2022高考物理拉分題27專項(xiàng)訓(xùn)練

PAGE1-電磁感應(yīng)第Ⅰ卷選擇題，共48分一、選擇題(本大題共8小題，每小題6分，共48分)圖9－11.[2014·山東青島二中測(cè)試]多年來(lái)物理學(xué)家一直設(shè)想用實(shí)驗(yàn)證實(shí)自然界中存在“磁單極子”．磁單極子是指只有S極或只有N極的磁性物質(zhì)，其磁感線分布類似于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布．如圖9－1所示的實(shí)驗(yàn)就是用于檢測(cè)磁單極子的實(shí)驗(yàn)之一，abcd為用超導(dǎo)材料圍成的閉合回路．設(shè)想有一個(gè)N極磁單極子沿abcd軸線從左向右穿過(guò)超導(dǎo)回路，那么在回路中可能發(fā)生的現(xiàn)象是()A.回路中無(wú)感應(yīng)電流B.回路中形成持續(xù)的abcda流向的感應(yīng)電流C.回路中形成持續(xù)的adcba流向的感應(yīng)電流D.回路中形成先abcda流向后adcba的感應(yīng)電流解析：N極磁單極子的磁感線分布類似于正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布，由楞次定律知，回路中形成方向沿adcba流向的感應(yīng)電流，由于回路為超導(dǎo)材料做成的，電阻為零，故感應(yīng)電流不會(huì)消失，C項(xiàng)正確．答案：C圖9－22.[2014·撫順市六校聯(lián)考]如圖9－2所示為新一代炊具——電磁爐，無(wú)煙、無(wú)明火、無(wú)污染、不產(chǎn)生有害氣體、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢(shì)所在．電磁爐是利用電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋底部時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物．下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是()A.鍋體中的渦流是由恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的B.恒定磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐的加熱效果越好C.鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的D.降低磁場(chǎng)變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果解析：電磁爐的原理是交變電流通過(guò)線圈時(shí)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，鍋體中產(chǎn)生渦流，且交變電流頻率越高，磁場(chǎng)變化頻率越高，磁通量變化率越大，渦流越強(qiáng)，加熱效果越好，綜上所述只有選項(xiàng)C正確．答案：C圖9－33.(多選題)如圖9－3所示，M1N1與M2N2是位于同一水平面內(nèi)的兩條平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直，ab與ef為兩根金屬桿，與導(dǎo)軌垂直且可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，金屬桿ab上有一電壓表，除電壓表外，其他部分電阻可以不計(jì)，則下列說(shuō)法正確的是()A.若ab固定，ef以速度v滑動(dòng)時(shí)，電壓表讀數(shù)為BLvB.若ab固定，ef以速度v滑動(dòng)時(shí)，ef兩點(diǎn)間電壓為零C.當(dāng)兩桿以相同的速度v同向滑動(dòng)時(shí)，電壓表讀數(shù)為零D.當(dāng)兩桿以相同的速度v同向滑動(dòng)時(shí)，電壓表讀數(shù)為2BLv答案：AC圖9－44.(多選題)如圖9－4所示，水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌，左端接有電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi)，質(zhì)量一定的金屬棒PQ垂直導(dǎo)軌放置．今使棒以一定的初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其通過(guò)位置a、b時(shí)，速率分別為va、vb，到位置c時(shí)棒剛好靜止．設(shè)導(dǎo)軌與棒的電阻均不計(jì)，a到b與b到c的間距相等，則金屬棒在由a到b和由b到c的兩個(gè)過(guò)程中()A.回路中產(chǎn)生的內(nèi)能不相等B.棒運(yùn)動(dòng)的加速度相等C.安培力做功相等D.通過(guò)棒橫截面積的電荷量相等解析：棒由a到b再到c過(guò)程中，速度逐漸減小．根據(jù)E＝Blv，E減小，故I減?。俑鶕?jù)F＝BIl，安培力減小，根據(jù)F＝ma，加速度減小，B錯(cuò)誤．由于ab、bc間距相等，故從a到b安培力做的功大于從b到c安培力做功，故A正確，C錯(cuò)誤．再根據(jù)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BΔS,Δt)，eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)，q＝eq\x\to(I)Δt得q＝eq\f(BΔS,R)，故D正確．答案：AD5.如圖9－5甲所示，A、B兩端接直流穩(wěn)壓電源，UAB＝100V，R1＝40Ω，滑動(dòng)變阻器總電阻R＝20Ω，滑片處于變阻器中點(diǎn)位置；圖9－5乙中，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值也為UAB＝100V，滑片也處于線圈中點(diǎn)位置，R2＝40Ω.若R1和R2的發(fā)熱功率分別為P1和P2，則P1和P2的關(guān)系為()圖9－5A.P1＝P2 B.eq\f(P1,P2)＝eq\f(2,5)C.eq\f(P1,P2)＝eq\f(4,25) D.eq\f(P1,P2)＝eq\f(1,4)解析：題圖甲中，R1兩端的電壓為U1＝80V，題圖乙中，R2兩端的電壓的有效值為U2＝200V，所以eq\f(P1,P2)＝eq\f(U\o\al(2,1),U\o\al(2,2))＝eq\f(4,25)，即C選項(xiàng)正確.答案：C圖9－66.如圖9－6所示，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場(chǎng)上邊界b和下邊界d水平，在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈，線圈上下邊的距離很短，下邊水平．線圈從水平面a開(kāi)始下落．已知磁場(chǎng)上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離．若線圈下邊剛通過(guò)水平面b、c(位于磁場(chǎng)中)和d時(shí)，線圈所受到的磁場(chǎng)力的大小分別為Fb、Fc和Fd，則()A.Fd＞Fc＞Fb B．Fc＜Fd＜FbC.Fc＞Fb＞Fd D．Fc＜Fb＜Fd解析：本題考查導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及安培力的計(jì)算．線圈自由下落，到b點(diǎn)受安培力，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)，無(wú)感應(yīng)電流，則線圈不受安培力作用，線圈繼續(xù)加速，到d點(diǎn)出磁場(chǎng)時(shí)受到安培力作用，由F＝eq\f(B2L2v,R)知，安培力和線圈的速度成正比，D項(xiàng)對(duì).答案：D圖9－77.(多選題)[2014·合肥市安慶]如圖9－7所示，寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過(guò)光滑的水平桌面，一質(zhì)量為m的橢圓形導(dǎo)體框平放在桌面上，橢圓的長(zhǎng)軸平行磁場(chǎng)邊界，短軸小于d.現(xiàn)給一導(dǎo)體框一個(gè)初速度v0(v0垂直磁場(chǎng)邊界)，已知導(dǎo)體框全部在磁場(chǎng)中的速度為v，導(dǎo)體框全部出磁場(chǎng)后的速度為v1；導(dǎo)體框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q1，導(dǎo)體框離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q2.下列說(shuō)法正確的是()A.導(dǎo)體框離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駼.導(dǎo)體框進(jìn)出磁場(chǎng)都是做勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.Q1＞Q2D.Q1＋Q2＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)－veq\o\al(2,1))解析：導(dǎo)體框離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中，穿過(guò)導(dǎo)體框的磁通量逐漸減小，根據(jù)楞次定律及右手定則可知感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，選項(xiàng)A正確；導(dǎo)體框進(jìn)出磁場(chǎng)的過(guò)程中，均克服安培力做功，其速度減小，感應(yīng)電流也減?。畬?dǎo)體框做變減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；導(dǎo)體框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中的平均速度大于離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中的平均速度，由F＝eq\f(B2l2v,R)及Q＝Fl可知Q1＞Q2，選項(xiàng)C正確；根據(jù)功能關(guān)系可得：Q1＋Q2＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)－veq\o\al(2,1))，選項(xiàng)D正確．答案：ACD圖9－88.(多選題)[2014·山東青島二中測(cè)試]如圖9－8所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)和導(dǎo)軌平面垂直，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好可沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，開(kāi)始時(shí)電鍵S斷開(kāi)，當(dāng)ab桿由靜止下滑一段時(shí)間后閉合S，則從S閉合開(kāi)始計(jì)時(shí)，ab桿的速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象可能正確的是()ABCD圖9－9解析：若ab桿速度為v時(shí)，S閉合，則ab桿中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，ab桿受到的安培力F＝eq\f(B2L2v,R)，如果安培力等于ab桿的重力，則ab桿勻速運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)正確；如果安培力小于ab桿的重力，則ab桿先加速最后勻速，C項(xiàng)正確；如果安培力大于ab桿的重力，則ab桿先減速最后勻速，D項(xiàng)正確；ab桿不可能勻加速運(yùn)動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)．答案：ACD第Ⅱ卷非選擇題，共52分二、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題，共15分)9.(5分)電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流入方向的關(guān)系如圖9－10甲所示，現(xiàn)將此電流表與豎直放置的線圈連成圖9－10乙電路，并將磁鐵從上方插入線圈，請(qǐng)?jiān)趫D9－10乙的表頭內(nèi)畫(huà)出磁鐵插入線圈過(guò)程中指針的大體位置．圖9－10答案：如圖9－11所示．圖9－1110.(10分)一般情況下，金屬都有電阻．電阻是導(dǎo)體的屬性之一．當(dāng)條件發(fā)生改變時(shí)，其屬性也會(huì)發(fā)生改變．(1)實(shí)驗(yàn)表明，某些金屬當(dāng)溫度降低到某一定值時(shí)，其電阻突然降為零，這種現(xiàn)象叫做__________現(xiàn)象．圖9－12(2)圖9－12所示為磁懸浮現(xiàn)象，將某種液態(tài)物質(zhì)倒入金屬盤(pán)后，能使金屬盤(pán)達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度，在金屬盤(pán)上方釋放一永磁體，當(dāng)它下落到盤(pán)上方某一位置時(shí)即產(chǎn)生磁懸浮現(xiàn)象．試根據(jù)下表列出的幾種金屬的轉(zhuǎn)變溫度和幾種液態(tài)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷所倒入的液態(tài)物質(zhì)應(yīng)是__________，金屬盤(pán)的材料應(yīng)是__________．金屬轉(zhuǎn)變溫度/K液態(tài)物質(zhì)沸點(diǎn)/K銥0.14液氦4.1鋅0.75液氮77.0鋁1.20液氧90.0錫3.72液態(tài)甲烷111.5鉛7.20液態(tài)二氧化碳194.5(3)試分析說(shuō)明磁懸浮現(xiàn)象的原因．(4)利用上述現(xiàn)象，人們已設(shè)計(jì)出磁懸浮高速列車．列車車廂下部裝有電磁鐵，運(yùn)行所需槽形導(dǎo)軌底部和側(cè)壁裝有線圈，用以提供__________．這種列車是一般列車運(yùn)行速度的3～4倍，能達(dá)到這樣高速的原因是__________．答案：(1)超導(dǎo)(2)液氦鉛(3)金屬盤(pán)上方下落的永磁體，在金屬盤(pán)中感應(yīng)出電流，由于金屬盤(pán)是超導(dǎo)體，所以該電流很大，產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)，與上方下落的永磁體互相排斥．當(dāng)永磁體受到的這個(gè)強(qiáng)磁力平衡了自身的重力時(shí)，就會(huì)處于懸浮狀態(tài)(4)強(qiáng)磁場(chǎng)消除了摩擦三、計(jì)算題(本大題共2小題，共37分)11.(17分)[2014·江蘇常州檢測(cè)]如圖9－13所示，水平面內(nèi)有兩根足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌L1、L2，其間距d＝0.5m，左端接有容量C＝2000μF的電容．質(zhì)量m＝20g的導(dǎo)體棒可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦滑動(dòng)，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．整個(gè)空間存在著垂直導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T．現(xiàn)用一沿導(dǎo)軌方向向右的恒力F1＝0.44N作用于導(dǎo)體棒，使導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t時(shí)間后到達(dá)B處，速度v＝5m/s.此時(shí)，突然將拉力方向變?yōu)檠貙?dǎo)軌向左，大小變?yōu)镕2，又經(jīng)2t時(shí)間后導(dǎo)體棒返回到初始位置A處，整個(gè)過(guò)程電容器未被擊穿．求：圖9－13(1)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)，電容C上的電量；(2)t的大小；(3)F2的大?。馕觯?1)當(dāng)棒運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)，電容器兩端電壓為U＝Bdv，此時(shí)電容器的帶電量q＝CU＝1×10－2C(2)棒在F2作用下，有F1－Bid＝ma1，又i＝eq\f(Δq,Δt)＝eq\f(CBdΔv,Δt)，a1＝eq\f(Δv,Δt)，聯(lián)立解得：a1＝eq\f(F1,m＋CB2d2)＝20m/s2.t＝eq\f(v,a1)＝0.25s．(3)由(2)可知棒在F2作用下，運(yùn)動(dòng)的加速度a2＝eq\f(F2,m＋CB2d2)，方向向左，又eq\f(1,2)a1t2＝－[a1t·2t－eq\f(1,2)a2(2t)2]將相關(guān)數(shù)據(jù)代入解得F2＝0.55N．答案：(1)1×10－2C(2)0.25s12.(20分)[2014·北京豐臺(tái)期末]兩足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)，導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為θ.在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．把一個(gè)質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，在外力作用下保持靜止，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻為R1.完成下列問(wèn)題：甲乙圖9－14(1)如圖9－14甲，金屬導(dǎo)軌的一端接一個(gè)內(nèi)阻為r的直流電源，撤去外力后導(dǎo)體棒仍能靜止，求直流電源電動(dòng)勢(shì)；(2)如圖9－14乙，金屬導(dǎo)軌的一端接一個(gè)阻值為R2的定值電阻，撤去外力讓導(dǎo)體棒由靜止開(kāi)始下滑．在加速下滑的過(guò)程中，當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到v時(shí)，求此時(shí)導(dǎo)體棒的加速度；(3)求(2)問(wèn)中導(dǎo)體棒所能達(dá)到的最大速度．解析：(1)回路中的電流為I＝eq\f(E,R1＋r)導(dǎo)體棒受到的安培力為F安＝BIL對(duì)導(dǎo)體棒受力分析知F安＝mgsinθ聯(lián)立上面三式解得：E＝eq\f(mgR1＋rsinθ,BL)(2)當(dāng)ab桿速度為v時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，此時(shí)電路中電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLv,R1＋R2)導(dǎo)體棒ab受到安培力F＝BIL＝eq\f(