2022高考物理二輪復習 專題限時集訓（十）電磁感應(yīng)

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1、2022高考物理二輪復習 專題限時集訓（十）電磁感應(yīng) 1.如圖Z10-1甲所示,電路的左側(cè)是一個電容為C的電容器,電路的右側(cè)是一個單匝環(huán)形導體,環(huán)形導體所圍的面積為S,在環(huán)形導體中有一垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度的大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示.在0~t0時間內(nèi),電容器 (　　) 圖Z10-1 A.上極板帶正電,所帶電荷量為 B.上極板帶正電,所帶電荷量為 C.上極板帶負電,所帶電荷量為 D.上極板帶負電,所帶電荷量為 2.如圖Z10-2所示,虛線右側(cè)空間有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向里,直角扇形導線框OMN的半徑為l,電阻為R,繞垂直于紙面的軸

2、O以角速度ω順時針勻速轉(zhuǎn)動.設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以O(shè)→M→N→O為正,線框處于圖示位置為計時零點.圖Z10-3中能正確表示線框轉(zhuǎn)動一周過程中感應(yīng)電流變化情況的是 (　　) 圖Z10-2 圖Z10-3 3.如圖Z10-4所示,兩寬度均為a的水平勻強磁場區(qū)域相距為4a,一個邊長為a的正方形金屬線框從磁場上方距離為a處由靜止自由下落,進入上方和下方的勻強磁場時都恰好做勻速直線運動.已知下落過程中線框平面始終在豎直平面內(nèi),則下列說法正確的是 (　　) 圖Z10-4 A.線框在穿過上、下兩個磁場的過程中產(chǎn)生的電能之比為1∶2 B.線框在上、下兩個磁場中勻速運動的速度之比為

3、1∶4 C.線框在穿過上、下兩個磁場的過程中產(chǎn)生的電流之比為1∶ D.上、下兩個磁場的磁感應(yīng)強度之比為1∶ 4.(多選)將一總電阻為1 Ω、匝數(shù)n=4的線圈放在勻強磁場中,已知磁場方向垂直于線圈平面,從某時刻起穿過線圈的磁通量按圖Z10-5所示規(guī)律變化,則 (　　) 圖Z10-5 A.在0~8 s內(nèi)與8~10 s內(nèi)線圈中的電流方向相同 B.在0~8 s內(nèi)通過線圈截面的電荷量為8 C C.在8~10 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動勢為1 V D.線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值為2 A 5.(多選)如圖Z10-6甲所示的電路中,螺線管匝數(shù)為n,橫截面積為S,總電阻為r,外接電阻的阻值為R,

4、電容器的電容為C.閉合開關(guān),在一段時間內(nèi),穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化,0~內(nèi)磁場方向如圖甲所示,則 (　　) 圖Z10-6 A.0~內(nèi)與~T內(nèi)螺線管中的感應(yīng)電流方向相反 B.0~內(nèi)與~T內(nèi)螺線管中的感應(yīng)電動勢大小都是 C.電阻R兩端的電壓是 D.電容器C的下極板始終帶正電,且所帶電荷量是 6.(多選)如圖Z10-7甲所示,兩根足夠長的粗糙平行金屬導軌MN、PQ固定在同一絕緣水平面上,兩導軌間距為d=0.2 m,導軌電阻忽略不計,M、P端連接一阻值R=0.5 Ω的電阻.有一質(zhì)量m=0.08 kg、阻值r=0.5 Ω的金屬棒ab垂直于導軌放在兩導軌上,

5、棒離R的距離為L=2 m,棒與導軌接觸良好.整個裝置處于一豎直方向的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小隨時間變化的情況如圖乙所示.已知棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.01,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10 m/s2.下列說法正確的是 (　　) 圖Z10-7 A.棒ab相對于導軌靜止時,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為0.2 V B.棒ab相對于導軌靜止時,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為0.02 A C.經(jīng)過40 s棒ab開始運動 D.在0~4.0 s時間內(nèi)通過R的電荷量q為0.8 C 7.(多選)如圖Z10-8所示,半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)用一根長為L的絕緣輕細桿懸掛于O1點,桿

6、所在直線過圓環(huán)圓心,在O1點的正下方有一半徑為L+2r的圓形勻強磁場區(qū)域,其圓心O2與O1點在同一豎直線上,O1點在圓形磁場區(qū)域邊界上,磁感應(yīng)強度為B.現(xiàn)使絕緣輕細桿從水平位置由靜止釋放,下擺過程中金屬圓環(huán)所在平面始終與磁場垂直,已知重力加速度為g,不計空氣阻力及摩擦阻力,則 (　　) 圖Z10-8 A.圓環(huán)最終會靜止在O1點的正下方 B.圓環(huán)第一次進入磁場的過程中通過圓環(huán)的電荷量大小為 C.圓環(huán)在整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱為mg(L+2r) D.圓環(huán)在整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱為mg(L+r) 8.如圖Z10-9所示,豎直放置的兩根足夠長的光滑平行金屬導軌相距為L,導軌的上端與電源(

7、串有一滑動變阻器R)、定值電阻、電容器(原來不帶電)和開關(guān)S相連.整個空間充滿了垂直于導軌平面向外的勻強磁場,其磁感應(yīng)強度的大小為B.一質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒ab橫跨在導軌上.已知電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,電容器的電容為C,定值電阻的阻值為R0,不計導軌的電阻. (1)當S接1時,金屬棒ab在磁場中恰好保持靜止,則滑動變阻器接入電路的阻值R多大? (2)當S接2時,金屬棒ab由靜止開始下落,下落距離s時達到穩(wěn)定速度,則此穩(wěn)定速度的大小為多少?下落距離s的過程中所需的時間為多少? (3)先把開關(guān)S接2,待ab達到穩(wěn)定速度后,再將開關(guān)S接3.試通過推導說明ab棒此后的運動性質(zhì). 圖

8、Z10-9 9.如圖Z10-10甲所示MN、PQ兩條平行的光滑金屬導軌與水平面成θ=30°角固定,N、Q之間接電阻箱R,導軌所在空間存在勻強磁場,磁場方向垂直于導軌所在平面向上,磁感應(yīng)強度為B=0.5 T.質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在導軌上,其接入電路的電阻為r.現(xiàn)由靜止釋放桿ab,測得桿的最大速度為v.改變電阻箱的阻值R,得到v與R之間的關(guān)系如圖乙所示.已知導軌間距為L=2 m,重力加速度g取10 m/s2,導軌足夠長且電阻不計. (1)當R=0時,求桿ab勻速下滑過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E的大小及桿中的電流方向; (2)求金屬桿的質(zhì)量m及阻值r; (3)當R=4 Ω時,求回路瞬

9、時電功率每增加1 W的過程中合外力對桿做的功W. 圖Z10-10 專題限時集訓(十) 1.A　[解析] 由法拉第電磁感應(yīng)定律得E==,由楞次定律,可得電容器上極板帶正電,所帶電荷量為Q=CE=,選項A正確. 2.A　[解析] 由圖示位置轉(zhuǎn)第1個90°角過程,OM轉(zhuǎn)動切割磁感線,感應(yīng)電動勢恒定,E=Bl2ω,由右手定則可知電流方向為正;轉(zhuǎn)第3個90°角過程,ON轉(zhuǎn)動切割磁感線,感應(yīng)電動勢恒定,E=Bl2ω,由右手定則可知電流方向為負,選項A正確. 3.C　[解析] 由于在兩個磁場中均做勻速直線運動,

10、根據(jù)能量守恒定律可知,線框在穿過兩個磁場的過程中產(chǎn)生的電能之比為1∶1,選項A錯誤;由自由落體運動規(guī)律可得,線框在上方磁場中的速度為v1=,在下方磁場中的速度為v2=2,所以v1∶v2=1∶2,選項B錯誤;由線框在磁場中做勻速直線運動可知,mg=,故上、下兩個磁場的磁感應(yīng)強度之比為∶1,選項D錯誤;線框穿過磁場的過程中產(chǎn)生的電流I=,故線框在穿過上、下兩個磁場過程中產(chǎn)生的電流之比為1∶,選項C正確. 4.BD　[解析] 由楞次定律可以判斷,0~8 s內(nèi)與8~10 s內(nèi)線圈中的電流方向改變,選項A錯誤;在0~8 s內(nèi),q=I1Δt=Δt=n=8 C,選項B正確;在8~10 s內(nèi),感應(yīng)電動勢E2

11、=n=4 V,選項C錯誤;根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知,t1+t2=I2R(t1+t2),其中t1=8 s,t2=2 s,解得I=2 A,選項D正確. 5.BD　[解析] 0~T內(nèi)磁通量的變化率不變,感應(yīng)電流方向不變,感應(yīng)電動勢的大小恒定,且E=n·S=,選項A錯誤,B正確;R兩端的電壓U==,電容器所帶的電荷量Q=CU=,由楞次定律可得,電容器的下極板始終帶正電,選項C錯誤,D正確. 6.BC　[解析] 由法拉第電磁感應(yīng)定律得,電動勢E=·S=0.02 V,選項A錯誤;由閉合電路歐姆定律得,電流I==0.02 A,選項B正確;棒開始運動時,滿足μmg=tId,解得t=40 s,選項C正確;電荷量

12、q=It'=0.08 C,選項D錯誤. 7.BC　[解析] 圓環(huán)在進或出磁場時,因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流,機械能減小,最后圓環(huán)整體剛好在磁場中往復運動,機械能不變,不會離開磁場,也不會靜止在最低點,選項A錯誤;圓環(huán)第一次進入磁場的過程中,通過圓環(huán)的電荷量q=t==,選項B正確;由幾何關(guān)系知,當圓環(huán)恰好全部位于磁場中時,與開始相比,重心下降高度h=(L+2r),由能量守恒定律知,整個運動過程產(chǎn)生的焦耳熱Q=mgh=mg(L+2r),選項C正確,D錯誤. 8.(1)-r　(2)　+　(3)做勻加速直線運動 [解析] (1)由平衡條件得BIL=mg 其中I= 解得R=-r (2)由平衡條

13、件得mg= 解得v= 由動量定理得mgt-BLt=mv,其中t=q= 解得t=+ (3)S接3后,充電電流為I===CBL=CBLa mg-BIL=ma 可得a==常量,所以ab棒做勻加速直線運動,電流是恒定的. 9.(1)3 V　從b到a　(2)0.2 kg　3 Ω　(3)0.7 J [解析] (1)由圖可知,當R=0時,桿最終以v=3 m/s的速度勻速運動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv=3 V 由右手定則可判斷,電流方向由b指向a (2)設(shè)最大速度為v,桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv 由閉合電路的歐姆定律得I= 桿達到最大速度時滿足mgsin θ-BIL=0 解得速度v=(R+r) 由圖像知,斜率k=1 m/(s·Ω),縱截距v0=3 m/s 而v0=r,k= 解得m=0.2 kg,r=3 Ω (3)功率P== 則ΔP=- 由動能定理得W=m-m 解得W=·ΔP=0.7 J