新教材2023年高考物理总复习考案22周测卷十八电磁感应的综合问题课件

考案二十二[周测卷十八电磁感应的综合问题]本试卷满分100分，考试时间90分钟。一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。1．(2023·河南高三专题练习)疫情期间，为确保社区居家隔离观察人员管控技防措施有效发挥作用，工作人员启用了如图所示的门磁系统，强磁棒固定在门框上，线圈和发射系统固定在房门上，当房门关闭时穿过线圈的磁通量最大，当线圈中出现一定强度的电压、电流信号时，自动触发后面的信号发射系统，远程向后台发出报警信号，下列说法中正确的是()BA．门磁系统的工作原理是利用了电流的磁效应B．当房门缓慢打开时门线圈中电压、电流较小C．房门不动时，线圈中会产生恒定的电流D．将强磁棒与线圈和发射系统交换位置后不能起到报警的作用[解析]门磁系统的工作原理是利用了电磁感应原理，A错误；当房门缓慢打开时，门线圈中的磁通量变化的比较慢，则产生的感应电动势较小，感应电流也较小，B正确；房门不动时，线圈中磁通量不发生变化，则不会产生感应电流，C错误；将强磁棒与线圈和发射系统交换位置后，开关门都会使线圈中磁通量发生变化，则都会产生感应电流，都能起报警的作用，D错误。故选B。2．(2022·广东深圳二模)在研究自感现象的实验中，将自感线圈、电阻和电流传感器按如下电路连接。闭合开关后，电流随时间变化的关系是()

AB

CDA[解析]电阻和电流传感器与自感线圈串联，闭合开关后，流过自感线圈的电流增大，电感线圈产生与原电流方向相反的感应电动势，且电动势慢慢变小，则线圈中电流大小逐渐变大，而且变大得越来越慢，最后电流达到稳定值，故A正确，BCD错误。A．通过电阻R的电流方向为P→R→MB．a、b两点间的电压为BLvC．外力F做的功等于电阻R和金属导线产生的焦耳热之和D．外力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热C4．(2022·安徽高三期中)磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定。如图为该新型装置的原理图(从后面朝前看)，过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来。下列说法正确的是()A．磁力刹车利用了电流的磁效应B．磁力刹车属于电磁驱动现象C．磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能D．过山车的质量越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大C[解析]磁力刹车过程会产生涡流，属于电磁感应现象，并非是电流的磁效应，也不属于电磁驱动现象，AB错误；磁力刹车的过程中，铜片穿过磁铁时产生涡流，在磁场中受到安培力作用，阻碍过山车的运动，故磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能，C正确；过山车的速度越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大，和质量无关，D错误。故选C。5．(2023·浙江高三专题练习)如图所示，水平放置的平行光滑导轨左端连接开关K和电源，右端接有理想电压表。匀强磁场垂直于导轨所在的平面。ab、cd两根导体棒单位长度电阻相同、单位长度质量也相同，ab垂直于导轨，cd与导轨成60°角。两棒的端点恰在导轨上，且与导轨接触良好，除导体棒外，其余电阻不计。下列说法正确的是()AA．闭合开关K瞬间，两棒所受安培力大小相等B．闭合开关K瞬间，两棒加速度大小相等C．断开开关K，让两棒以相同的速度水平向右切割磁感线，电压表无示数D．断开开关K，固定ab，让cd棒以速度v沿导轨向右运动时电压表示数为U1；固定cd，让ab棒以速度v沿导轨向右运动时电压表示数为U2，则U1＝U26．(2023·河北高三阶段练习)如图所示，圆形铜盘竖直安装在通过圆心且垂直于盘面的光滑固定转轴O上，盘的边缘缠绕着一根足够长细线，细线的一端挂着质量为m的物体A，物体A下落可使圆盘绕转轴O转动。圆盘中心和边缘通过触片连接两根导线与阻值为R的电阻相连，圆盘处于垂直于圆盘向里的匀强磁场中。不计铜盘的电阻和一切摩擦，由静止释放物体A，下落稳定后，以下说法正确的是()A．铜盘转动的角速度与物体A的质量m成正比B．物体A下落的速度与电阻R的阻值成反比C．电阻R的电功率与物体的质量m成正比D．电阻R的电功率与磁场的磁感应强度成正比A7．(2022·江苏南京市高三阶段练习)如图所示，两条光滑平行导轨ac和bd水平放置于竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接有一平行板电容器C，现给金属棒MN一个水平向右的恒力F，使得金属棒由静止向右运动，下列有关金属棒上的电流随时间变化的图像描述可能正确的是()

A

BC

DCD二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．(2022·河北高三模拟)某同学在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，设计了如图所示的装置：线圈A通过电流表甲、高阻值的电阻R′、滑动变阻器R和开关S连接到干电池上，线圈B的两端接到另一个电流表乙上，两个电流表相同，零刻度居中。闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针的不同的位置如图所示，则()ABDA．当滑片P较快地向左滑动时，甲表指针向右偏转B．当滑片P较快地向左滑动时，乙表指针向左偏转C．断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，甲表指针向左偏转D．断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，乙表指针向左偏转[解析]当滑片P较快地向左滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，A线圈电流变大，甲表指针向右偏转的角度增加，穿过B线圈的向下的磁通量增大，由楞次定律可知，乙表中感应电流从负接线柱流入，指针向左偏转，AB正确；断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，A线圈电流变大，甲表指针向右偏转，由楞次定律可知乙表指针向左偏转，C错误，D正确。故选ABD。10．(2023·湖北恩施市模拟预测)如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F。此时()BCC．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθD．整个装置消耗的机械功率为Fv装置所受的摩擦力为μmgcosθ，所以摩擦力消耗的功率为Pf＝

μmgvcosθ，C正确；导体棒克服安培力和摩擦力做功使得导体棒机械能减少，所以整个装置消耗的机械功率为P消耗＝(F＋μmgcosθ)v，D错误。11．(2023·江西高三模拟)如图1所示，放置于水平面内的两根平行金属导轨MN、PQ左端接有电阻R，金属棒ab跨接在导轨上，形成闭合回路，该空间有竖直方向的匀强磁场，以向上为磁场的正方向，当磁感应强度按图2所示规律周期性变化时，ab棒始终保持静止状态，则下列说法正确的是()AC12．(2023·四川省内江市模拟预测)如图，足够长的间距d＝1m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＝2m的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B＝0.5T，方向如图所示。一根质量ma＝0.1kg，阻值R＝0.5Ω的金属棒a以初速度v0＝8m/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＝0.2kg，阻值R＝0.5Ω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()BCDA．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1.375JD．金属棒a最终停在距磁场左边界1.6m处三、非选择题：本题共5小题，共52分。13．(6分)(2023·全国高三专题练习)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中：(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图。(2)将线圈E插入线圈F中，闭合开关时，线圈F中感应电流的方向与线圈E中电流的绕行方向_______(选填“相同”或“相反”)。(3)在开关处于闭合状态将线圈E拔出时，线圈F中的感应电流的方向与线圈E中电流的绕行方向_______(选填“相同”或“相反”)。[答案]

(1)见解析相反相同[解析](1)实物电路图如图所示(2)闭合开关时，通过线圈F的磁通量增大，由楞次定律可判断，感应电流的磁场阻碍原磁通量的增加，即线圈F中感应电流与线圈E中电流的绕行方向相反。(3)保持开关闭合，将线圈E拔出时，线圈F中磁通量减少，由楞次定律可判断，线圈F中的感应电流与线圈E中电流的绕行方向相同。14．(10分)(2022·湖南高三模拟)如图所示，竖直光滑金属导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感应强度随时间按B1＝b＋kt(k>0，未知)变化，C2中磁场的磁感应强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止。求：(1)通过金属杆AB的电流大小及方向；(2)比例系数k的值。15．(10分)(2023·辽宁高三模拟)如图甲所示，轻质绝缘细线吊着一质量为0.8kg、边长为1m，匝数为20匝的正方形闭合线圈，其总电阻为2Ω。在线圈的中间位置以下区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2。求：(1)0～6s内通过导线横截面的电荷量和线圈产生的焦耳热；(2)在t＝6s时细线的拉力大小。[答案]

(1)q＝3C、Q＝3J

(2)T＝0得0～6s内通过导线横截面的电荷量为q＝3C，0～6s内线圈产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝3J。(2)由图乙可知t＝6s时，磁感应强度大小为B＝0.8T，则线框所受安培力的大小为F＝nBIL＝8N，由楞次定律知，安培力方向向上，则由平衡条件得T＋F＝mg，解得T＝0。16．(12分)(2023·四川省成都市模拟预测)如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，一根金属杆在以v＝2m/s的速度沿导轨匀速向下滑动，下滑过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。M、P间连接一个电阻R＝5.0Ω，金属杆及导轨的电阻不计，已知导轨间距L＝0.5m，磁感应强度B＝1T。金属杆质量m＝0.05kg，导轨平面与水平面间夹角θ＝37°，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。(1)求电阻R中电流I的大小；(2)求金属杆与导轨间的滑动摩擦因数的大小；(3)对金属杆施加一个垂直于金属杆且沿导轨平面向上的恒定拉力F＝0.1N，若金属杆继续下滑x＝2m后速度恰好减为0，求在金属杆减速过程中电阻R上产生的焦耳热。[答案]

(1)0.2A

(2)0.5