高考物理二轮复习精练专题十一电磁感应课件

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第26练　“两律一则”的典型应用
1 [2020江苏·3,3分,难度★★★☆☆]如图所示,两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反.金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是A.同时增大B1减小B2B.同时减小B1增大B2C.同时以相同的变化率增大B1和B2D.同时以相同的变化率减小B1和B2
1.B　当同时增大B1减小B2时,通过金属圆环的总磁通量增加,且方向垂直纸面向里,根据楞次定律知,感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外,根据右手螺旋定则知,此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流,A项错误;同理当同时减小B1增大B2时,金属圆环中产生顺时针方向的感应电流,B项正确;当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时,金属圆环中的总磁通量没有变化,仍然为0,金属圆环中无感应电流产生,C、D项均错误.
3 [2022全国甲·16,6分,难度★★★☆☆]三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示.把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3.则A.I1I3>I2C.I1=I2>I3D.I1=I2=I3
5 [2018全国Ⅰ·19,6分,难度★★★☆☆](多选)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
5.AD　由电路可知,开关闭合瞬间,右侧线圈环绕部分的电流向下,由安培定则可知,直导线在铁芯中产生向右的磁场,由楞次定律和安培定则可知,左侧线圈环绕部分产生向上的电流,则直导线中的电流方向由南向北,由安培定则可知,直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确;开关闭合并保持一段时间后,穿过左侧线圈的磁通量不变,则左侧线圈中的感应电流为零,直导线不产生磁场,则小磁针静止不动,BC错误;开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,穿过左侧线圈向右的磁通量减少,则由楞次定律和安培定则可知,左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流,则流过直导线的电流方向由北向南,直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确.
6 [2021广东·10,6分,难度★★★★☆](多选)如图所示,水平放置足够长光滑金属导轨abc和de,ab与de平行,bc是以O为圆心的圆弧导轨.圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场.金属杆OP的O端与e点用导线相接,P端与圆弧bc接触良好.初始时,可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上.若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有A.杆OP产生的感应电动势恒定B.杆OP受到的安培力不变C.杆MN做匀加速直线运动D.杆MN中的电流逐渐减小
7 [2022广东·10,6分,难度★★★★☆](多选)如图所示,水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线.P、M和N为地面上的三点,P点位于导线正上方,MN平行于y轴,PN平行于x轴.一闭合的圆形金属线圈,圆心在P点,可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动,运动过程中线圈平面始终与地面平行.下列说法正确的有A.N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同B.线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量不变C.线圈从P点开始竖直向上运动时,线圈中无感应电流D.线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等
7.AC　由于水平地面下的导线为通有恒定电流I的长直导线,且平行于y轴,而MN也平行于y轴,所以N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同,A正确;由于PN平行于x轴,故线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量始终变化,B错误;线圈从P点开始竖直向上运动时,穿过线圈的磁通量一直为零,磁通量不变,线圈中无感应电流,C正确;线圈从P到M过程和从P到N过程,线圈中磁通量变化量相同,而sPM>sPN,又速率相同,所以tPM>tPN,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈从P到M过程产生的感应电动势小于从P到N过程产生的感应电动势,D错误.
9 [2019天津·11,18分,难度★★★☆☆]如图所示,固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨,垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R,两棒与导轨始终接触良好.MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连,线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场,磁通量变化率为常量k.图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.PQ的质量为m,金属导轨足够长、电阻忽略不计.(1)闭合S,若使PQ保持静止,需在其上加多大的水平恒力F,并指出其方向;(2)断开S,PQ在上述恒力作用下,由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ的电荷量为q,求该过程安培力做的功W.
第27练　电磁感应中的“杆+导轨”模型
2 [2021河北·7,4分,难度★★★★☆]如图,两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B.导轨间距最窄处为一狭缝,取狭缝所在处O点为坐标原点.狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ,一电容为C的电容器与导轨左端相连.导轨上的金属棒与x轴垂直,在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动,忽略所有电阻.下列说法正确的是A.通过金属棒的电流为2BCv2tan θB.金属棒到达x0时,电容器极板上的电荷量为BCvx0tan θC.金属棒运动过程中,电容器的上极板带负电D.金属棒运动过程中,外力F做功的功率恒定
4 [2020全国Ⅰ·21,6分,难度★★★★☆](多选)如图,U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上,ab和dc边平行,和bc边垂直.ab、dc足够长,整个金属框电阻可忽略.一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上,用水平恒力F向右拉动金属框,运动过程中,装置始终处于竖直向下的匀强磁场中,MN与金属框保持良好接触,且与bc边保持平行.经过一段时间后A.金属框的速度大小趋于恒定值B.金属框的加速度大小趋于恒定值C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D.导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值
5 [2021山东·12,4分,难度★★★★★](多选)如图所示,电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上.区域Ⅰ、Ⅱ中磁场方向均垂直斜面向上,Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加,Ⅱ区中为匀强磁场.阻值恒定的金属棒从无磁场区域中a处由静止释放,进入Ⅱ区后,经b下行至c处反向上行.运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好.在第一次下行和上行的过程中,以下叙述正确的是A.金属棒下行过b时的速度大于上行过b时的速度B.金属棒下行过b时的加速度大于上行过b时的加速度C.金属棒不能回到无磁场区D.金属棒能回到无磁场区,但不能回到a处
6 [2022湖南·10,5分,难度★★★★★](多选)如图,间距L=1 m的U形金属导轨,一端接有0.1 Ω的定值电阻R,固定在高h=0.8 m的绝缘水平桌面上.质量均为0.1 kg的匀质导体棒a和b静止在导轨上,两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,接入电路的阻值均为0.1 Ω,与导轨间的动摩擦因数均为0.1(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),导体棒a距离导轨最右端1.74 m.整个空间存在竖直向下的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度大小为0.1 T.用F=0.5 N沿导轨水平向右的恒力拉导体棒a,当导体棒a运动到导轨最右端时,导体棒b刚要滑动,撤去F,导体棒a离开导轨后落到水平地面上.重力加速度取10 m/s2,不计空气阻力,不计其他电阻,下列说法正确的是A.导体棒a离开导轨至落地过程中,水平位移为0.6 mB.导体棒a离开导轨至落地前,其感应电动势不变C.导体棒a在导轨上运动的过程中,导体棒b有向右运动的趋势D.导体棒a在导轨上运动的过程中,通过电阻R的电荷量为0.58 C
7 [2019海南·14,16分,难度★★★☆☆]如图,一水平面内固定有两根平行的长直金属导轨,导轨间距为l,两根相同的导体棒AB、CD置于导轨上并与导轨垂直,长度均为l.棒与导轨间的动摩擦因数为μ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向竖直向下(未画出).从t=0时开始,对AB棒施加一外力,使AB棒从静止开始向右做匀加速运动,直到t=t1时刻撤去外力,此时棒中的感应电流为i1.已知CD棒在t=t0(0第28练　电磁感应中的图象问题
4 [2020山东·12,4分,难度★★★★☆](多选)如图所示,平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场,图中虚线方格为等大正方形.一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动(不发生转动).从图示位置开始计时,4 s末bc边刚好进入磁场.在此过程中,导体框内感应电流的大小为I,ab边所受安培力的大小为Fab, 二者与时间t的关系图象可能正确的是
4.BC　第1 s内,ae边切割磁感线,由E=BLv可知,感应电动势不变,导体框总电阻一定,故感应电流一定,由安培力F=BIL可知ab边所受安培力与ab边进入磁场的长度成正比;第2 s内,导体框切割磁感线的有效长度均匀增大,感应电动势均匀增大,感应电流均匀增大;第3~4 s内,导体框在第二象限内切割磁感线的有效长度保持不变,在第一象限内切割磁感线的有效长度不断增大,但两象限磁场方向相反,导体框的两部分感应电动势方向相反,所以第2 s末感应电动势达到最大,之后便不断减小,第3 s末与第1 s末,导体框切割磁感线的有效长度相同,可知第3 s末与第1 s末线框中产生的感应电流大小相等,A项错误,B项正确;但第3 s末ab边进入磁场的长度是第1 s末的3倍,即ab边所受安培力在第3 s末的大小等于第1 s末所受安培力大小的3倍,C项正确,D项错误.
5 [2019全国Ⅱ·21,6分,难度★★★★☆](多选)如图,两条光滑平行金属导轨固定,所在平面与水平面夹角为θ,导轨电阻忽略不计.虚线ab、cd均与导轨垂直,在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场.将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好.已知PQ进入磁场时加速度恰好为零.从PQ进入磁场开始计时,到MN离开磁场区域为止,流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是
5.AD　根据题述,PQ进入磁场时加速度恰好为零,两导体棒从同一位置释放,则两导体棒进入磁场时的速度相同,产生的感应电动势大小相等,若释放两导体棒的时间间隔足够长,在PQ通过磁场区域一段时间后MN进入磁场区域,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过PQ的电流随时间变化的图象可能是A;由于两导体棒从同一位置释放,两导体棒进入磁场时产生的感应电动势大小相等,MN进入磁场区域切割磁感线产生感应电动势,回路中产生的感应电流不可能小于I1,B错误;若释放两导体棒的时间间隔较短,在PQ没有出磁场区域时MN就进入磁场区域,则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变,两棒不受安培力作用,二者在磁场中做加速运动,PQ出磁场后,MN切割磁感线产生感应电动势和感应电流,且感应电流一定大于I1,受到安培力作用,由于安培力与速度成正比,则MN所受的安培力一定大于MN的重力沿斜面方向的分力,所以MN一定做减速运动,回路中感应电流减小,流过PQ的电流随时间变化的图象可能是D,C错误.
6 [2021上海·20,16分,难度★★★★☆]如图(a)所示,竖直放置的足够长的光滑平行导轨,宽L=0.75 m,导轨位于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度B=0.8 T.一根电阻不计的金属棒跨接在导轨上,上方接如图所示的电路,R0=10 Ω,R为一电阻性元件.开关S断开时,金属棒由静止释放,其从下落到做匀速运动的过程中R的U-I图线如图(b)所示.g取10 m/s2.(1)求金属棒做匀速直线运动时的速度;(2)求金属棒的质量;(3)若金属棒匀速运动一段时间后,开关S闭合,求经过足够长时间后金属棒的动能.
第29练　电磁感应中的动力学、能量、动量问题
1 [2021全国甲·21,6分,难度★★★☆☆](多选)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈,两线圈的质量相等,但所用导线的横截面积不同,甲线圈的匝数是乙的2倍.现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落,一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域,磁场的上边界水平,如图所示.不计空气阻力,已知下落过程中线圈始终平行于纸面,上、下边保持水平.在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前,可能出现的是A.甲和乙都加速运动 B.甲和乙都减速运动C.甲加速运动,乙减速运动 D.甲减速运动,乙加速运动
4 [2020海南·13,4分,难度★★★★★](多选)足够长的间距d=1 m的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内,导轨间存在一个宽度L=1 m的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B=0.5 T,方向如图所示.一根质量ma=0.1 kg、阻值R=0.5 Ω的金属棒a以初速度v0=4 m/s从左端开始沿导轨滑动,穿过磁场区域后,与另一根质量mb=0.2 kg、阻值R=0.5 Ω的原来静置在导轨上的金属棒b发生弹性碰撞,两金属棒始终与导轨垂直且接触良好,导轨电阻不计,则A.金属棒a第一次穿过磁场时做匀减速直线运动B.金属棒a第一次穿过磁场时回路中有逆时针方向的感应电流C.金属棒a第一次穿过磁场区域的过程中,金属棒b上产生的焦耳热为0.25 JD.金属棒a最终停在距磁场左边界0.8 m处