高考物理一轮复习课时分层集训30电磁感应定律的综合应用新人教版.doc

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1、1 / 13【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习课时分层集训精选高考物理一轮复习课时分层集训 3030电磁感应定律的综合应用新人教版电磁感应定律的综合应用新人教版(限时：40 分钟)基础对点练电磁感应中的电路问题1用均匀导线做成的正方形线圈边长为 l，如图 10318 所示，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，当磁场以的变化率增强时，不考虑磁场的变化对虚线右侧的影响，则( )图 10318A线圈中感应电流方向为 adbcaB线圈中产生的电动势 El2C线圈中 a 点电势高于 b 点电势D线圈中 b、a 两点间的电势差为l2B 4tD D 处于磁场中的线圈面积不变，增大时

2、，通过线圈的处于磁场中的线圈面积不变，增大时，通过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的方向为磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的方向为acbdaacbda 方向，方向，A A 项错；产生感应电动势的项错；产生感应电动势的 acbacb 部分等效为部分等效为电源，电源，b b 端为等效电源的正极，电势高于端为等效电源的正极，电势高于 a a 端，端，C C 项错；项错；由法拉第电磁感应定律由法拉第电磁感应定律 E E，知，知 B B 项错；项错；adbadb 部分等部分等效为外电路，效为外电路，b b、a a 两点间电势差为等效电路的路端电压，两点间电势差为等效电路的路端电压，U UR

3、R，D D 项正确项正确 2. 如图 10319 所示，由某种粗细均匀的总电阻为 3R 的金属条制成的矩形线框 abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中一接入电路电阻为 R 的导体棒 PQ，在水平拉力作用2 / 13下沿 ab、dc 以速度 v 匀速滑动，滑动过程 PQ 始终与 ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦在 PQ 从靠近 ad 处向 bc 滑动的过程中( ) 【导学号：84370457】图 10319APQ 中电流先增大后减小BPQ 两端电压先减小后增大CPQ 上拉力的功率先减小后增大D线框消耗的电功率先减小后增大C C 设设 PQPQ 左侧金属线框的电阻为左侧金属线

4、框的电阻为 r r，则右侧电阻为，则右侧电阻为3R3Rr r；PQPQ 相当于电源，其电阻为相当于电源，其电阻为 R R，则电路的外电阻为，则电路的外电阻为R R 外，当外，当 r r时，时，R R 外外 maxmaxR R，此时，此时 PQPQ 处于矩形线处于矩形线框的中心位置，即框的中心位置，即 PQPQ 从靠近从靠近 adad 处向处向 bcbc 滑动的过程中外滑动的过程中外电阻先增大后减小电阻先增大后减小PQPQ 中的电流为干路电流中的电流为干路电流 I I，可知，可知干路电流先减小后增大，选项干路电流先减小后增大，选项 A A 错误错误PQPQ 两端的电压为两端的电压为路端电压路端电

5、压 U UE EU U 内，因内，因 E EBlvBlv 不变，不变，U U 内内IRIR 先减小先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，选项后增大，所以路端电压先增大后减小，选项 B B 错误拉错误拉力的功率大小等于安培力的功率大小，力的功率大小等于安培力的功率大小，P PF F 安安v vBIlvBIlv，可知因干路电流先减小后增大，可知因干路电流先减小后增大，PQPQ 上拉力的上拉力的功率也先减小后增大，选项功率也先减小后增大，选项 C C 正确线框消耗的电功率正确线框消耗的电功率即为外电阻消耗的功率，因外电阻最大值为即为外电阻消耗的功率，因外电阻最大值为 R R，小于内，小于内阻阻 R

6、 R；根据电源的输出功率与外电阻大小的变化关系，；根据电源的输出功率与外电阻大小的变化关系，外电阻越接近内阻时，输出功率越大，可知线框消耗的外电阻越接近内阻时，输出功率越大，可知线框消耗的电功率先增大后减小，选项电功率先增大后减小，选项 D D 错误错误 3. (多选)如图 10320 所示为一圆环发电装置，用电阻 R4 的3 / 13导体棒弯成半径 L0.2 m 的闭合圆环，圆心为 O，COD 是一条直径，在 O、D 间接有负载电阻 R11 .整个圆环中均有 B0.5 T 的匀强磁场垂直环面穿过电阻 r1 的导体棒 OA 贴着圆环做匀速运动，角速度 300 rad/s，则( )图 10320

7、A当 OA 到达 OC 处时，圆环的电功率为 1 WB当 OA 到达 OC 处时，圆环的电功率为 2 WC全电路最大功率为 3 WD全电路最大功率为 4.5 WADAD 当当 OAOA 到达到达 OCOC 处时，圆环的电阻为处时，圆环的电阻为 1 1 ，与，与 R1R1 串串联接入电源，外电阻为联接入电源，外电阻为 2 2 ，棒转动过程中产生的感应，棒转动过程中产生的感应电动势电动势 E EBL2BL23 3 V V，圆环上分压为，圆环上分压为 1 1 V V，所以圆环上，所以圆环上的电功率为的电功率为 1 1 W W，A A 正确，正确，B B 错误；当错误；当 OAOA 到达到达 ODOD

8、 处时，处时，圆环中的电阻为零，此时电路中总电阻最小，而电动势圆环中的电阻为零，此时电路中总电阻最小，而电动势不变，所以电功率最大为不变，所以电功率最大为 P P4.54.5 W W，C C 错误，错误，D D 正正确确 如图所示，用一根横截面积为 S 的粗细均匀的硬导线做成一个半径为 R 的圆环，把圆环一半置于均匀变化的磁场中，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小随时间的变化率k(k0)，ab 为圆环的一条直径，导线的电阻率为 ，则下列说法中正确的是( )A圆环具有扩张的趋势B圆环中产生逆时针方向的感应电流C图中 ab 两点间的电压大小为 kR2D圆环中感应电流的大小为kRS 44 / 13

9、D D 由题意，通过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，由题意，通过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，圆环有收缩的趋势，且产生顺时针方向的感应电流，故圆环有收缩的趋势，且产生顺时针方向的感应电流，故A A、B B 项错误；项错误；abab 之间的电压是路端电压，不是感应电动之间的电压是路端电压，不是感应电动势，势，UabUabE EkR2kR2，故，故 C C 项错误；感应电流项错误；感应电流I I，E EkR2kR2，r r，可得，可得 I I，故，故 D D 项正确项正确 4(2018哈尔滨模拟)半径为 a 的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为 B0.2 T，磁场方向垂直圆形区域向里；半径为

10、 b 的金属圆环与磁场同心放置，磁场与环面垂直，a0.4 m，b0.6 m金属环 b 上接有灯 L1、L2，两灯的电阻均为 R2 ，一金属棒与金属环 b 接触良好，棒与金属环 b 的电阻忽略不计图 10321(1)棒以 v05 m/s 的速度在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径 OO的瞬间流过灯 L1 的电流；(2)撤去金属棒而将右侧的半圆环 O L2O以 OO为轴向上翻转 90后，磁场开始随时间均匀变化，其变化率为 T/s，求 L1 的功率解析(1)棒滑过圆环直径 OO的瞬时，电动势：E1B2av00.20.85V0.8 V等效电路如图所示：流过灯 L1 的电流：I1 A0.4 A故流过灯

11、L1 的电流为 0.4 A.(2)撤去中间的金属棒，将右面的半圆环 OL2O以 OO为轴向上翻转 90后，磁场开始随时间均匀变化，半圆环 OL1O中产生感应电动势，相当于电源，灯 L2 与 L1串联为外电路，感应电动势为：5 / 13E2 V0.32 VL1 的功率为：P12R22 W1.28102 W.答案(1)0.4 A (2)1.28102 W电磁感应中的图象问题5如图 10322 甲所示，线圈 ABCD 固定在磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈的 AB 边所受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是下列选项中的( )图 10322D D 由题图乙可知，线圈的

12、由题图乙可知，线圈的 ABAB 边所受安培力边所受安培力 F FBILBIL 为为定值，由欧姆定律可知感应电流定值，由欧姆定律可知感应电流 I I 与感应电动势与感应电动势 E E 成正成正比，感应电动势比，感应电动势 E E 与磁通量的变化率成正比，线圈面积与磁通量的变化率成正比，线圈面积不变，磁通量变化率与磁感应强度的变化率成正比在不变，磁通量变化率与磁感应强度的变化率成正比在BtBt 图象中，切线斜率表示磁感应强度的变化率，若磁图象中，切线斜率表示磁感应强度的变化率，若磁感应强度增大，则其变化率应减小，感应强度增大，则其变化率应减小，A A、B B 项错，项错，D D 对；对；若磁感应强

13、度减小，则其变化率应增大，但此时若磁感应强度减小，则其变化率应增大，但此时 F F 的方的方向变为向左，向变为向左，C C 项错项错 6如图 10323 所示，abcd 是边长为 L、每边电阻均相同的正方形导体线框，维持线框以恒定的速度 v 沿 x 轴运动，并穿过倾角为45的三角形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里线框 b 点在 O 位置时开始计时，则在 t时间内，a、b 二点的电势差 U 随时间 t 的变化图线为( )图 10323D D tt时刻，时刻，abab 边完全进入磁场，电动势边完全进入磁场，电动势 E EBLvBLv，abab间的电压等于路端电压，间的电压等于

14、路端电压，UabUabBLvBLv，C C 错误；错误；t t时刻，时刻，线框完全进入磁场，线框完全进入磁场，abab 间的电压等于电动势间的电压等于电动势 E E，A A、B B 错错6 / 13误；排除了三个错误选项，只有误；排除了三个错误选项，只有 D D 正确正确 7(多选)(2017山东第一次大联考)如图 10324 所示，导体棒沿两平行导轨从图中位置以速度 v 向右匀速通过一正方形 abcd 磁场区域，ac 垂直于导轨且平行于导体棒，ac 右侧的磁感应强度是左侧的 2 倍且方向相反，导轨和导体棒的电阻均不计，下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图象正确的是(规定电流由

15、M 经 R 到 N 为正方向，安培力向左为正方向)( ) 【导学号：84370458】图 10324A B C DACAC 导体棒在左半区域时，根据右手定则，通过棒的电导体棒在左半区域时，根据右手定则，通过棒的电流方向向上，电流由流方向向上，电流由 M M 经经 R R 到到 N N 为正值，且逐渐变大，为正值，且逐渐变大，导体棒在右半区域时，根据右手定则，通过棒的电流方导体棒在右半区域时，根据右手定则，通过棒的电流方向向下，电流为负值，且逐渐减小，且满足经过分界线向向下，电流为负值，且逐渐减小，且满足经过分界线时感应电流大小突然加倍，时感应电流大小突然加倍，A A 正确，正确，B B 错误；

16、第一段时间错误；第一段时间内安培力大小内安培力大小 F FBILL2BILL2，第，第 2 2 段时间内段时间内F F2BILL22BILL2，C C 正确，正确，D D 错误错误 8将一均匀导线围成一圆心角为 90的扇形导线框 OMN，其中OMR，圆弧 MN 的圆心为 O 点，将导线框的 O 点置于如图10325 所示的直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为 B，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 2B.从 t0 时刻开始让导线框以 O 点为圆心，以恒定的角速度 沿逆时针方向做匀速圆周运动，假定沿 ONM 方向的电流为正，则线框中

17、的电流随时间的变化规律描绘正确的是( )7 / 13图 10325B B 在在 0 0t0t0 时间内，线框从图示位置开始时间内，线框从图示位置开始(t(t0)0)转过转过9090的过程中，产生的感应电动势为的过程中，产生的感应电动势为 E1E1BR2BR2，由，由闭合电路欧姆定律得，回路中的电流为闭合电路欧姆定律得，回路中的电流为 I1I1，根据楞，根据楞次定律判断可知，线框中感应电流方向为逆时针方向次定律判断可知，线框中感应电流方向为逆时针方向( (沿沿 ONMONM 方向方向) )在在 t0t02t02t0 时间内，线框进入第三象限时间内，线框进入第三象限的过程中，回路中的电流方向为顺时

18、针方向的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向( (沿沿 OMNOMN 方向方向) )回路中产生的感应电动势为回路中产生的感应电动势为E2E2BR2BR22BR22BR2BR2BR23E13E1，感应电流为，感应电流为I2I23I1.3I1.在在 2t02t03t03t0 时间内，线框进入第四象限的过程时间内，线框进入第四象限的过程中，回路中的电流方向为逆时针方向中，回路中的电流方向为逆时针方向( (沿沿 ONMONM 方向方向) )，回，回路中产生的感应电动势为路中产生的感应电动势为E3E3BR2BR22BR22BR2BR2BR23E13E1，感应电流为，感应电流为I3I33I1.3I1.在在

19、 3t03t04t04t0 时间内，线框出第四象限的过程中，时间内，线框出第四象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向回路中的电流方向为顺时针方向( (沿沿 OMNOMN 方向方向) )，回路中，回路中产生的感应电动势为产生的感应电动势为 E4E4BR2BR2，由闭合电路欧姆定，由闭合电路欧姆定律得，回路电流为律得，回路电流为 I4I4I1I1，B B 对对 (2017茂名二模)如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里一个三角形闭合导线框，由位置 1(左)沿纸面匀速运动到位置 2(右)取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t0)，规定逆时针方向为电流的正方向，则下图中能正

20、确反映线框中电流与时间关系的是( )A A 线框进入磁场过程中，磁通量增大，由楞次定律可线框进入磁场过程中，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流方向为逆时针方向，即正方向，可排除知，感应电流方向为逆时针方向，即正方向，可排除8 / 13B B、C C 选项；由选项；由 E EBLvBLv 可知，线框进出磁场过程中，切可知，线框进出磁场过程中，切割磁感线的有效长度为线框与磁场边界交点的连线，故割磁感线的有效长度为线框与磁场边界交点的连线，故进、出磁场过程中，等效长度进、出磁场过程中，等效长度 L L 先增大后减小，故感应先增大后减小，故感应电动势先增大后减小；由欧姆定律可知，感应电流也是电动势先

21、增大后减小；由欧姆定律可知，感应电流也是先增大后减小的，故先增大后减小的，故 A A 项正确，项正确，D D 项错误项错误 电磁感应中的动力学和能量问题9.如图 10326 所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻 R.金属棒 ab 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下现使磁感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止，下列说法正确的是( )图 10326Aab 中的感应电流方向由 b 到 aBab 中的感应电流逐渐减小Cab 所受的安培力保持不变Dab 所受的静摩擦力逐渐减小D D AA 错：根据楞次定律，错：根据楞次定律，abab 中感应

22、电流方向由中感应电流方向由 a a 到到 b.b.B 错：根据 ES，因为恒定，所以 E 恒定，根据 I知，回路中的感应电流恒定C 错：根据 FBIl，由于 B 减小，安培力 F 减小D 对：根据平衡条件，静摩擦力 fF，故静摩擦力减小10(多选)(2018武汉模拟)如图 10327 所示，在水平光滑绝缘桌面上建立直角坐标系 xOy，第一象限内存在垂直桌面向上的磁场，磁场的磁感应强度 B 沿 x 轴正方向均匀增大且k，一边长9 / 13为 a、电阻为 R 的单匝正方形线圈 ABCD 在第一象限内以速度 v沿 x 轴正方向匀速运动，运动中 AB 边始终与 x 轴平行，则下列判断正确的是( ) 【

23、导学号：84370459】图 10327A线圈中的感应电流沿逆时针方向B线圈中感应电流的大小为ka2v RC为保持线圈匀速运动，可对线圈施加大小为的水平外力D线圈不可能有两条边所受安培力大小相等BCBC 由楞次定律得感应电流沿顺时针方向，由楞次定律得感应电流沿顺时针方向，A A 错误；设错误；设线圈向右移动一段距离线圈向右移动一段距离 ll，则通过线圈的磁通量变化，则通过线圈的磁通量变化为为 la2la2la2kla2k，而所需时间为，而所需时间为 tt，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为 E Eka2vka2v，故感应电流大小为故感应电流大小为 I I，

24、B B 正确；线圈匀速运动时，外正确；线圈匀速运动时，外力与安培力平衡，由平衡条件得力与安培力平衡，由平衡条件得 F F(B2(B2B1)B1)IaIaka2Ika2I，C C 正确；线圈的正确；线圈的 ABAB、CDCD 两条边所受安培力两条边所受安培力大小相等，大小相等，D D 错误错误 11(多选)(2018南通模拟)如图 10328 所示，MN、PQ 是与水平面成 角的两条平行光滑且足够长的金属轨道，其电阻忽略不计空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B.导体棒 ab、cd 垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，每根导体棒的质量均为 m，电阻均为 r，轨道宽度为 L，与

25、轨道平行的绝缘细线一端固定，另一端与 ab 棒中点连接，细线承受的最大拉力 Tm2mgsin .今将 cd 棒由静止释放，则细线被拉断10 / 13时，cd 棒的( )图 10328A速度大小是2mgrsin B2L2B速度大小是mgrsin B2L2C加速度大小是 2gsin D加速度大小是 0ADAD 据题知，细线被拉断时，拉力达到据题知，细线被拉断时，拉力达到 TmTm2mgsin2mgsin ，根据平衡条件得：对，根据平衡条件得：对 abab 棒：棒：TmTmF F 安安mgsinmgsin ，则得则得 abab 棒所受的安培力大小为棒所受的安培力大小为 F F 安安mgsinmgsi

26、n ；由于两；由于两棒的电流相等，所受的安培力大小相等，由棒的电流相等，所受的安培力大小相等，由E EBLvBLv、I I，F F 安安BILBIL，则得，则得 F F 安安B2L2v 2r联立解得，cd 棒的速度为 v，故 A 正确，B 错误；对 cd 棒：根据牛顿第二定律得：mgsin F 安ma，代入得 agsin 0，故 C 错误，D 正确12(2018广州模拟)如图 10329 甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线 L1、L2、L3、L4，在 L1、L2 之间和 L3、L4之间均存在匀强磁场，磁感应强度 B 大小均为 1 T，方向垂直于虚线所在的平面现有一矩形线圈 abcd，

27、宽度 cdL0.5 m，质量为 0.1 kg，电阻为 2 ，将其从图示位置由静止释放(cd边与 L1 重合)，速度随时间的变化关系如图乙所示，t1 时刻 cd边与 L2 重合，t2 时刻 ab 边与 L3 重合，t3 时刻 ab 边与 L4 重合，已知 t1t2 的时间间隔为 0.6 s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向，重力加速度 g 取 10 m/s2.求：甲 乙11 / 13图 10329(1)线圈的长度；(2)在 0t1 时间内，通过线圈的电荷量；(3)0t3 时间内，线圈产生的热量解析(1)在 t2t3 时间内，根据平衡有：mgBIL，而IBLv R联立两式解得：v8 m/st

28、1t2 的时间间隔内线圈一直做匀加速直线运动可知 ab 边刚进上边的磁场时，cd 边也刚进下边的磁场设磁场的宽度为 d，则线圈的长度：L2d线圈下降的位移为：xLd3d则有：3dvtgt2将 v8 m/s，t0.6 s，代入解得：d1 m所以线圈的长度为 L2d2 m.(2)在 0t1 时间内，cd 边从 L1 运动到 L2通过线圈的电荷量为：qtt0.25 C.(3)0t3 时间内，根据能量守恒得：Qmg(3d2d)mv20.110(32)J0.182 J1.8 J.答案(1)2 m (2)0.25 C (3)1.8 J电磁感应中的动量能量综合问题13(2018武汉模拟)如图 10330 甲

29、所示，光滑导体轨道 PMN 和PMN是两个完全一样的轨道，是由半径为 r 的四分之一圆弧轨道和水平轨道组成，圆弧轨道与水平轨道在 M 和 M点相切，两轨道并列平行放置，MN 和 MN位于同一水平面上，两轨道12 / 13之间的距离为 L，PP之间有一个阻值为 R 的电阻，开关 K 是一个感应开关(开始时开关是断开的)，MNNM是一个矩形区域内有竖直向上的磁感应强度为 B 的匀强磁场，水平轨道 MN 离水平地面的高度为 h，其截面图如图乙所示金属棒 a 和 b 质量均为m、电阻均为 R.在水平轨道某位置放上金属棒 b，静止不动，a棒从圆弧顶端 PP处静止释放后，沿圆弧轨道下滑，若两导体棒在运动中

30、始终不接触，当两棒的速度稳定时，两棒距离 x，两棒速度稳定之后，再经过一段时间，b 棒离开轨道做平抛运动，在 b 棒离开轨道瞬间，开关 K 闭合不计一切摩擦和导轨电阻，已知重力加速度为 g.求：甲乙图 10330(1)两棒速度稳定时，两棒的速度是多少？(2)两棒落到地面后的距离是多少？(3)整个过程中，两棒产生的焦耳热分别是多少？ 【导学号：84370460】解析(1)a 棒沿圆弧轨道运动到最低点 M 时，由机械能守恒定律得：mgrmv2 0解得 a 棒沿圆弧轨道最低点 M 时的速度 v02gr从 a 棒进入水平轨道开始到两棒达到相同速度的过程中，两棒在水平方向受到的安培力总是大小相等，方向相

31、反，所以两棒的总动量守恒由动量守恒定律得：mv02mv113 / 13解得两棒以相同的速度做匀速运动的速度 v1.(2)经过一段时间，b 棒离开轨道后，a 棒与电阻 R 组成回路，从 b 棒离开轨道到 a 棒离开轨道过程中 a 棒受到安培力的冲量IALBtBLtB2L2x 2R由动量定理：IAmv2mv1解得 v22gr4由平抛运动规律得：两棒落到地面后的距离 x(v1v2).(3)b 棒离开轨道前，两棒通过的电流大小总是相等，两棒产生的焦耳热相等 QaQb由能量守恒定律可知：QaQbmv(2m)v2 1解得：QaQbmgrb 棒离开轨道后，a 棒与电阻 R 通过的电流大小总是相等，两棒产生的焦耳热相等由能量守恒定律可知：2Qamvmv2 2解得：Qamgr所以整个过程中，a 棒产生的焦耳热 QQaQamgr.答案(1) (2) (3)mgr mgr