2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)練10 第1部分 專題10 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用一、選擇題(本題共8小題，每小題6分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選的得0分)1.如圖10­14所示，矩形導(dǎo)線環(huán)水平放置，O是矩形兩組對(duì)邊中點(diǎn)連線ab、cd的交點(diǎn)，在線ab上右側(cè)放有垂直環(huán)面的通電導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向外，則能使導(dǎo)線環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()圖10­14A突然加大通電直導(dǎo)線中的電流B讓導(dǎo)線環(huán)在紙面內(nèi)繞O點(diǎn)沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C讓導(dǎo)線環(huán)以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)D讓導(dǎo)線環(huán)沿ab方向向直導(dǎo)線靠近2(xx·安徽高考)如圖10­15所示，abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為l，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，已知金屬桿MN傾斜放置，與導(dǎo)軌成角，單位長度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(dòng)(金屬桿滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌接觸良好)則()圖10­15A電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為B電路中感應(yīng)電流的大小為C金屬桿所受安培力的大小為D金屬桿的熱功率為3(xx·重慶高考)圖10­16為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差ab()圖10­16A恒為B從0均勻變化到C恒為D從0均勻變化到4(xx·江蘇高考)如圖10­17所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()圖10­175如圖10­18所示，間距為d0.75 m的兩虛線間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，質(zhì)量m0.1 kg、長s0.75 m、寬L0.2 m的矩形金屬框總電阻R0.1 ，t0時(shí)金屬框自左邊虛線以速度v01 m/s垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，在外力F的作用下，以加速度a2 m/s2向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框剛要出磁場(chǎng)時(shí)又以等大加速度向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直到速度減為零，規(guī)定向右為外力F的正方向，則下列關(guān)于外力F隨時(shí)間變化的圖象正確的是()圖10­186(xx·山東高考)如圖10­19所示，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓盤開始減速在圓盤減速過程中，以下說法正確的是()圖10­19A處于磁場(chǎng)中的圓盤部分，靠近圓心處電勢(shì)高B所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)C若所加磁場(chǎng)反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動(dòng)D若所加磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)7(xx·上海模擬)如圖10­20甲，固定在光滑水平面上的正三角形金屬線框，匝數(shù)n20，總電阻R2.5 ，邊長L0.3 m，處在兩個(gè)半徑均為r的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中線框頂點(diǎn)與右側(cè)圓中心重合，線框底邊中點(diǎn)與左側(cè)圓中心重合磁感應(yīng)強(qiáng)度B1垂直水平面向外，大小不變；B2垂直水平面向里，大小隨時(shí)間變化，B1、B2的值如圖乙所示，則()圖10­20A通過線框中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向Bt0時(shí)刻穿過線框的磁通量為0.1 WbC在0.6 s內(nèi)通過線框中的電荷量為0.13 CD經(jīng)過0.6 s線框中產(chǎn)生的熱量為0.07 J8如圖10­21所示，豎直虛線MN兩側(cè)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，上邊界在同一水平線上，區(qū)域磁場(chǎng)高3L，區(qū)域磁場(chǎng)高L，兩個(gè)完全相同的正方形線圈位于豎直平面內(nèi)，邊長為L，質(zhì)量為m、電阻為R、底邊始終與磁場(chǎng)上邊界平行，現(xiàn)讓線圈1從磁場(chǎng)上方高4L處、線圈2從磁場(chǎng)上方一定高度處均由靜止釋放，結(jié)果發(fā)現(xiàn)線圈1剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度與剛到達(dá)磁場(chǎng)下邊界時(shí)的速度相等，線圈2剛好能勻速通過磁場(chǎng)且穿過磁場(chǎng)時(shí)的速度與線圈1剛好完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度相等，則下列說法中正確的是()圖10­21A兩線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B線圈2開始下落時(shí)距磁場(chǎng)上邊界高LC線圈1在進(jìn)入磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的熱量是2mgLD勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為二、計(jì)算題(本題共2小題，共計(jì)32分解答過程要有必要的文字說明和解題步驟)9(12分)(xx·海南高考)如圖10­22所示，兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上，相距l(xiāng)，左端與一電阻R相連；整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，在水平外力作用下沿導(dǎo)軌以速率v勻速向右滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略求：圖10­22(1)電阻R消耗的功率；(2)水平外力的大小10(20分)(xx·廣東高考)如圖10­23(a)所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L0.4 m導(dǎo)軌右端接有阻值R1 的電阻導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長度也為L.從0時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t變化，規(guī)律如圖10­23(b)所示；同一時(shí)刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動(dòng)，1 s后剛好進(jìn)入磁場(chǎng)，若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v1 m/s做直線運(yùn)動(dòng)，求：(1)棒進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的電動(dòng)勢(shì)E；(2)棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)電流i與時(shí)間t的關(guān)系式圖10­23【詳解答案】1C由安培定則知通電直導(dǎo)線電流磁場(chǎng)是以直導(dǎo)線為圓心與紙面平行的一簇同心圓，突然加大通電直導(dǎo)線中的電流、讓導(dǎo)線環(huán)在紙面內(nèi)繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)、讓導(dǎo)線環(huán)沿ab方向向直導(dǎo)線靠近時(shí)，穿過導(dǎo)線環(huán)的磁通量都為零，不發(fā)生變化，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B、D錯(cuò)誤；讓導(dǎo)線環(huán)以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過導(dǎo)線環(huán)的磁通量會(huì)從無到有，發(fā)生變化，環(huán)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，C正確2B金屬桿的運(yùn)動(dòng)方向與金屬桿不垂直，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為EBlv(l為切割磁感線的有效長度)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電路中感應(yīng)電流的大小為I，選項(xiàng)B正確；金屬桿所受安培力的大小為FBIlB··，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；金屬桿的熱功率為PI2R·，選項(xiàng)D錯(cuò)誤3C根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Enn，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，因磁場(chǎng)均勻變化，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，因此a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差恒為abn，選項(xiàng)C正確4A磁場(chǎng)發(fā)生微小變化時(shí)，因各選項(xiàng)中載流線圈在磁場(chǎng)中的面積不同，由法拉第電磁感應(yīng)定律Enn知載流線圈在磁場(chǎng)中的面積越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流越大，載流線圈中的電流變化越大，所受的安培力變化越大，天平越容易失去平衡，由題圖可知，選項(xiàng)A符合題意5B設(shè)經(jīng)時(shí)間t1線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)，則Sv0t1at，代入數(shù)值得t10.5 s，此時(shí)線框速度為v1v0at12 m/s，當(dāng)tt1時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律知線框中感應(yīng)電流為I1，由左手定則可知產(chǎn)生水平向左的安培力，其大小為FA1BI1L0.10.2t(0t0.5)，由牛頓第二定律知FFA1ma得F0.30.2t(0t0.5，F(xiàn)方向水平向右)，隨時(shí)間是線性變化的，且t0時(shí)F0.3 N，t0.5 s時(shí)F0.4 N，由線框在進(jìn)出磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知線框再經(jīng)時(shí)間t20.5 s剛好離開勻強(qiáng)磁場(chǎng)且離開磁場(chǎng)時(shí)速度為v01 m/s，此過程中，F(xiàn)A2BI2L0.30.2t(0.5t1.0)，由牛頓第二定律知FFA2ma得F0.2t0.1(0.5t1.0，F(xiàn)方向水平向左)，隨時(shí)間是線性變化的，出磁場(chǎng)后經(jīng)時(shí)間t30.5 s速度減為零，由牛頓第二定律Fma知F0.2 N，方向水平向左，綜上所述，B正確6ABD根據(jù)右手定則可判斷靠近圓心處電勢(shì)高，選項(xiàng)A正確；圓盤處在磁場(chǎng)中的部分轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，相當(dāng)于電源，其他部分相當(dāng)于外電路，根據(jù)左手定則，圓盤所受安培力與運(yùn)動(dòng)方向相反，磁場(chǎng)越強(qiáng)，安培力越大，故所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；磁場(chǎng)反向，安培力仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若所加磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤，整個(gè)圓盤相當(dāng)于電源，不存在外電路，沒有電流，所以圓盤不受安培力而勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確7ACD磁感應(yīng)強(qiáng)度B1垂直水平面向外，大小不變，B2垂直水平面向里，大小隨時(shí)間增大，故線框向外的磁通量減小，由楞次定律可得，線框中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，選項(xiàng)A正確；t0時(shí)刻穿過線框的磁通量為B1×r2B2×r20.0 052 Wb，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在0.6 s內(nèi)通過線框的電荷量qnC0.13 C，選項(xiàng)C正確；由QI2RtJ0.07 J，選項(xiàng)D正確8AD兩線圈剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)，底邊開始切割磁感線，由右手定則可知線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，A正確；由題意知線圈1剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度v12，從剛進(jìn)入磁場(chǎng)到剛好完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中一直在做減速運(yùn)動(dòng)，剛好完全進(jìn)入磁場(chǎng)到剛到達(dá)磁場(chǎng)下邊界的過程中，只在重力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，令剛好完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v，則vv22g·2L，即v24gL2gh，所以線圈2開始下落時(shí)距磁場(chǎng)上邊界高h(yuǎn)2L，B錯(cuò)誤；由能量守恒定律知線圈1在進(jìn)入磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的熱量等于線圈1剛進(jìn)入磁場(chǎng)到剛到達(dá)磁場(chǎng)下邊界過程中重力勢(shì)能的減小量，即Q3mgL，C錯(cuò)誤；因線圈2剛好能勻速通過磁場(chǎng)，所以mgFA，聯(lián)立解得B，D正確9解析：(1)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為EBlv，根據(jù)歐姆定律，閉合回路中的感應(yīng)電流為I，電阻R消耗的功率為PI2R，聯(lián)立可得P.(2)對(duì)導(dǎo)體棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡，故有F安mgF，F(xiàn)安BIlB··l，故Fmg.答案：(1)(2)mg10解析：(1)設(shè)正方形磁場(chǎng)的面積為S，則S0.08 m2.在棒進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是由于磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生的由B­t圖象可知0.5 T/s，根據(jù)En，得回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ES0.5×0.08 V0.04 V.(2)當(dāng)導(dǎo)體棒通過bd位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流最大，導(dǎo)體棒受到的安培力最大此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv0.5×0.4×1 V0.2 V；回路中感應(yīng)電流I A0.2 A導(dǎo)體棒受到的安培力FBIL0.5×0.2×0.4 N0.04 N當(dāng)導(dǎo)體棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度l2v(t1) (1 st1.2 s)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eBlv2Bv2(t1)(t1)V感應(yīng)電流i(t1)A (1 st1.2 s)答案：(1)0.04 V(2)0.04 Ni(t1)A(1 st1.2 s)