2022屆高考物理二輪復習 第二部分 熱點訓練七 電磁感應與電路電磁感應，交直流電路是電磁學較為重要的內容，也是高考命題頻率較高的內容之一，本部分題型主要是選擇題和計算題，選擇題主要考查法拉第電磁感應定律、楞次定律、交流電的有效值、電路的動態(tài)分析以及有關圖像問題，計算題以考查電磁感應中的電路問題，動力學問題和能量問題為主?？枷蛞浑娐返膭討B(tài)分析如圖1所示的交流電路中，理想變壓器輸入電壓為u1U1msin 100t(V)，輸入功率為P1，輸出功率為P2，電壓表讀數為U2，各交流電表均為理想電表，由此可知圖1A燈泡中電流方向每秒鐘改變100次B變壓器原、副線圈的匝數比為U1mU2C當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時各個電表讀數均變大D當滑動變阻器R的滑動頭向上移動時P1變大，且始終P1P2解析由u1U1msin 100t(V)，可知交變電源頻率為50 Hz，燈泡中電流方向每秒鐘改變100次，選項A正確；變壓器原、副線圈的匝數比為U1mU2，選項B錯誤；電壓表的示數只與原線圈電壓和變壓器原、副線圈匝數比有關，在只改變滑動變阻器接入電路的電阻時，電壓表讀數不變，選項C錯誤；當滑動變阻器R的滑動頭向上移動時，變壓器輸出電流減小，輸出功率減小。根據變壓器功率的制約關系，P1變小，且始終有P1P2，選項D錯誤。答案A考向二電磁感應規(guī)律的應用如圖2，均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構成的導線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應強度大小為B0。使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉動半周，在線框中產生感應電流?，F使線框保持圖中所示位置，磁感應強度大小隨時間線性變化。為了產生與線框轉動半周過程中同樣大小的電流，磁感應強度隨時間的變化率的大小應為圖2A.B.C. D.解析當導線框勻速轉動時，設半徑為r，導線框電阻為R，當線框轉動時電動勢EB0r2，當磁場變化時，E·S·r2，EE，故，C對。答案C考向三電磁感應中的圖像問題某空間中存在一個有豎直邊界的水平方向的勻強磁場區(qū)域，現將一個等腰梯形閉合導線圈從圖示位置垂直于磁場方向以速度v勻速拉過磁場區(qū)域，尺寸如圖3所示，取向右為力的正方向。下圖中能正確反映該過程中線圈所受安培力F隨時間t變化的圖像是圖3解析設線圈的電阻為R，線圈切割磁感線的有效長度為l，則安培力的大小為F，方向一直沿x軸負方向，在0這段時間內，有效長度l增大，所以F增大且Ft圖線的斜率的絕對值增大；在這段時間內，有效長度lL不變，所以F大小不變且t時刻F突然變?。辉谶@段時間內，有效長度l增大，所以F增大且Ft圖線的斜率的絕對值增大；綜上所述，A項正確。答案A考向四電磁感應中的動力學和能量問題如圖4甲所示，兩根完全相同的光滑平行導軌固定，每根導軌均由兩段與水平面成30°的長直導軌和一段圓弧導軌平滑連接而成，導軌兩端均連接電阻，阻值R1R22 ，導軌間距L0.6 m。在右側導軌所在斜面的矩形區(qū)域M1M2P2P1內分布有垂直右側導軌平面向上的磁場，磁場上下邊界M1P1、M2P2的距離d0.2 m，磁感應強度大小隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，t0時刻，在右側導軌斜面上與M1P1距離s0.1 m處，有一根阻值r2 的金屬棒ab垂直于導軌由靜止釋放，恰好獨立勻速通過整個磁場區(qū)域，取重力加速度g10 m/s2，導軌電阻不計，求：圖4(1)ab在磁場中運動的速度大小v；(2)在t10.1 s時刻和t20.25 s時刻電阻R1的電功率的比；(3)電阻R2產生的總熱量Q總。解析(1)由mgs·sin mv2得v1 m/s。(2)棒從釋放到運動至M1P1的時間t0.2 s在t10.1 s時，棒還沒進入磁場，有E1Ld0.6 V此時，R2與金屬棒并聯后再與R1串聯，R總3 ，U1R10.4 V由圖乙可知，t0.2 s后磁場保持不變，ab經過磁場的時間t0.2 s，故在t20.25 s時ab還在磁場中運動，電動勢E2BLv0.6 V此時R1與R2并聯，R 總3 ，得R1兩端電壓U10.2 V電功率P故在t10.1 s和t20.25 s時刻電阻R1的電功率的比值。(3)設ab的質量為m，ab在磁場中運動時，通過ab的電流I，ab受到的安培力FABIL又mgsin BIL解得m0.024 kg在00.2 s時間內，R2兩端的電壓U20.2 V，產生的熱量Q1t0.004 Jab最終將在M2P2下方的軌道區(qū)域內往返運動，到M2P2的速度為零，由功能關系可得在t0.2 s后，整個電路最終產生的熱量Qmgd·sin mv20.036 J，由電路關系可得R2產生的熱量Q2Q0.006 J故R2產生的總熱量Q總Q1Q20.01 J。 答案(1)1 m/s(2)41(3)0.01 J1(多選)如圖5所示電路，已知電源電動勢為E，內阻為r，R0為定值電阻，當滑動變阻器R的觸頭向下移動時，下列論述正確的是圖5A燈泡L一定變亮B電流表的示數變小C電壓表的示數變小DR0消耗的功率變小答案ABD2如圖6甲所示，理想變壓器的原線圈匝數n1100匝，副線圈匝數n250匝，電阻R10 ，V是理想電壓表，原線圈加上如圖乙所示的交流電，則下列說法正確的是圖6A流經電阻R的電流的頻率為100 HzB電壓表V的示數為10 VC流經R的電流方向每秒改變50次D電阻R上每秒產生的熱量為10 J答案D3.如圖7所示，勻強磁場中有兩個導體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應強度B隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為21，圓環(huán)中產生的感應電動勢分別為Ea和Eb，不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是圖7AEaEb41，感應電流均沿逆時針方向BEaEb41，感應電流均沿順時針方向CEaEb21，感應電流均沿逆時針方向DEaEb21，感應電流均沿順時針方向解析由題意可知k，導體圓環(huán)中產生的感應電動勢E·S·r2，因rarb21，故EaEb41。由楞次定律知感應電流的方向均沿順時針方向，選項B正確。答案B4.(多選)空間內存在一垂直紙面向里的勻強磁場，磁場區(qū)域的橫截面為等腰直角三角形，底邊水平，其斜邊長度為L。一正方形導體框邊長也為L，開始時正方形導體框的ab邊與磁場區(qū)域橫截面的斜邊剛好重合，如圖8所示。從圖示位置開始計時，正方形導體框以平行于bc邊的速度v勻速穿越磁場。若導體框中的感應電流為i，a、b兩點間的電壓為uab，感應電流取逆時針方向為正，則在導體框穿越磁場的過程中，下列關于i、uab隨時間的變化規(guī)律正確的是圖8解析由楞次定律可以判斷出導體框進磁場時電流方向為逆時針，出磁場時電流方向為順時針，由EBlv可得i，進、出磁場時導體框切割磁感線的有效長度l均由大變小，所以電流也是從大變小，選項A正確，B錯誤；進磁場時ab為電源，uab0且uabBlv，出磁場時ab不是電源，電流從b到a，uab0且uab，選項C錯誤，D正確。答案AD5.(多選)如圖9所示，足夠長的光滑水平直導軌的間距為l，電阻不計，垂直軌道平面有磁感應強度為B的勻強磁場，導軌上相隔一定距離放置兩根長度均為l的金屬棒，a棒質量為m，電阻為R，b棒質量為2 m，電阻為2R，現給a棒一個水平向右的初速度v0，已知a棒在以后的運動過程中沒有與b棒發(fā)生碰撞，當a棒的速度減為時，b棒剛好碰到了障礙物立即停止運動，而a棒仍繼續(xù)運動，則下列說法正確的是圖9Ab棒碰到障礙物前瞬間的速度為B在b棒停止運動前b棒產生的焦耳熱為QbmvCb棒停止運動后，a棒繼續(xù)滑行的距離為Db棒停止運動后，a棒繼續(xù)滑行的距離為解析設b棒碰到障礙物前瞬間的速度為v2，之前兩棒組成的系統(tǒng)動量守恒，則mv0m2mv2，解得v2，所以選項A錯誤；在b棒停止運動前，根據能量守恒定律可知a棒和b棒產生的總焦耳熱QQaQbmvm()2×2mvmv，Qb2Qa，解得Qbmv，所以選項B正確；a棒單獨向右滑行的過程中，當其速度為v時，所受的安培力大小為F安BIlv，根據動量定理有F安tmv，所以有(v·t)(m·v)，可得xm，b棒停止運動后a棒繼續(xù)前進的距離x，所以選項C正確，選項D錯誤。答案BC