（新课标）2020高考物理复习专题四电磁感应和电路1.4.1电磁感应定律的综合应用专题限时训练.docx

1.4.1 电磁感应定律的综合应用专题限时训练一、单项选择题1如图所示，两个相同的闭合铝环M、N套在一根光滑的绝缘水平杆上，螺线管的轴线与铝环的圆心在同一直线上，闭合开关S后，向左快速移动滑动变阻器的滑片P，不考虑两环间的相互作用力，则在移动滑片P的过程中()AM、N环向左运动，它们之间的距离增大BM、N环向左运动，它们之间的距离减小CM、N环向右运动，它们之间的距离增大DM、N环向右运动，它们之间的距离减小答案：C2(2019北京海淀区高三二模)如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在水平匀强磁场中，棒在竖直向上的恒力F作用下匀速上升的一段时间内，金属棒受恒定大小的滑动摩擦力f，下列说法正确的是()A通过电阻R的电流方向水平向右，棒受到的安培力方向竖直向上B通过电阻R的电流方向水平向左，棒受到的安培力方向竖直向下C棒机械能增加量的大小等于棒克服重力所做的功D棒机械能的增加量等于恒力F和滑动摩擦力f做的总功答案：C解析：由右手定则可以判断，导体棒中的电流方向向左，所以通过电阻R的电流方向向右；再由左手定则可以判断出导体棒受到的安培力方向竖直向下，所以A、B错误；由题意知导体棒做匀速运动，故动能不变，所以导体棒机械能的增加量也就是重力势能的增加量，等于棒克服重力所做的功，所以C正确；导体棒机械能的变化量等于除重力以外的力做的功，所以棒机械能的增加量等于恒力F、安培力和滑动摩擦力f做的总功，所以D错误3(2018山东德州一模改编)如图所示，半径为r且水平放置的光滑绝缘的环形细管道内有一带电粒子此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式为BB0kt(k0)根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对带电粒子将有沿圆环切线方向的作用力粒子转动一周后的磁感应强度为B1，则()A此装置产生的感生电动势为(B1B0)r2B此装置产生的感生电动势为kr2C感应电场的方向沿顺时针D粒子转动过程中一定是洛伦兹力提供向心力答案：B解析：根据法拉第电磁感应定律得感生电动势大小为 E电r2kr2，选项A错误，B正确；根据楞次定律可知，电场方向逆时针，选项C错误；感应电场对带电粒子将有沿圆环切线方向的作用力，使得粒子的速度逐渐变大，则圆形管道将对粒子产生压力，管道的压力和洛伦兹力的合力提供向心力，选项D错误4如图所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC长均为d.现使线框沿AC方向匀速穿过此磁场，以逆时针方向为感应电流的正方向，则从C点进入磁场到A点离开磁场的过程中，线框中电流i随时间t的变化关系，以下可能正确的是()A B C D答案：D解析：线圈在进入磁场的过程中，根据楞次定律可知，感应电流的方向沿逆时针方向，为正值；在通过两个磁场的分界线时，根据楞次定律可知，感应电流的方向沿顺时针方向，为负值；线圈出磁场的过程中，根据楞次定律知，感应电流的方向为逆时针，为正值，故B、C错误设BDL.在一半线圈进入磁场的过程中，切割的有效长度均匀增大，感应电动势均匀增大，则感应电流均匀增大，当BD刚进入磁场时，感应电流最大为I1i0；在全部线圈进入磁场过程中，切割的有效长度均匀减小，感应电动势均匀减小，则感应电流均匀减小至零；线圈通过两个磁场的分界线时，切割的有效长度先均匀增大，感应电流均匀增大，当BD通过磁场分界线时，感应电流最大为I22i0；后均匀减小至零；在一半线圈出磁场到全部线圈出磁场的过程中，切割的有效长度先均匀增大后均匀减小，感应电流先均匀增大后均匀减小，此过程感应电流最大为I3i0，故D正确，A错误5.某校科技小组的同学设计了一个传送带测速仪，测速原理如图所示在传送带的下方固定有间距为L、长度为d的平行金属电极，电极间充满磁感应强度大小为B、方向垂直于传送带平面(纸面)向里、有理想边界的匀强磁场，且电极之间接有理想电压表和电阻R，传送带背面固定有若干根间距为d的平行细金属条，其电阻均为r，传送带运行过程中始终仅有一根金属条处于磁场中，且金属条与电极接触良好当传送带以一定的速度匀速运动时，电压表的示数为U，则下列说法中正确的是()A传送带匀速运动的速率为B电阻R产生焦耳热的功率为C金属条经过磁场区域受到的安培力大小为D每根金属条经过磁场区域的全过程中克服安培力做的功为答案：D解析：由于金属条有电阻，所以电压表示数与感应电动势不相等，根据EBLv和UE可知，传送带匀速运动的速率为，A选项错误；电阻R产生焦耳热的功率为，B选项错误；根据安培力公式FBIL可知，安培力大小为，C选项错误；安培力做的功WFdBILd，所以克服安培力做的功为，D选项正确6如图甲，光滑平行的、足够长的金属导轨ab、cd所在平面与水平面成角，b、c两端接有阻值为R的定值电阻阻值为r的金属棒PQ垂直导轨放置，其他部分电阻不计整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上从t0时刻开始，棒受到一个平行于导轨向上的外力F，使棒由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直且接触良好，通过R的感应电流随时间t变化的图象如图乙所示下面分别给出了穿过回路PQcb的磁通量、磁通量的变化率、电阻R两端的电势差U和通过棒上某横截面的总电荷量q随运动时间t变化的图象，其中正确的是()A BCD答案：B解析：由于产生的感应电动势是逐渐增大的，而选项A描述磁通量与时间关系中斜率不变，产生的感应电动势不变，故A错误；回路中的感应电动势为E，感应电流为I，由图乙可知Ikt，即kt，故有kt(Rr)，所以选项B正确；I均匀增大，棒两端的电势差UabIRktR，则知Uab与时间t成正比，故C错误；通过导体棒的电荷量为QItkt2，故Qt图象为抛物线，并非过原点的直线，故D错误二、多项选择题7(2019全国卷)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨电阻忽略不计虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是 ()A BCD答案：AD解析：如果PQ进入磁场时加速度为零，PQ做匀速运动，感应电流恒定若PQ出磁场时MN仍然没有进入磁场，则PQ出磁场后至MN进入磁场的这段时间，由于磁通量不变，无感应电流由于PQ、MN从同一位置释放，故MN进入磁场时与PQ进入磁场时的速度相同，所以电流大小也应该相同，但方向相反，A正确，B错误若PQ出磁场前MN已经进入磁场，由于磁通量不变，无感应电流，PQ、MN均加速运动，PQ出磁场后，由于MN在磁场中的速度比进磁场时的速度大，故电流比PQ进入磁场时电流大，此后PQ做减速运动，电流减小，故C错误，D正确8如图所示，S和P是半径为a的环形导线的两端点，OP间电阻为R，其余电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直环面当金属棒OQ与环形导线接触，以角速度绕O点无摩擦匀速转动时，则()A电阻R两端的电压为B电阻R消耗的功率为C金属棒受的安培力为D外力对OQ做功的功率为答案：AB解析：Q端的线速度为va，OQ杆切割磁感线的平均速度为a，OQ杆转动切割磁感线产生的电动势为EBLBa2，由于其他部分电阻不计，故选项A正确；电阻R消耗的功率P，故选项B正确；根据闭合电路欧姆定律有I，则安培力FBILBa，故选项C错误；根据能量守恒定律，由于金属棒OQ匀速转动，外力所做的功转化为电阻R消耗的热量，故选项D错误9如图所示，间距为L、足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨所在平面向上，将ab棒在导轨上无初速度释放，当ab棒下滑到稳定状态时，速度为v，通过电阻R的电荷量为q，电阻R上消耗的功率为P，导轨和导体棒电阻不计下列判断正确的是()A导体棒的a端电势比b端低Bab棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动Cab棒由开始释放到达到稳定状态的过程中，金属棒在导轨上发生的位移为D若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时，电阻R消耗的功率将变为原来的2倍答案：BC解析：由右手定则可知，导体棒的a端电势比b端高，选项A错误；ab棒在开始时受竖直向下的重力和平行斜面向上的安培力作用，加速度为a，随v的增大，则a减小，即达到稳定状态前做加速度减小的加速运动，选项B正确；根据qItt，可得ab棒由开始释放到达到稳定状态的过程中金属棒在导轨上发生的位移为x，选项C正确；当ab棒下滑到稳定状态时，满足mgsin ，电阻R消耗的电功率P，若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时，电阻R消耗的功率将变为原来的4倍，选项D错误三、计算题10(2019北京海淀区高三二模)如图所示，阻值忽略不计、间距为l的两金属导轨MN、PQ平行固定在水平桌面上，导轨左端连接阻值为R的电阻，一阻值为r、质量为m的金属棒ab放置在金属导轨上，与导轨接触良好，动摩擦因数为，磁感应强度为B的磁场垂直于导轨平面向里，给金属棒一水平向右的初速度v0，金属棒运动一段时间后静止，水平位移为x，导轨足够长，求整个运动过程中，安培力关于时间的平均值的大小t.答案：解析：由动量定理可知，IABlItBlq再根据：qttn， 则IA再根据动量定理：mgtIA0mv0，则t解得：Ft11(2019天津市和平区高三三模)如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L0.30 m导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R0.40 .导轨上停放一质量m0.10 kg、电阻r0.20 的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B0.50 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始做匀加速运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示(1)计算加速度的大小；(2)求第2 s末外力F的瞬时功率；(3)如果水平外力从静止开始拉动杆2 s所做的功W0.35 J，求金属杆上产生的焦耳热答案：(1)1 m/s2(2)0.35 W(3)5.0102 J解析：(1)根据EBLv，vat，URE 结合图乙所示数据，解得：a1 m/s2.(2)由图象可知在2 s末，电阻R两端电压为0.2 V通过金属杆的电流I 金属杆受安培力F安BIL设2 s末外力大小为F2，由牛顿第二定律，F2F安ma故2 s末时F的瞬时功率PF2v20.35 W(3)设回路产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律，WQmv 电阻R与金属杆的电阻r串联，产生焦耳热与电阻成正比金属杆上产生的焦耳热Qr Q解得：Qr5.0102 J .满分设计(2016全国卷，24,14分) 如图，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平.右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑.求：(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小科学审题关键点获取信息两斜面倾斜角大小相同，可以分析出两棒所受摩擦力的方向导体不受安培力可以确定最大静摩擦力的大小另一棒匀速上滑，两棒均处于平衡状态快速切题对左右两根棒，线上拉力大小相等，ab棒在重力沿斜面的分力，线的拉力，滑动摩擦力和安培力作用下处于平衡状态，cd棒与ab棒相比，少受一个安培力，通过列两根棒的平衡方程，消掉拉力，即可从平衡角度求出金属棒ab上的安培力的大小；结合安培力公式及棒切割磁感线的速度与感应电动势的关系即可求出棒的速度规范解答 (1)设导线的张