2019年高考物理专题12电磁感应定律及其应用仿真押题（含解析）.docx

电磁感应定律及其应用仿真押题1.如图1所示，铜线圈水平固定在铁架台上，铜线圈的两端连接在电流传感器上，传感器与数据采集器相连，采集的数据可通过计算机处理，从而得到铜线圈中的电流随时间变化的图线.利用该装置探究条形磁铁从距铜线圈上端某一高度处由静止释放后，沿铜线圈轴线竖直向下穿过铜线圈的过程中产生的电磁感应现象.两次实验中分别得到了如图甲、乙所示的电流时间图线.条形磁铁在竖直下落过程中始终保持直立姿态，且所受空气阻力可忽略不计.则下列说法中正确的是()图1A.若两次实验条形磁铁距铜线圈上端的高度不同，其他实验条件均相同，则甲图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度大于乙图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度B.若两次实验条形磁铁的磁性强弱不同，其他实验条件均相同，则甲图对应实验条形磁铁的磁性比乙图对应实验条形磁铁的磁性强C.甲图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能小于乙图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能D.两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下答案C2.如图所示，质量为m的金属线框A静置于光滑水平面上，通过细绳跨过定滑轮与质量为m的物体B相连，图中虚线内为一水平匀强磁场，d表示A与磁场左边界的距离，不计滑轮摩擦及空气阻力，设B下降h(hd)高度时的速度为v，则以下关系中能够成立的是()Av2ghBv22ghCA产生的热量Qmghmv2DA产生的热量Qmghmv2解析：选C.在线框进入磁场的过程中，可能匀速运动，也可能做变加速运动，因此A、B错由能量守恒得：Qmgh(2m)v2mghmv2，故C对、D错3.(多选)高频焊接技术的原理如图3(a)所示.线圈接入图(b)所示的正弦式交流电(以电流顺时针方向为正)，圈内待焊接工件形成闭合回路.则()图3A.图(b)中电流有效值为IB.0t1时间内工件中的感应电流变大C.0t1时间内工件中的感应电流方向为逆时针D.图(b)中T越大，工件温度上升越快答案AC4. 图4在竖直平面内固定一根水平长直导线，导线中通以如图4所示方向的恒定电流.在其正上方(略靠后)由静止释放一个闭合圆形导线框.已知导线框在下落过程中始终保持框平面沿竖直方向.在框由实线位置下落到虚线位置的过程中()A.导线框中感应电流方向依次为：顺时针逆时针顺时针B.导线框的磁通量为零时，感应电流也为零C.导线框所受安培力的合力方向依次为：向上向下向上D.导线框产生的焦耳热等于下落过程中框损失的重力势能答案A5.如图5所示，用均匀导线做成边长为0.2m的正方形线框，线框的一半处于垂直线框向里的有界匀强磁场中.当磁场以20T/s的变化率增强时，a、b两点间电势差的大小为U，则()图5A.ab，U0.2VC.ab，U0.4V答案A解析题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流产生，把左半部分线框看成电源，其电动势为E，内电阻为，画出等效电路如图所示.则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压，设l是边长，且依题意知：20T/s.由法拉第电磁感应定律，得：EN120V0.4V所以有：UIR0.2V，由于a点电势低于b点电势，故有：Uab0.2V.6.如图6甲所示，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内.左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化.规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压uab为正，下列uabt图象可能正确的是()图6答案C7(多选)如图甲是矩形导线框，电阻为R，虚线左侧线框面积为S，右侧面积为2S，虚线左右两侧导线框内磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，设垂直线框向里的磁场为正，则关于线框中0t0时间内的感应电流的说法正确的是()A感应电流的方向为顺时针方向B感应电流的方向为逆时针方向C感应电流的大小为D感应电流的大小为解析：选BD.向里的变化磁场产生的感应电动势为：E1S，感应电流方向为逆时针方向；向外的变化磁场产生的感应电动势为：E22S，感应电流方向为逆时针方向；从题图乙中可以得到：，感应电流为I，方向为逆时针方向，即B、D正确8.如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置，导轨上端接电阻R，宽度相同的水平条形区域和内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B，和之间无磁场一导体棒两端套在导轨上，并与两导轨始终保持良好接触，导体棒从距区域上边界H处由静止释放，在穿过两段磁场区域的过程中，流过电阻R上的电流及其变化情况相同下面四个图象能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是()9(多选)如图甲所示，光滑绝缘水平面上，虚线MN的右侧存在磁感应强度B2 T的匀强磁场，MN的左侧有一质量m0.1 kg的矩形线圈abcd，bc边长L10.2 m，电阻R2 .t0时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间1 s，线圈的bc边到达磁场边界MN，此时立即将拉力F改为变力，又经过1 s，线圈恰好完全进入磁场，整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示则()A恒定拉力大小为0.05 NB线圈在第2 s内的加速度大小为1 m/s2C线圈ab边长L20.5 mD在第2 s内流过线圈的电荷量为0.2 C10如图甲所示，在竖直平面内有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1与L2、L3与L4之间均存在着匀强磁场，磁感应强度的大小均为1 T，方向垂直于竖直平面向里现有一矩形线圈abcd，宽度cdL0.5 m，质量为0.1 kg，电阻为2 ，将其从图示位置(cd边与L1重合)由静止释放，速度随时间变化的图象如图乙所示，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，t2t3之间的图线为与t轴平行的直线，t1t2的时间间隔为0.6 s，整个运动过程中线圈始终位于竖直平面内(重力加速度g取10 m/s2)则()A在0t1时间内，通过线圈的电荷量为2.5 CB线圈匀速运动的速度为8 m/sC线圈的长度ad1 mD0t3时间内，线圈产生的热量为4.2 J解析：选B.t2t3时间内，线圈做匀速直线运动，而EBLv2，F，Fmg，解得v28 m/s，选项B正确；线圈在cd边与L2重合到ab边与L3重合的过程中一直做匀加速运动，则ab边刚进磁场时，cd边也刚进磁场，设磁场宽度为d，则3dv2tgt2，解得d1 m，则ad边的长度为2 m，选项C错误；在0t3时间内，由能量守恒定律，有Q5mgdmv1.8 J，选项D错误；在0t1时间内，通过线圈的电荷量q0.25 C，选项A错误 11(多选)如图xOy平面为光滑水平面，现有一长为d，宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度BB0cosx(式中B0为已知量)，规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为R.t0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是()A外力F为恒力Bt0时，外力大小FC通过线框的瞬时电流iD经过t，线框中产生的电热Q12如图甲所示，一位于纸面内的圆形线圈通过导线与一小灯泡相连，线圈中有垂直于纸面的磁场以垂直纸面向里为磁场的正方向，该磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是()At1t3时间内流过小灯泡电流的方向先为ba后为abBt1t3时间内流过小灯泡电流的方向先为ab后为baCt1t3时间内小灯泡先变亮后变暗Dt1t3时间内小灯泡先变暗后变亮答案：C13.法拉第圆盘发电机的示意图如图所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿b到a的方向流动C若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍解析：由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项B错误；由感应电动势EBl2知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项A正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项C错误；若变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由PI2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误答案：A14两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直边长为0.1 m、总电阻为0.005 的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图(a)所示已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t0时刻进入磁场线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)下列说法正确的是()A磁感应强度的大小为0.5 TB导线框运动速度的大小为0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向内D在t0.4 s至t0.6 s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N答案：B15.如图所示，一个正方形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，在磁场内有一边长为l、阻值为R的正方形线框，线框所在平面与磁场垂直如果以垂直于线框边和磁场的速度v将线框从磁场中匀速拉出，下列说法正确的是()A如果将线框水平向右拉出磁场，线框经过磁场边界过程中将产生顺时针方向的感应电流B在纸面内无论沿哪个方向将线框拉出磁场，流过线框某一截面的电荷量都相同C将线框水平向右拉出磁场时产生的焦耳热与速度v成正比D将线框水平向右拉出磁场时产生的焦耳热与速度的平方v2成正比解析：如果将线框水平向右拉出磁场，穿过线圈垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律可知，该过程中将产生顺时针方向的感应电流，A正确；由法拉第电磁感应定律得感应电动势E，由欧姆定律得I，通过导线某一截面的电荷量为qIt，可得q，故流过线框某一截面的电荷量与线圈穿出磁场的方向无关，B正确；根据焦耳定律可得QI2Rtt，所以焦耳热Q与速度v成正比，C正确，D错误答案：ABC16.如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角(0h1)；保持b棒静止，由静止释放a棒，a棒到达磁场中OO停止运动后再由静止释放b棒，a、b与导轨接触良好且导轨电阻不计，重力加速度g取10 m/s2.(1)求a棒进入磁场MM时加速度的大小；(2)a棒从释放到OO的过程中，求b棒产生的焦耳热；(3)若MM、OO间的距离x2.4 m，b棒进入磁场后，恰好未与a棒相碰，求h2的值(2)设a、b产生的总焦耳热为Q，由能量守恒定律得Qmgh1则b棒产生的焦耳热QbQQ联立解得Qb0.675 J.(3)设b棒到MM时的速度为v2，有mgh2mvb棒进入磁场后，两棒组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，设a、b一起匀速运动的速度为v，取向右为正方向，由动量守恒定律得mv22mv设a棒经时间t加速到v，由动量定理得BLtmv0又qt，a、b恰好不相碰，有BLx，联立解得h21.8 m.答案：(1)3.75 m/s2(2)0.675 J(3)1.8 m21.如图所示，平行金属导轨与水平面间夹角均为37，导轨间距为 1 m，电阻不计，导轨足够长两根金属棒ab和ab的质量都是0.2 kg，电阻都是1 ，与导轨垂直放置且接触良好，金属棒和导轨之间的动摩擦因数为0.25，两个导轨平面处均存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度B的大小相同让ab固定不动，将金属棒ab由静止释放，当ab下滑速度达到稳定时，整个回路消耗的电功率为8 W求：(1)ab下滑的最大加速度；(2)ab下落了30 m高度时，其下滑速度已经达到稳定，则此过程中回路电流的发热量Q为多大？(3)如果将ab与ab同时由静止释放，当ab下落了30 m高度时，其下滑速度也已经达到稳定，则此过程中回路电流的发热量Q为多大？(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)根据能量守恒得：mghQmvmgcos 解得：Q30 J.(3)由对称性可知，当ab下落30 m稳定时其速度为v，ab也下落30 m，其速度也为v，ab和ab都切割磁感线产生电动势，总电动势等于两者之和根据共点力平衡条件，对ab棒受力分析，得mgsin BILmgcos 又I解得v5 m/s由能量守恒得：2mgh2mv22mgcos Q代入数据得Q75 J.答案：(1)4 m/s2(2)30 J(3)75 J22如图甲所示，平行长直导轨MN、PQ水平放置，两导轨间距L0.5 m，导轨左端M、P间接有一阻值R0.2 的定值电阻，导体棒ab的质量m0.1 kg，与导轨间的动摩擦因数0.1，导体棒垂直于导轨放在距离左端为d1.0 m处，导轨和导体棒始终接触良好，电阻均忽略不计整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，t0时刻，磁场方向竖直向下，此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，不计感应电流磁场的影响取重力加速度g10 m/s2.(1)求t0时棒所受到的安培力F0；(2)分析前3 s时间内导体棒的运动情况并求前3 s内棒所受的摩擦力Ff随时间t变化的关系式；(3)若t3 s时，突然使ab棒获得向右的速度v08 m/s，同时垂直棒施加一方向水平、大小可变化的外力F，使棒的加速度大小恒为a4 m/s2、方向向左求从t3 s到t4 s的时间内通过电阻的电荷量q.在03 s内，磁感应强度为：BB0kt0.20.1t(T)因导体棒静止不动，ab棒在水平方向受安培力和摩擦力，二力平衡，则有：FfBIL(B0kt)IL(0.20.1t)0.250.50.012 5(2t)(N)(tL2.忽略一切摩擦阻力，重力加速度为g10m/s2.求：图10(1)辐射磁场在圆弧处磁感应强度B2的大小；(2)从金属线框开始下落到进入磁场前，金属棒a上产生的焦耳热Q；(3)若在线框完全进入磁场时剪断细线，线框在完全离开磁场B3时刚好又达到匀速，已知线框离开磁场过程中产生的焦耳热为Q110.875J，则磁场的高度H为多少.解析(1)对金属棒b，由受力平衡MgB1IL1由a、b金属棒和导轨组成的闭合回路，有I联立方程，代入数值求得B22T(3)从线框完全进入磁场到完全出磁场，有MgHMvMv2Q1在完全出磁场的瞬间，由受力平衡，得MgB3I3L2其中，I3联立方程，代入数值求得H1.2m答案(1)2T(2)2J(3)1.2m26如图，两根形状相同、足够长的光滑金属导轨固定，相互平行，间距为L，两连接点a、b连线垂直于所有导轨，左底端接有阻值为R的电阻，倾斜导轨所在平面与水平面夹角为，平面内有磁感应强度为B1、方向垂直于平面向上的匀强磁场；水平导轨在同一水平面，所在区域有磁感应强度为B2、方向竖直向上的匀强磁场阻值为R、质量为m的相同导体杆A、B，A在倾斜导轨上，B在水平导轨上，都垂直于导轨开始时，A以初速度v0开始沿倾斜导轨向上滑行，B在外力作用下保持静止；A上滑通过距离x到达最高点时(此时A仍在倾斜导轨上)，B瞬间获得一个水平初速度并在外力作用下以此速度做匀速直线运动(B始终在水平导轨上并保持与导轨垂直)，A恰能静止在倾斜导轨上求：(1)在A上滑的过程中，电阻R上产生的热量；(2)B做匀速运动时速度的方向、大小；(3)使B做匀速运动的外力的功率答案(1)在A上滑的过程中，电阻R上产生的热量为(2)B做匀速运动时速度的方向向右、大小为(3)使B做匀速运动的外力的功率(2)要使A静止在倾斜导轨上，受到的安培力沿倾斜导轨向上，根据右手定则、左手定则知，B做匀速运动速度的方向向右；设B杆匀速运动的速度大小为v，其中的感应电动势为E，流过A杆的电流为I1，流过B杆的电流为I2，则EB2Lv；I2，I22I1，mgsinB1I1L，解得v；(3)设使B做匀速运动的外力大小为F，做功功率为P，则：FB2I2L，PFv，解得P.27.如图甲所示，用粗细均匀的导线制成的一只单匝圆形金属圈，现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态，已知金属圈的质量为m0.1 kg，半径为r0.1 m，导线单位长度的阻值为0.1 /m.金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示金属圈下半部分在磁场外已知从t0时刻起，测得经过10 s丝线刚好被拉断重力加速度g取10 m/s2.求：(1)导体圆中感应电流的大小及方向；(2)丝线所能承受的最大拉力F；(3)在丝线断前的10 s时间内金属圈中产生的焦耳热Q.答案(1)导体圆中感应电流的大小0.2 A及逆时针方向(2)丝线所能承受的最大拉力1.32 N(3)在丝线断前的10 s时间内金属圈中产生的焦耳热0.025 J28如图甲所示，弯折成90角的两根足够长金属导轨平行放置，形成左右两导轨平面，左导轨平面与水平面成53角，右导轨平面与水平面成37角，两导轨相距L0.2 m，导轨电阻不计质量均为m0.1 kg的金属杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路其中金属杆ab的电阻R0.2 ，金属杆cd的电阻忽略不计，两金属杆与导轨间的动摩擦因数均为0.5，整个装置处于磁感应强度大小B1.0 T，方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中t0时刻开始，对ab杆施加一垂直ab杆且平行右导轨平面向下的力F，使ab杆以初