高考物理大二轮复习 专题四 电路与电磁感应 专题跟踪训练12 电磁感应及综合应用-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题跟踪训练(十二) 电磁感应及综合应用一、选择题1(2018全国卷)(多选)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向导线框R中的感应电动势()A在t时为零B在t时改变方向C在t时最大，且沿顺时针方向D在tT时最大，且沿顺时针方向解析因通电导线的磁感应强度大小正比于电流的大小，故导线框R中磁感应强度与时间的变化关系类似于题图(b)，感应电动势正比于磁感应强度的变化率，即题图(b)中的切线斜率，斜率的正负反映电动势的方向，斜率的绝对值反映电动势的大小由题图(b)可知，电流为零时，电动势最大

2、，电流最大时电动势为零，A正确，B错误再由楞次定律可判断在一个周期内，内电动势的方向沿顺时针，时刻最大，C正确，其余时间段电动势沿逆时针方向，D错误答案AC2(2018昆明市高三摸底)(多选)如图甲所示，导体框架abcd放置于水平面内，ab平行于cd，导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好，整个装置置于垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示，MN始终保持静止规定竖直向上为磁场正方向，沿导体棒由M到N为感应电流的正方向，水平向右为导体棒所受安培力F的正方向，水平向左为导体棒所受摩擦力f的正方向，下列图象中正确的是()解析在0t1时间内，磁感应强度B竖直向上且大小不变，则闭

3、合回路中的磁通量不变，没有发生电磁感应现象，闭合回路中无感应电流，导体棒MN不受安培力的作用，考虑到导体棒MN始终处于静止状态，知此时间段内导体棒MN不受摩擦力，选项C错误；在t1t2时间内，磁感应强度B竖直向上且均匀减小，则闭合回路中的磁通量均匀减少，发生电磁感应现象，闭合回路中有感应电流，由楞次定律判断知，感应电流为逆时针方向，即由M流向N，电流为正方向感应电流，导体棒MN受安培力的作用，由左手定则判断知，安培力方向水平向右，为正方向，考虑到导体棒MN始终处于静止状态，知此时间段内导体棒MN受摩擦力，大小与安培力大小相等，方向与安培力方向相反，即水平向左，也为正方向，由法拉第电磁感应定律E

4、nnSnkS(定值)，其中k为Bt图象的斜率的绝对值，为定值，根据欧姆定律I(定值)，安培力大小FBILB0k(tt1)L(随时间均匀减小)，摩擦力大小fFB0k(tt1)L(随时间均匀减小)；在t2t3时间内，磁感应强度B竖直向下且均匀增大，则闭合回路中的磁通量均匀增加，发生电磁感应现象，闭合回路中有感应电流，由楞次定律判断知，感应电流为逆时针方向，即由M流向N，为正方向感应电流，选项A错误；t2t3时间内，导体棒MN受安培力的作用，由左手定则判断知，安培力方向水平向左，为负方向，考虑到导体棒MN始终处于静止状态知，此时间段内导体棒MN受摩擦力，大小与安培力大小相等，方向与安培力方向相反，即

5、水平向右，也为负方向，由法拉第电磁感应定律EnnSnkS(定值)，其中k为Bt图象的斜率的绝对值，为定值，根据欧姆定律I(定值)，选项B正确；t2t3时间内安培力大小FBILk(tt2)L(随时间均匀增大)，摩擦力大小fFk(tt2)L(随时间均匀增大)，选项D正确答案BD3(2018武汉市武昌区高三调研) (多选)如图1和图2所示，匀强磁场的磁感应强度大小均为B，垂直于磁场方向均有一足够长的、间距均为l的光滑竖直金属导轨，图1和图2的导轨上端分别接有阻值为R的电阻和电容为C的电容器(不会被击穿)，水平放置的、质量分布均匀的金属棒的质量均为m，现使金属棒沿导轨由静止开始下滑，金属棒和导轨始终接

6、触良好且它们的电阻均可忽略以下关于金属棒运动情况的说法正确的是(已知重力加速度为g)()A图1中的金属棒先做匀加速直线运动，达到最大速度vm后，保持这个速度做匀速直线运动B图1中的金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，达到最大速度vm后，保持这个速度做匀速直线运动C图2中电容器相当于断路，金属棒做加速度大小为g的匀加速直线运动D图2中金属棒做匀加速直线运动，且加速度大小为a解析题图1中金属棒下落的过程中，受重力和向上的安培力，由牛顿第二定律可知mgma，当金属棒下落的速度逐渐增大时，金属棒的加速度逐渐减小，当a0时mg，则vm，此后金属棒保持该速度做匀速直线运动，A错误，B正确；题图2中当金属棒

7、下落的过程中，速度逐渐增大，金属棒产生的感应电动势逐渐增大，导体棒对电容器充电，由右手定则知回路中产生逆时针方向的感应电流，根据左手定则知金属棒所受的安培力竖直向上，金属棒的加速度小于g，C错误；题图2中金属棒做加速运动，开始金属棒中的感应电动势为EBlv，经时间t金属棒的速度增加v，则金属棒的加速度大小为a，此时金属棒中的感应电动势大小为EBl(vv)，则电容器两极板所带电荷量的改变量为qC(EE)CBlv，金属棒中的电流大小为ICBla，由牛顿第二定律可知mgBIlma，由以上解得a，D正确答案BD4(2018绵阳市高中二诊)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻，将

8、质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示除电阻R外其余电阻不计，现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则()A释放瞬间金属棒的加速度不等于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为abC金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为FD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量解析释放瞬间金属棒的速度为零，没有感应电流产生，不受安培力，弹簧弹力也为零，金属棒只受重力，所以金属棒的加速度为g，故A错误；金属棒向下运动时切割磁感线，根据右手定则判断可知，流过电阻R的电流方向为ba，故B错误；金属棒的速度为v时，回路

9、中产生的感应电流为I，金属棒所受的安培力大小为FBILBL，故C正确；由于金属棒产生感应电流，受到安培力的阻碍作用，系统的机械能不断减少，最终金属棒停止运动，此时弹簧具有一定的弹性势能，所以金属棒的重力势能转化为内能和弹簧的弹性势能，根据能量守恒定律可知，在金属棒运动的过程中，电阻R上产生的总热量等于棒的重力势能减少量与弹簧弹性势能之差，故D错误答案C5(2018惠州市高三三调)(多选)如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成角，M、P两端接一电阻R，整个装置处于方向垂直导轨平面向上、大小为B的匀强磁场中，两导轨间的距离为l.t0时对金属棒施加一平行于导轨的外力F，使金属棒由静

10、止开始沿导轨向上运动，金属棒电阻为r，导轨电阻忽略不计已知通过电阻R的感应电流I随时间t变化的关系如图乙所示下列关于棒运动的速度v、外力F、流过R的电荷量q以及闭合回路中磁通量的变化率随时间变化的图象正确的是()解析根据题图乙所示的It图象可知Ikt，其中k为比例系数，由闭合电路欧姆定律可得Ikt，又EBlv，整理得vt，vt图象是一条过原点的斜率大于零的直线，说明金属棒做的是初速度为零的匀加速直线运动，即vat，A正确；由法拉第电磁感应定律E，则得k(Rr)t，t的图象是一条过原点的斜率大于零的直线，B正确对金属棒在沿导轨方向列出动力学方程，FBIlmgsinma，而I，vat，整理得Fma

11、mgsin，可见Ft图象是一条斜率大于零且纵截距大于零的直线，C错误；qItt2，则qt图象应是一条开口向上的抛物线，D错误答案AB6(2018石家庄质检二)如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，P、Q之间有阻值为R的电阻，PQNM所围的面积为S，不计导轨和导体棒的电阻导轨所在区域内存在沿竖直方向的磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在02t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态下列说法正确的是()A在0t0和t02t0内，导体棒受到导轨的摩擦力方向相同B在t02t0内，通过电阻R的电流方向为P到QC在0t0内，通过电阻R的电流大小为D在02t0内，通过电阻R的电荷量为

12、解析由楞次定律和右手定则，结合题图可知，0t0时间内，通过电阻R的电流方向为PQ，t02t0时间内，电流方向为QP，B项错误；由左手定则可知，两段时间内安培力方向相反，故导体棒所受静摩擦力方向相反，A项错误；由法拉第电磁感应定律可知，0t0时间内，E1，所以通过R的电流I1，C项错误；在02t0时间内，PQNM范围内磁通量变化量为B0S，则通过电阻R的电荷量q2t02t02t0，D项正确答案D7(2018郑州市第二次质量预测)(多选)如图，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，两部分平滑连接，固定在水平面上，右端接一个阻值为R的定值电阻平直部分导轨左边

13、区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场质量为m、电阻也为R的金属棒从弯曲导轨上高为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨始终垂直且接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中(重力加速度为g)()A金属棒中的最大电流为B金属棒克服安培力做的功为mghC通过金属棒的电荷量为D金属棒产生的焦耳热为mg(hd)解析由机械能守恒定律知，金属棒沿光滑导轨下滑，mghmv2，解得金属棒到达磁场时速度v，金属棒以初速度v进入磁场区域切割磁感线产生的感应电动势和感应电流最大，产生的最大感应电动势为EmBL，最大感应电流Im，选项A错误；由于

14、金属棒与平直部分导轨有摩擦，根据功能关系，金属棒克服摩擦力做的功与克服安培力做的功的代数和等于mgh，选项B错误；由E，I，qIt，BLd，联立解得通过金属棒的电荷量q，选项C正确；设金属棒产生的焦耳热为Q，则电阻产生的焦耳热也为Q，由能量守恒定律有，mgd2Qmgh，解得Qmg(hd)，选项D正确答案CD8(2018武汉市高三调研)(多选)如图(a)所示，水平面内有一光滑金属导轨，ac边的电阻为R，其他电阻均不计，ab与ac夹角为135，cd与ac垂直将质量为m的长直导体棒搁在导轨上，并与ac平行棒与ab、cd交点G、H间的距离为L0，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B在外力作

15、用下，棒由GH处以初速度v0向右做直线运动其速度的倒数随位移x变化的关系如图(b)所示在棒运动L0到MN处的过程中()A导体棒做匀变速直线运动B导体棒运动的时间为C流过导体棒的电流大小不变D外力做的功为解析根据题图(b)导体棒运动的速度的倒数随位移x变化的关系可知，导体棒做非匀变速直线运动，选项A错误；根据导体棒运动的速度的倒数随位移x变化的图线与横轴所围的面积表示时间可知，导体棒运动的时间为tL0，选项B正确；根据题图(b)导体棒运动的速度的倒数随位移x变化的关系图象可得，x，解得v，导体棒切割磁感线的有效长度LL0x，根据法拉第电磁感应定律，导体棒切割磁感线产生的感应电动势EBLvB(L0

16、x)BL0v0，为一恒量，由闭合电路欧姆定律可知，流过导体棒的电流大小I不变，选项C正确；根据能量守恒知，在棒从HG处运动到MN处的过程中，外力做的功等于电阻产生的热量Q和金属棒动能变化量的代数和，电阻产生的热量QI2Rt2R，金属棒动能变化量Ekm2mvmv，即外力做的功为Wmv，选项D错误答案BC9(2018江苏卷)(多选)如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场、的高和间距均为d，磁感应强度为B质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场和时的速度相等金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g.金属杆()A刚进入磁场时加速度方向竖直向下B穿过磁场的时

17、间大于在两磁场之间的运动时间C穿过两磁场产生的总热量为4mgdD释放时距磁场上边界的高度h可能小于解析根据题述，由金属杆进入磁场和进入磁场时速度相等可知，金属杆在磁场中做减速运动，所以金属杆刚进入磁场时加速度方向竖直向上，选项A错误；由于金属杆进入磁场后做加速度逐渐减小的减速运动，而在两磁场之间做匀加速运动，所以穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间，选项B正确；根据能量守恒定律，金属杆从刚进入磁场到刚进入磁场过程动能变化量为0，重力做功为2mgd，则金属杆穿过磁场产生的热量Q12mgd，而金属杆在两磁场区域的运动情况相同，产生的热量相等，所以金属杆穿过两磁场产生的总热量为22mgd4mgd

18、，选项C正确；金属杆刚进入磁场时的速度v，进入磁场时产生的感应电动势EBLv，感应电流I，所受安培力FBIL，由于金属杆刚进入磁场时加速度方向竖直向上，所以安培力大于重力，即Fmg，联立解得h，选项D错误答案BC二、非选择题10(2018广州市毕业班综合测试)如图甲，两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距为1.0 m，左端连接阻值R4.0 的电阻；匀强磁场的磁感应强度B0.5 T、方向垂直导轨所在平面向下；质量m0.2 kg、长度l1.0 m、电阻r1.0 的金属杆置于导轨上，向右运动并与导轨始终保持垂直且接触良好t0时对杆施加一平行于导轨方向的外力F，杆运动的vt图象如图乙所示

19、其余电阻不计求：(1)从t0开始，金属杆运动距离为5 m时电阻R两端的电压；(2)03.0 s内，外力F大小随时间t变化的关系式解析(1)根据vt图象可知金属杆做匀减速直线运动的时间t3 s，t0时杆的速度为v06 m/s由运动学公式得其加速度大小a设杆运动了5 m时速度为v1，则vv2as1此时，金属杆产生的感应电动势E1Blv1回路中产生的电流I1电阻R两端的电压UI1R联立解得U1.6 V(2)由t0时BIlma，可分析判断出外力F的方向与v0反向金属杆做匀减速直线运动，由牛顿第二定律有FBIlma设在t时刻金属杆的速度为v，杆的电动势为E，回路电流为I，则有vv0at又EBlvI联式解

20、得F大小与时间t的函数关系式为F0.10.1t.答案(1)1.6 V(2)F0.10.1t11(2018兰州市高三诊断)如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜放置，导轨平面与水平面的夹角30，两导轨间距L1.0 m，底端N、Q两点连接R1.0 的电阻，匀强磁场方向垂直于导轨所在平面斜向上，磁感应强度大小为B0.6 T质量m0.2 kg，阻值r0.50 的导体棒垂直于导轨放置，在平行于导轨平面向上的拉力F作用下沿导轨向上做匀速直线运动，速度v10 m/s.撤去拉力F后，导体棒沿导轨继续运动l2.0 m后速度减为零运动过程中导体棒与导轨始终垂直并接触良好，g10 m/s2，导轨电阻不计求：(1)拉力F的大小；(2)撤去拉力F后导体棒上升的过程中电阻R中产生的焦耳热Q和通过的电荷量q.解析(1)导体棒匀速运动产生的感应电动势为EBLv6 V感应电流为I4 A由导体棒受力平衡可得FF安mgsinBILmgsin3.4 N(2)撤去拉力后，由动能定理可得mglsinW克0mv2得克服安培力所做的功W克8 J则电阻R中产生的焦耳热Q8 J J通过的电荷量qItt0.8 C答案(1)3.4 N(2) J0.8 C