2019版高考物理二轮复习课时跟踪训练13电磁感应问题.doc

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1、1课时跟踪训练(十三) 电磁感应问题一、选择题(14 题为单项选择题，510 题为多项选择题)1(2018安徽省合肥三模)如图所示，两相邻有界匀强磁场的宽度均为 L，磁感应强度大小相等、方向相反，均垂直于纸面有一边长为 L 的正方形闭合线圈向右匀速通过整个磁场用 i 表示线圈中的感应电流，规定逆时针方向为电流正方向，图示线圈所在位置为位移起点，则下列关于 i x 的图象中正确的是( )C 线圈进入磁场，在进入磁场的 0 L 的过程中， E BLv，电流 I ，根据右手BLvR定则判断方向为逆时针方向，为正方向；在 L2 L 的过程中，电动势 E2 BLv，电流 I，根据右手定则判断方向为顺时针

2、方向，为负方向；在 2L3 L 的过程中， E BLv，电2BLvR流 I ，根据右手定则判断方向为逆时针方向，为正方向；故 ABD 错误，C 正确；故选BLvRC.2图 a 和图 b 是教材中演示自感现象的两个电路图， L1和 L2为电感线圈，实验时，断开开关 S1瞬间，灯 A1突然闪亮，随后逐渐变暗，闭合开关 S2，灯 A2逐渐变亮，而另一个相同的灯 A3立即变亮，最终 A2与 A3的亮度相同，下列说法正确的是( )2A图 a 中，A 1与 L1的电阻值相同B图 a 中，闭合 S1，电路稳定后，A 1中电流大于 L1中电流C图 b 中，变阻器 R 与 L2的电阻值相同D图 b 中，闭合 S

3、2瞬间， L2中电流与变阻器 R 中电流相等C 分析图 a，断开开关 S1瞬间，A 1突然闪亮，说明流经 A1的电流瞬间增大，从而得到 S1闭合，电路稳定时，A 1中的电流小于 L1中的电流，所以选项 B 错误，由并联电路特点可知，A 1的电阻值大于 L1的电阻值，所以选项 A 错误，分析图 b，开关 S2闭合后，灯 A2逐渐变亮，A 3立即变亮，说明闭合 S2瞬间 A2与 A3中的电流不相等，那么 L2与 R 中的电流也不相等，所以选项 D 错误最终 A2与 A3亮度相同，说明流经 A2与 A3的电流相同，由欧姆定律可知， R 与 L2的电阻值相等，所以选项 C 正确3(2018山东省济南市

4、高三一模)近来，无线充电成为应用于我们日常生活中的一项新科技，其中利用电磁感应原理来实现无线充电是比较成熟的一种方式，电动汽车无线充电方式的基本原理如图所示：路面下依次铺设圆形线圈，相邻两个线圈由供电装置通以反向电流，车身底部固定感应线圈，通过充电装置与蓄电池相连，汽车在此路面上行驶时，就可以进行充电在汽车匀速行驶的过程中，下列说法正确的是( )A感应线圈中电流的磁场方向一定与路面线圈中电流的磁场方向相反B感应线圈中产生的是方向改变、大小不变的电流C感应线圈一定受到路面线圈磁场的安培力，会阻碍汽车运动D给路面下的线圈通以同向电流，不会影响充电效果C A 项：由于路面下铺设圆形线圈，相邻两个线圈

5、的电流相反，所以感应线圈中电流的磁场方向不一定与路面线圈中电流的磁场方向相反，故 A 错误；B 项：由于路面上的线圈中的电流不知是怎么变化，即产生的磁场无法确定变化情况，所以感应线圈中的电流大小不能确定，故 B 错误；C 项：感应线圈随汽车一起运动过程中会产生感应电流，在路面线圈的磁场中受到安培力，根据“来拒去留”可知，此安培力阻碍相对运动，即阻碍汽车运动，故 C 正确；D 项：给路面下的线圈通以同向电流时，路面下的线圈产生相同方向3的磁场，穿过感应线圈的磁通量变小，变化率变小，所以产生的感应电流变小，故 D 错误4(2018高考物理全真模拟三)如图 A 中水平放置的 U 形光滑金属导轨 NM

6、PQ， MN 接有电键 K，导轨宽度为 L，其电阻不计在左侧边长为 L 的正方形区域存在方向竖直向上磁场 B，其变化规律如图 B 所示；中间一段没有磁场，右侧一段区域存在方向竖直向下的匀强磁场，其磁感应强度为 B0，在该段导轨之间放有质量为 m、电阻为 R、长为 L 的金属棒ab.若在图 B 所示的 t0/2 时刻关闭电键 K，则在这一瞬间( )A金属棒 ab 中的电流方向为由 a 流向 bB金属棒 ab 中的电流大小为LB0t0RC金属棒 ab 所受安培力方向水平向右D金属棒 ab 的加速度大小为L3B20mt0RC 根据楞次定律可得金属棒 ab 中的电流方向为由 b 流向 a，故 A 错误

7、；根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势： E S L2，所以金属棒 ab 中的电流大小为： I B t B0t0 ERL2，故 B 错误；金属棒 ab 的电流方向为由 b 流向 a，根据左手定则可得 ab 棒所受安培B0Rt0力方向水平向右，C 正确；根据牛顿第二定律可得金属棒 ab 的加速度大小为a mIL ，故 D 错误所以 C 正确，ABD 错误BILm B02 B20L32Rmt05(2018山东省日照市高三 5 月校际联考)如图所示，一足够长的光滑平行金属轨道，其轨道平面与水平面成 角，上端用一电阻 R 相连，处于方向垂直轨道平面向上的匀强磁场中质量为 m、电阻为 r 的金属杆 ab

8、，从高为 h 处由静止释放，下滑一段时间后，金属杆开始以速度 v 匀速运动直到轨道的底端金属杆始终保持与导轨垂直接触良好，轨道电阻及空气阻力均可忽略不计，重力加速度为 g.则( )A金属杆加速运动过程中的平均速度大于v2B金属杆加速运动过程中克服安培力做功的功率小于匀速运动过程中克服安培力做功4的功率C当金属杆的速度为 时，它的加速度大小为v2 gsin 2D整个运动过程中电阻 R 产生的焦耳热为 mgh mv212ABC 若金属杆匀加速运动，则平均速度为 ，实际上金属杆加速运动中，加速度不断v2减小，速度时间图象的斜率不断减小，在相同间内金属杆通过位移大于匀加速运动的位移，金属杆平均速度大于

9、匀加速运动的平均速度 ，A 正确；金属杆加速运动过程中，安培v2力平均值小于匀速运动的安培力，且加速运动的平均速度小于匀速直线的速度，因此金属杆加速运动过程中，克服安培力做功的功率小于匀速运动过程中克服安培力做功的功率，B 正确；根据匀速直线运动时，金属杆速度大小为 v，所受的安培力大小为 ，此时依B2L2vR r据平衡状态，则有 mgsin ；金属杆的速度为 时，它所受的安培力为 ，据B2L2vR r v2 B2L2v2R r牛顿第二定律解得 mgsin ma，联立得 a ，C 正确；根据能量守恒定B2L2v2R r gsin 2律可知整个运动过程中回路产生的焦耳热为 mgh mv2，所以

10、R 上产生的焦耳热小于 mgh12mv2，D 错误126两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直，边长为 0.1 m、总电阻为 0.005 的正方形导线框 abcd 位于纸面内， cd 边与磁场边界平行，如图(a)所示已知导线框一直向右做匀速直线运动， cd 边于 t0 时刻进入磁场线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)下列说法正确的是( )A磁感应强度的大小为 0.5 TB导线框运动速度的大小为 0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向外D在 t0.4 s 至 t0.6 s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为 0.1 N

11、BC 由图象可知，从导线框的 cd 边进入磁场到 ab 边刚好进入磁场，用时为 0.2 s，5可得导线框运动速度的大小 v m/s0.5 m/s，B 对0.10.2由图象可知， cd 边切割磁感线产生的感应电动势 E0.01 V，由公式 E BLv，可得磁感应强度的大小 B T0.2 T，A 错0.010.10.5ca 边进入磁场时感应电流的方向为顺时针时，对 cd 边应用右手定则可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，C 对t0.4 s 至 t0.6 s 时间段为 cd 边离开磁场， ab 边切割磁感线的过程由闭合电路欧姆定律及安培力公式得安培力 F ，代入数据得 F0.04 N，D 错BEL

12、R7(2018山东省潍坊市高三三模)如图所示，两平行导轨间距为 L，倾斜部分和水平部分长度均为 L，倾斜部分与水平面的夹角为 37， cd 间接电阻 R，导轨电阻不计质量为 m 的金属细杆静止在倾斜导轨底端，与导轨接触良好，电阻为 r.整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化关系为 B B0 kt(k0)，在杆运动前，以下说法正确的是( )A穿过回路的磁通量为 2(B0 kt)L2B流过导体棒的电流方向为由 b 到 aC回路中电流的大小为1.8kL2R rD细杆受到的摩擦力一直减小BC A、由 BS 效 ( B0 kt)(L2 L2cos 37)1.8( B0 kt)L2，故 A

13、 错误C、磁感应强度均匀增大，产生的感生电动势，由法拉第电磁感应定得E n S k(L2 L2cos37)1.8 k L2，由全电路欧姆定律得 I t B t ER r，则 C 正确B、由楞次定律可得感应电流的方向俯视为顺时针方向，即电流流向1.8 kL2R r为 b 到 a，B 正确D、因感应电流大小恒定，则细杆所受的安培力 F BIL 因 B 逐渐增大而增大，由左手定则知方向水平向右，对杆的平衡知识可得 mgsin f BILcos ，则摩擦力先向上逐渐减小到零，后向下逐渐增大，D 错误故选 B、C.8(2018山东省淄博一中高三三模)如图所示， 用粗细均匀的电阻丝制成形状相同、大小不同的

14、甲、乙两个矩形框甲对应边的长度是乙的两倍，二者底边距离匀强磁场上边界高度 h 相同，磁场方向垂直纸面向里，匀强磁场强度 d 足够大不计空气阻力，适当调6整高度 h，将二者由静止释放，甲将以恒定速度进入匀强磁场中在矩形线框进入磁场的整个过程中，甲、乙的感应电流分别为 I1和 I2，通过导体棒截面的电量分别为 q1和 q2，线框产生的热量分别为 Q1和 Q2，线框所受到的安培力分别是 F1和 F2，则以下结论中正确的是( )A I1I2 B q14 q2 C Q14 Q2 D F12 F2CD 设甲的宽度为 L，周长为 l，则乙的宽度为 ，周长为 ，那么甲的质量是乙质量L2 l2的两倍，根据电阻

15、R ，可得 ，由题意可知甲做匀速运动： m1g BI1L0，感应电lS R1R2 21动势为： E1 BLv1，感应电流为： I1 ，联立以上可得： m1g 0，同理对乙有：E1R1 B2L2v1R1m2g m2a，联立以上可得 a0，说明乙也匀速运动且 v1 v2 ，感应电流为：B2L2v24R2 2ghI ，结合以上易得 I1 I2，故 A 错误；电量为 q ，可得： ，故 B 错误；BLvR R BSR q1q2 21产生的热量为： Q I2Rt，由运动学公式可得： ，联立以上可得： ，故 C 正确；t1t2 21 Q1Q2 41安培力为： F ，根据以上可得： ，故 D 正确所以 CD

16、 正确，AB 错误B2L2vR F1F2 219(2018山东省烟台市高三下学期诊断测试)如图所示，空间直角坐标系的 xOz 平面是光滑水平面，空间中有沿 z 轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为 B.现有两块平行的薄金属板，彼此间距为 d，构成一个电容为 C 的电容器，电容器的下极板放在 xOz 平面上；在两板之间焊接一根垂直于两板的电阻不计的金属杆 MN，已知两板和杆 MN 的总质量为 m，若对杆 MN 施加一个沿 x 轴正方向的恒力 F，两金属板和杆开始运动后，则( )A金属杆 MN 中存在沿 M 到 N 方向的感应电流7B两金属板间的电压始终保持不变C两金属板和杆做加速度大小为 的匀加

17、速直线运动FB2d2CD单位时间内电容器增加的电荷量为CBdFm B2d2CAD 由右手定则可知，充电电流方向为：由 M 流向 N，故 A 正确；设此装置匀加速平移的加速度为 a，则时间 t 后速度 v at， MN 切割磁感线产生电动势： E BLv Bdat，即电容器两板电压： U E BLat， U 随时间增大而增大，电容器所带电量 Q CU CBdat， MN间此时有稳定的充电电流： I CBda，方向向下，根据左手定则可知， MN 受到向左的安Qt培力： F 安 BIL CB2d2a，以整个装置为研究对象，由牛顿第二定律得： F F 安 ma，即：F CB2d2a ma，解得： a

18、，方向沿 Z 方向，则单位时间内电容器增加的电荷量Fm B2d2C为 CBda ，故 BC 错误，D 正确；故选 AD. Q t CBdFm B2d2C10(2018湖北省武汉市高三综合训练)如图所示，一个半径为 r、粗细均匀、阻值为 R 的圆形导线框，竖直放置在磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直现有一根质量为 m、电阻不计的导体棒，自圆形线框最高点由静止释放，棒在下落过程中始终与线框保持良好接触已知下落距离为 时棒的速度大小为 v1，下落到圆心 Or2时棒的速度大小为 v2，忽略摩擦及空气阻力，下列说法正确的是( )A导体棒下落距离为 时，棒中感应电流的方向向右r2B

19、导体棒下落距离为 时，棒的加速度的大小为 gr2 27B2r2v12mRC导体棒下落到圆心时，圆形导线框的发热功率为B2r2v2RD导体棒从开始下落到经过圆心的过程中，圆形导线框产生的热量为 mgr mv12 2BD A 项：导体棒下落过程中切割磁感线，根据右手定则可知，棒中感应电流的方向向左，故 A 错误；B 项：棒下落距离为 时，棒有效的切割长度为 L2 rcos30 r，弦r2 38所对的圆心角为 120，则圆环上半部分的电阻为 ，圆环下半部分的电阻为R3 2R3由外电路并联电阻为： R1 R32R3R 2R9此时，回路中感应电动势为 E BLv， I ，安培力 F BIL，ER1联立得

20、： F 由牛顿第二定律得： mg F maB2 3r 2v1R1得： a g ，故 B 正确；27B2r2v12mRC 项：导体棒下落到圆心时，棒有效的切割长度为 2r，回路中的总电阻为 ，电动势为R4E B2rv2，根据公式 P ，故 C 错误；D 项：从开始下E2R4 B2rv2 2R4 16B2r2v2R落到经过圆心的过程中，棒的重力势能减小转化为棒的动能和内能，根据能量守恒定律得：mgr mv Q，解得 Q mgr mv ，故 D 正确12 2 12 2二、非选择题11(2018湖北省武汉市高三下学期五月理综训练)电磁感应式无线充电系统原理如图(a)所示，给送电线圈中通以变化的电流，就

21、会在邻近的受电线圈中产生感应电流，从而实现充电器与用电装置之间的能量传递某受电线圈的匝数 n50 匝，电阻 r1.0 ， c、 d 两端接一阻值 R9.0 的电阻，当送电线圈接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化的规律如图(b)所示求(结果保留 2 位有效数字)(1)t1到 t2时间内，通过电阻 R 的电荷量；9(2)在一个周期内，电阻 R 产生的热量解析 (1)受电线圈中产生的感应电动势的平均值 n .通过电阻的电流的平均值E tIER r通过电阻的电荷量 q tI由图 b 知，在 t1到 t2的时间内 4.010 4 Wb解得： q2.010 3 C；(2

22、)由图 b 知 T10 3 s又 2T受电线圈中产生的电动势的最大值 Em n m线圈中的感应电流的最大值 ImEmr R通过电阻的电流的有效值 IIm2电阻在一个周期内产生的热量 Q I2RT解得： Q5.710 2 J.答案 见解析12(2018衡中同卷(五)如图甲所示，两个形状相同、倾角均为 37的足够长的斜面对接在一起，左侧斜面粗糙，右侧斜面光滑一个电阻不计、质量 m1 kg 的足够长的U 形金属导轨 MM N N 置于左侧斜面上，导轨 MM N N 与斜面间的动摩擦因数 0.5，质量 m1 kg、电阻为 R 的光滑金属棒 ab 通过跨过定滑轮的轻质绝缘细线与质量为 m0的滑块相连，金

23、属棒 ab 与导轨 MM N N 接触良好且始终垂直(金属棒 ab 始终不接触左侧斜面)，左侧斜面处于垂直斜面向下的匀强磁场中初始状态时，托住滑块，使导轨 MM N N、金属棒 ab 及滑块组成的系统处于静止状态，某时刻释放滑块，当其达到最大速度时，导轨MM N N 恰好要向上滑动已知细线始终与斜面平行，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 370.6，cos 370.8，重力加速度 g 取 10 m/s2.(1)求滑块的质量 m0；(2)以释放滑块的时刻为计时起点，滑块的速度 v 随时间 t 的变化情况如图乙所示，若匀强磁场的磁感应强度 B2 T，导轨 MM N N 宽度 L m，求在滑块加速

24、运动过程中系7统产生的焦耳热10解析 (1)当滑块与金属棒 ab 达到最大速度时，导轨 MM N N 恰好不能向上滑动，导轨与左侧斜面间的静摩擦力向下达到最大，对导轨由平衡条件得mgsin 37 2mgcos 37 F 安解得 F 安 14 N对滑块及金属棒 ab 组成的系统由平衡条件得mgsin 37 F 安 m0gsin 37解得 m0 kg103(2)达到最大速度时安培力 F 安 BIL 14 NB2L2vR由图乙知最大速度 v1 m/s解得 R2 加速阶段对滑块及金属棒 ab 组成的系统由动量定理得m0gtsin 37 mgtsin 37 B Lt( m0 m)vI加速阶段通过金属棒 ab 的电荷量 q tI又结合法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律可得q ，解得 x m R BLxR 41105加速阶段由能量守恒得m0gxsin 37 mgxsin 37 (m0 m)v2 Q12解得 Q3.3 J即滑块在加速运动过程中系统产生的焦耳热为 3.3 J.11答案 (1) kg (2)3.3103