2020版高考物理大一輪復習 第十章 電磁感應 本章綜合能力提升練（含解析）教科版

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1、本章綜合能力提升練 一、單項選擇題 1.下列沒有利用渦流的是(　　) A.金屬探測器 B.變壓器中用互相絕緣的硅鋼片疊成鐵芯 C.用來冶煉合金鋼的真空冶煉爐 D.磁電式儀表的線圈用鋁框做骨架 答案　B 解析　金屬探測器、真空冶煉爐都是利用渦流現(xiàn)象工作的，磁電式儀表利用渦流能讓指針快速穩(wěn)定，也是利用渦流現(xiàn)象，變壓器中的硅鋼片是為了防止渦流產(chǎn)生鐵損. 2.如圖1所示，金屬棒ab、金屬導軌和螺線管組成閉合回路，金屬棒ab在勻強磁場B中沿導軌向右運動，則(　　) 圖1 A.ab棒不受安培力作用 B.ab棒所受安培力的方向向右 C.ab棒向右運動速度v越大，所受安培力越大

2、 D.螺線管產(chǎn)生的磁場，A端為N極 答案　C 解析　金屬棒ab沿導軌向右運動時，安培力方向向左，“阻礙”其運動，選項A、B錯誤；金屬棒ab沿導軌向右運動時，感應電動勢E＝Blv，感應電流I＝，安培力F＝BIl＝，可見，選項C正確；根據(jù)右手定則可知，流過金屬棒ab的感應電流的方向是從b流向a，所以流過螺線管的電流方向是從A端到達B端，根據(jù)右手螺旋定則可知，螺線管的A端為S極，選項D錯誤. 3.在水平面內有一固定的U形裸金屬框架，框架上靜止放置一根粗糙的金屬桿ab，整個裝置放在豎直方向的勻強磁場中，如圖2所示.下列說法中正確的是(　　) 圖2 A.只有當磁場方向向上且增強，ab桿才可

3、能向左移動 B.只有當磁場方向向下且減弱，ab桿才可能向右移動 C.無論磁場方向如何，只要磁場減弱，ab桿就可能向右移動 D.當磁場變化時，ab桿中一定有電流產(chǎn)生，且一定會移動 答案　C 解析　由楞次定律可知，當閉合回路的磁通量增大時，導體棒將向左移動，阻礙磁通量的增加，當閉合回路的磁通量減小時，導體棒將向右移動，以便阻礙磁通量的減小，與磁場方向無關，故選C. 4.(2017·天津理綜·3)如圖3所示，兩根平行金屬導軌置于水平面內，導軌之間接有電阻R.金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面向下.現(xiàn)使磁感應強度隨時間均勻減小，ab始終保持

4、靜止，下列說法正確的是(　　) 圖3 A.ab中的感應電流方向由b到a B.ab中的感應電流逐漸減小 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 答案　D 解析　金屬棒ab、電阻R、導軌構成閉合回路，磁感應強度均勻減小(＝k為一定值)，則閉合回路中的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，可知回路中產(chǎn)生順時針方向(從上向下看)的感應電流，ab中的電流方向由a到b，故A錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢E＝＝＝kS，回路面積S不變，即感應電動勢為定值，回路中的總電阻不變，所以ab中的電流大小不變，故B錯誤；安培力F＝BIL，電流大小和金屬棒長度不變，磁感應強度減小，則

5、安培力減小，故C錯誤；金屬棒處于靜止狀態(tài)，所受合力為零，對其受力分析，水平方向靜摩擦力Ff與安培力F等大反向，安培力減小，則靜摩擦力減小，故D正確. 5.(2018·福建省龍巖市一模)如圖4甲所示，用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質導線做成一個半徑為r的圓環(huán)，ab為圓環(huán)的直徑.在ab的右側存在一個足夠大的勻強磁場，t＝0時刻磁場方向垂直于豎直圓環(huán)平面向里，磁場磁感應強度B隨時間t變化的關系圖像如圖乙所示，則0～t1時間內(　　) 圖4 A.圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電流的方向為逆時針 B.圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電流的方向先是順時針后是逆時針 C.圓環(huán)一直具有擴張的趨勢 D.圓環(huán)中感應電流的大

6、小為 答案　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，線圈中的感應電流方向一直為順時針，故A、B錯誤；由楞次定律的“來拒去留”可知，0～t0時間內，為了阻礙磁通量的減小，線圈有擴張的趨勢，t0～t1時間內為了阻礙磁通量的增大，線圈有縮小的趨勢，故C錯誤；由法拉第電磁感應定律得E＝＝，感應電流I＝＝·＝，故D正確. 6.如圖5，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向平行于ab邊向上.當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉動時，a、b、c三點的電勢分別為φa、φb、φc.已知bc邊的長度為l.下列判斷正確的是(　　) 圖5 A.φa＞φc

7、，金屬框中無電流 B.φb＞φc，金屬框中電流方向沿a→b→c→a C.Ubc＝－Bl2ω，金屬框中無電流 D.Ubc＝Bl2ω，金屬框中電流方向沿a→c→b→a 答案　C 解析　金屬框abc平面與磁場平行，轉動過程中磁通量始終為零，所以無感應電流產(chǎn)生，選項B、D錯誤.轉動過程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢，由右手定則判斷φa<φc，φb<φc，選項A錯誤.由轉動切割產(chǎn)生感應電動勢的公式得Ubc＝－Bl2ω，選項C正確. 7.(2018·湖南省株洲市第二次質檢)如圖6，沿東西方向站立的兩同學(左西右東)做“搖繩發(fā)電”實驗：把一條長導線的兩端連在一個靈敏電流計(零刻度在

8、表盤中央)的兩個接線柱上，形成閉合回路，然后迅速搖動MN這段“繩”.假設圖中情景發(fā)生在赤道，則下列說法正確的是(　　) 圖6 A.當“繩”搖到最高點時，“繩”中電流最大 B.當“繩”搖到最低點時，“繩”受到的安培力最大 C.當“繩”向下運動時，N點電勢比M點電勢高 D.搖“繩”過程中，靈敏電流計指針的偏轉方向不變 答案　C 解析　當“繩”搖到最高點時，繩轉動的速度與地磁場方向平行，不切割磁感線，沒有感應電流，故A錯誤；當“繩”搖到最低點時，“繩”轉動的速度與地磁場方向平行，不切割磁感線，沒有感應電流，“繩”不受安培力，故B錯誤.當“繩”向下運動時，地磁場向北，根據(jù)右手定則判斷

9、可知，“繩”中N點電勢比M點電勢高，故C正確；在搖“繩”過程中，當“繩”向下運動和向上運動時，“繩”切割磁感線的方向變化，則感應電流的方向變化，即靈敏電流計指針的偏轉方向改變，選項D錯誤. 二、多項選擇題 8.(2018·河南省濮陽市第三次模擬)如圖7，一根長為l、橫截面積為S的閉合軟導線置于光滑水平面上，其材料的電阻率為ρ，導線內單位體積的自由電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，空間存在垂直紙面向里的磁場.某時刻起磁場開始減弱，磁感應強度隨時間的變化規(guī)律是B＝B0－kt, 當軟導線形狀穩(wěn)定時，磁場方向仍然垂直紙面向里，此時(　　) 圖7 A.軟導線將圍成一個圓形 B.軟導線將圍成一個

10、正方形 C.導線中的電流為 D.導線中自由電子定向移動的速率為 答案　AC 解析　當磁場的磁感應強度減弱時，軟導線圍成的圖形的面積有擴大的趨勢，最終軟導線圍成一個圓形，故A正確，B錯誤；設線圈圍成的圓形半徑為r，則有：l＝2πr，圓形的面積為：S1＝πr2，線圈的電阻為：R＝ρ，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為：E＝S1＝k，感應電流為：I＝＝，而I＝neSv，解得：v＝，故C正確，D錯誤. 9.如圖8所示，a、b、c為三只完全相同的燈泡，L為電阻不計的純電感線圈，電源內阻不計.下列判斷正確的是(　　) 圖8 A.S閉合的瞬間，b、c兩燈亮度相同 B.S閉合足夠長時間后，b、c兩燈

11、亮度相同 C.S斷開的瞬間，a、c兩燈立即熄滅 D.S斷開后，b燈先突然閃亮后再逐漸變暗熄滅 答案　AD 解析　S閉合的瞬間，L中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的增加，此時可認為b、c兩燈串聯(lián)，則b、c兩燈亮度相同，選項A正確；由于L的電阻不計，則S閉合足夠長時間后，b燈被L短路，b燈熄滅，c燈變得更亮，選項B錯誤；S斷開的瞬間，通過各個燈原來的電流立即消失，而通過L的電流要通過三只燈泡形成新的回路，則a、c兩燈將逐漸熄滅，b燈中因為原來電流為零，所以b燈先突然閃亮后再逐漸變暗熄滅，選項C錯誤，D正確. 10.(2018·山東省臨沂市上學期期末)如圖9所示，水平面上有相距為L的兩光滑平行金屬

12、導軌，導軌上靜止放有金屬桿a和b(桿a、b均與導軌垂直)，兩桿均位于勻強磁場的左側，讓桿a以速度v向右運動，當桿a與桿b發(fā)生彈性碰撞后，兩桿先后進入右側的磁場中，當桿a剛進入磁場時，桿b的速度剛好為a的一半.已知桿a、b的質量分別為2m和m，接入電路的電阻均為R，其他電阻忽略不計，設導軌足夠長，磁場區(qū)域足夠大，則(　　) 圖9 A.桿a與桿b碰撞后，桿a的速度為，方向向右 B.桿b剛進入磁場時，通過b的電流為 C.從b進入磁場至a剛進入磁場時，該過程產(chǎn)生的焦耳熱為mv2 D.桿a、b最終具有相同的速度，大小為 答案　ABC 解析　以向右為正方向，桿a與桿b發(fā)生彈性碰撞，由動量

13、守恒和機械能守恒得2mv＝2mv1＋mv2，×2mv2＝×2mv12＋×mv22，解得v1＝，v2＝v，即桿a的速度為，方向向右，故A正確；桿b剛進入磁場時，通過b的電流為I＝＝，故B正確；從b進入磁場至a剛進入磁場時，由能量守恒得該過程產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝mv22－m2＝mv2，故C正確；a進入磁場后，a、b組成的系統(tǒng)，動量守恒，則有2mv1＋m·v1＝(2m＋m)v3，解得v3＝v，即桿a、b最終具有相同的速度，大小為v，故D錯誤. 三、非選擇題 11.(2018·山東省煙臺市上學期期末)如圖10甲所示，一水平放置的線圈，匝數(shù)n＝100匝，橫截面積S＝0.2m2，電阻r＝1Ω，線圈處于水

14、平向左的均勻變化的磁場中，磁感應強度B1隨時間t變化關系圖像如圖乙所示.線圈與足夠長的豎直光滑導軌MN、PQ連接，導軌間距l(xiāng)＝20cm，導體棒ab與導軌始終接觸良好，ab棒質量m＝5g，接入電路的電阻R＝4Ω，導軌的電阻不計，導軌處在與導軌平面垂直向里的勻強磁場中，磁感應強度B2＝0.5T.t＝0時，導體棒由靜止釋放，g取10m/s2，求： 圖10 (1)t＝0時，線圈內產(chǎn)生的感應電動勢的大??； (2)t＝0時，導體棒ab兩端的電壓和導體棒的加速度大?。? (3)導體棒ab到穩(wěn)定狀態(tài)時，導體棒所受重力的瞬時功率. 答案　(1)2V　(2)1.6V　2m/s2　(3)0.25W 解

15、析　(1)由題圖乙可知，線圈內磁感應強度變化率為＝0.1T/s 由法拉第電磁感應定律可知：E1＝n＝nS＝2V (2)t＝0時，回路中電流：I＝＝0.4A 導體棒ab兩端的電壓U＝IR＝1.6V 設此時導體棒的加速度為a，則由：mg－B2Il＝ma 得：a＝g－＝2m/s2 (3)當導體棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時，滿足：mg＝B2I′l I′＝ 得：v＝5m/s 此時，導體棒所受重力的瞬時功率P＝mgv＝0.25W. 12.間距為l的兩平行金屬導軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成，如圖11所示，傾角為θ的導軌處于大小為B1，方向垂直導軌平面向上的勻強磁場區(qū)間Ⅰ中，水平導軌上的無磁

16、場區(qū)間靜止放置一質量為3m的“聯(lián)動雙桿”(由兩根長為l的金屬桿cd和ef，用長度為L的剛性絕緣桿連接而成)，在“聯(lián)動雙桿”右側存在大小為B2，方向垂直導軌平面向上的勻強磁場區(qū)間Ⅱ，其長度大于L，質量為m，長為l的金屬桿ab，從傾斜導軌上端釋放，達到勻速后進入水平導軌(無能量損失)，桿ab與“聯(lián)動雙桿”發(fā)生碰撞后桿ab和cd合在一起形成“聯(lián)動三桿”，“聯(lián)動三桿”繼續(xù)沿水平導軌進入磁場區(qū)間Ⅱ并從中滑出，運動過程中，桿ab、cd和ef與導軌始終接觸良好，且保持與導軌垂直.已知桿ab、cd和ef電阻均為R＝0.02Ω，m＝0.1kg，l＝0.5m，L＝0.3m，θ＝30°，B1＝0.1T，B2＝0.2

17、T，g＝10m/s2不計摩擦阻力和導軌電阻，忽略磁場邊界效應.求： 圖11 (1)桿ab在傾斜導軌上勻速運動時的速度大小v0； (2)“聯(lián)動三桿”進入磁場區(qū)間Ⅱ前的速度大小v； (3)“聯(lián)動三桿”滑過磁場區(qū)間Ⅱ過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q. 答案　(1)6m/s　(2)1.5 m/s　(3)0.25J 解析　(1)對桿ab受力分析，勻速運動時重力沿斜面向下的分力與安培力平衡. 感應電動勢E＝B1lv0 電流I＝＝ 安培力F＝B1Il 勻速運動條件mgsinθ＝ 代入數(shù)據(jù)解得：v0＝6m/s (2)桿ab與“聯(lián)動雙桿”發(fā)生碰撞時，由動量守恒定律得mv0＝4mv 解得：v＝1.5m/s (3)進入B2磁場區(qū)域過程，設速度變化大小為Δv，根據(jù)動量定理有 －B2I′lΔt＝－4mΔv I′Δt＝q＝＝ 解得：Δv＝0.25m/s 出B2磁場后“聯(lián)動三桿”的速度為 v′＝v－2Δv＝1.0m/s 根據(jù)能量守恒求得： Q＝×4m×＝0.25J. 9