2019年高考物理二轮复习 备课资料 专题六 电路和电磁感应 第2讲 电磁感应规律及综合应用专题限时检测.doc

2019年高考物理二轮复习 备课资料 专题六 电路和电磁感应 第2讲 电磁感应规律及综合应用专题限时检测一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求)1.(xx全国卷,18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(A)解析:紫铜薄板上下振动时,方案B,C,D中穿过薄板的磁通量不发生变化,没有感应电流产生;方案A中,无论是上下还是左右振动,薄板中的磁通量都会发生变化,产生的感应电流会阻碍紫铜薄板上下及其左右振动,达到衰减的效果,选项A正确.2.(xx江西景德镇模拟)如图所示,在光滑绝缘水平面上,有一矩形线圈以一定的初速度进入匀强磁场区域,线圈全部进入匀强磁场区域时,其动能恰好等于它在磁场外面时的一半,设磁场区域宽度大于线圈宽度,则(C)A.线圈恰好在完全离开磁场时停下B.线圈在未完全离开磁场时已停下C.线圈能通过场区不会停下D.线圈在磁场中某个位置停下解析:线圈出磁场时的速度小于进磁场时的速度,由安培力F=BIL=,知出磁场时线圈所受的安培力小于进磁场时所受的安培力,则进磁场过程安培力做功大于出磁场过程安培力做功,而进磁场时其动能恰好等于它在磁场外面时的一半,由动能定理知出磁场后,线圈的动能不为零,不会停下来,故C正确,A,B,D错误.3.(xx天津卷,3)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是(D)A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小解析:根据楞次定律,感应电流产生的磁场向下,再根据安培定则,可判断ab中感应电流方向从a到b,A错误;磁场变化是均匀的,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势恒定不变,感应电流I恒定不变,B错误;安培力F=BIL,由于I,L不变,B减小,所以ab所受的安培力逐渐减小,根据力的平衡条件,静摩擦力逐渐减小,C错误,D正确.4.(xx四川成都模拟)如图所示,水平面上固定着两根相距L且电阻不计的足够长的光滑金属导轨,导轨处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,铜棒a,b的长度均等于两导轨的间距、电阻均为R、质量均为m,铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好.现给铜棒a一个平行导轨向右的瞬时冲量I,关于此后的过程,下列说法正确的是(B)A.回路中的最大电流为B.铜棒b的最大加速度为C.铜棒b获得的最大速度为D.回路中产生的总焦耳热为解析:由题意知a获得冲量时速度最大,根据动量定理可得,a获得的速度va=,此后a在安培力作用下做减速运动,b在安培力作用下做加速运动,回路中产生的电动势E=BL(va-vb),可知a刚获得动量时回路中产生的感应电流最大,即Im=,故A错误;b所受最大安培力Fm=BImL=,根据牛顿第二定律知,b棒所产生的最大加速度am=,故B正确;由题意知,a棒做减速运动,b棒做加速运动,当a,b速度相等时,回路中没有感应电流,两棒同时向右匀速直线运动,根据动量守恒定律得,mva=2mv,a,b棒的共同速度v=,此速度亦为b棒的最大速度,故C错误;根据系统能量守恒可得,m=(m+m)v2+Q,则回路中产生的总焦耳热Q=,故D错误.5.(xx湖南常德模拟)如图所示,有一个等腰三角形磁场区域,底边长为2L,高为L,左半边的磁场方向垂直纸面向外,右半边的磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小均为B.边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd,从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域.取沿abcda方向的感应电流为正,取Im=,则表示线框中电流i随bc的位置坐标x变化的图像正确的是(C)解析:线框bc边在0L过程中无感应电流,在L2L过程中切割磁感线的有效长度线性增大,由右手定则判断感应电流沿abcda方向的正方向,由I=可知,感应电流大小逐渐增大;线框bc边在2L3L过程中,ad边和bc边都有部分切割磁感线,等效切割的有效长度不变,产生的感应电流大小不变,方向为负方向;线框bc边在3L4L过程中,ad边切割磁感线的有效长度线性减小,产生的感应电流大小逐渐减小,方向为正方向,故C正确.6.(xx辽宁抚顺模拟)如图所示,两根间距为L的光滑平行金属导轨与水平面夹角为,图中虚线下方区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于导轨面向上,两金属杆质量均为m,电阻均为R,垂直于导轨放置,开始时金属杆ab处在距磁场上边界一定距离处,金属杆cd处在导轨的最下端,被与导轨垂直的两根小柱挡住,现将金属杆ab由静止释放,当金属杆ab刚进入磁场便开始做匀速直线运动,已知重力加速度为g,则(AC)A.金属杆ab进入磁场时感应电流的方向为由b到aB.金属板ab进入磁场时速度大小为C.金属杆ab进入磁场后产生的感应电动势为D.金属杆ab进入磁场后金属杆cd对两根小柱的压力大小为mgsin 解析:由右手定则可知,ab进入磁场时产生感应电流的方向为由b到a,故A正确;ab刚进入磁场时受到的安培力F=BIL=BL=,ab进入磁场做匀速直线运动,由平衡条件得,=mgsin ,解得,v=,故B错误;ab进入磁场产生的感应电动势E=BLv=,故C正确;由左手定则可知,cd受到的安培力沿导轨面向下,则cd对两根小柱的压力大小等于FN=mgsin +FAmgsin ,故D错误.7.(xx河北石家庄模拟)如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B,质量为m边长为a的正方形导体框MNPQ斜向上垂直进入磁场,当MP刚进入磁场时,线框的速度为v,方向与水平方向成45,若导体框的总电阻为R,则(AC)A.导体进入磁场过程中,导体框中电流的方向为MQPNB.MP刚进入磁场时导体框中感应电流大小为C.MP刚进入磁场时导体框所受安培力为D.MP刚进入磁场时M,P两端的电压为解析:根据楞次定律可知导体进入磁场过程中,导体框中电流的方向为MQPN,故A正确;MP刚进入磁场时导体框中感应电流大小为I=,故B错误;MP刚进入磁场时导体框所受安培力为F=BIa=,故C正确;MP刚进入磁场时M,P两端的电压为U=E=Bav,故D错误.8.(xx四川卷,7)如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv(F0,k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好.金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为FA,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图像可能正确的有(BC)解析:设金属棒在某一时刻速度为v,感应电动势E=Blv,回路电流I=v,即Iv;安培力FA=BIl=v,方向水平向左,即FAv;R两端电压UR=IR=v,即URv;感应电流的功率P=EI=v2,即Pv2.分析金属棒运动情况,由牛顿第二定律可得F合=F-FA=F0+kv-v=F0+(k-)v,即加速度a=.因为金属棒由静止出发,所以F00,且F合0,即a0,加速度方向水平向右.(1)若k=,F合=F0,即a=,金属棒水平向右做匀加速直线运动.有v=at,说明v t,也即是It,FAt,URt,Pt2,在此情况下没有选项符合;(2)若k,F合随v增大而增大,即a随v增大而增大,说明金属棒在做加速度增大的加速运动,可知选项B符合;(3)若k,F合随v增大而减小,即a随v增大而减小,说明金属棒在做加速度减小的加速运动,直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动,可知选项C符合.综上所述,选项B,C符合题意.二、非选择题(本大题共2小题,共36分)9.(16分)(xx福建福州模拟)某同学看到有些玩具车在前进时车轮能发光,受此启发,他设计了一种带有闪烁灯的自行车后车轮,以增强夜间骑车的安全性.如图所示为自行车后轮,其金属轮轴半径可以忽略,金属车轮半径r=0.4 m,其间由绝缘辐条连接(绝缘辐条未画出).车轮与轮轴之间均匀地连接有4根金属条,每根金属条中间都串接一个LED灯,灯可视为纯电阻,每个灯的阻值为R=0.3 并保持不变.车轮边的车架上固定有磁铁,在车轮与轮轴之间形成了磁感应强度B=0.5 T,方向垂直于纸面向外的扇形匀强磁场区域,扇形对应的圆心角=30.自行车匀速前进的速度为v=8 m/s(等于车轮边缘相对轴的线速度).不计其他电阻和车轮厚度,并忽略磁场边缘效应. (1)在如图所示装置中,当其中一根金属条ab进入磁场时,指出ab上感应电流的方向,并求ab中感应电流的大小;(2)若自行车以速度v=8 m/s匀速前进时,车轮受到的总摩擦阻力为2.0 N,则后车轮转动一周,动力所做的功为多少?(忽略空气阻力,3.0)解析:(1)根据右手定则知:ab中的电流方向为ba.ab相当于电源,其等效电路如图所示.=rad/s=20 rad/sE=Br2=0.50.4220 V=0.8 V电路总电阻R总=+R=0.4 通过ab中的电流I= A=2 A.(2)车轮转动一周的时间T= s=0.3 s则T时间内克服阻力做功Wf=fs=fvT=280.3 J=4.8 JT时间内产生电流的时间t=4T=0.1 s在T时间内,电流通过灯泡电阻产生的焦耳热Q=I2R总t=220.40.1 J=0.16 J动力所做的功W动=Wf+Q=4.8 J+0.16 J=4.96 J.答案:(1)ab中的电流方向为ba2 A(2)4.96 J10.(20分)(xx河南许昌二模)如图所示,光滑的轻质定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为2m的重物,另一端系一质量为m、电阻为R的金属杆,在竖直平面内有足够长的平行金属导轨PQ,EF,其间距为L,在Q,F之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计,一匀强磁场与导轨平面垂直,磁感应强度为B0,开始时金属杆置于导轨下端QF处,将重物由静止释放,当重物下降h时恰好达到稳定速度而后匀速下降,运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,不计一切摩擦和接触电阻,重力加速度为g,求:(1)重物匀速下降时的速度v;(2)重物从释放到下降h的过程中,电阻R中产生的热量Q;(3)设重物下降h时的时刻t=0,此时速度为v0,若从t=0开始,磁场的磁感应强度B逐渐减小,且金属杆中始终不产生感应电流,试写出B随时间t变化的关系.解析:(1)重物匀速下降时,设细线对金属杆的拉力为T,金属杆所受安培力为F;由平衡条件得T=mg+F;由安培力公式得F=B0IL根据闭合电路欧姆定律,I=;根据法拉第电磁感应定律,E=B0Lv对重物由平衡条件得T=2mg;综合上述各式,解得,v=.(2)设电路中产生的总热量为Q,由能量守恒定律得,2mgh-mgh=(2m)v2+mv2+Q由串联电路特点知,电阻R中产生的热量为QR=Q,解得QR=mgh-.(3)金属杆中恰好不产生感应电流时,磁通量不变,则有0=t,即B0hL=B(h+x)L,式中x=v0t+at2对系统,由牛顿第二定律得,a=则磁感应强度B随时间t变化的关系为B=.答案:(1)(2)mgh-(3)B=