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2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題四 電路和電磁感應(yīng) 專題跟蹤檢測（二十）突破電磁感應(yīng)的兩個(gè)基本問題 一、選擇題(第1～5題為單項(xiàng)選擇題，第6～9題為多項(xiàng)選擇題) 1．(xx徐州模擬)下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應(yīng)電流的是(　　) 解析：選A　電鍵S閉合穩(wěn)定后，穿過線圈N的磁通量保持不變，線圈N中不產(chǎn)生感應(yīng)電流。故A符合題意；磁鐵向鋁環(huán)A靠近，穿過鋁環(huán)A的磁通量在增大，鋁環(huán)A中產(chǎn)生感應(yīng)電流。故B不符合題意；金屬框從A向B運(yùn)動(dòng)，穿過金屬框的磁通量時(shí)刻在變化，金屬框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。故C不符合題意；銅盤在磁場中按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，銅盤的一部分切割磁感線，電阻R中產(chǎn)生感應(yīng)電流。故D不符合題意。 2.(xx鎮(zhèn)江一模)如圖所示，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流，若(　　) A．金屬環(huán)向上運(yùn)動(dòng)，則環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B．金屬環(huán)向下運(yùn)動(dòng)，則環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C．金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 D．金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 解析：選D　直導(dǎo)線之間的磁場是對稱的，金屬環(huán)在中間時(shí)，通過金屬環(huán)的磁通量為零，金屬環(huán)上下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，通過金屬環(huán)的磁通量不變，不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A、B錯(cuò)誤；金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，則穿過金屬環(huán)的磁場垂直紙面向外并且增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，故C錯(cuò)誤；金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，則穿過金屬環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，故D正確。 3.(xx南通模擬)如圖所示的電路中，三個(gè)燈泡A、B、C完全相同，電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R相等，D為理想二極管，下列判斷中正確的是(　　) A．閉合開關(guān)S的瞬間，燈泡A和C同時(shí)亮 B．閉合開關(guān)S的瞬間，只有燈泡C立即亮 C．閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，燈泡A、B、C一樣亮 D．在電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S的瞬間，燈泡B、C均要閃亮一下再熄滅 解析：選B　閉合開關(guān)S的瞬間，由于二極管具有單向?qū)щ娦?，所以無電流通過B，由于電感L中自感電動(dòng)勢的阻礙，A燈逐漸亮，所以閉合開關(guān)S的瞬間，只有C立即亮，故A錯(cuò)誤，B正確；由于二極管具有單向?qū)щ娦裕娐贩€(wěn)定后也無電流通過B，B不亮，故C錯(cuò)誤；電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R相等，所以電路穩(wěn)定后，A、C兩個(gè)支路的電流是相等的；在電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S的瞬間，由于電感L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，相當(dāng)于電源，B、C并聯(lián)，所以B要閃亮一下再熄滅，同時(shí)由于B與C并聯(lián)，流過C的電流一定比電路穩(wěn)定時(shí)的電流小，所以C不能閃亮一下，而是逐漸熄滅，故D錯(cuò)誤。 4.(xx鎮(zhèn)江三模)如圖所示，將一鋁管豎立在水平桌面上，把一塊直徑比鋁管內(nèi)徑小一些的圓柱形的強(qiáng)磁鐵從鋁管上端由靜止釋放，強(qiáng)磁鐵在鋁管中始終與管壁不接觸。則強(qiáng)磁鐵在下落過程中(　　) A．若增加強(qiáng)磁鐵的磁性，可使其到達(dá)鋁管底部的速度變小 B．鋁管對水平桌面的壓力一定逐漸變大 C．強(qiáng)磁鐵落到鋁管底部的動(dòng)能等于減少的重力勢能 D．強(qiáng)磁鐵先加速后減速 解析：選A　強(qiáng)磁鐵通過鋁管時(shí)，導(dǎo)致穿過鋁管的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流阻礙強(qiáng)磁鐵相對于鋁管的運(yùn)動(dòng)。結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律可知，強(qiáng)磁鐵的磁場越強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)的速度越快，則感應(yīng)電流越大，感應(yīng)電流對強(qiáng)磁鐵的阻礙作用也越大，所以若增加強(qiáng)磁鐵的磁性，可使其到達(dá)鋁管底部的速度變小，故A正確；強(qiáng)磁鐵在整個(gè)下落過程中，由楞次定律“來拒去留”可知，鋁管對桌面的壓力大于鋁管的重力；同時(shí)，由上述分析可知，強(qiáng)磁鐵將向下做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)。強(qiáng)磁鐵可能一直向下做加速運(yùn)動(dòng)，也可能先向下做加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不可能出現(xiàn)減速運(yùn)動(dòng)；若強(qiáng)磁鐵先向下做加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則鋁管對水平桌面的壓力先逐漸變大，最后保持不變，故B、D錯(cuò)誤；強(qiáng)磁鐵在整個(gè)下落過程中，除重力做功外，還有因產(chǎn)生感應(yīng)電流對應(yīng)的安培力做功，導(dǎo)致減少的重力勢能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，動(dòng)能的增加量小于重力勢能的減少量，故C錯(cuò)誤。 5.兩根通電直導(dǎo)線M、N都垂直紙面固定放置，通過它們的電流方向如圖所示，正方形線圈L的平面跟紙面平行，現(xiàn)將線圈從位置A沿M、N連線的中垂線迅速平移到位置B，則在平移過程中，線圈中的感應(yīng)電流(　　) A．沿順時(shí)針方向，且越來越小 B．沿逆時(shí)針方向，且越來越大 C．始終為零 D．先順時(shí)針，后逆時(shí)針 解析：選C　根據(jù)直導(dǎo)線電流周圍磁場磁感線的分布特點(diǎn)可知，兩直導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場方向與線圈平面平行，故穿過線圈L的磁通量始終為零，則線圈中的感應(yīng)電流始終為零，C項(xiàng)正確。 6.(xx錫山區(qū)二模)如圖所示，一個(gè)總電阻為R的導(dǎo)線彎成寬度和高度均為d的“半正弦波”形閉合線框，豎直虛線之間有寬度為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于線框所在的平面向里。線框以速度v向右勻速通過磁場，ab邊始終與磁場邊界垂直，從b點(diǎn)到達(dá)邊界開始到a點(diǎn)離開磁場為止，在這個(gè)過程中(　　) A．線框中的感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針方向后沿順時(shí)針方向 B．a(chǎn)b段直導(dǎo)線始終不受安培力的作用 C．平均感應(yīng)電動(dòng)勢為Bdv D．線框中產(chǎn)生的焦耳熱為 解析：選AD　線框進(jìn)入磁場時(shí)穿過線框的磁通量向里增加，離開磁場時(shí)穿過線框的磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場先向外再向里，由右手螺旋定則可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針方向后沿順時(shí)針方向，故A正確；穿過磁場時(shí)回路中有感應(yīng)電流，而線框運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向垂直，故在穿過磁場的過程中ab段直導(dǎo)線受到安培力作用，故B錯(cuò)誤；根據(jù)題意知穿過磁場過程中產(chǎn)生的交變電流的最大電動(dòng)勢為Bdv，最小值為0，由感應(yīng)電動(dòng)勢的變化規(guī)律知，其平均值不是最大值與最小值之和的，故C錯(cuò)誤；因?yàn)榫€框是“半正弦波”形閉合線框，故在穿過磁場過程中感應(yīng)產(chǎn)生的電流為正弦式交變電流，由題意知該交變電流的最大值為Im＝＝，則其有效值為I＝Im＝，在穿過磁場的t＝時(shí)間內(nèi)線框產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2Rt＝2R＝，故D正確。 7.如圖所示，線圈與電源、開關(guān)相連，直立在水平桌面上。鐵芯插在線圈中，質(zhì)量較小的鋁環(huán)套在鐵芯上。閉合開關(guān)的瞬間，鋁環(huán)向上跳起來。下列說法中正確的是(　　) A．開關(guān)閉合后，鋁環(huán)上升到某一高度后回落 B．若保持開關(guān)閉合，則鋁環(huán)跳起到某一高度停留 C．若將電源的正、負(fù)極對調(diào)，則還會(huì)觀察到同樣的現(xiàn)象 D．若將鋁環(huán)換成木環(huán)，則還會(huì)觀察到同樣的現(xiàn)象 解析：選AC　閉合開關(guān)的瞬間，線圈中電流增大，產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，則通過鋁環(huán)的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，鋁環(huán)跳起以阻礙磁通量的增大，電流穩(wěn)定后，鋁環(huán)中磁通量恒定不變，不再產(chǎn)生感應(yīng)電流，在重力作用下，鋁環(huán)回落，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；閉合開關(guān)的瞬間，鋁環(huán)向上跳起的目的是阻礙磁通量的增大，與磁場的方向、線圈中電流的方向無關(guān)，C項(xiàng)正確；若將鋁環(huán)換成木環(huán)，因不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故不會(huì)觀察到同樣的現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8.(xx泉州一模)如圖所示，上端接有一電阻R的光滑平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面，一金屬棒與導(dǎo)軌垂直放置，以初速度v0從a處向下滑動(dòng)，金屬棒經(jīng)b處滑到c處，已知ab＝bc，忽略其他電阻，則金屬棒在ab和bc兩個(gè)過程中(　　) A．安培力做功一定相等 B．通過棒的電荷量一定相等 C．棒運(yùn)動(dòng)的加速度不一定相等 D．回路中產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等 解析：選BC　根據(jù)安培力的計(jì)算公式F＝BIL＝可得，下滑過程中如果安培力和重力沿傾斜導(dǎo)軌向下的分力不相等則速度變化，安培力必定變化，則安培力做功不相等，如果勻速下滑，則安培力不變，安培力做功相等?？朔才嗔ψ龉Φ扔趦?nèi)能的變化，回路中產(chǎn)生的內(nèi)能不一定相等，故A、D錯(cuò)誤；根據(jù)電荷量的計(jì)算公式有：q＝t＝＝可知，下滑相同的距離x，通過棒的電荷量一定相等，故B正確；根據(jù)牛頓第二定律可得：mgsin θ－＝ma(θ為導(dǎo)軌與水平方向的夾角)，如果速度不變則加速度不變，如果速度變化則加速度變化，故C正確。 9．(xx包頭模擬)如圖所示，光滑金屬導(dǎo)軌AC、AD固定在水平面內(nèi)，并處在方向豎直向下、大小為B的勻強(qiáng)磁場中。有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒以初速度v0從某位置開始在導(dǎo)軌上水平向右運(yùn)動(dòng)，最終恰好靜止在A點(diǎn)。在運(yùn)動(dòng)過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終構(gòu)成等邊三角形回路，且通過A點(diǎn)的總電荷量為Q。已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的接觸電阻值恒為R，其余電阻不計(jì)，則(　　) A．該過程中導(dǎo)體棒做勻減速運(yùn)動(dòng) B．當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為時(shí)，回路中感應(yīng)電流小于初始時(shí)的一半 C．開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成回路的面積為 S＝ D．該過程中接觸電阻產(chǎn)生的熱量為 解析：選BC　該過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E＝BLv，感應(yīng)電流為I＝，安培力為F＝BLI＝，L、v都在減小，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度a＝也在減小，A錯(cuò)誤；由I＝，當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為時(shí)，導(dǎo)體棒的有效切割長度L也減小，回路中感應(yīng)電流大小小于初始時(shí)的一半，B正確；該過程中，通過A點(diǎn)的總電荷量為Q＝＝，可得，開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成回路的面積為S＝，C正確；由導(dǎo)體棒恰好靜止在A點(diǎn)及能量守恒定律，可知該過程中，導(dǎo)體棒的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為接觸電阻產(chǎn)生的熱量，為mv02，D錯(cuò)誤。 二、非選擇題 10.(xx南通模擬)如圖所示，豎直固定的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ，相距L＝0.2 m，其電阻不計(jì)，完全相同的兩根金屬棒ab、cd垂直導(dǎo)軌放置，每根金屬棒兩端都與導(dǎo)軌始終良好接觸。已知兩棒的質(zhì)量均為m＝10－2 kg，電阻均為R＝0.2 Ω，cd棒放置在水平絕緣平臺(tái)上，整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0 T。ab棒在豎直向上的恒定拉力F作用下由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab棒運(yùn)動(dòng)x＝0.1 m時(shí)達(dá)到最大速度vm，此時(shí)cd棒對絕緣平臺(tái)的壓力恰好為零(g取10 m/s2)。求： (1)ab棒的最大速度vm； (2)ab棒由靜止到最大速度過程中通過ab棒的電荷量q； (3)ab棒由靜止到最大速度過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。 解析：(1)ab棒達(dá)到最大速度vm時(shí)，對cd棒有： BiL＝mg， 由閉合電路歐姆定律知：i＝， ab棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢：E＝BLvm， 代入數(shù)據(jù)解得：vm＝1 m/s。 (2)ab棒由靜止到最大速度過程中通過ab棒的電荷量： q＝t＝t＝＝＝0.05 C。 (3)ab棒由靜止到最大速度過程中，由能量守恒定律得： (F－mg)x＝mvm2＋Q， 根據(jù)ab棒達(dá)到最大速度vm時(shí)受力平衡，可知： F＝BiL＋mg， 代入數(shù)據(jù)解得： Q＝510－3 J。 答案：(1)1 m/s　(2)0.05 C　(3)510－3 J 11.(xx南通一模)如圖所示，把一根長L＝20.0 m的均勻電線與R＝4.8 Ω的電阻連成閉合回路，兩位同學(xué)在赤道處沿東西方向站立，勻速搖動(dòng)這根電線，搖動(dòng)部分的電線可簡化為長L1＝6.0 m、寬L2＝1.0 m矩形的三條邊，長邊的線速度大小v＝2.0 m/s。已知此處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5.010－5 T，方向水平向北，電線的電阻率ρ＝2.010－8 Ωm，橫截面積S＝2.0 mm2，求： (1)這根電線的總電阻R0； (2)勻速搖動(dòng)電線產(chǎn)生電動(dòng)勢的最大值Em； (3)電路中產(chǎn)生的總功率P。 解析：(1)由電阻定律有R0＝ρ 得電線的總電阻為：R0＝ Ω＝0.2 Ω。 (2)根據(jù)題意知，當(dāng)電線的速度方向與磁感線方向垂直時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢的值最大，所以最大值為： Em＝BL1v＝5.010－56.02.0 V＝6.010－4 V。 (3)由題意知，搖電線發(fā)電類似于線框在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中產(chǎn)生正弦式交變電流， 由交流電知識(shí)可知電動(dòng)勢的有效值為：E＝ 電路中產(chǎn)生的總功率為： P＝＝ W＝3.610－8 W。 答案：(1)0.2 Ω　(2)6.010－4 V　(3)3.610－8 W