2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專題4 電路和電磁感應(yīng) 1.4.2 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用（含解析）

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專題4 電路和電磁感應(yīng) 1.4.2 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用（含解析） 1．(xx·全國(guó)理綜Ⅱ)如圖所示，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上．當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是(　　) A．Ua>Uc，金屬框中無(wú)電流 B．Ub >Uc，金屬框中電流方向沿a→b→c→a C．Ubc＝－Bl2ω，金屬框中無(wú)電流 D．Ubc＝Bl2ω，金屬框中電流方向沿a－c－b－a 答案：C 解析：金屬框abc平面與磁場(chǎng)平行，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)

2、程中磁通量始終為零，所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷Ua＜Uc，Ub＜Uc，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．由轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式得Ubc＝－Bl2ω，選項(xiàng)C正確． 2．(xx·全國(guó)理綜Ⅰ)如圖所示，一長(zhǎng)為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中；磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣．金屬棒通過(guò)開關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 V的電池相連，電路總電阻為 2 Ω.已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量為0.5 cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.

3、3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量． 答案：安培力的方向豎直向下　0.01 kg 解析：依題意，開關(guān)閉合后，電流方向從b到a，由左手定則可知，金屬棒所受的安培力方向豎直向下 開關(guān)斷開時(shí)，兩彈簧各自相對(duì)于其原長(zhǎng)伸長(zhǎng)了Δl1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡條件得 2kΔl1＝mg① 式中，m為金屬棒的質(zhì)量，k是彈簧的勁度系數(shù)，g是重力加速度的大小 開關(guān)閉合后，金屬棒所受安培力的大小為 F＝IBL② 式中，I是回路電流，L是金屬棒的長(zhǎng)度．兩彈簧各自再伸長(zhǎng)了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡條件得 2k(

4、Δl1＋Δl2)＝mg＋F③ 由歐姆定律有 E＝IR④ 式中，E是電池的電動(dòng)勢(shì)，R是電路總電阻． 聯(lián)立①②③④式，并代入題給數(shù)據(jù)得 m＝0.01 kg.⑤ 3．(xx·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長(zhǎng)為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延長(zhǎng)線通過(guò)圓導(dǎo)軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示．整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向豎直向下．在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)．直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌

5、之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略．重力加速度大小為g.求： (1)通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小； (2)外力的功率． 答案：(1)從C到D　　(2)μmgωr＋ 解析：(1)在Δt時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒掃過(guò)的面積為 ΔS＝ωΔt[(2r)2－r2]① 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為 E＝② 根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流的方向是從B端流向A端，因此，通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向是從C端流向D端，由歐姆定律可知，通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的大小I滿足 I＝③ 聯(lián)立①②③式得 I＝.④ (2)在豎直方向由于質(zhì)量分布均勻，內(nèi)、外圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的正壓力大小相

6、等，其值為N.則有 mg－2N＝0⑤ 兩導(dǎo)軌對(duì)運(yùn)行的導(dǎo)體棒的滑動(dòng)摩擦力均為 f＝μN(yùn)⑥ 在Δt時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒在內(nèi)、外圓導(dǎo)軌上掃過(guò)的弧長(zhǎng)分別為 l1＝rωΔt⑦ l2＝2rωΔt⑧ 克服摩擦力做的總功為 Wf＝f(l1＋l2)⑨ 在Δt時(shí)間內(nèi)，消耗在電阻R上的功為 WR＝I2RΔt⑩ 根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知外力在Δt時(shí)間內(nèi)做的功為 W＝Wf＋WR? 外力的功率為 P＝? 由④至?式得 P＝μmgωr＋.? 規(guī)律探尋　 電磁感應(yīng)是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)內(nèi)容，題型多為選擇題和計(jì)算題．選擇題主要考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象的定性分析、楞次定律的應(yīng)用、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算及各種圖象問(wèn)

7、題；計(jì)算題主要考查電磁感應(yīng)與電路知識(shí)、動(dòng)力學(xué)規(guī)律及功能關(guān)系的綜合問(wèn)題．近幾年全國(guó)卷對(duì)該部分的考查有難度降低的趨勢(shì)，考查知識(shí)相對(duì)單一，題目的背景還是以切割類為主． [考題預(yù)測(cè)] (多選)如圖所示，水平的平行虛線間距為d＝60 cm，其間有沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)阻值為R的正方形金屬線圈邊長(zhǎng)l

8、在進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)過(guò)程中，電流均沿逆時(shí)針方向 D．線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量相等 答案：BD 解析：正方形金屬線圈邊長(zhǎng)l