優(yōu)化方案（浙江專用）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題四 電磁感應(yīng)與電路 第1講 電磁感應(yīng)問題的綜合分析課時(shí)演練知能提升（通用）

電磁感應(yīng)問題的綜合分析 A一、單項(xiàng)選擇題1.(2020·高考海南卷)如圖，空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為；將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為.則等于()A.B.C1 D.解析：選B.由法拉第電磁感應(yīng)定律知直金屬棒運(yùn)動(dòng)時(shí)其兩端電動(dòng)勢(shì)BLv，將此棒彎成兩段長度相等且互相垂直的折線，并放于與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的平面內(nèi)，并沿折線夾角平分線的方向以相同的速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，BLv，則.因此B對(duì)，A、C、D錯(cuò)2.如圖所示，在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質(zhì)圓環(huán)，條形磁鐵在光滑的水平桌面上，以下判斷正確的是()A釋放圓環(huán)，環(huán)下落時(shí)環(huán)的機(jī)械能不守恒B釋放圓環(huán)，環(huán)下落時(shí)磁鐵對(duì)桌面的壓力比磁鐵受的重力大C給磁鐵水平向右的初速度，磁鐵滑動(dòng)時(shí)水平方向做減速運(yùn)動(dòng)D給磁鐵水平向右的初速度，圓環(huán)產(chǎn)生向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)解析：選C.由條形磁鐵的磁場(chǎng)分布特點(diǎn)可知，穿過其中央位置正上方的圓環(huán)的合磁通量為零，所以在環(huán)下落的過程中，磁通量不變，沒有感應(yīng)電流，圓環(huán)只受重力，則環(huán)下落時(shí)機(jī)械能守恒，A、B錯(cuò)誤；給磁鐵水平向右的初速度，由楞次定律可知，圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)總是阻礙自身磁通量的變化，所以環(huán)要受到向右的作用力，由牛頓第三定律可知，磁鐵要受到向左的作用力而做水平方向的減速運(yùn)動(dòng)(或根據(jù)“總阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的推論得出)，故C正確，D錯(cuò)誤3.如圖所示，質(zhì)量為m的金屬線框A靜置于光滑水平面上，通過細(xì)繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的物體B相連，圖中虛線內(nèi)為一水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，d表示A與磁場(chǎng)左邊界的距離，不計(jì)滑輪摩擦及空氣阻力，設(shè)B下降h(h>d)高度時(shí)的速度為v，則以下關(guān)系中能夠成立的是()Av2ghBv22ghCA產(chǎn)生的熱量Qmghmv2DA產(chǎn)生的熱量Qmghmv2解析：選C.在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，可能勻速運(yùn)動(dòng)，也可能做變加速運(yùn)動(dòng)，因此A、B錯(cuò)由能量守恒得：Qmgh·(2m)·v2mghmv2，故C對(duì)、D錯(cuò)4.(2020·湖北八校二聯(lián))如圖所示，兩個(gè)垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為a.高度為a的正三角形導(dǎo)線框ABC從圖示位置沿x軸正方向勻速穿過兩磁場(chǎng)區(qū)域，以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，在下列圖形中能正確描述感應(yīng)電流I與線框移動(dòng)距離x關(guān)系的是()解析：選B.正三角形線框ABC剛進(jìn)入向里的磁場(chǎng)時(shí)，利用右手定則知，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向?yàn)檎?，大小I0，之后線框隨進(jìn)入磁場(chǎng)距離的增大，有效切割長度變小，則I變小；當(dāng)線框ABC前進(jìn)a距離，在剛進(jìn)入向外的磁場(chǎng)區(qū)域瞬間，ABC線框中感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針為負(fù)，大小為I2I0，則B正確二、不定項(xiàng)選擇題5.1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來，但略有滯后下列說法正確的是()A圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化D圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選AB.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)A正確；如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但抗拒不了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故磁針會(huì)隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但略有滯后，選項(xiàng)B正確；在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量始終為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)方向沿圓盤軸線方向，會(huì)使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤6.(2020·高考山東卷)如圖，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓盤開始減速在圓盤減速過程中，以下說法正確的是()A處于磁場(chǎng)中的圓盤部分，靠近圓心處電勢(shì)高B所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)C若所加磁場(chǎng)反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動(dòng)D若所加磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選ABD.根據(jù)右手定則可判斷靠近圓心處電勢(shì)高，選項(xiàng)A正確；圓盤處在磁場(chǎng)中的部分轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，相當(dāng)于電源，其他部分相當(dāng)于外電路，根據(jù)左手定則，圓盤所受安培力與運(yùn)動(dòng)方向相反，磁場(chǎng)越強(qiáng)，安培力越大，故所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；磁場(chǎng)反向，安培力仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若所加磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤，整個(gè)圓盤相當(dāng)于電源，不存在外電路，沒有電流，所以圓盤不受安培力而勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確7(2020·紹興模擬)如圖所示，邊長為L、電阻不計(jì)的n匝正方形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，連接的小燈泡的額定功率、額定電壓分別為P、U，線框及小燈泡的總質(zhì)量為m，在線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域?qū)挾葹閘，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與線框平面垂直，其上、下邊界與線框底邊均水平線框從圖示位置開始靜止下落，穿越磁場(chǎng)的過程中，小燈泡始終正常發(fā)光則()A有界磁場(chǎng)寬度l<LB磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為C線框勻速穿越磁場(chǎng)，速度恒為D線框穿越磁場(chǎng)的過程中，燈泡產(chǎn)生的焦耳熱為mgL解析：選BC.因線框穿越磁場(chǎng)過程中小燈泡正常發(fā)光，故為勻速穿越磁場(chǎng)，且線框長度L和磁場(chǎng)寬度l相同，A錯(cuò)；線框勻速穿越磁場(chǎng)，故重力和安培力相等，mgnBILnBL，得B，B對(duì)；重力做功的功率等于電功率，即mgvP，得v，C對(duì)；線框穿越磁場(chǎng)時(shí)，通過的位移為2L，且重力做功完全轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故Q2mgL，D錯(cuò)8(2020·浙江名校聯(lián)考)如圖所示，在水平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系xOy中有一光滑金屬導(dǎo)軌AOC，其中曲線導(dǎo)軌OA滿足方程yLsin kx，長度為的直導(dǎo)軌OC與x軸重合，整個(gè)導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中現(xiàn)有一長為L的金屬棒從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知金屬棒單位長度的電阻為R0，除金屬棒的電阻外其余部分電阻均不計(jì)，棒與兩導(dǎo)軌始終接觸良好，則在金屬棒運(yùn)動(dòng)至AC的過程中()A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為eBvLsin kvtB感應(yīng)電流逐漸減小C閉合回路消耗的電功率逐漸增大D通過金屬棒的電荷量為解析：選ACD.金屬棒運(yùn)動(dòng)到x處時(shí)金屬棒接入回路的長度為LxLsin kx，電阻為RxR0Lsin kx，金屬棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBLxvBvLsin kvt，回路中的電流I，電流不變，A正確，B錯(cuò)誤；回路消耗的電功率PEIsin kx，顯然P隨x的增大而增大，C正確；通過金屬棒的電荷量為qIt×，D正確9.(2020·山西四校三聯(lián))如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L，軌道電阻不計(jì)在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道最低位置cd開始，在拉力作用下以初速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至ab處，則該過程中()A通過R的電流方向由外向內(nèi)B通過R的電流方向由內(nèi)向外CR上產(chǎn)生的熱量為D流過R的電荷量為解析：選AC.cd棒運(yùn)動(dòng)至ab處的過程中，閉合回路中的磁通量減小，再由楞次定律及安培定則可知，回路中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向(從上向下看)，則通過R的電流方向?yàn)橛赏庀騼?nèi)，故A對(duì)，B錯(cuò)通過R的電荷量為q，D錯(cuò)R上產(chǎn)生的熱量為Qt，C對(duì)三、非選擇題10(2020·浙江高考押題卷)用密度為d、電阻率為、橫截面積為A的薄金屬條制成邊長為L的閉合正方形框abba.如圖所示，金屬方框水平放在磁極的狹縫間，方框平面與磁場(chǎng)方向平行設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于相對(duì)磁極之間，其他地方的磁場(chǎng)忽略不計(jì)可認(rèn)為方框的aa邊和bb邊都處在磁極之間，其間磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.方框從靜止開始釋放，其平面在下落過程中保持水平(不計(jì)空氣阻力)(1)求方框下落的最大速度vm(設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域在豎直方向足夠長)；(2)當(dāng)方框下落的加速度為 時(shí)，求方框的發(fā)熱功率P；(3)已知方框下落時(shí)間為t時(shí)，下落高度為h，其速度為vt(vt<vm)若在同一時(shí)間t內(nèi)，方框內(nèi)產(chǎn)生的熱與一恒定電流I0在該框內(nèi)產(chǎn)生的熱相同，求恒定電流I0的表達(dá)式解析： (1)方框質(zhì)量m4LAd方框電阻 R方框下落速度為v時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EB·2L·v，感應(yīng)電流I.方框下落過程，受到重力G及安培力FGmg4LAdg，方向豎直向下FBI·2L，方向豎直向上當(dāng)FG時(shí)，方框達(dá)到最大速度，即 vvm則4LAdg方框下落的最大速度vm .(2)方框下落加速度為時(shí)，有mgBI·2Lm則I方框的發(fā)熱功率PI2R.(3)根據(jù)能量守恒定律，有mghmvIRt其中R，m4LAd解得恒定電流I0的表達(dá)式I0A .答案：(1)(2)(3)A 11(2020·高考天津卷)如圖所示，“凸”字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為m，相鄰各邊互相垂直，且處于同一豎直平面內(nèi)，ab邊長為l，cd邊長為2l，ab與cd平行，間距為2l.勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的上下邊界均水平，磁場(chǎng)方向垂直于線框所在平面開始時(shí)，cd邊到磁場(chǎng)上邊界的距離為2l，線框由靜止釋放，從cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)直到ef、pq邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，線框做勻速運(yùn)動(dòng)，在ef、pq邊離開磁場(chǎng)后，ab邊離開磁場(chǎng)之前，線框又做勻速運(yùn)動(dòng)線框完全穿過磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的熱量為Q.線框在下落過程中始終處于原豎直平面內(nèi)，且ab、cd邊保持水平，重力加速度為g.求(1)線框ab邊將離開磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小是cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的幾倍；(2)磁場(chǎng)上下邊界間的距離H.解析：(1)設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v1，cd邊上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1，由法拉第電磁感應(yīng)定律，有E12Blv1設(shè)線框總電阻為R，此時(shí)線框中電流為I1，由閉合電路歐姆定律，有I1設(shè)此時(shí)線框所受安培力為F1，有F12I1lB由于線框做勻速運(yùn)動(dòng)，其受力平衡，有mgF1由式得v1設(shè)ab邊離開磁場(chǎng)之前，線框做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v2，同理可得v2由式得v24v1.(2)線框自釋放直到cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，由機(jī)械能守恒定律，有2mglmv線框完全穿過磁場(chǎng)的過程中，由能量守恒定律，有mg(2lH)mvmvQ由式得H28l.答案：(1)4倍(2)28l12(2020·安徽合肥一模)如圖甲所示，平行長直導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，兩導(dǎo)軌間距L0.5 m，導(dǎo)軌左端M、P間接有一阻值R0.2 的定值電阻，導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m0.1 kg，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放在距離左端為d1.0 m處，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒始終接觸良好，電阻均忽略不計(jì)整個(gè)裝置處在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，t0時(shí)刻，磁場(chǎng)方向豎直向下，此后，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，不計(jì)感應(yīng)電流磁場(chǎng)的影響取重力加速度g10 m/s2.(1)求t0時(shí)棒所受到的安培力F0；(2)分析前3 s時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況并求前3 s內(nèi)棒所受的摩擦力Ff隨時(shí)間t變化的關(guān)系式；(3)若t3 s時(shí)，突然使ab棒獲得向右的速度v08 m/s，同時(shí)垂直棒施加一方向水平、大小可變化的外力F，使棒的加速度大小恒為a4 m/s2、方向向左求從t3 s到t4 s的時(shí)間內(nèi)通過電阻的電荷量q.解析：(1)t0時(shí)棒的速度為零，故回路中只有感生電動(dòng)勢(shì)，為ELd0.1×0.5×1.0 V0.05 V感應(yīng)電流為：I A0.25 A可得t0時(shí)棒所受到的安培力：F0B0IL0.025 N.(2)ab棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力：Ffmmg0.1×0.1×10 N0.1 N>F00.025 N所以在t0時(shí)刻棒靜止不動(dòng)，加速度為零，在03 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B都小于B0，棒所受的安培力都小于最大靜摩擦力，故前3 s內(nèi)導(dǎo)體棒靜止不動(dòng)，電流恒為I0.25 A在03 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為：BB0kt0.20.1t(T)因?qū)w棒靜止不動(dòng)，ab棒在水平方向受安培力和摩擦力，二力平衡，則有：FfBIL(B0kt)IL(0.20.1t)×0.25×0.50.012 5(2t)(N)(t<3 s)(3)34 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B20.1 T，ab棒做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，t14 s3 s1 s設(shè)t4 s時(shí)棒的速度為v，第4 s內(nèi)的位移為x，則：vv0at14 m/sxt16 m在這段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E通過電阻的電荷量為：qIt1t11.5 C.答案：(1)0.025 N(2)見解析(3)1.5 CB一、單項(xiàng)選擇題1(2020·高考重慶卷)如圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差ab()A恒為B從0均勻變化到C恒為D從0均勻變化到解析：選C.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Enn，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，因磁場(chǎng)均勻變化，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，因此a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差恒為abn，選項(xiàng)C正確2(2020·煙臺(tái)一模)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場(chǎng)在y軸方向足夠?qū)挘趚軸方向?qū)挾葹閍.一直角三角形導(dǎo)線框ABC(BC邊的長度為a)從圖示位置向右勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)域，以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，在下圖中感應(yīng)電流i、BC兩端的電壓UBC與線框移動(dòng)的距離x的關(guān)系圖象正確的是()解析：選D.由楞次定律可知，線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，故線框中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，為正，又因?yàn)榫€框做勻速運(yùn)動(dòng)，故感應(yīng)電流隨位移線性增大；同理可知線框離開磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小隨位移線性增大，方向?yàn)樨?fù)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；BC兩端的電壓UBC跟感應(yīng)電流成正比，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確3如圖所示，質(zhì)量均為m的金屬棒ab、cd與足夠長的水平金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，兩金屬棒與金屬導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向下則ab棒在恒力F2mg作用下向右運(yùn)動(dòng)的過程中，有()A安培力對(duì)ab棒做正功B安培力對(duì)cd棒做正功Cab棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng)Dcd棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng)解析：選C.對(duì)于ab棒，因?yàn)镕2mg>mg，所以從靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，ab棒運(yùn)動(dòng)會(huì)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使ab棒受到一個(gè)向左的安培力，這樣加速度會(huì)減小，最終會(huì)做勻速運(yùn)動(dòng)；而cd棒所受到的最大安培力與摩擦力相同，所以總保持靜止?fàn)顟B(tài)，即安培力對(duì)ab棒做負(fù)功，對(duì)cd棒不做功，所以選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤4.(2020·河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示，兩根電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌上端接電阻R，寬度相同的水平條形區(qū)域和內(nèi)有方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，和之間無磁場(chǎng)一導(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，導(dǎo)體棒從距區(qū)域上邊界H處由靜止釋放，在穿過兩段磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，流過電阻R上的電流及其變化情況相同下面四個(gè)圖象能定性描述導(dǎo)體棒速度大小與時(shí)間關(guān)系的是()解析：選C.MN棒先做自由落體運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)絽^(qū)磁場(chǎng)時(shí)由四個(gè)選項(xiàng)知棒開始減速，說明F安>mg，由牛頓第二定律得，F(xiàn)安mgma，減速時(shí)F安減小，合力減小，a也減小，速度圖象中圖線上各點(diǎn)切線斜率減??；離開區(qū)后棒做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后進(jìn)入?yún)^(qū)磁場(chǎng)，因棒在穿過兩段磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，流過電阻R上的電流變化情況相同，則在區(qū)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況與區(qū)磁場(chǎng)中完全相同，所以只有C項(xiàng)正確5如圖甲所示，在豎直平面內(nèi)有四條間距相等的水平虛線L1、L2、L3、L4，在L1與L2、L3與L4之間均存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為1 T，方向垂直于豎直平面向里現(xiàn)有一矩形線圈abcd，寬度cdL0.5 m，質(zhì)量為0.1 kg，電阻為2 ，將其從圖示位置(cd邊與L1重合)由靜止釋放，速度隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，t1時(shí)刻cd邊與L2重合，t2時(shí)刻ab邊與L3重合，t3時(shí)刻ab邊與L4重合，t2t3之間的圖線為與t軸平行的直線，t1t2的時(shí)間間隔為0.6 s，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中線圈始終位于豎直平面內(nèi)(重力加速度g取10 m/s2)則()A在0t1時(shí)間內(nèi)，通過線圈的電荷量為2.5 CB線圈勻速運(yùn)動(dòng)的速度為8 m/sC線圈的長度ad1 mD0t3時(shí)間內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為4.2 J解析：選B.t2t3時(shí)間內(nèi)，線圈做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而EBLv2，F(xiàn)，F(xiàn)mg，解得v28 m/s，選項(xiàng)B正確；線圈在cd邊與L2重合到ab邊與L3重合的過程中一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，則ab邊剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)，cd邊也剛進(jìn)磁場(chǎng)，設(shè)磁場(chǎng)寬度為d，則3dv2tgt2，解得d1 m，則ad邊的長度為2 m，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在0t3時(shí)間內(nèi)，由能量守恒定律，有Q5mgdmv1.8 J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在0t1時(shí)間內(nèi)，通過線圈的電荷量q0.25 C，選項(xiàng)A錯(cuò)誤二、不定項(xiàng)選擇題6.如圖所示，xOz是光滑水平面，空間有沿z軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)有兩塊平行金屬板，彼此間距為d，構(gòu)成一個(gè)電容為C的電容器；在兩板之間焊一根垂直于兩板的電阻不計(jì)金屬桿PP，已知兩板和桿PP的總質(zhì)量為m，若對(duì)此桿PP作用一個(gè)沿x軸正方向的恒力F，則下列說法正確的是()A金屬桿PP不存在感應(yīng)電流B金屬桿PP存在沿P到P方向的感應(yīng)電流C兩板和桿先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)D兩板和桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)解析：選BD.設(shè)某時(shí)刻金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度為a，速度為v，那么金屬桿切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBdv，電容器兩端的電壓UEBdv，所以，通過金屬桿的電流為ICBdC，方向沿P到P方向，所以B選項(xiàng)正確；又因?yàn)閍，所以IBdCa，這樣，兩板和桿整體的水平方向除受恒力F作用外，還受到沿x軸負(fù)方向的安培力，它的大小為：FABdIB2d2Ca，運(yùn)用牛頓第二定律得：FB2d2Cama，所以a，即D選項(xiàng)正確7如圖甲是矩形導(dǎo)線框，電阻為R，虛線左側(cè)線框面積為S，右側(cè)面積為2S，虛線左右兩側(cè)導(dǎo)線框內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖乙所示，設(shè)垂直線框向里的磁場(chǎng)為正，則關(guān)于線框中0t0時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電流的說法正確的是()A感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向C感應(yīng)電流的大小為D感應(yīng)電流的大小為解析：選BD.向里的變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E1S，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；向外的變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E22S，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；從題圖乙中可以得到：，感應(yīng)電流為I，方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，即B、D正確8(2020·浙江八校聯(lián)考)如圖甲所示，光滑絕緣水平面上，虛線MN的右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN的左側(cè)有一質(zhì)量m0.1 kg的矩形線圈abcd，bc邊長L10.2 m，電阻R2 .t0時(shí)，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間1 s，線圈的bc邊到達(dá)磁場(chǎng)邊界MN，此時(shí)立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過1 s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示則()A恒定拉力大小為0.05 NB線圈在第2 s內(nèi)的加速度大小為1 m/s2C線圈ab邊長L20.5 mD在第2 s內(nèi)流過線圈的電荷量為0.2 C解析：選ABD.在第1 s末，i1，EBL1v1，v1a1t1，F(xiàn)ma1，聯(lián)立得F0.05 N，A項(xiàng)正確在第2 s內(nèi)，由圖象分析知線圈做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第2 s末i2，EBL1v2，v2v1a2t2，解得a21 m/s2，B項(xiàng)正確在第2 s內(nèi)，vv2a2L2，得L21 m，C項(xiàng)錯(cuò)誤q0.2 C，D項(xiàng)正確9如圖甲所示，左側(cè)接有定值電阻R2 的水平粗糙導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T，導(dǎo)軌間距為L1 m一質(zhì)量m2 kg、阻值r2 的金屬棒在拉力F作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動(dòng)，金屬棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)0.25，g10 m/s2.金屬棒的速度位移圖象如圖乙所示，則從起點(diǎn)發(fā)生s1 m位移的過程中()A拉力做的功W9.25 JB通過電阻R的電荷量q0.125 CC整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q5.25 JDs1 m時(shí)金屬棒的熱功率為1 W解析：選AC.金屬棒在運(yùn)動(dòng)位移s1 m的過程中，克服摩擦力做功為Wfmgs5 J，s1 m時(shí)金屬棒的安培力大小為F安BILv，結(jié)合圖象可知，安培力大小與位移成正比，則金屬棒克服安培力做功為W安Fsvs J，由動(dòng)能定理得WW安Wfmv2，得W9.25 J，選項(xiàng)A正確；流過電阻R的電荷量q0.25 C，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱等于金屬棒克服安培力做功大小，等于0.25 J，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于摩擦生熱和焦耳熱之和，大小為5.25 J，選項(xiàng)C正確；s1 m時(shí)，回路中I A，由PI2r得金屬棒的熱功率為0.5 W，選項(xiàng)D錯(cuò)誤三、非選擇題10.(2020·高考江蘇卷)做磁共振(MRI)檢查時(shí)，對(duì)人體施加的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)會(huì)在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流某同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對(duì)肌肉組織的影響，將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈，線圈的半徑r5.0 cm，線圈導(dǎo)線的截面積A0.80 cm2，電阻率1.5 ·m.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0.3 s內(nèi)從1.5 T均勻地減為零，求：(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)該圈肌肉組織的電阻R；(2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；(3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q.解析：(1)由電阻定律得R，代入數(shù)據(jù)得R6×103 .(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，代入數(shù)據(jù)得E4×102 V.(3)由焦耳定律得Qt，代入數(shù)據(jù)得Q8×108 J.答案：(1)6×103 (2)4×102 V(3)8×108 J11(2020·高考廣東卷)如圖甲所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L0.4 m導(dǎo)軌右端接有阻值R1 的電阻導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長度也為L.從0時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t變化，規(guī)律如圖乙所示；同一時(shí)刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動(dòng)，1 s后剛好進(jìn)入磁場(chǎng)若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v1 m/s做直線運(yùn)動(dòng)，求：甲乙(1)棒進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的電動(dòng)勢(shì)E；(2)棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)電流i與時(shí)間t的關(guān)系式解析：(1)正方形磁場(chǎng)的面積為S，則S0.08 m2.在棒進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是由于磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生的由Bt圖象可知0.5 T/s，根據(jù)En，得回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ES0.5×0.08 V0.04 V.(2)當(dāng)導(dǎo)體棒通過bd位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流最大，導(dǎo)體棒受到的安培力最大此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv0.5×0.4×1 V0.2 V回路中感應(yīng)電流I A0.2 A導(dǎo)體棒受到的安培力FBIL0.5×0.2×0.4 N0.04 N當(dāng)導(dǎo)體棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度l2v(t1)m (1 st1.2 s)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eBlv2Bv2(t1)(t1)V感應(yīng)電流i(t1)A (1 st1.2 s)答案：(1)0.04 V(2)0.04 Ni(t1)A (1 st1.2 s)12(2020·臺(tái)州市高三調(diào)考)圖甲是一種手壓式環(huán)保節(jié)能手電筒的結(jié)構(gòu)示意圖使用時(shí)，迅速按壓手柄，燈泡就能發(fā)光，這種不需要干電池的手電筒的工作原理是電磁感應(yīng)其轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和齒輪傳動(dòng)裝置的簡化原理圖分別如圖乙、丙所示假設(shè)圖乙中的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由半徑r14.0×102 m的金屬內(nèi)圈和半徑r20.1 m的金屬外圈構(gòu)成，內(nèi)、外圈之間接有一根沿半徑方向的金屬條ab，燈泡通過電刷分別跟內(nèi)、外線圈相連接(圖乙中未畫出)整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B10 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直線圈平面(紙面)向里圖丙齒輪傳動(dòng)裝置中A齒輪固定在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，B、C齒輪同心固定，C輪邊緣與手柄相嚙合，A、B齒輪邊緣相嚙合已知A、B、C齒輪的半徑分別為rA4.0×102 m、rB0.16 m、rC4.0×102 m，燈泡電阻R6.0 ，其他電阻均忽略不計(jì)，手柄重力忽略不計(jì)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置以角速度1.0×102 rad/s相對(duì)于轉(zhuǎn)軸中心O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)：(1)求金屬條ab上的電流大小和方向；(2)求手柄向下運(yùn)動(dòng)的速度大?。?3)若整個(gè)裝置將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為60%，則手按壓手柄的作用力多大？解析：(1)金屬條ab在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)，使所構(gòu)成的回路磁通量變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律可推導(dǎo)出：EBrBr代入數(shù)據(jù)解得：E4.2 V由歐姆定律I代入數(shù)據(jù)解得：I0.7 A根據(jù)右手定則可知電流方向由a到b.(2)根據(jù)齒輪A、B邊緣的線速度大小相等，齒輪B、C的角速度大小相等，手柄的速度大小等于齒輪C邊緣的線速度大小，有v代入數(shù)據(jù)解得：v1.0 m/s(3)設(shè)手按壓手柄做功的功率為P1，電路中的電功率為P2，根據(jù)題意，有P260%×P1其中P1FvP2I2R代入數(shù)據(jù)解得：F4.9 N.答案：見解析