁场方向如图甲所示,则()图Z10-6A.0内与T内螺线管中的感应电流方向相反B.0内与T内螺线管中的感应电动势大小都是C.电阻R两端的电压是D.电容器C的下极板始终带正电,且所带电荷量是6.(多选)如图Z10-7甲所示,两根足够长的粗糙平行金属导轨MN、PQ固定在同一绝缘水平面上,两导轨间距为d=0.2 m,导轨电阻忽略不计,M、P端连接一阻值R=0.5 的电阻.有一质量m=0.08 kg、阻值r=0.5 的金属棒ab垂直于导轨放在两导轨上,棒离R的距离为L=2 m,棒与导轨接触良好.整个装置处于一竖直方向的匀强磁场中,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示.已知棒与导轨间的动摩擦因数=0.01,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2.下列说法正确的是()图Z10-7A.棒ab相对于导轨静止时,回路中产生的感应电动势为0.2 VB.棒ab相对于导轨静止时,回路中产生的感应电流为0.02 AC.经过40 s棒ab开始运动D.在04.0 s时间内通过R的电荷量q为0.8 C7.(多选)如图Z10-8所示,半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环用一根长为L的绝缘轻细杆悬挂于O1点,杆所在直线过圆环圆心,在O1点的正下方有一半径为L+2r的圆形匀强磁场区域,其圆心O2与O1点在同一竖直线上,O1点在圆形磁场区域边界上,磁感应强度为B.现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放,下摆过程中金属圆环所在平面始终与磁场垂直,已知重力加速度为g,不计空气阻力及摩擦阻力,则()图Z10-8A.圆环最终会静止在O1点的正下方B.圆环第一次进入磁场的过程中通过圆环的电荷量大小为C.圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L+2r)D.圆环在整个过程中产生的焦耳热为mg(L+r)8.如图Z10-9所示,竖直放置的两根足够长的光滑平行金属导轨相距为L,导轨的上端与电源(串有一滑动变阻器R)、定值电阻、电容器(原来不带电)和开关S相连.整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场,其磁感应强度的大小为B.一质量为m、电阻不计的金属棒ab横跨在导轨上.已知电源电动势为E,内阻为r,电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R0,不计导轨的电阻.(1)当S接1时,金属棒ab在磁场中恰好保持静止,则滑动变阻器接入电路的阻值R多大?(2)当S接2时,金属棒ab由静止开始下落,下落距离s时达到稳定速度,则此稳定速度的大小为多少?下落距离s的过程中所需的时间为多少?(3)先把开关S接2,待ab达到稳定速度后,再将开关S接3.试通过推导说明ab棒此后的运动性质.图Z10-99.如图Z10-10甲所示MN、PQ两条平行的光滑金属导轨与水平面成=30角固定,N、Q之间接电阻箱R,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于导轨所在平面向上,磁感应强度为B=0.5 T.质量为m的金属杆ab水平放置在导轨上,其接入电路的电阻为r.现由静止释放杆ab,测得杆的最大速度为v.改变电阻箱的阻值R,得到v与R之间的关系如图乙所示.已知导轨间距为L=2 m,重力加速度g取10 m/s2,导轨足够长且电阻不计.(1)当R=0时,求杆ab匀速下滑过程中产生的感应电动势E的大小及杆中的电流方向;(2)求金属杆的质量m及阻值r;(3)当R=4 时,求回路瞬时电功率每增加1 W的过程中合外力对杆做的功W.图Z10-10专题限时集训(十)1.A解析 由法拉第电磁感应定律得E=,由楞次定律,可得电容器上极板带正电,所带电荷量为Q=CE=,选项A正确.2.A解析 由图示位置转第1个90角过程,OM转动切割磁感线,感应电动势恒定,E=Bl2,由右手定则可知电流方向为正;转第3个90角过程,ON转动切割磁感线,感应电动势恒定,E=Bl2,由右手定则可知电流方向为负,选项A正确.3.C解析 由于在两个磁场中均做匀速直线运动,根据能量守恒定律可知,线框在穿过两个磁场的过程中产生的电能之比为11,选项A错误;由自由落体运动规律可得,线框在上方磁场中的速度为v1=,在下方磁场中的速度为v2=2,所以v1v2=12,选项B错误;由线框在磁场中做匀速直线运动可知,mg=,故上、下两个磁场的磁感应强度之比为1,选项D错误;线框穿过磁场的过程中产生的电流I=,故线框在穿过上、下两个磁场过程中产生的电流之比为1,选项C正确.4.BD解析 由楞次定律可以判断,08 s内与810 s内线圈中的电流方向改变,选项A错误;在08 s内,q=I1t=t=n=8 C,选项B正确;在810 s内,感应电动势E2=n=4 V,选项C错误;根据电流的热效应可知,t1+t2=I2R(t1+t2),其中t1=8 s,t2=2 s,解得I=2 A,选项D正确.5.BD解析 0T内磁通量的变化率不变,感应电流方向不变,感应电动势的大小恒定,且E=nS=,选项A错误,B正确;R两端的电压U=,电容器所带的电荷量Q=CU=,由楞次定律可得,电容器的下极板始终带正电,选项C错误,D正确.6.BC解析 由法拉第电磁感应定律得,电动势E=S=0.02 V,选项A错误;由闭合电路欧姆定律得,电流I=0.02 A,选项B正确;棒开始运动时,满足mg=tId,解得t=40 s,选项C正确;电荷量q=It=0.08 C,选项D错误.7.BC解析 圆环在进或出磁场时,因磁通量变化产生感应电流,机械能减小,最后圆环整体刚好在磁场中往复运动,机械能不变,不会离开磁场,也不会静止在最低点,选项A错误;圆环第一次进入磁场的过程中,通过圆环的电荷量q=t=,选项B正确;由几何关系知,当圆环恰好全部位于磁场中时,与开始相比,重心下降高度h=(L+2r),由能量守恒定律知,整个运动过程产生的焦耳热Q=mgh=mg(L+2r),选项C正确,D错误.8.(1)-r(2)+(3)做匀加速直线运动解析 (1)由平衡条件得BIL=mg其中I=解得R=-r(2)由平衡条件得mg=解得v=由动量定理得mgt-BLt=mv,其中t=q=解得t=+(3)S接3后,充电电流为I=CBL=CBLamg-BIL=ma可得a=常量,所以ab棒做匀加速直线运动,电流是恒定的.9.(1)3 V从b到a(2)0.2 kg3 (3)0.7 J解析 (1)由图可知,当R=0时,杆最终以v=3 m/s的速度匀速运动,产生的感应电动势E=BLv=3 V由右手定则可判断,电流方向由b指向a(2)设最大速度为v,杆切割磁感线产生的感应电动势E=BLv由闭合电路的欧姆定律得I=杆达到最大速度时满足mgsin -BIL=0解得速度v=(R+r)由图像知,斜率k=1 m/(s),纵截距v0=3 m/s而v0=r,k=解得m=0.2 kg,r=3 (3)功率P=则P=-由动能定理得W=m-m解得W=P=0.7 J