2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 備課資料 專(zhuān)題六 電路和電磁感應(yīng) 第2講 電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用專(zhuān)題限時(shí)檢測(cè).doc

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2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 備課資料 專(zhuān)題六 電路和電磁感應(yīng) 第2講 電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用專(zhuān)題限時(shí)檢測(cè) 一、選擇題(本大題共8小題,每小題8分,共64分,第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求,第6～8題有多項(xiàng)符合題目要求) 1.(xx全國(guó)Ⅰ卷,18)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌.為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤(pán)周邊沿其徑向?qū)ΨQ(chēng)地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng),如圖所示.無(wú)擾動(dòng)時(shí),按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng);出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是(　A　) 解析:紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí),方案B,C,D中穿過(guò)薄板的磁通量不發(fā)生變化,沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生;方案A中,無(wú)論是上下還是左右振動(dòng),薄板中的磁通量都會(huì)發(fā)生變化,產(chǎn)生的感應(yīng)電流會(huì)阻礙紫銅薄板上下及其左右振動(dòng),達(dá)到衰減的效果,選項(xiàng)A正確. 2.(xx江西景德鎮(zhèn)模擬)如圖所示,在光滑絕緣水平面上,有一矩形線圈以一定的初速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,線圈全部進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外面時(shí)的一半,設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾却笥诰€圈寬度,則(　C　) A.線圈恰好在完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)停下 B.線圈在未完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)已停下 C.線圈能通過(guò)場(chǎng)區(qū)不會(huì)停下 D.線圈在磁場(chǎng)中某個(gè)位置停下 解析:線圈出磁場(chǎng)時(shí)的速度小于進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度,由安培力F=BIL=,知出磁場(chǎng)時(shí)線圈所受的安培力小于進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)所受的安培力,則進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)程安培力做功大于出磁場(chǎng)過(guò)程安培力做功,而進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外面時(shí)的一半,由動(dòng)能定理知出磁場(chǎng)后,線圈的動(dòng)能不為零,不會(huì)停下來(lái),故C正確,A,B,D錯(cuò)誤. 3.(xx天津卷,3)如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),導(dǎo)軌之間接有電阻R.金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下.現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小,ab始終保持靜止,下列說(shuō)法正確的是(　D　) A.ab中的感應(yīng)電流方向由b到a B.ab中的感應(yīng)電流逐漸減小 C.ab所受的安培力保持不變 D.ab所受的靜摩擦力逐漸減小 解析:根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)向下,再根據(jù)安培定則,可判斷ab中感應(yīng)電流方向從a到b,A錯(cuò)誤;磁場(chǎng)變化是均勻的,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變,感應(yīng)電流I恒定不變,B錯(cuò)誤;安培力F=BIL,由于I,L不變,B減小,所以ab所受的安培力逐漸減小,根據(jù)力的平衡條件,靜摩擦力逐漸減小,C錯(cuò)誤,D正確. 4.(xx四川成都模擬)如圖所示,水平面上固定著兩根相距L且電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,銅棒a,b的長(zhǎng)度均等于兩導(dǎo)軌的間距、電阻均為R、質(zhì)量均為m,銅棒平行地靜止在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌接觸良好.現(xiàn)給銅棒a一個(gè)平行導(dǎo)軌向右的瞬時(shí)沖量I,關(guān)于此后的過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是(　B　) A.回路中的最大電流為 B.銅棒b的最大加速度為 C.銅棒b獲得的最大速度為 D.回路中產(chǎn)生的總焦耳熱為 解析:由題意知a獲得沖量時(shí)速度最大,根據(jù)動(dòng)量定理可得,a獲得的速度va=,此后a在安培力作用下做減速運(yùn)動(dòng),b在安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng),回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=BL(va-vb),可知a剛獲得動(dòng)量時(shí)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,即Im==,故A錯(cuò)誤;b所受最大安培力Fm=BImL=,根據(jù)牛頓第二定律知,b棒所產(chǎn)生的最大加速度am==,故B正確;由題意知,a棒做減速運(yùn)動(dòng),b棒做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)a,b速度相等時(shí),回路中沒(méi)有感應(yīng)電流,兩棒同時(shí)向右勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)量守恒定律得,mva=2mv,a,b棒的共同速度v=,此速度亦為b棒的最大速度,故C錯(cuò)誤;根據(jù)系統(tǒng)能量守恒可得,m=(m+m)v2+Q,則回路中產(chǎn)生的總焦耳熱Q=,故D錯(cuò)誤. 5.(xx湖南常德模擬)如圖所示,有一個(gè)等腰三角形磁場(chǎng)區(qū)域,底邊長(zhǎng)為2L,高為L(zhǎng),左半邊的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,右半邊的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abcd,從圖示位置開(kāi)始沿x軸正方向以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域.取沿a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正,取Im=,則表示線框中電流i隨bc的位置坐標(biāo)x變化的圖像正確的是(　C　) 解析:線框bc邊在0～L過(guò)程中無(wú)感應(yīng)電流,在L～2L過(guò)程中切割磁感線的有效長(zhǎng)度線性增大,由右手定則判斷感應(yīng)電流沿a→b→c→d→a方向的正方向,由I=可知,感應(yīng)電流大小逐漸增大;線框bc邊在2L～3L過(guò)程中,ad邊和bc邊都有部分切割磁感線,等效切割的有效長(zhǎng)度不變,產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變,方向?yàn)樨?fù)方向;線框bc邊在3L～4L過(guò)程中,ad邊切割磁感線的有效長(zhǎng)度線性減小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小逐漸減小,方向?yàn)檎较?故C正確. 6.(xx遼寧撫順模擬)如圖所示,兩根間距為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為α,圖中虛線下方區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌面向上,兩金屬桿質(zhì)量均為m,電阻均為R,垂直于導(dǎo)軌放置,開(kāi)始時(shí)金屬桿ab處在距磁場(chǎng)上邊界一定距離處,金屬桿cd處在導(dǎo)軌的最下端,被與導(dǎo)軌垂直的兩根小柱擋住,現(xiàn)將金屬桿ab由靜止釋放,當(dāng)金屬桿ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)便開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng),已知重力加速度為g,則(　AC　) A.金屬桿ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)橛蒪到a B.金屬板ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度大小為 C.金屬桿ab進(jìn)入磁場(chǎng)后產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 D.金屬桿ab進(jìn)入磁場(chǎng)后金屬桿cd對(duì)兩根小柱的壓力大小為mgsin α 解析:由右手定則可知,ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)橛蒪到a,故A正確;ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力F=BIL=BL=,ab進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速直線運(yùn)動(dòng),由平衡條件得,=mgsin α,解得,v=,故B錯(cuò)誤;ab進(jìn)入磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=,故C正確;由左手定則可知,cd受到的安培力沿導(dǎo)軌面向下,則cd對(duì)兩根小柱的壓力大小等于FN=mgsin α+FA>mgsin α,故D錯(cuò)誤. 7.(xx河北石家莊模擬)如圖所示,光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,質(zhì)量為m邊長(zhǎng)為a的正方形導(dǎo)體框MNPQ斜向上垂直進(jìn)入磁場(chǎng),當(dāng)MP剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框的速度為v,方向與水平方向成45,若導(dǎo)體框的總電阻為R,則(　AC　) A.導(dǎo)體進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中,導(dǎo)體框中電流的方向?yàn)镸QPN B.MP剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)體框中感應(yīng)電流大小為 C.MP剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)體框所受安培力為 D.MP剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)M,P兩端的電壓為 解析:根據(jù)楞次定律可知導(dǎo)體進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中,導(dǎo)體框中電流的方向?yàn)镸QPN,故A正確;MP剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)體框中感應(yīng)電流大小為I==,故B錯(cuò)誤;MP剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)體框所受安培力為F=BIa=,故C正確;MP剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)M,P兩端的電壓為U=E=Bav,故D錯(cuò)誤. 8.(xx四川卷,7)如圖所示,電阻不計(jì)、間距為l的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌左端接一定值電阻R.質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上,受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),外力F與金屬棒速度v的關(guān)系是F=F0+kv(F0,k是常量),金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好.金屬棒中感應(yīng)電流為i,受到的安培力大小為FA,電阻R兩端的電壓為UR,感應(yīng)電流的功率為P,它們隨時(shí)間t變化圖像可能正確的有(　BC　) 解析:設(shè)金屬棒在某一時(shí)刻速度為v,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,回路電流I==v,即I∝v;安培力FA=BIl=v,方向水平向左,即FA∝v;R兩端電壓UR=IR=v,即UR∝v;感應(yīng)電流的功率P=EI=v2,即P∝v2.分析金屬棒運(yùn)動(dòng)情況,由牛頓第二定律可得F合=F-FA=F0+kv-v= F0+(k-)v,即加速度a=.因?yàn)榻饘侔粲伸o止出發(fā),所以F0>0,且 F合>0,即a>0,加速度方向水平向右. (1)若k=,F合=F0,即a=,金屬棒水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng).有v=at,說(shuō)明v ∝t,也即是I∝t,FA∝t,UR∝t,P∝t2,在此情況下沒(méi)有選項(xiàng)符合; (2)若k>,F合隨v增大而增大,即a隨v增大而增大,說(shuō)明金屬棒在做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng),可知選項(xiàng)B符合; (3)若k<,F合隨v增大而減小,即a隨v增大而減小,說(shuō)明金屬棒在做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),直到加速度減小為0后金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng),可知選項(xiàng)C符合. 綜上所述,選項(xiàng)B,C符合題意. 二、非選擇題(本大題共2小題,共36分) 9.(16分)(xx福建福州模擬)某同學(xué)看到有些玩具車(chē)在前進(jìn)時(shí)車(chē)輪能發(fā)光,受此啟發(fā),他設(shè)計(jì)了一種帶有閃爍燈的自行車(chē)后車(chē)輪,以增強(qiáng)夜間騎車(chē)的安全性.如圖所示為自行車(chē)后輪,其金屬輪軸半徑可以忽略,金屬車(chē)輪半徑r=0.4 m,其間由絕緣輻條連接(絕緣輻條未畫(huà)出).車(chē)輪與輪軸之間均勻地連接有4根金屬條,每根金屬條中間都串接一個(gè)LED燈,燈可視為純電阻,每個(gè)燈的阻值為R=0.3 Ω并保持不變.車(chē)輪邊的車(chē)架上固定有磁鐵,在車(chē)輪與輪軸之間形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T,方向垂直于紙面向外的扇形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,扇形對(duì)應(yīng)的圓心角θ=30.自行車(chē)勻速前進(jìn)的速度為v=8 m/s(等于車(chē)輪邊緣相對(duì)軸的線速度).不計(jì)其他電阻和車(chē)輪厚度,并忽略磁場(chǎng)邊緣效應(yīng). (1)在如圖所示裝置中,當(dāng)其中一根金屬條ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),指出ab上感應(yīng)電流的方向,并求ab中感應(yīng)電流的大小; (2)若自行車(chē)以速度v=8 m/s勻速前進(jìn)時(shí),車(chē)輪受到的總摩擦阻力為2.0 N,則后車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周,動(dòng)力所做的功為多少?(忽略空氣阻力, π≈3.0) 解析:(1)根據(jù)右手定則知:ab中的電流方向?yàn)閎→a.ab相當(dāng)于電源,其等效電路如圖所示. ω==rad/s=20 rad/s E=Br2ω=0.50.4220 V=0.8 V 電路總電阻 R總=+R==0.4 Ω 通過(guò)ab中的電流 I== A=2 A. (2)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間 T== s=0.3 s 則T時(shí)間內(nèi)克服阻力做功 Wf=fs=fvT=280.3 J=4.8 J T時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生電流的時(shí)間 t=4T==0.1 s 在T時(shí)間內(nèi),電流通過(guò)燈泡電阻產(chǎn)生的焦耳熱 Q=I2R總t=220.40.1 J=0.16 J 動(dòng)力所做的功 W動(dòng)=Wf+Q=4.8 J+0.16 J=4.96 J. 答案:(1)ab中的電流方向?yàn)閎→a　2 A　(2)4.96 J 10.(20分)(xx河南許昌二模)如圖所示,光滑的輕質(zhì)定滑輪上繞有輕質(zhì)柔軟細(xì)線,線的一端系一質(zhì)量為2m的重物,另一端系一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬桿,在豎直平面內(nèi)有足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌PQ,EF,其間距為L(zhǎng),在Q,F之間連接有阻值為R的電阻,其余電阻不計(jì),一勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,開(kāi)始時(shí)金屬桿置于導(dǎo)軌下端QF處,將重物由靜止釋放,當(dāng)重物下降h時(shí)恰好達(dá)到穩(wěn)定速度而后勻速下降,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,不計(jì)一切摩擦和接觸電阻,重力加速度為g,求: (1)重物勻速下降時(shí)的速度v; (2)重物從釋放到下降h的過(guò)程中,電阻R中產(chǎn)生的熱量Q; (3)設(shè)重物下降h時(shí)的時(shí)刻t=0,此時(shí)速度為v0,若從t=0開(kāi)始,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸減小,且金屬桿中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流,試寫(xiě)出B隨時(shí)間t變化的關(guān)系. 解析:(1)重物勻速下降時(shí),設(shè)細(xì)線對(duì)金屬桿的拉力為T(mén),金屬桿所受安培力為F; 由平衡條件得T=mg+F; 由安培力公式得F=B0IL 根據(jù)閉合電路歐姆定律,I=; 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=B0Lv 對(duì)重物由平衡條件得T=2mg; 綜合上述各式,解得,v=. (2)設(shè)電路中產(chǎn)生的總熱量為Q, 由能量守恒定律得, 2mgh-mgh=(2m)v2+mv2+Q 由串聯(lián)電路特點(diǎn)知,電阻R中產(chǎn)生的熱量為 QR=Q, 解得QR=mgh-. (3)金屬桿中恰好不產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí),磁通量不變,則有 Φ0=Φt,即B0hL=B(h+x)L, 式中x=v0t+at2 對(duì)系統(tǒng),由牛頓第二定律得, a== 則磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系為 B==. 答案:(1)　(2)mgh- (3)B=