2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強化雙擊訓(xùn)練 專題十三 電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用 B卷

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 2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強化雙擊訓(xùn)練 專題十三 電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用 B卷1.如圖所示，兩個質(zhì)量不同的閉合鋁環(huán)套在一個光滑水平絕緣長圓柱上，中間還有一個塑料環(huán)P.現(xiàn)在用恒流源為兩環(huán)同時通入大小相同、方向相反的電流后，下列說法中正確的是(   )A.兩環(huán)的機械能始終相等 B.兩環(huán)的動量始終等大反向C.兩環(huán)的加速度始終等大反向 D.穿過P環(huán)的磁通量恒為零2.如圖所示，在光滑的水平桌面上有兩個完全相同的等邊三角形線框，其底邊都平行于有界勻強磁場（方向豎直向下）的上、下邊界，邊界間的距離等于等邊三角形線框的高度h.現(xiàn)使兩個線框在拉力作用下沿垂直于磁場邊界的方向以大小相同的速度勻速通過磁場，設(shè)線框受到的拉力大小在剛進入磁場時分別為和，在磁場中運動距離為時分別為和，剛要完全出磁場時分別為和，進、出磁場過程中流過線框的電流分別用和表示，進入磁場的過程中流過線框某一橫截面的電荷量分別為和，則(   )A.B.C.進、出磁場過程方向相反，且逐漸減小，D.進、出磁場過程方向相反，且逐漸增大，3.如圖所示，導(dǎo)體軌道固定，其中是半圓弧，Q為半圓弧的中點，O為圓心，軌道的電阻忽略不計.是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動的金屬桿，M端位于上，與軌道接觸良好，空間存在與軌道所在平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B.現(xiàn)使與的夾角從位置以恒定的角速度逆時針轉(zhuǎn)到位置并固定（過程Ⅰ），再使磁感應(yīng)強度的大小以一定的變化率從B增加到（過程Ⅱ）.在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過的電荷量相等，則等于(   )A. B. C. D.24.如圖所示，是一個豎直的電阻為R的單匝矩形導(dǎo)線框，且該線框處于磁感應(yīng)強度為B的水平向右的勻強磁場中，線框面積為邊水平，線框繞某豎直固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動（俯視逆時針轉(zhuǎn)動）.下列說法正確的是(   )A.在圖示位置時線框中的感應(yīng)電動勢為B.在圖示位置時，線框中電流的方向是C.從圖示位置繼續(xù)旋轉(zhuǎn)30°的過程中，線框中的平均電流為D.該線框連續(xù)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電的電流的有效值為5.如圖所示，邊長為的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，一個直角邊長為L的等腰直角三角形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向垂直，導(dǎo)線框斜邊的中線和虛線框的一條對角線恰好共線.從開始，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度v沿對角線方向進入磁場，直到整個導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域.用I表示導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流（逆時針方向為正），則下列表示關(guān)系的圖象中，正確的是(   )A. B.C. D.6.如圖所示,水平面上有兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌和,兩導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌電阻忽略不計.在M和P之間接有阻值均為R的甲、乙兩個定值電阻,導(dǎo)體桿的質(zhì)量為m、電阻為r,并與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中.現(xiàn)給導(dǎo)體桿一初速度,使桿向右運動,最后桿停在導(dǎo)軌上.下列說法正確的是(   )A.桿做勻減速直線運動直到靜止B.當(dāng)桿速度減為時,桿加速度大小為C.當(dāng)桿速度減為時,通過甲電阻的電荷量為D.當(dāng)桿速度減為時,桿運動的位移7.圖中和為豎直方向的兩平行足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌,間距為L,電阻不計.導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直,導(dǎo)軌兩端分別接阻值為的電阻和電容為C的電容器.質(zhì)量為m、長為L、電阻為R的金屬桿始終垂直于導(dǎo)軌,并與其保持良好接觸.桿由靜止開始下滑,在下滑過程中最大的速度為v,整個電路消耗的電功率最大為P,則(   )A.電容器左極板帶正電 B.電容器所帶電荷量最大為C.桿的最大速度v等于 D.桿克服安培力做功的最大功率為8.有一邊長分別為L和的單匝矩形導(dǎo)線框,導(dǎo)線框的總電阻為R,讓導(dǎo)線框在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中以恒定角速度ω且同時以兩短邊中點連線為軸旋轉(zhuǎn),如圖所示,此時導(dǎo)線框平面平行于磁場方向.下列說法正確的是(   )A.導(dǎo)線框的發(fā)熱功率為B.導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖示位置時,某一長邊兩端的電壓為C.從圖示位置開始,導(dǎo)線框轉(zhuǎn)過的過程中通過導(dǎo)線某一橫截面的電荷量為D.從圖示位置開始,導(dǎo)線框轉(zhuǎn)過時的電動勢是9.如圖所示，在水平邊界的下方空間內(nèi)存在著垂直紙面向里的有界勻強磁場，是用粗細相同的同種電阻絲制成的單匝正方形閉合線框和圓形閉合線框，A線框的邊長與B線框的直徑相等，M點和N點是A線框底邊的兩個端點，P點和Q點是B線框水平直徑的兩個端點.現(xiàn)將兩線框從磁場上方由靜止自由釋放，兩線框進入磁場的過程中連線始終保持水平.下列說法正確的是(   )A.兩線框進入磁場的過程中，感應(yīng)電流的方向均為順時針B.若兩線框恰有一半進入磁場的瞬間，速度相等，則間和間的電壓之比為3:2C.若兩線框恰有一半進入磁場的瞬間，速度相等，則所受安培力大小之比為D.兩線框完全進入磁場的過程中，流過某一截面的電荷量之比為10.如圖甲所示,一對足夠長的平行光滑軌道(電阻不計)固定在水平面上,兩軌道相距,左端用的電阻連接,一質(zhì)量、電阻的導(dǎo)體桿垂直并靜置于兩軌道上,整個裝置處于磁感應(yīng)強度的勻強磁場中,磁場方向垂直軌道平面向上.現(xiàn)用水平拉力F沿軌道方向作用在導(dǎo)體桿上,導(dǎo)體桿的速度隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示.某時刻撤去拉力F,導(dǎo)體桿又滑行了一段距離后停下.則以下說法正確的是(   )A.前2 s內(nèi),通過電阻R的電荷量為4 CB.導(dǎo)體桿運動過程中所受拉力恒為8 NC.導(dǎo)體桿在前2 s內(nèi)產(chǎn)生的電動勢與時間的數(shù)值關(guān)系為D.從撤去拉力F到導(dǎo)體桿停止運動的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為6 J11.在水平桌面上，有一個矩形導(dǎo)線框，導(dǎo)線框內(nèi)有一個圓形金屬環(huán)P和一個圓形區(qū)域的磁場，磁場方向以豎直向下為正，如圖甲所示.圓形區(qū)域內(nèi)的磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t按圖乙所示規(guī)律變化，不計P中電流對矩形導(dǎo)線框中電流的影響.下列說法正確的是(   )A.在~時間內(nèi)，P有收縮趨勢B.在~時間內(nèi)，P有擴張趨勢C.在~時間內(nèi)，P中有沿逆時針方向的感應(yīng)電流D.在~時間內(nèi)，P中有沿逆時針方向的感應(yīng)電流12.兩條間距為的足夠長平行金屬導(dǎo)軌水平放置，在兩導(dǎo)軌間存在著垂直導(dǎo)軌平面向下的有界磁場，磁感應(yīng)強度沿坐標(biāo)軸分區(qū)分布，在區(qū)域，在區(qū)域，如圖所示.金屬棒與導(dǎo)軌垂直靜止在處，長為，質(zhì)量，電阻，導(dǎo)軌左端的定值電阻，其余部分電阻不計.在區(qū)域的導(dǎo)軌是光滑的，導(dǎo)軌其余部分與棒的動摩擦因數(shù)均為.在導(dǎo)軌的右側(cè)接有一個帶有控制開關(guān)的“恒流源”，可提供的恒定電流，現(xiàn)閉合開關(guān)K發(fā)現(xiàn)棒沿導(dǎo)軌向左運動，取，求：（1）閉合開關(guān)瞬間棒中的電流方向和棒的加速度大??；（2）若棒運動到時立即斷開開關(guān)K，問棒最后靜止在何處（用x軸坐標(biāo)表示）.（3）上述整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱.（備選信息：彈簧振子的周期公式，其中m為振子質(zhì)量，k為彈簧的勁度系數(shù)）


答案以及解析1.答案：B解析：P環(huán)是塑料環(huán)，當(dāng)穿過P環(huán)的磁通量變化時，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不受安培力，所以P環(huán)靜止不動.對于兩環(huán)組成的系統(tǒng)，合外力為零，系統(tǒng)的動量守恒，由于總動量為零，所以兩環(huán)的動量始終等大反向，故B正確；因為兩環(huán)質(zhì)量不同，動量大小相等，所以兩環(huán)的動能不相等，機械能不相等，故A錯誤；兩環(huán)受到的作用力大小相等，但質(zhì)量不同，所以加速度大小不相等，故C錯誤；兩環(huán)速度大小不等，同一時刻兩環(huán)離P環(huán)的距離不等，因此穿過P環(huán)的磁通量不為零，故D錯誤.2.答案：B解析：線框剛進入磁場時，線框M的有效切割長度為線框的邊長，線框N的有效切割長度為0，則線框M中有感應(yīng)電流，線框N中無感應(yīng)電流，由知，；線框在磁場中運動距離為時，兩線框的有效切割長度相同，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相同，感應(yīng)電流相同，由知，，線框剛要完全出磁場時，線框M的有效切割長度為0，線框N的有效切割長度為線框的邊長，則線框M中無感應(yīng)電流，線框N中有感應(yīng)電流，由知，，B正確，A錯誤；由楞次定律知，進磁場時方向沿逆時針方向，出磁場時方向沿順時針方向，故進、出磁場時方向相反，感應(yīng)電動勢，由閉合電路歐姆定律得，線框M在運動過程中切割磁感線的有效長度逐漸減小，故逐漸減小，同理可知，進、出磁場時方向相反，，線框N在運動過程中切割磁感線的有效長度逐漸增大，故還漸增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律得，由閉合電路歐姆定律得，聯(lián)立解得流過某一橫截面的電荷量，故，C、D錯誤.3.答案：C解析：設(shè)半圓軌道的半徑為R，金屬桿從位置以恒定的角速度逆時針轉(zhuǎn)到位置時，有，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有，設(shè)回路的總電阻為r，過程Ⅰ中通過金屬桿某一橫截面的電荷量；磁感應(yīng)強度的大小以一定的變化率從B增加到的過程中設(shè)時間為，則有，過程Ⅱ中通過金屬桿某一橫截面的電荷量，由題可知，聯(lián)立可得，故選C.4.答案：D解析：導(dǎo)線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦式交變電流，從導(dǎo)線框與磁感線平行位置開始計時，其瞬時值表達式為，當(dāng)邊與磁場方向的夾角為時，即，可知此時線框中感應(yīng)電動勢為，故A錯誤；當(dāng)邊與磁場方向的夾角為時，導(dǎo)線框內(nèi)的磁通量向右增加，根據(jù)楞次定律可知導(dǎo)線框中的電流方向是，故B錯誤；從圖示位置繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的過程中，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得平均感應(yīng)電動勢為，線框中的平均電流為，故C錯誤；該線框連續(xù)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電的電流的有效值為，故D正確.5.答案：D解析：線框進入磁場的過程中，穿過線框的磁通量增加，由楞次定律知，感應(yīng)電流沿逆時針方向，為正.在線框從開始到運動距離的過程中，線框的有效切割長度均勻增大，感應(yīng)電動勢均勻增大，感應(yīng)電流均勻增大.線框在接下來運動的距離的過程中，由于存在反電動勢，感應(yīng)電動勢均勻減小，感應(yīng)電流均勻減小.導(dǎo)線框完全進入磁場后，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，此過程，線框通過的距離為，所用時間與線框進入磁場的時間相同.剛穿出磁場時，線框的有效切割長度最大，感應(yīng)電流最大.在出磁場的過程中，有效切割長度均勻減小，感應(yīng)電動勢均勻減小，感應(yīng)電流均勻減小，磁通量減小，由楞次定律知，感應(yīng)電流沿順時針方向，為負.故A、B、C錯誤，D正確.6.答案：BD解析：桿水平方向上受與運動方向相反的安培力,加速度大小為,由于速度減小,所以桿做加速度減小的減速運動直到靜止,故A錯誤;當(dāng)桿的速度減為時,安培力為，所以加速度大小為，故B正確;對桿,由動量定理得,即,解得，由于甲、乙兩電阻并聯(lián),所以通過甲電阻的電荷量為,故C錯誤;由,解得桿運動的位移，故D正確.7.答案：BC解析：根據(jù)右手定則可知,感應(yīng)電流的方向為,故電容器右極板帶正電,故A錯誤;當(dāng)桿的速度達到最大時,感應(yīng)電動勢最大,感應(yīng)電動勢的最大值,路端電壓的最大值為,故電容器所帶電荷量最大為,故B正確;當(dāng)桿的重力與其所受安培力平衡時,即,桿的速度達到最大值,此時電路消耗的電功率最大且等于重力做功的功率,根據(jù)功率表達式,可得,故C正確;桿克服安培力做功的最大功率為,故D錯誤.8.答案：ABD解析：導(dǎo)線框在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值為,其有效值為,導(dǎo)線框的發(fā)熱功率,解得,A正確;導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到題圖所示位置時,某一長邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是導(dǎo)線框在磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值的一半,,此時導(dǎo)線框中的電流,某一長邊兩端的電壓,B正確;從題圖所示位置開始,導(dǎo)線框轉(zhuǎn)過60°的過程中通過導(dǎo)線某一橫截面的電荷量,C錯誤;從題圖所示位置開始,導(dǎo)線框轉(zhuǎn)過60°時的電動勢,D正確.9.答案：BC解析：兩線框進入磁場的過程中，穿過兩線框的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知兩線框的感應(yīng)電流的方向均為逆時針，A錯誤.若兩線框恰有一半進入磁場的瞬間，速度相等，又兩線框的有效切割長度均相同，則回路中感應(yīng)電動勢相同且為，可得兩端電壓為，兩端電壓為，故它們之間的電壓之比為3:2；而兩線框總電阻不同，，則兩線框中電流之比，兩線框所受安培力之比，故選B、C正確.完全進入磁場的過程中，流過線框某一截面的電荷量，對線框A有，對圓形線框B有，可得，D錯誤.10.答案：ACD解析：前2 s內(nèi)導(dǎo)體桿運動的位移為,通過電阻R的電荷量為,A正確;前2 s內(nèi)導(dǎo)體桿做勻加速運動,由牛頓第二定律有,即,則前2 s內(nèi)導(dǎo)體桿受到的拉力逐漸增大,故B錯誤;導(dǎo)體桿在前2 s內(nèi)產(chǎn)生的電動勢,C正確;由題圖乙可知,撤去拉力時導(dǎo)體桿的速度為4 m/s,由動能定理得,則整個回路中產(chǎn)生的熱量為8 J,電阻R上產(chǎn)生的熱量為,D正確.11.答案：AD解析：在~時間內(nèi)，圓形區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強度的變化率逐漸增大，則矩形導(dǎo)線框中的電流也逐漸增大，穿過金屬環(huán)P的磁通量增大，可知P有收縮趨勢，A正確；在~時間內(nèi)，圓形區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強度的變化率恒定不變，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流也將保持不變，穿過金屬環(huán)P的磁通量不變，P中無感應(yīng)電流且沒有擴張或收縮的趨勢，B、C錯誤；在~時間內(nèi)，圓形區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強度垂直紙面向外減小，且減小的越來越慢，根據(jù)楞次定律可判斷出導(dǎo)線框中產(chǎn)生沿方向的感應(yīng)電流，且電流在逐漸減小，故穿過金屬環(huán)P向外的磁通量減小，P中有沿逆時針方向的感應(yīng)電流，D正確.12.答案：（1）b到a；（2）（3）解析：（1）由題可知，閉合開關(guān)瞬間，發(fā)現(xiàn)棒沿導(dǎo)軌向左運動，即受到了向左的安培力作用，根據(jù)左手定則可知，棒中電流的方向為從b到a，與并聯(lián)，則流過棒的電流為，對棒，根據(jù)牛頓第二定律有，又，解得.（2）對棒，從開始到過程，根據(jù)動能定理有，棒所受安培力，則，，代入得，設(shè)棒穿過左側(cè)勻強磁場后的速度為，根據(jù)動量定理可得，代入得，根據(jù)速度—位移公式有，棒最后停在位置處.（3）棒在O點右側(cè)所受安培力為，則受到的合力為，由簡諧運動的性質(zhì)可知棒在區(qū)域的運動是以處為平衡位置的簡諧運動的部分，，周期為，棒在區(qū)域運動的位移相當(dāng)于彈簧振子從最大位移處開始一個振幅加半個振幅的位移，可得時間為，整個過程中電阻上產(chǎn)生的焦耳熱為，，代入數(shù)據(jù)解得.