（京津魯瓊專用）2020版高考物理大三輪復(fù)習 選擇題熱點巧練 熱點11 電磁感應(yīng)問題分析（含解析）

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1、熱點11　電磁感應(yīng)問題分析 (建議用時：20分鐘) 1．某空間中存在一個有豎直邊界的水平方向的勻強磁場區(qū)域，現(xiàn)將一個等腰梯形閉合導線圈從圖示位置垂直于磁場方向以速度v勻速拉過磁場區(qū)域，尺寸如圖所示，取向右為力的正方向．下圖中能正確反映該過程中線圈所受安培力F隨時間t變化的圖象是(　　) 2．(多選)(2019·山東濰坊三模)如圖所示，兩平行導軌間距為L，傾斜部分和水平部分長度均為L，傾斜部分與水平面的夾角為37°，cd間接電阻R，導軌電阻不計．質(zhì)量為m的金屬細桿靜止在傾斜導軌底端，與導軌接觸良好，電阻為r.整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度隨時間變化關(guān)系為B＝B0＋kt(k

2、>0)，在桿運動前，以下說法正確的是(　　) A．穿過回路的磁通量為2(B0＋kt)L2 B．流過導體棒的電流方向為由b到a C．回路中電流的大小為 D．細桿受到的摩擦力一直減小 3．(多選)(2019·河南焦作模擬)如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導軌水平平行放置，間距為l＝1 m，c、d間，d、e間，c、f間分別接阻值為R＝10 Ω的電阻．一阻值為R＝10 Ω的導體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運動，導體棒與導軌接觸良好，導軌所在平面存在磁感應(yīng)強度大小為B＝0.5 T、方向豎直向下的勻強磁場．下列說法中正確的是(　　) A．導體棒ab中電流的方向為由b到a B．c、d兩端的

3、電壓為1 V C．d、e兩端的電壓為1 V D．f、e兩端的電壓為1 V 4．(多選)用一段橫截面半徑為r、電阻率為ρ、密度為d的均勻?qū)w材料做成一個半徑為R(r?R)的圓環(huán)．圓環(huán)豎直向下落入如圖所示的徑向磁場中，圓環(huán)的圓心始終在N極的軸線上，圓環(huán)所在位置的磁感應(yīng)強度大小均為B.圓環(huán)在加速下滑過程中某一時刻的速度為v，忽略電感的影響，則(　　) A．此時在圓環(huán)中產(chǎn)生了(俯視)順時針方向的感應(yīng)電流 B．圓環(huán)因受到了向下的安培力而加速下落 C．此時圓環(huán)的加速度a＝ D．如果徑向磁場足夠長，則圓環(huán)的最大速度vm＝ 5．(多選)如圖所示，足夠長的光滑水平直導軌的間距為l，電阻不計，

4、垂直軌道平面有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，導軌上相隔一定距離放置兩根長度均為l的金屬棒，a棒質(zhì)量為m，電阻為R，b棒質(zhì)量為2m，電阻為2R，現(xiàn)給a棒一個水平向右的初速度v0，已知a棒在以后的運動過程中沒有與b棒發(fā)生碰撞，當a棒的速度減為時，b棒剛好碰到了障礙物立即停止運動，而a棒仍繼續(xù)運動，則下列說法正確的是(　　) A．b棒碰到障礙物前瞬間的速度為 B．在b棒停止運動前b棒產(chǎn)生的焦耳熱為Qb＝mv C．b棒停止運動后，a棒繼續(xù)滑行的距離為 D．b棒停止運動后，a棒繼續(xù)滑行的距離為 6．(多選)(2019·煙臺高三診斷)如圖所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為M，邊長為l，電阻為R的正方

5、形均勻金屬線框，BC邊與虛線PQ平行，PQ右側(cè)有豎直向上的勻強磁場，磁場寬度大于l，磁感應(yīng)強度大小為B.線框通過一水平細線繞過光滑定滑輪懸掛一質(zhì)量為m的物體，現(xiàn)由靜止釋放物體，當線框有一半進入磁場時已勻速運動，當?shù)氐闹亓铀俣葹間，線框從開始運動到AD邊剛進入磁場過程中(　　) A．剛釋放線框的瞬間，線框的加速度為 B．細繩拉力的最小值為 C．線框恰全部進入磁場時，產(chǎn)生的熱量等于mgl－ D．線框有一半進入磁場時與線框AD邊剛進入磁場時BC兩端的電壓大小之比為3∶4 7．(多選)如圖所示，寬為L的水平光滑金屬軌道上放置一根質(zhì)量為m的導體棒MN，軌道左端通過一個單刀雙擲開關(guān)與一個電容器

6、和一個阻值為R的電阻連接，勻強磁場的方向與軌道平面垂直，磁感應(yīng)強度大小為B，電容器的電容為C，金屬軌道和導體棒的電阻不計．現(xiàn)將開關(guān)撥向“1”，導體棒MN在水平向右的恒力F作用下由靜止開始運動，經(jīng)時間t0后，將開關(guān)S撥向“2”，再經(jīng)時間t，導體棒MN恰好開始勻速向右運動．下列說法正確的是(　　) A．開關(guān)撥向“1”時，金屬棒做加速度逐漸減小的加速運動 B．t0時刻電容器所帶的電荷量為 C．開關(guān)撥向“2”后，導體棒勻速運動的速率為 D．開關(guān)撥向“2”后t時間內(nèi)，導體棒通過的位移為 8．(多選)如圖，MN和PQ是電阻不計的平行金屬導軌，其間距為L，導軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，兩部分平滑

7、連接，固定在水平面上，右端接一個阻值為R的定值電阻．平直部分導軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場．質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從彎曲導軌上高為h處由靜止釋放，到達磁場右邊界處恰好停止．已知金屬棒與平直部分導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，金屬棒與導軌始終垂直且接觸良好，則金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中(重力加速度為g)(　　) A．金屬棒中的最大電流為 B．金屬棒克服安培力做的功為mgh C．通過金屬棒的電荷量為 D．金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為mg(h－μd) 熱點11　電磁感應(yīng)問題分析 1．解析：選A.設(shè)線圈的電阻為R，線圈切割磁感線的有效長度為l，則安培力的大小為F＝

8、，方向一直沿x軸負方向．在0～這段時間內(nèi)，有效長度l增大，所以F增大且F－t圖線的斜率的絕對值增大；在～這段時間內(nèi)，有效長度l＝L不變，所以F大小不變且t＝時刻F突然變?。辉凇@段時間內(nèi)，有效長度l增大，所以F增大且F－t圖線的斜率的絕對值增大．綜上所述，A項正確． 2．解析：選BC.由Φ＝BS效＝(B0＋kt)·(L2＋L2cos 37°)＝1.8(B0＋kt)L2，故A錯誤；磁感應(yīng)強度均勻增大，產(chǎn)生的感生電動勢，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝n＝·S＝k·(L2＋L2cos 37°)＝1.8kL2，由閉合電路歐姆定律得I＝＝，則C正確；由楞次定律可得感應(yīng)電流的方向俯視為順時針方向，即電流方向

9、為從b到a，B正確；因感應(yīng)電流大小恒定，則細桿所受的安培力F＝BIL因B逐漸增大而增大，由左手定則知方向水平向右，對桿，由平衡知識可得mgsin θ＝f＋BILcos θ，則摩擦力先向上逐漸減小到零，后向下逐漸增大，D錯誤． 3．解析：選BD.由右手定則可知導體棒ab中電流的方向為由a到b，A錯誤；感應(yīng)電動勢E＝Blv＝0.5×1×4 V＝2 V，則c、d兩端的電壓Ucd＝E＝1 V，B正確；由于d、e，c、f間電阻中沒有電流流過，故Ude＝Ucf＝0，所以Ufe＝Ucd＝1 V，C錯誤，D正確． 4．解析：選AD.由右手定則可以判斷感應(yīng)電流的方向為(俯視)順時針方向，選項A正確；由左手定

10、則可以判斷，此時圓環(huán)受到的安培力向上，選項B錯誤；由牛頓第二定律可得加速度a＝＝g－，選項C錯誤；當重力等于安培力時速度達到最大，可得vm＝，選項D正確． 5．解析：選BC.設(shè)b棒碰到障礙物前瞬間的速度為v2，b棒碰到障礙物前兩棒組成的系統(tǒng)動量守恒，則mv0＝m＋2mv2，解得v2＝，所以選項A錯誤；在b棒停止運動前，根據(jù)能量守恒定律可得a棒和b棒產(chǎn)生的總焦耳熱Q＝Qa＋Qb＝mv－m－×2mv＝mv，Qb＝2Qa，解得Qb＝mv，所以選項B正確；a棒單獨向右滑行的過程中，當其速度為v時，所受的安培力大小為F安＝BIl＝v，根據(jù)動量定理有－F安Δt＝mΔv，所以有∑＝∑(m·Δv)，可得x＝

11、m，b棒停止運動后a棒繼續(xù)前進的距離x＝，所以選項C正確，D錯誤． 6．解析：選BCD.剛釋放線框的瞬間，設(shè)繩子拉力為T，線框加速度為a.以m為研究對象，mg－T＝ma，T＝Ma，可得a＝，T＝.進入磁場后加速度變小，故拉力變大，因此釋放瞬間細繩拉力最小值為T＝；當全部進入磁場時，T＝mg，T＝FA，產(chǎn)生的電動勢為E＝Blv，電路中的電流I＝，F(xiàn)A＝BIl，可得勻速時速度v＝.由能量守恒定律，mgl＝(M＋m)v2＋Q，可得產(chǎn)生的熱量Q＝mgl－(M＋m)·；線框有一半進入磁場時，BC兩端的電壓U＝Blv，框AD邊剛進入磁場時，電路電流為零，BC兩端的電壓U＝Blv，兩次電壓大小之比為3∶4

12、.綜上分析，B、C、D正確． 7．解析：選BCD.開關(guān)撥向“1”時，設(shè)在極短時間Δt內(nèi)流過導體棒的電荷量為ΔQ，則電路中的瞬時電流為I＝，電容器兩端的電壓U＝BLv，電荷量Q＝CU，則ΔQ＝CΔU＝CBLΔv，可得I＝CBL＝CBLa；對導體棒，由牛頓第二定律得F－BIL＝ma，聯(lián)立得導體棒的瞬時加速度為a＝，由于加速度表達式中的各個物理量都不隨時間、位移變化，由此可知導體棒的加速度不變，即導體棒做勻加速直線運動，選項A錯誤．t0時刻導體棒MN的速度v＝at0，電容器兩極板間的電壓U＝BLv＝BLat0，電荷量Q＝CU，則Q＝，選項B正確．由F安＝BIL，I＝，E＝BLv，聯(lián)立解得F安＝，開

13、關(guān)撥向“2”后，導體棒勻速運動時，有F＝F安，解得v＝，選項C正確．開關(guān)撥向“2”后t時間內(nèi)，根據(jù)牛頓第二定律得F－F安＝F－＝ma＝m，則FΔt－Δt＝mΔv，得Ft－＝m，解得位移x＝·，選項D正確． 8．解析：選CD.由機械能守恒定律知，金屬棒沿光滑導軌下滑，mgh＝mv2，解得金屬棒到達磁場左邊界時速度v＝，金屬棒以初速度v進入磁場區(qū)域切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流最大，產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為Em＝BL，最大感應(yīng)電流Im＝＝，選項A錯誤；由于金屬棒與平直部分導軌有摩擦，根據(jù)功能關(guān)系，金屬棒克服摩擦力做的功與克服安培力做的功的代數(shù)和等于mgh，選項B錯誤；由E＝，I＝，q＝IΔt，ΔΦ＝BLd，聯(lián)立解得通過金屬棒的電荷量q＝，選項C正確；設(shè)金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則電阻產(chǎn)生的焦耳熱也為Q，由能量守恒定律有，μmgd＋2Q＝mgh，解得Q＝mg(h－μd)，選項D正確． - 6 -