（通用版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題分層突破練12 電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用（含解析）

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1、專題分層突破練12　電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用 A組 　　　　　　　　　　　　　 1.(2019河北承德二中測試)如圖所示,用相同導(dǎo)線繞成的兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r,圓形勻強(qiáng)磁場B的邊緣恰好與a線圈重合,若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,開始時的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為0,則(　　) A.任意時刻,穿過a、b兩線圈的磁通量之比均為1∶4 B.a、b兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之比為1∶2 C.a、b兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流之比為4∶1 D.相同時間內(nèi)a、b兩線圈產(chǎn)生的熱量之比為2∶1 2. 如圖甲所示,用一根橫截面積為S,電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán),ab為圓環(huán)的直

2、徑。在ab的右側(cè)存在一個足夠大的勻強(qiáng)磁場,t=0時刻磁場方向垂直于豎直圓環(huán)平面向里,磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示,則0~t1時間內(nèi)(　　) A.圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針 B.圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向先順時針后是逆時針 C.圓環(huán)一直具有擴(kuò)張的趨勢 D.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為B0rS4t0ρ 3.(2019山西名校聯(lián)盟測試)如圖所示,光滑水平面內(nèi)有一正方形導(dǎo)體線框abcd,置于垂直水平面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場外,線框的ab邊平行磁場邊界MN,線框以垂直于MN的速度v勻速進(jìn)入磁場,線框進(jìn)入磁場過程中,產(chǎn)生的焦耳熱為Q1,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1,若線

3、框以速度2v勻速進(jìn)入磁場,進(jìn)入磁場過程中,產(chǎn)生的焦耳熱為Q2,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2,則下列選項(xiàng)正確的是(　　) A.Q2=2Q1,q2=2q1 B.Q2=2Q1,q2=q1 C.Q2=Q1,q2=q1 D.Q2=4Q1,q2=2q1 4.如圖所示,等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場,左邊有一形狀與磁場邊界完全相同的閉合導(dǎo)線框,線框斜邊長為l,線框從圖示位置開始水平向右勻速穿過磁場區(qū)域,規(guī)定線框中感應(yīng)電流逆時針方向?yàn)檎较?其感應(yīng)電流i隨位移x變化的圖象正確的是(　　) 5.(2019山東煙臺統(tǒng)考)如圖所示的直流電路中,當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時,三個燈泡L

4、1、L2、L3的亮度關(guān)系是L1>L2>L3。電感L的電阻可忽略,D為理想二極管?，F(xiàn)斷開開關(guān)S2,電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,再斷開開關(guān)S1,則斷開開關(guān)S1的瞬間,下列判斷正確的是(　　) A.L1逐漸變暗,L2、L3均先變亮然后逐漸變暗 B.L2立即熄滅,L1、L3均逐漸變暗 C.L1、L2、L3均先變亮然后逐漸變暗 D.L1逐漸變暗,L2立即熄滅,L3先變亮然后逐漸變暗 6.(多選)如圖所示,在光滑水平面內(nèi),虛線右側(cè)存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向外,一正方形金屬線框質(zhì)量為m,電阻為R,邊長為L,從虛線處進(jìn)入磁場時開始計(jì)時,在外力作用下,線框由靜止開始,以垂直于磁場邊界的恒定加速度a進(jìn)

5、入磁場區(qū)域,t1時刻線框全部進(jìn)入磁場,規(guī)定順時針方向?yàn)楦袘?yīng)電流I的正方向,外力大小為F,線框中電功率的瞬時值為P,通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q,其中P-t和q-t圖象均為拋物線,則這些量隨時間變化的圖象正確的是(　　) 7.(多選)如圖甲所示,在足夠長的光滑的斜面上放置著金屬線框,垂直于斜面方向的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定垂直斜面向上為正方向)。t=0時刻將線框由靜止釋放,在線框下滑的過程中,下列說法正確的是(　　) A.線框中產(chǎn)生大小、方向周期性變化的電流 B.MN邊受到的安培力先減小后增大 C.線框做勻加速直線運(yùn)動 D.線框中產(chǎn)生的焦耳熱等于

6、其機(jī)械能的損失 B組 8. (多選)如圖所示,足夠長的U型光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN與PQ平行且間距為L,勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。質(zhì)量為m的金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸,ab棒接入電路的電阻為R,當(dāng)金屬棒ab下滑距離s時,速度大小為v,則在這一過程(　　) A.金屬棒ab運(yùn)動的平均速度大小為12v B.通過金屬棒ab某一橫截面的電荷量為BLsR C.金屬棒ab受到的最大安培力為B2L2vR D.金屬棒ab克服安培力做功為mgssin θ-12mv2 9.(多選)(2019湖北八校

7、二聯(lián))如圖,xOy平面為光滑水平面,現(xiàn)有一長為d寬為L的線框MNPQ在外力F作用下,沿x軸正方向以速度v做勻速直線運(yùn)動,空間存在豎直方向的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=B0cosπdx(式中B0為已知量),規(guī)定豎直向下方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度正方向,線框電阻為R,t=0時刻MN邊恰好在y軸處,則下列說法正確的是(　　) A.外力F為恒力 B.t=0時,外力大小F=4B02L2vR C.通過線框的瞬時電流i=2B0LvcosπvtdR D.經(jīng)過t=dv,線框中產(chǎn)生的電熱Q=2B02L2vdR 10.如圖,金屬平行導(dǎo)軌MN、M'N'和金屬平行導(dǎo)軌PQR、P'Q'R'分別固定在高度差為h(數(shù)值未知)的水

8、平臺面上。導(dǎo)軌MN、M'N'左端接有電源,MN與M'N'的間距為L=0.10 m,線框空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.20 T;平行導(dǎo)軌PQR與P'Q'R'的間距為L=0.10 m,其中PQ與P'Q'是圓心角為60°、半徑為r=0.50 m的圓弧導(dǎo)軌,QR與Q'R'是水平長直導(dǎo)軌,QQ'右側(cè)有方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=0.40 T。導(dǎo)體棒a質(zhì)量m1=0.02 kg,電阻R1=2.0 Ω,放置在導(dǎo)軌MN、M'N'右側(cè)N'N邊緣處;導(dǎo)體棒b質(zhì)量m2=0.04 kg,電阻R2=4.0 Ω,放置在水平導(dǎo)軌某處。閉合開關(guān)K后,導(dǎo)體棒a從NN'水平拋出,恰能無碰撞地從PP'處

9、以速度v1=2 m/s滑入平行導(dǎo)軌,且始終沒有與棒b相碰。重力加速度g取10 m/s2,不計(jì)一切摩擦及空氣阻力。求: (1)導(dǎo)體棒b的最大加速度; (2)導(dǎo)體棒a在磁場B2中產(chǎn)生的焦耳熱; (3)閉合開關(guān)K后,通過電源的電荷量q。 專題分層突破練12　電磁感應(yīng) 規(guī)律及綜合應(yīng)用 1.D　解析 任意時刻,穿過a、b兩線圈的磁感線條數(shù)相等,故磁通量之比為1∶1,故A錯誤。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:E=ΔBΔtS,S=πr2,因?yàn)镾相等,ΔBΔt也相等,所以a、b兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等,感應(yīng)電動勢之比為1∶1,故B錯誤。線圈a、b的半徑分別為r和2r,周長之比為1∶2,電

10、阻之比為1∶2,根據(jù)歐姆定律知I=ER,得a、b兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流之比為2∶1,故C錯誤。根據(jù)焦耳定律得Q=E2Rt,相同時間內(nèi)a、b兩線圈產(chǎn)生的熱量之比為2∶1,故D正確。 2.D　解析 磁通量先向里減小再向外增加,由楞次定律“增反減同”可知,線圈中的感應(yīng)電流方向一直為順時針方向,故A、B錯誤;由楞次定律的“來拒去留”可知,0~t0為了阻礙磁通量的減小,線圈有擴(kuò)張的趨勢,t0~t1為了阻礙磁通量的增大,線圈有縮小的趨勢,故C錯誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律,得E=B0πr22t0,感應(yīng)電流I=ER=B0πr22t0·Sρ·2πr=B0rS4t0ρ,故D正確。 3.B　解析 根據(jù)I=BLvR

11、及F=BIL可得F=B2L2vR,安培力做的功轉(zhuǎn)化為電能,然后轉(zhuǎn)化為焦耳熱,由Q=W=FL=B2L3vR可知產(chǎn)生的焦耳熱與速度成正比,所以Q2=2Q1;根據(jù)q=BL2R可知,通過線框?qū)w橫截面的電荷量與線框速度無關(guān),q2=q1,選項(xiàng)B正確。 4.B　解析 線框從圖示位置開始水平向右勻速穿過磁場區(qū)域,根據(jù)楞次定律知回路中產(chǎn)生逆時針的電流,并且電流隨著有效切割長度的增加而增加,當(dāng)兩個圖形完全重合時電流達(dá)到最大值。當(dāng)線圈繼續(xù)向右運(yùn)動時穿過線圈的磁通量開始減小,由楞次定律知此過程電流方向?yàn)轫槙r針,且隨著有效切割長度的減小而減小,故B正確。 5.D　解析 當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時,三個燈泡L1、L2

12、、L3的亮度關(guān)系是L1>L2>L3,對應(yīng)的實(shí)際功率的關(guān)系有P1>P2>P3,根據(jù)P=U2R有R1

13、牛頓第二定律,則有F安=BLi=B2L2atR,解得:F=ma+B2L2atR,故B錯誤;由功率表達(dá)式P=i2R=(BLat)2R,P與t是二次函數(shù),圖象為拋物線,故C正確;由電荷量表達(dá)式,則有q=BL·12at2R,q與t是二次函數(shù),圖象為拋物線,故D正確;故選CD。 7.BC　解析 穿過線圈的磁通量先向下減小,后向上增加,則根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流方向不變,選項(xiàng)A錯誤;因B的變化率不變,則感應(yīng)電動勢不變,感應(yīng)電流不變,而B的大小先減后增加,根據(jù)F=BIL可知,MN邊受到的安培力先減小后增大,選項(xiàng)B正確;因線圈平行的兩邊電流等大反向,則整個線圈受的安培力為零,則線圈下滑的加速度為gsin

14、θ不變,則線框做勻加速直線運(yùn)動,選項(xiàng)C正確;因安培力對線圈不做功,斜面光滑,則線框的機(jī)械能守恒,機(jī)械能無損失,選項(xiàng)D錯誤;故選BC。 8.BCD　解析 分析ab棒的受力情況,有mgsinθ-B2L2vR=ma,分析可得ab棒做加速度減小的加速運(yùn)動,故其平均速度不等于初、末速度的平均值12v,故A錯誤;通過金屬棒ab某一橫截面的電荷量q=IΔt=ΔΦΔt·1RΔt=ΔΦR=BLsR,故B正確;ab棒受到的最大安培力為F=BIL=B2L2vR,故C正確;根據(jù)動能定理可知,mgssinθ-W安=12mv2,金屬棒ab克服安培力做功為W安=mgssinθ-12mv2,故D正確;故選BCD。 9.B

15、CD　解析 因線框沿x軸方向勻速運(yùn)動,故F=F安,由圖中磁場分布知F安的大小是變化的,故F不是恒力,A錯。t=0時,x=0處,B=B0,x=d處,B=-B0,由E=BLv,又MN、PQ兩邊均切割磁感線且產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相同,則E=2B0Lv,I0=ER,F安=2B0I0L=4B02L2vR,而F=F安,故B對。因線框做勻速直線運(yùn)動,則有x=vt,B=B0cosπvtd,又E=2BLv,故i=2B0LvcosπvtdR,C對。由電流的瞬時值表達(dá)式可知,此電流為正弦交變電流,有效值I=Im2=2B0LvR,又Q=I2Rt,故經(jīng)過t=dv,線框中產(chǎn)生的電熱Q=2B02L2vdR,D對。 10.

16、答案 (1)0.02 m/s2　(2)0.02 J　(3)1 C 解析 (1)設(shè)a棒在水平軌道上時的速度為v2,根據(jù)動能定理: m1g(r-rcos60°)=12m1v22-12m1v12 解得:v2=3m/s 因?yàn)閍棒剛進(jìn)入磁場時,ab棒中的電流最大,b受到的力最大,加速度最大,所以有: 電動勢為:E=B2Lv2 電流為:I=ER1+R2 根據(jù)牛頓第二定律:B2IL=m2amax 聯(lián)立以上解得:amax=0.02m/s2 (2)兩個導(dǎo)體棒在運(yùn)動過程中,動量守恒和能量守恒,當(dāng)兩棒的速度相等時回路中的電流為零,此后兩棒做勻速運(yùn)動,兩棒不再產(chǎn)生焦耳熱,所以根據(jù)動量守恒:m1v2=(m1+m2)v3 由能量守恒定律: 12m1v22=12(m1+m2)v32+Qa+Qb 由于ab棒串聯(lián)在一起,所以有:QaQb=R1R2 解得:Qa=0.02J (3)設(shè)接通開關(guān)后,a棒以速度v0水平拋出,則有:v0=v1cos60°=1m/s 對a棒沖出過程由動量定理: ∑B1ILΔt=m1v0 即:B1Lq=m1v0 代入數(shù)據(jù)解得:q=1C 8