2024版高考物理一轮复习第十章电磁感应第3讲电磁感应的综合应用练习含解析新人教版.doc

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1、2024版高考物理一轮复习第十章电磁感应第3讲电磁感应的综合应用练习含解析新人教版第3讲电磁感应的综合应用一、选择题(本题共8小题，15题为单选，68题为多选)1(2021昌平区质检)如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环运动到图示位置(aOb90)时，a、b两点的电势差为(D)ABRvBBRvCBRvDBRv解析当圆环运动到图示位置，圆环切割磁感线的有效长度为R；线框刚进入磁场时ab边产生的感应电动势为EBRv；线框进入磁场的过程中a、b两点的电势差由欧姆定律得UabEBRv；选项D正确。2在图甲所示的电路中，螺线管匝数n1 000匝

2、，横截面积S20 cm2。螺线管导线电阻r1.0 ，R14.0 ，R25.0 ，C30 F。在一段时间内，垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B的方向如图甲所示，大小按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是(C)A螺线管中产生的感应电动势为1.2 VB闭合开关S，电路中的电流稳定后，电容器下极板带负电C闭合开关S，电路中的电流稳定后，电阻R1消耗的电功率为2.56102 WDS断开后，流经R2的电荷量为1.8102 C解析本题考查感生电动势、闭合电路欧姆定律问题。根据法拉第电磁感应定律有EnnS，解得螺线管中产生的感应电动势E0.8 V，故A错误；闭合开关，电路中的电流稳定后，根据楞次定律可知

3、，螺线管中的感应电流盘旋而下，则螺线管下端相当于电源的正极，那么电容器下极板带正电，故B错误；闭合开关，电路中的电流稳定后，根据闭合电路欧姆定律，有I0.08 A，根据PI2R1，解得电阻R1消耗的电功率P2.56102 W，故C正确；S断开后，流经R2的电荷量即为S闭合时电容器极板上所带的电荷量Q，断开S前，电容器两端的电压为UIR20.4 V，流经R2的电荷量为QCU1.2105 C，故D错误。3(2020辽宁沈阳一模)如图所示，竖直放置的足够长的U形金属框架中，定值电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一水平放置的电阻可忽略的导体棒，导体棒质量为m，棒的两端始终与ab、cd保持良好接触，且能

4、沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架平面垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关S，则S闭合后(D)A导体棒ef的加速度一定大于gB导体棒ef的加速度一定小于gC导体棒ef的机械能一定守恒D导体棒ef的机械能一定减少解析本题考查电磁感应中的单杆的加速度、机械能等问题。当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关S，则S闭合后由于导体棒ef切割磁感线产生感应电动势，在回路中产生感应电流，则导体棒ef受到向上的安培力作用，而FA，此时棒的速度大小未知，则其加速度与g的大小关系未知，选项A、B错误；由于回路中产生了感应电流，导体棒ef的机械能一部分转化成了电阻R的内能，则机械能一定减少

5、，选项D正确，C错误。4(2021湖南岳阳模拟)如图所示，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B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿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(C)APQ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解析导体棒产生的电动势EBLv，画出其等效电路如图，总电阻R总RR，在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中，总电阻先增大后减小，总电流先减小后增大，选

6、项A错误；PQ两端的电压路端电压UEIR，即先增大后减小，选项B错误；拉力的功率等于克服安培力做功的功率，有P安BILv，先减小后增大，选项C正确；线框消耗的电功率即为外电阻消耗的功率，外电阻先增大后减小，因外电阻最大值为R，小于内阻R，根据电源的输出功率与外电阻大小的变化关系，外电阻越来越接近内电阻时，输出功率越大，可知线框消耗的电功率先增大后减小，选项D错误。5(2020浙江7月选考)如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在在竖直导电转轴OO上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接

7、有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是(B)A棒产生的电动势为Bl2B微粒的电荷量与质量之比为C电阻消耗的电功率为D电容器所带电的电荷量为CBr2解析棒转动时垂直切割磁感线，由于只有圆环内存在磁场，故产生的电动势为EBrBr2，A项错误；由于棒无电阻，故电容器、电阻两端电压均等于E，对微粒，由平衡条件有mg，故微粒的比荷为，B项正确；电阻R消耗的电功率为P，C项错误；由QCE可知电容器所带电荷量QCBr2，D项错误。6如图(a)所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂相同的线圈

8、Q，P和Q共轴，Q中通有变化的电流，电流变化的规律如图(b)所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则(AD)At1时刻，FNGBt2时刻，FNGCt3时刻，FNGDt4时刻，FNG，A正确；t2时刻电流减小，则磁场减弱，则穿过P的磁通量变小，由楞次定律可知P将阻碍磁通量的变小，则P有向上运动的趋势，对桌面的压力减小，故FNG，C错误；t4时刻电流减小，与B情况相同，FNa2时，v1v2增大，金属框的加速度a1减小，导体棒的加速度a2增大，当a1a2时，此时F(m1m2)a，a，v1v2不变，回路中的电流不变，金属框和导体棒所受安培力不变，两者以相同的加速度做匀加速直线运动，故金属框的

9、加速度大小趋于恒定值，速度越来越大，其vt图像如图所示，A错误，B正确；由于回路中的电流趋于恒定值，故导体棒所受安培力大小趋于恒定值，C正确；导体棒与金属框的加速度相同时，金属框的速度较大，由匀加速直线运动规律知，导体棒到金属框bc边的距离越来越大，D错误。2(2020山东，21)(多选)如图所示，平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场，图中虚线方格为等大正方形。一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动(不发生转动)。从图示位置开始计时，4 s末bc边刚好进入磁场。在此过程中，导体框内感应电流的大小为I

10、，ab边所受安培力的大小为Fab，二者与时间t的关系图像可能正确的是(BC)解析AB项因为4 s末bc边刚好进入磁场，可知线框的速度每秒运动一个方格，故在01 s内只有ae边切割磁场，设方格边长为L，根据E12BLv，I1，可知电流恒定；2 s末时线框在第二象限长度最长，此时有E23BLv，I2，可知I2I1,24 s线框有一部分进入第一象限，电流减小，在4 s末同理可得I3I1，综上分析可知A错误，B正确；CD项根据FabBILab可知在01 s内ab边所受的安培力线性增加；1 s末安培力为FabBI1L，在2 s末可得安培力为FabBI12L，所以有Fab3Fab；由图像可知C正确，D错误

11、。故选BC。3(2020课标，24)如图，一边长为l0的正方形金属框abcd固定在水平面内，空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一长度大于l0的均匀导体棒以速率v自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与ac垂直且中点位于ac上，导体棒与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为r，金属框电阻可忽略。将导体棒与a点之间的距离记为x，求导体棒所受安培力的大小随x(0xl0)变化的关系式。答案见解析解析本题考查电磁感应定律与力学问题的综合。当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为l时，由法拉第电磁感应定律知，导体棒上感应电动势的大小为EBlv由欧姆定律，流过导体棒的感应电

12、流为I式中，R为这一段导体棒的电阻。按题意有Rrl此时导体棒所受安培力大小为fBlI由题设和几何关系有l联立式得f第十章电磁感应综合过关规范限时检测满分：100分考试时间：45分钟一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共计48分。每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化。如图所示为某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是(C)A无

13、线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电解析无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应，故A错误；当给充电设备通以恒定直流电时，充电设备不会产生交变磁场，即不能正常充电，故B错误；接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同，故C正确；被充电手机内部，应该有一类似金属线圈的部件与手机电池相连，当有交变磁场时，则产生感应电动势，那么普通手机由于没有金属线圈，所以不能够利用无线充电设备进行充电，故D错误。2如图所示，在光滑

14、的水平面上，有一垂直向下的匀强磁场分布在宽度为L的区域内，现有一个边长为a(aL)的正方形闭合线圈以初速度v0垂直磁场边界滑过磁场后，完全穿出后速度为v(vv0)，那么线圈(B)A完全进入磁场中时的速度大于B完全进入磁场中时的速度等于C完全进入磁场中时的速度小于D以上情况均有可能解析线圈进入磁场过程B1Lt1mvmv0线圈离开磁场过程B2Lt2mvmv进出磁场时磁通量变化数值相同，故q0q，q01t12t2q联立，得vv0vv所以v，故选B。3(2021山东济南质检)如图甲所示，一线圈匝数为100匝，横截面积为0.01 m2，磁场与线圈轴线成30角向右穿过线圈。若在2 s时间内磁感应强度随时间

15、的变化关系如图乙所示，则该段时间内线圈两端a和b之间的电势差Uab为(A)A VB2 VC VD从0均匀变化到2 V解析本题考查根据Bt图像求感生电动势。与线圈轴线成30角穿过线圈的向右磁感应强度均匀增加，故产生恒定的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有ENNScos 30，由题图乙可知2 T/s，解得E V，a、b两端的电势差大小等于线圈产生的感应电动势，由楞次定律可得，a端电势低于b端电势，故UabE V，A正确，B、C、D错误。4(2021云南昆明联考)在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面内，相距为L，电阻不计。轨道左侧连接一阻值为R的定值电阻

16、。质量为m、电阻不计的导体棒ab水平放置在导轨上，ab垂直于导轨。施加大小为F的水平恒力，使ab从静止开始沿导轨运动，经过时间t，ab通过的位移为x，速度变为v，整个运动过程中ab与导轨接触良好。关于这一过程下列说法正确的是(D)Aab做匀加速直线运动Bab的动能变化量为FxCab的动量变化量为FtD定值电阻上产生的焦耳热为Fxmv2解析本题考查电磁感应中安培力的冲量和做功问题。F大小不变，ab速度变化时安培力一定变化，所以ab受到的合力发生变化，不可能做匀加速直线运动，A错误；ab运动过程中除了受恒力F，还受到安培力，考虑动能和动量变化时应该考虑合外力做的功和冲量，B、C错误；由能量守恒定律有，力F做的功转化为棒ab的动能和电阻产生的焦耳热，所以焦耳热QFxmv2，D正确。5(2021江西南城一中模拟)如图，一足够长的光滑平行金属轨道，其轨道平面与水平面成角，上端与一电阻R相连，处于方向垂直轨道平面向上的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的金属杆ab，从高为h处由静止释放，下滑一段时间后，金属杆开始以速度v匀速运动直到轨道的底端