2020高考物理二輪 專題訓(xùn)練16 電磁感應(yīng)與電路的綜合問題

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1、2020高考物理二輪專題訓(xùn)練16　電磁感應(yīng)與電路的綜合問題 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(寧夏高考)如圖1所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個電阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好；勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里．導(dǎo)體棒的電阻可忽略，當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動時，下列說法正確的是(　　) A．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到a 圖1 B．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到a C．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到b D．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b 2．(2020·天津理綜·4)如圖2所示，豎直

2、放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并接觸良好且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于(　　) A．棒的機(jī)械能增加量 B．棒的動能增加量 圖2 C．棒的重力勢能增加量 D．電阻R上放出的熱量 3．(2020·寧夏理綜·16)醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度．電磁血流計由一對電極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的．使用時，兩電極a、b均與

3、血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖3所示．由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差．在達(dá)到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零．在某次監(jiān)測中，兩觸點的距離為3．0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160 μV，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0．040 T．則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為(　　) 圖3 A．1．3 m/s，a正、b負(fù) B．2．7 m/s，a正、b負(fù) C．1．3 m/s，a負(fù)、b正 D．2．7 m/s，a負(fù)、b正 4．一個閉合回路由兩部分

4、組成，如圖4所示，右側(cè)是電阻為r的圓形導(dǎo)線；置于豎直方向均勻變化的磁場B1中，左側(cè)是光滑的傾角為θ的平行導(dǎo)軌，寬度為d，其電阻不計．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，且只分布在左側(cè)，一個質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒此時恰好能靜止在導(dǎo)軌上，分析下述判斷不正確的有(　　) 圖4 A．圓形線圈中的磁場，可以方向向上均勻增強(qiáng)，也可以方向向下均勻減弱 B．導(dǎo)體棒a、b受到的安培力大小為mgsin θ C．回路中的感應(yīng)電流為 D．圓形導(dǎo)線中的電熱功率為(r＋R) 5．兩塊水平放置的金屬板間的距離為d，用導(dǎo)線與一個n匝線圈相連，線圈電阻為r，線圈中有豎直方向的磁場，電阻R與金屬板連接

5、，其余電阻均不計．如圖5所示，兩板間有一個質(zhì)量為m、電量q的帶正電的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況和磁通量的變化率分別是(　　) 圖5 A．磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正在增強(qiáng)，＝ B．磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下且正在增強(qiáng)，＝ C．磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正在減弱，＝ D．磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下且正在減弱，＝ 6．如圖6所示，兩條平行虛線之間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，虛線間的距離為L，金屬圓環(huán)的直徑也是L，總電阻為R，在水平拉力作用下，圓環(huán)以垂直于磁場邊界的恒定速度v穿過磁場區(qū)域．自圓環(huán)從左邊界進(jìn)入磁場開始計時，則從圓環(huán)剛進(jìn)入磁場到完全離開磁場

6、的過程中，下列判斷正確的是(　　) 圖6 A．圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向先逆時針后順時針 B．圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向一直沿逆時針 C．穿過圓環(huán)磁通量的變化量為 D．運動過程中需要的最大水平拉力為 7．如圖7所示，水平固定的光滑平行導(dǎo)軌上，垂直放置兩導(dǎo)體棒ab、cd，電阻分別為R1、R2．且R1＜R2，其它電阻不計，整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場中．當(dāng)ab在水平恒力F1作用下向左勻速運動時，cd恰好在水平恒力F2作用下保持靜止．設(shè)ab間電壓為U1，cd間電壓為U2，下面判斷正確的是(　　) 圖7 A．F1＝F2，U1＝U2 B．F1＝F2，U1＜U

7、2 C．F1＜F2，U1＝U2 D．F1＞F2，U1＞U2 8．(2020·全國Ⅱ·24)如圖8，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小隨時間的變化率為＝k，k為負(fù)的常量．用電阻率為ρ、橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一邊長為l的方框，將方框固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場區(qū)域中．求 圖8 (1)導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大?。? (2)磁場對方框作用力的大小隨時間的變化率． 9．(2020·天津卷·11)如圖9所示，質(zhì)量m1＝0．1 kg，電阻R1＝0．3 Ω，長度l＝0．4 m的導(dǎo)體棒ab橫放在U形金屬框架上．框架質(zhì)量m2＝0．2 kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝

8、0．2．相距0．4 m的MM′、NN′相互平行，電阻不計且足夠長．電阻R2＝0．1 Ω的MN垂直于MM′．整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0．5 T．垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運動，始終與MM′、NN′保持良好接觸．當(dāng)ab運動到某處時，框架開始運動．設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2． 圖9 (1)求框架開始運動時ab速度v的大小； (2)從ab開始運動到框架開始運動的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q＝0．1 J，求該過程ab位移x的大?。? 10．如圖10甲所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ

9、的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L．M、P兩點間接有阻值為R的電阻．一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直．整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直斜面向下．導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略．讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦． 　 　　　　　　 甲　　　　　　　　乙 圖10 (1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請在此圖中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖； (2)在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時，求ab桿中的電流及其加速度的 大??； (3)求在下滑過程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值． 11．如圖11所

10、示，寬度為L＝0.20 m的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值為R＝0.9 Ω的電阻．導(dǎo)軌cd段右側(cè)空間存在垂直桌面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50 T．一根質(zhì)量為m＝10 g，電阻r＝0.1 Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的輕質(zhì)細(xì)線將導(dǎo)體棒ab與一鉤碼相連，將重物從圖示位置由靜止釋放．當(dāng)導(dǎo)體棒ab到達(dá)cd時，鉤碼距地面的高度變化為h＝0.3 m．已知導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場時恰做v＝10 m/s的勻速直線運動，導(dǎo)軌電阻可忽略不計，取g＝ 10 m/s2．求： 圖11 (1)導(dǎo)體棒ab在磁場中勻速運動時，閉合回路中產(chǎn)生的感

11、應(yīng)電流的大??； (2)掛在細(xì)線上的鉤碼的質(zhì)量大??； (3)求導(dǎo)體棒ab在磁場中運動的整個過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量． 12．如圖12甲所示，一個質(zhì)量m＝0．1 kg的正方形金屬框總電阻R＝0．5 Ω，金屬框放在表面絕緣的斜面AA′BB′的頂端(金屬框上邊與AA′重合)，自靜止開始沿斜面下滑，下滑過程中穿過一段邊界與斜面底邊BB′平行、寬度為d的勻強(qiáng)磁場后滑至斜面底端(金屬框下邊與BB′重合)，設(shè)金屬框在下滑過程中的速度為v，與此對應(yīng)的位移為x，那么v2－x圖象如圖乙所示，已知勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向上，金屬框與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0．5，取g＝10 m/s2，sin 53°＝0．8，cos

12、 53°＝0．6． 　 圖12 (1)根據(jù)v2－x圖象所提供的信息，計算出金屬框從斜面頂端滑至底端所需的時間； (2)求出斜面AA′BB′的傾斜角θ； (3)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??； (4)現(xiàn)用平行于斜面沿斜面向上的恒力F作用在金屬框上，使金屬框從斜面底端BB′(金屬框下邊與BB′重合)由靜止開始沿斜面向上運動，勻速通過磁場區(qū)域后到達(dá)斜面頂端(金屬框上邊與AA′重合)．試計算恒力F做功的最小值． 答案 1．B　2．A　3．A　4．D　5．C　6．AD　7．A　 8．(1)I＝　(2)＝ 9．(1)6 m/s　(2)1.1 m 10．(1)見解析　(2)　gsin θ－ (3) 解析　(1)如右圖所示，重力mg，豎直向下；支持力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上． (2)當(dāng)ab桿速度為v時，感應(yīng)電動勢E＝BLv，此時電路中電流I＝＝. ab桿受到安培力F＝BIL＝， 根據(jù)牛頓運動定律，有ma＝mgsin θ－F＝mgsin θ－，a＝gsin θ－. (3)當(dāng)＝mgsin θ時，ab桿達(dá)到最大速度vm＝. 11．(1)1 A　(2)0.01 kg　(3)0.477 J 12．(1) s　(2)53°　(3) T　(4)5.2 J