高考物理三轮考前通关 终极猜想9 电磁感应

终极猜想九电磁感应(本卷共12小题，满分60分．建议时间：30分钟)一、单项选择题1.如图1所示，A、B、C为三只相同的灯泡，且灯泡的额定电压均大于电源电动势，电源内阻不计，L是一个直流电阻不计、自感系数较大的线圈，先将K1、K2合上，稳定后突然断开K2.已知在此后过程中各灯均无损坏，则以下说法中正确的是 ()．图1A．C灯亮度保持不变B．C灯闪亮一下后逐渐恢复到原来的亮度C．B灯亮度保持不变D．B灯后来的功率是原来的一半答案B2.处于竖直向上匀强磁场中的两根电阻不计的平行金属导轨，下端连一电阻R，导轨与水平面之间的夹角为θ.一电阻可忽略的金属棒ab，开始时固定在两导轨上某位置，棒与导轨垂直．如图2所示，现释放金属棒让其由静止开始沿轨道平面下滑．就导轨光滑和粗糙两种情况比较，当两次下滑的位移相同时，则有()．图2A．重力势能的减少量相同B．机械能的变化量相同C．磁通量的变化率相同D．产生的焦耳热相同解析当两次下滑的位移相同时，易知重力势能的减少量相同，则选项A正确；两次运动的加速度不同，所用时间不同，速度不同，产生的感应电动势不同，磁通量的变化率也不同，动能不同，机械能的变化量不同，则产生的焦耳热也不同，故选项B、C、D均错误．答案A3.如图3所示，半径为R的圆形导线环对心、匀速穿过半径也为R的圆形匀强磁场区域，规定逆时针方向的感应电流为正．导线环中感应电流i随时间t的变化关系如图所示，其中最符合实际的是 ()．图3解析当导线环进入磁场时，有效切割长度在变大，由E＝BLv可得，产生的感应电动势变大，感应电流变大且变化率越来越小，由楞次定律可得，这时电流的方向和规定的正方向相同；当导线环出磁场时，有效切割长度变小，电流变小且变化率越来越大，由楞次定律可得，这时电流的方向与规定的正方向相反．对比各选项可知，答案选B.答案B4.一质量为m、电阻为r的金属杆ab以一定的初速度v0从一光滑的平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30°角，两导轨上端用一电阻R相连，如图4所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，则下列说法错误的是 ()．图4A．向上滑行的时间小于向下滑行的时间B．向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻R上产生的热量C．向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电量相等D．金属杆从开始上滑至返回出发点，电阻R上产生的热量为eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)－v2)解析金属杆沿斜面向上运动时安培力沿斜面向下，沿斜面向下运动时安培力沿斜面向上，所以上升过程的加速度大于下滑过程的加速度，因此向上滑行的时间小于向下滑行的时间，A对；向上滑行过程的平均速度大，感应电流大，安培力做的功多，R上产生的热量多，B对；由q＝eq\f(ΔΦ,R＋r)知C对；由能量守恒定律知回路中产生的总热量为eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)－v2)，D错．答案D5．面积为S，带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图5甲所示．有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图乙所示，欲使重力不计、电荷量为＋q的微粒在平板之间处于静止状态，所施加的外力F随时间t的变化关系是(竖直向下为力F的正方向)()．图5解析0～1s内情况：由楞次定律可知，上极板带负电，下极板带正电，因微粒带正电，则微粒所受电场力方向竖直向上，为使微粒静止，故外力F应竖直向下；1～2s内情况：由楞次定律可知，上极板带正电，下极板带负电，因微粒带正电，则粒子所受电场力方向竖直向下，为使微粒静止，外力F应竖直向上；2～3s内情况：由楞次定律可知，上极板带正电，下极板带负电，微粒受电场力方向竖直向下，故外力F竖直向上；3～4s内情况：上极板带负电，下极板带正电，微粒所受电场力方向竖直向上，故外力F应竖直向下．整个过程，两极板间的电场强度大小E＝eq\f(U,d)＝eq\f(\f(ΔB,Δt)S,d)＝eq\f(S,10d)，电场力为eq\f(qS,10d).正确答案为B.答案B6．如图6甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1L2之间、L3L4之间存在匀强磁场，大小均为1T，方向垂直于虚线所在平面．现有一矩形线圈abcd，宽度cd＝L＝0.5m，质量为0.1kg，电阻为2Ω，将其从图示位置静止释放(cd边与L1重合)，速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，已知t1～t2的时间间隔为0.6s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向．(重力加速度g取10m/s2)则图6A．在0～t1时间内，通过线圈的电荷量为0.5CB．线圈匀速运动的速度大小为8m/sC．线圈的长度为1mD．0～t3时间内，线圈产生的热量为4.2J解析t2～t3时间ab在L3L4内做匀速直线运动，而E＝BLv2，F＝Beq\f(E,R)L，F＝mg解得：v2＝eq\f(mgR,B2L2)＝8m/s，选项B正确．从cd边出L2到ab边刚进入L3一直是匀加速，因而ab刚进磁场时，cd也应刚进磁场，设磁场宽度是d，有：3d＝v2t－eq\f(1,2)gt2，得：d＝1m，有ad＝2d＝2m，选项C错误，在0～t3时间内由能量守恒得：Q＝mg·5d－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝1.8J，选项D错误.0～t1时间内，通过线圈的电荷量为q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BdL,R)＝0.25C，选项A错误．答案B二、多项选择题7.(·宁德模拟)如图7所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，则下列说法正确的是 图7A．产生的焦耳热之比为1∶4B．产生的焦耳热之比为1∶1C．通过铜丝某截面的电量之比为1∶2D．通过铜丝某截面的电量之比为1∶4答案AC8.如图8，正方形线框的边长为L，电容器的电容量为C.正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁感应强度以k的变化率均匀减小时，则()．图8A．线框产生的感应电动势大小为kL2B．电压表没有读数C．a点的电势高于b点的电势D．电容器所带的电荷量为零解析由于线框的一半放在磁场中，因此线框产生的感应电动势大小为eq\f(kL2,2)，A选项错误；由于线框所产生的感应电动势是恒定的，且线框连接了一个电容器，相当于电路断路，外电压等于电动势，内电压为零，而接电压表的这部分相当于电内路，因此，电压表两端无电压，电压表没有读数，B选项正确；根据楞次定律可以判断，a点的电势高于b点的电势，C选项正确；电容器所带电荷量为Q＝Ceq\f(kL2,2)，D选项错误．答案BC9.如图9所示，竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则 ()．图9A．上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功B．上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功C．上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率D．上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率解析线圈上升过程中，加速度增大且在减速，下降过程中，运动情况比较复杂，有加速、减速或匀速等，把上升过程看作反向的加速，可以比较当运动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论：上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短，由P＝eq\f(mgh,t)知，上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率，故正确选项为A、C.答案AC10．如图10甲所示，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B0＝0.5T，并且以eq\f(ΔB,Δt)＝0.1T/s的变化率均匀增加．图象如图乙所示，水平放置的导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽度L＝0.5m，在导轨上放着一金属棒MN，电阻R0＝0.1Ω，并且水平细线通过定滑轮悬吊着质量M＝0.2kg的重物．导轨上的定值电阻R＝0.4Ω，与P、Q端点相连组成回路．又知PN长d＝0.8m．在重物被拉起的过程中，下列说法中正确的是(g取10N/kg) ()．图10A．电流的方向由P到QB．电流的大小为0.1AC．从磁感应强度为B0开始计时，经过495s的时间，金属棒MN恰能将重物拉起D．电阻R上产生的热量约为16J答案AC11.如图11所示，在倾角为θ的斜面上固定两条光滑导轨MN、PQ，电阻不计，导轨处于垂直于斜面向上的匀强磁场中．在导轨上放置一质量为m的金属棒ab，并对其施加一平行斜面向上的恒定作用力，使其加速向上运动．某时刻在导轨上再由静止放置一个与ab相同的金属棒cd，cd棒恰好能保持静止，且ab棒同时由加速运动变为匀速运动，则 ()．图11A．外力大小为mgsinθB．外力大小为2mgsinθC．放置cd棒前外力的功率保持不变D．金属棒cd受到的安培力大小为mgsinθ解析cd棒置于导轨上时，恰好能保持静止，则F安＝mgsinθ，选项D正确；cd棒置于导轨上之前，ab棒虽然切割磁感线，产生感应电动势，但没有形成回路，没有电流，不受安培力，放上cd棒瞬间电路闭合，产生感应电流，也就受到安培力，此时ab棒匀速运动，故有F外＝F安＋mgsinθ，显然，F外＝2mgsinθ，选项B正确，A错误；放置cd棒前外力不变，速度不断增大，所以外力的功率逐渐增大，选项C错误．答案BD12.如图12所示，一有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域的左侧相距为L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直．现使线框以速度v匀速穿过磁场区域，若以初始位置为计时起点，规定电流逆时针方向时的电动势方向为正，B垂直纸面向里为正，则以下关于线框中的感应电动势、磁通量、感应电流及电功率的四个图象中正确的是()．图12解析在第一阶段，磁通量等于零，感应电动势为零，感应电流为零，电功率为零．在第二阶段Φ＝BS＝BLvt，E＝BL