2020版高考物理复习第十章电磁感应本章综合能力提升练（含解析）教科版.docx

本章综合能力提升练一、单项选择题1.下列没有利用涡流的是()A.金属探测器B.变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯C.用来冶炼合金钢的真空冶炼炉D.磁电式仪表的线圈用铝框做骨架答案B解析金属探测器、真空冶炼炉都是利用涡流现象工作的，磁电式仪表利用涡流能让指针快速稳定，也是利用涡流现象，变压器中的硅钢片是为了防止涡流产生铁损.2.如图1所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则()图1A.ab棒不受安培力作用B.ab棒所受安培力的方向向右C.ab棒向右运动速度v越大，所受安培力越大D.螺线管产生的磁场，A端为N极答案C解析金属棒ab沿导轨向右运动时，安培力方向向左，“阻碍”其运动，选项A、B错误；金属棒ab沿导轨向右运动时，感应电动势EBlv，感应电流I，安培力FBIl，可见，选项C正确；根据右手定则可知，流过金属棒ab的感应电流的方向是从b流向a，所以流过螺线管的电流方向是从A端到达B端，根据右手螺旋定则可知，螺线管的A端为S极，选项D错误.3.在水平面内有一固定的U形裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab，整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图2所示.下列说法中正确的是()图2A.只有当磁场方向向上且增强，ab杆才可能向左移动B.只有当磁场方向向下且减弱，ab杆才可能向右移动C.无论磁场方向如何，只要磁场减弱，ab杆就可能向右移动D.当磁场变化时，ab杆中一定有电流产生，且一定会移动答案C解析由楞次定律可知，当闭合回路的磁通量增大时，导体棒将向左移动，阻碍磁通量的增加，当闭合回路的磁通量减小时，导体棒将向右移动，以便阻碍磁通量的减小，与磁场方向无关，故选C.4.(2017天津理综3)如图3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3A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小答案D解析金属棒ab、电阻R、导轨构成闭合回路，磁感应强度均匀减小(k为一定值)，则闭合回路中的磁通量减小，根据楞次定律，可知回路中产生顺时针方向(从上向下看)的感应电流，ab中的电流方向由a到b，故A错误；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势EkS，回路面积S不变，即感应电动势为定值，回路中的总电阻不变，所以ab中的电流大小不变，故B错误；安培力FBIL，电流大小和金属棒长度不变，磁感应强度减小，则安培力减小，故C错误；金属棒处于静止状态，所受合力为零，对其受力分析，水平方向静摩擦力Ff与安培力F等大反向，安培力减小，则静摩擦力减小，故D正确.5.(2018福建省龙岩市一模)如图4甲所示，用一根横截面积为S、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的直径.在ab的右侧存在一个足够大的匀强磁场，t0时刻磁场方向垂直于竖直圆环平面向里，磁场磁感应强度B随时间t变化的关系图像如图乙所示，则0t1时间内()图4A.圆环中产生的感应电流的方向为逆时针B.圆环中产生的感应电流的方向先是顺时针后是逆时针C.圆环一直具有扩张的趋势D.圆环中感应电流的大小为答案D解析磁通量先向里减小再向外增加，由楞次定律“增反减同”可知，线圈中的感应电流方向一直为顺时针，故A、B错误；由楞次定律的“来拒去留”可知，0t0时间内，为了阻碍磁通量的减小，线圈有扩张的趋势，t0t1时间内为了阻碍磁通量的增大，线圈有缩小的趋势，故C错误；由法拉第电磁感应定律得E，感应电流I，故D正确.6.如图5，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为a、b、c.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是()图5A.ac，金属框中无电流B.bc，金属框中电流方向沿abcaC.UbcBl2，金属框中无电流D.UbcBl2，金属框中电流方向沿acba答案C解析金属框abc平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B、D错误.转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断ac，bc，选项A错误.由转动切割产生感应电动势的公式得UbcBl2，选项C正确.7.(2018湖南省株洲市第二次质检)如图6，沿东西方向站立的两同学(左西右东)做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计(零刻度在表盘中央)的两个接线柱上，形成闭合回路，然后迅速摇动MN这段“绳”.假设图中情景发生在赤道，则下列说法正确的是()图6A.当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大B.当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大C.当“绳”向下运动时，N点电势比M点电势高D.摇“绳”过程中，灵敏电流计指针的偏转方向不变答案C解析当“绳”摇到最高点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，没有感应电流，故A错误；当“绳”摇到最低点时，“绳”转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，没有感应电流，“绳”不受安培力，故B错误.当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中N点电势比M点电势高，故C正确；在摇“绳”过程中，当“绳”向下运动和向上运动时，“绳”切割磁感线的方向变化，则感应电流的方向变化，即灵敏电流计指针的偏转方向改变，选项D错误.二、多项选择题8.(2018河南省濮阳市第三次模拟)如图7，一根长为l、横截面积为S的闭合软导线置于光滑水平面上，其材料的电阻率为，导线内单位体积的自由电子数为n，电子的电荷量为e，空间存在垂直纸面向里的磁场.某时刻起磁场开始减弱，磁感应强度随时间的变化规律是BB0kt, 当软导线形状稳定时，磁场方向仍然垂直纸面向里，此时()图7A.软导线将围成一个圆形B.软导线将围成一个正方形C.导线中的电流为D.导线中自由电子定向移动的速率为答案AC解析当磁场的磁感应强度减弱时，软导线围成的图形的面积有扩大的趋势，最终软导线围成一个圆形，故A正确，B错误；设线圈围成的圆形半径为r，则有：l2r，圆形的面积为：S1r2，线圈的电阻为：R，线圈中产生的感应电动势为：ES1k，感应电流为：I，而IneSv，解得：v，故C正确，D错误.9.如图8所示，a、b、c为三只完全相同的灯泡，L为电阻不计的纯电感线圈，电源内阻不计.下列判断正确的是()图8A.S闭合的瞬间，b、c两灯亮度相同B.S闭合足够长时间后，b、c两灯亮度相同C.S断开的瞬间，a、c两灯立即熄灭D.S断开后，b灯先突然闪亮后再逐渐变暗熄灭答案AD解析S闭合的瞬间，L中产生自感电动势阻碍电流的增加，此时可认为b、c两灯串联，则b、c两灯亮度相同，选项A正确；由于L的电阻不计，则S闭合足够长时间后，b灯被L短路，b灯熄灭，c灯变得更亮，选项B错误；S断开的瞬间，通过各个灯原来的电流立即消失，而通过L的电流要通过三只灯泡形成新的回路，则a、c两灯将逐渐熄灭，b灯中因为原来电流为零，所以b灯先突然闪亮后再逐渐变暗熄灭，选项C错误，D正确.10.(2018山东省临沂市上学期期末)如图9所示，水平面上有相距为L的两光滑平行金属导轨，导轨上静止放有金属杆a和b(杆a、b均与导轨垂直)，两杆均位于匀强磁场的左侧，让杆a以速度v向右运动，当杆a与杆b发生弹性碰撞后，两杆先后进入右侧的磁场中，当杆a刚进入磁场时，杆b的速度刚好为a的一半.已知杆a、b的质量分别为2m和m，接入电路的电阻均为R，其他电阻忽略不计，设导轨足够长，磁场区域足够大，则()图9A.杆a与杆b碰撞后，杆a的速度为，方向向右B.杆b刚进入磁场时，通过b的电流为C.从b进入磁场至a刚进入磁场时，该过程产生的焦耳热为mv2D.杆a、b最终具有相同的速度，大小为答案ABC解析以向右为正方向，杆a与杆b发生弹性碰撞，由动量守恒和机械能守恒得2mv2mv1mv2，2mv22mv12mv22，解得v1，v2v，即杆a的速度为，方向向右，故A正确；杆b刚进入磁场时，通过b的电流为I，故B正确；从b进入磁场至a刚进入磁场时，由能量守恒得该过程产生的焦耳热为Qmv22m2mv2，故C正确；a进入磁场后，a、b组成的系统，动量守恒，则有2mv1mv1(2mm)v3，解得v3v，即杆a、b最终具有相同的速度，大小为v，故D错误.三、非选择题11.(2018山东省烟台市上学期期末)如图10甲所示，一水平放置的线圈，匝数n100匝，横截面积S0.2m2，电阻r1，线圈处于水平向左的均匀变化的磁场中，磁感应强度B1随时间t变化关系图像如图乙所示.线圈与足够长的竖直光滑导轨MN、PQ连接，导轨间距l20cm，导体棒ab与导轨始终接触良好，ab棒质量m5g，接入电路的电阻R4，导轨的电阻不计，导轨处在与导轨平面垂直向里的匀强磁场中，磁感应强度B20.5T.t0时，导体棒由静止释放，g取10m/s2，求：图10(1)t0时，线圈内产生的感应电动势的大小；(2)t0时，导体棒ab两端的电压和导体棒的加速度大小；(3)导体棒ab到稳定状态时，导体棒所受重力的瞬时功率.答案(1)2V(2)1.6V2m/s2(3)0.25W解析(1)由题图乙可知，线圈内磁感应强度变化率为0.1T/s由法拉第电磁感应定律可知：E1nnS2V(2)t0时，回路中电流：I0.4A导体棒ab两端的电压UIR1.6V设此时导体棒的加速度为a，则由：mgB2Ilma得：ag2m/s2(3)当导体棒ab达到稳定状态时，满足：mgB2IlI得：v5m/s此时，导体棒所受重力的瞬时功率Pmgv0.25W.12.间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，如图11所示，倾角为的导轨处于大小为B1，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间中，水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3m的“联动双杆”(由两根长为l的金属杆cd和ef，用长度为L的刚性绝缘杆连接而成)，在“联动双杆”右侧存在大小为B2，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间，其长度大于L，质量为m，长为l的金属杆ab，从倾斜导轨上端释放，达到匀速后进入水平导轨(无能量损失)，杆ab与“联动双杆”发生碰撞后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”，“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间并从中滑出，运动过程中，杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直.已知杆ab、cd和ef电阻均为R0.02，m0.1kg，l0.5m，L0.3m，30，B10.1T，B20.2T，g10m/s2不计摩擦阻力和导轨电阻，忽略磁场边界效应.求：图11(1)杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小v0；(2)“联动三杆”进入磁场区间前的速度大小v；(3)“联动三杆”滑过磁场区间过程中产生的焦耳热Q.答案(1)6m/s(2)