2021新高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題分層突破練13電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用

專題分層突破練13電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用A組1.(2020北京通州區(qū)一模)如圖甲所示,把一銅線圈水平固定在鐵架臺(tái)上,其兩端連接在電流傳感器上,能得到該銅線圈中的電流隨時(shí)間變化的圖線。利用該裝置可探究條形磁鐵在穿過銅線圈的過程中,產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。兩次實(shí)驗(yàn)中分別得到了如圖乙、丙所示的電流—時(shí)間圖線(兩次用同一條形磁鐵,在距銅線圈上端不同高度處,由靜止沿銅線圈軸線豎直下落,始終保持直立姿態(tài),且所受空氣阻力可忽略不計(jì)),下列說法正確的是()A.條形磁鐵的磁性越強(qiáng),產(chǎn)生的感應(yīng)電流峰值越大B.條形磁鐵距銅線圈上端的高度越小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流峰值越大C.條形磁鐵穿過銅線圈的過程中損失的機(jī)械能越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流峰值越大D.兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過銅線圈的過程中所受的磁場(chǎng)力都是先向上后向下2.(多選)(2020河南鄭州高中畢業(yè)年級(jí)第一次質(zhì)量預(yù)測(cè))如圖所示,在范圍足夠大的空間存在一個(gè)磁場(chǎng),磁感線呈輻狀分布,其中磁感線O豎直向上,磁場(chǎng)中豎直固定一個(gè)輕質(zhì)彈簧。在距離彈簧某一高度處,將一個(gè)金屬圓盤由靜止釋放,圓盤下落的過程中盤面始終保持水平,且圓盤的中軸線始終與彈簧的軸線、磁感線O重合。從圓盤開始下落,到彈簧被壓縮至最短的過程中,下列說法正確的是()A.在圓盤內(nèi)磁通量逐漸增大B.從上往下看,在圓盤內(nèi)會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的渦流C.在接觸彈簧之前,圓盤做自由落體運(yùn)動(dòng)D.圓盤的重力勢(shì)能減少量等于彈簧彈性勢(shì)能的增加量3.(2019山西名校聯(lián)盟測(cè)試)如圖所示,光滑水平面內(nèi)有一正方形導(dǎo)體線框abcd,置于垂直水平面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng)外,線框的ab邊平行磁場(chǎng)邊界MN,線框以垂直于MN的速度v勻速進(jìn)入磁場(chǎng),線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中,產(chǎn)生的焦耳熱為Q1,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1,若線框以速度2v勻速進(jìn)入磁場(chǎng),進(jìn)入磁場(chǎng)過程中,產(chǎn)生的焦耳熱為Q2,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2,則下列選項(xiàng)正確的是()A.Q2=2Q1,q2=2q1 B.Q2=2Q1,q2=q1C.Q2=Q1,q2=q1 D.Q2=4Q1,q2=2q14.(多選)(2020山東等級(jí)考模擬)豎直放置的長(zhǎng)直密繞螺線管接入如圖甲所示的電路中,通有俯視順時(shí)針方向的電流,其大小按圖乙所示的規(guī)律變化。螺線管內(nèi)中間位置固定有一水平放置的硬質(zhì)閉合金屬小圓環(huán)(未畫出),圓環(huán)軸線與螺線管軸線重合。下列說法正確的是()A.t=T4時(shí)刻,B.t=T4時(shí)刻,C.t=T4和t=3T4D.t=3T4時(shí)刻5.(2020廣西南寧測(cè)試)如圖所示,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根水平放置的平行粗糙金屬導(dǎo)軌CD、EF,導(dǎo)軌上放有一金屬棒MN。現(xiàn)從t=0時(shí)刻起,給金屬棒通以圖示方向的電流且電流I的大小與時(shí)間t成正比,即I=kt,其中k為常量,不考慮電流對(duì)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的影響,金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好。下列關(guān)于金屬棒的加速度a、速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像,可能正確的是()6.(多選)(2020山東泰安高三下二模)如圖所示邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框放在光滑水平面上,金屬框以某初速度v0,穿過方向垂直水平面的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,速度變?yōu)関,速度方向始終垂直于邊ab和磁場(chǎng)邊界,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為d(d>L)。則線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程和從磁場(chǎng)另一側(cè)穿出的過程相比較,正確的是()A.金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過程速度變化量等于穿出磁場(chǎng)過程中速度變化量B.金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過程速度變化量大于穿出磁場(chǎng)過程中速度變化量C.金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過程產(chǎn)生的熱量等于穿出磁場(chǎng)過程產(chǎn)生的熱量D.金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過程產(chǎn)生的熱量大于穿出磁場(chǎng)過程產(chǎn)生的熱量B組7.(多選)(2020山東濰坊高三上學(xué)期期末)如圖所示,水平金屬導(dǎo)軌P、Q間距為L(zhǎng),M、N間距為2L,P與M相連,Q與N相連,金屬棒a垂直于P、Q放置,金屬棒b垂直于M、N放置,整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)給棒a一大小為v0的初速度,設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),兩棒質(zhì)量均為m,棒a的速度最終減小為0.8v0并做勻速運(yùn)動(dòng),兩棒始終與導(dǎo)軌接觸良好。以下說法正確的是()A.俯視時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針B.b的最大速度為0.4v0C.回路中產(chǎn)生的焦耳熱為0.1mvD.通過回路中某一截面的電荷量為28.(多選)(2020東北三省四市高三一模)矩形線框PQMN固定在一絕緣斜面上,PQ長(zhǎng)為L(zhǎng),PN長(zhǎng)為4L,其中長(zhǎng)邊由單位長(zhǎng)度電阻為r0的均勻金屬條制成,短邊MN電阻忽略不計(jì),兩個(gè)短邊上分別連接理想電壓表和理想電流表。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直斜面向上,一根與長(zhǎng)邊材料、粗細(xì)完全相同的金屬桿與線框接觸良好,在沿導(dǎo)軌向上的外力作用下,以速度v從線框底端勻速滑到頂端。已知斜面傾角為θ,不計(jì)一切摩擦。則下列說法中正確的是()A.金屬桿上滑過程中電流表的示數(shù)先變大后變小B.作用于金屬桿的外力一直變大C.金屬桿運(yùn)動(dòng)到長(zhǎng)邊正中間時(shí),電壓表示數(shù)為2D.當(dāng)金屬桿向上運(yùn)動(dòng)到距線框底端3.5L的位置時(shí),金屬桿QM、PN上消耗的總電功率最大9.(2020上海閔行區(qū)模擬)如圖所示,兩根電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為L(zhǎng),導(dǎo)軌上端接有阻值為R的電阻,水平條形區(qū)域Ⅰ和Ⅱ內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其寬度均為d,Ⅰ和Ⅱ之間相距為h且無磁場(chǎng)。一長(zhǎng)度為L(zhǎng)、質(zhì)量為m、電阻也為R的導(dǎo)體棒,兩端套在導(dǎo)軌上,并與兩導(dǎo)軌始終保持良好接觸?，F(xiàn)將導(dǎo)體棒由距區(qū)域Ⅰ上邊界H處?kù)o止釋放,在導(dǎo)體棒穿過兩段磁場(chǎng)區(qū)域的過程中,流過電阻R上的電流及其變化情況完全相同。重力加速度為g,求:(1)導(dǎo)體棒進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ的瞬間,通過電阻R的電流大小與方向;(2)導(dǎo)體棒穿過區(qū)域Ⅰ的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量Q;(3)下面為定性地描述導(dǎo)體棒從開始下落到出磁場(chǎng)Ⅱ過程中速度大小與時(shí)間關(guān)系的圖像,請(qǐng)選出正確的圖像并簡(jiǎn)述理由。10.(2020山東濟(jì)寧三模)如圖甲所示,一足夠長(zhǎng)的U形金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的水平面上,導(dǎo)軌質(zhì)量為m=1kg、間距為L(zhǎng)=1m,bc間電阻為r=0.5Ω,導(dǎo)軌其他部分電阻不計(jì)。一阻值為R=0.5Ω的導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置(不計(jì)重力),并被固定在水平面上的兩立柱擋住,導(dǎo)體棒MN與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.25,在M、N兩端接有一理想電壓表(圖中未畫出)。在導(dǎo)軌bc邊右側(cè)存在方向豎直向下、大小為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng);在導(dǎo)體棒MN附近的空間中存在方向水平向左、大小也為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。t=0時(shí),導(dǎo)軌在外力F的作用下由靜止開始向右運(yùn)動(dòng),在t=2.0s時(shí)撤去外力F,測(cè)得2s內(nèi)電壓表示數(shù)與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示。求:(1)t=2.0s時(shí)導(dǎo)軌速度大小;(2)在2s內(nèi)外力F與t的函數(shù)關(guān)系式;(3)從開始運(yùn)動(dòng)到靜止導(dǎo)軌的總位移。參考答案專題分層突破練13電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用1.C解析如果在相同的高度處下落,則條形磁鐵的磁性越強(qiáng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值也就越大,即感應(yīng)的電流峰值越大,而沒有說明是在相同的高度下落的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;條形磁鐵距銅線圈上端的高度越小,落到下端時(shí)的速度就越小,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就越小,即產(chǎn)生的感應(yīng)電流峰值越小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒,條形磁鐵穿過銅線圈的過程中損失的機(jī)械能都轉(zhuǎn)化成了焦耳熱,而焦耳熱越大,需要的電流就會(huì)越大,則產(chǎn)生的感應(yīng)電流峰值也會(huì)越大,選項(xiàng)C正確;根據(jù)楞次定律中的“來拒去留”的思路,兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過銅線圈的過程中所受的磁場(chǎng)力都是向上的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.AB解析磁通量的計(jì)算式為Φ=BS,S不變,B增大,故磁通量增大,選項(xiàng)A正確;根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下,由右手定則可知,自上而下看,圓盤會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的渦流,選項(xiàng)B正確;根據(jù)楞次定律,接觸彈簧之前,除重力外,下落過程中圓盤會(huì)受到向上的阻礙磁通量增大的力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒定律可知,接觸彈簧下落過程中,圓盤的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能、圓盤的動(dòng)能以及因渦流效應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)能,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.B解析根據(jù)I=BLvR及F=BIL可得F=B2L2vR,安培力做的功轉(zhuǎn)化為電能,然后轉(zhuǎn)化為焦耳熱,由Q=W=FL=B2L3vR可知產(chǎn)生的焦耳熱與速度成正比,所以Q2=2Q1;根據(jù)q=BL4.BC解析t=T4時(shí)刻,線圈中通有順時(shí)針逐漸增大的電流,則線圈中由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)向下且逐漸增加。由楞次定律可知,圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)。A錯(cuò)誤,B正確;t=3T4時(shí)刻,線圈中通有順時(shí)針逐漸減小的電流,則線圈中由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)向下且逐漸減小,由楞次定律可知,圓環(huán)中的感應(yīng)電流為順時(shí)針,D錯(cuò)誤;t=T4和t=3T4時(shí)刻,線圈中電流的變化率一致5.D解析由題意可知,金屬棒中通入的電流與時(shí)間成正比,即I=kt,金屬棒將受到