2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 考前十天必考熱點(diǎn)沖刺 熱考12 電磁感應(yīng)

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1、熱考12　電磁感應(yīng) 一、選擇題 1．(多選)(2019年海南瓊海模擬)如圖所示，一有限范圍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，寬為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里．一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，總電阻為R，在拉力作用下，以速度v向右勻速地通過該磁場(chǎng)區(qū)域．若d＞L，則在線框通過磁場(chǎng)的過程中，下述說法正確的是(　　) A．感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針 B．感應(yīng)電流的大小為 C．線框中產(chǎn)生的熱量為 D．拉力做的總功為 【答案】AC 2．(多選)如圖所示，CD、EF是兩條水平放置的電阻可忽略的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌固定不動(dòng)，間距為L(zhǎng)，在水平導(dǎo)軌的左側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度

2、大小為B.導(dǎo)軌的右端接有一電阻R，左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接．將一阻值也為R，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放，導(dǎo)體棒最終恰好停在磁場(chǎng)的右邊界處．己知導(dǎo)體棒與水平導(dǎo)軌接觸良好，則下列說法中正確的是(　　) A．電阻R的最大電流為 B．電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為mgh C．磁場(chǎng)左右邊界的長(zhǎng)度d為 D．流過電阻R的電荷量為 【答案】AD 【解析】金屬棒下滑過程中，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得mgh＝mv2，得金屬棒到達(dá)水平面時(shí)的速度v＝，金屬棒到達(dá)水平面后進(jìn)入磁場(chǎng)受到向左的安培力做減速運(yùn)動(dòng)，則剛到達(dá)水平面時(shí)的速度最大，所以最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv，最大的感應(yīng)電流為I＝

3、＝，故A正確；金屬棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)械能最終轉(zhuǎn)化為焦耳熱，即Q＝mgh，故電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為QR＝Q＝mgh，故B錯(cuò)誤；對(duì)導(dǎo)體棒，經(jīng)時(shí)間t穿過磁場(chǎng)，由動(dòng)量定理得－F安Δt＝BLΔt＝－mv，而q＝Δt，變形得BLq＝mv，解得q＝＝，而由q＝Δt＝Δt＝×Δt＝和S＝Ld，解得d＝＝，故C錯(cuò)誤，D正確． 3．(多選)(2019年福建福州模擬)如圖所示，xOy平面為光滑水平面，現(xiàn)有一長(zhǎng)為d寬為L(zhǎng)的線框MNPQ在外力F作用下，沿x軸正方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，空間存在豎直方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝B0cosx(式中B0為已知量)，規(guī)定豎直向下方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度正方向，線框電阻為R0，t＝

4、0時(shí)刻MN邊恰好在y軸處，下列說法正確的是(　　) A．外力F為恒力 B．t＝0時(shí)，外力大小F＝ C．通過線圈的瞬時(shí)電流I＝ D．經(jīng)過t＝，線圈中產(chǎn)生的電熱Q＝ 【答案】BC 【解析】由于磁場(chǎng)是變化的，故切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為變值，安培力也會(huì)變力．故要保持其勻速運(yùn)動(dòng)，外力F不能為恒力，A錯(cuò)誤．t＝0時(shí)，左右兩邊的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B0，方向相反，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝2B0Lv，拉力等于安培力即F＝2B0IL＝，B正確；由于兩邊正好相隔半個(gè)周期，故產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向相同，經(jīng)過的位移為vt；瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)E＝2B0Lvcos，瞬時(shí)電流I＝，C正確；由于瞬時(shí)電流成余弦規(guī)律變化，故可知感應(yīng)電流的有

5、效值I＝，故產(chǎn)生的電熱Q＝I2Rt＝，D錯(cuò)誤． 二、計(jì)算題 4．(2019年福建福州模擬)如圖，在豎直平面內(nèi)有兩條間距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌，上端接有一個(gè)阻值為R的電阻和一個(gè)耐壓值足夠大的電容器，電容器的電容為C，且不帶電．質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab垂直跨在導(dǎo)軌上，接觸良好．導(dǎo)軌所在空間有垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.S為單刀雙擲開關(guān)．現(xiàn)將開關(guān)S接1，由靜止釋放導(dǎo)體棒ab.已知重力加速度為g，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，不計(jì)一切摩擦． (1)當(dāng)金屬棒向下運(yùn)動(dòng)的速度為v1時(shí)，電容器所帶的電量q； (2)求導(dǎo)體棒ab下落h高度時(shí)的速度大小v2； (3)當(dāng)速度為v2時(shí)迅

6、速將開關(guān)S接2，請(qǐng)分析說明此后導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動(dòng)情況；并計(jì)算導(dǎo)體棒ab在開關(guān)接2后又下落足夠大的高度H的過程中電阻R上所產(chǎn)生的電熱Q. 【答案】(1)CBLv1　(2)　(3)mgH＋－ 【解析】(1)金屬棒向下以速度為v1切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv1 電容器所帶電荷量q＝CE＝CELv1. (2)設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)，金屬棒速度變化為Δv 金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化ΔE＝BLΔv 電容器兩極板電壓變化ΔU＝BLΔv 電容器所帶電荷量變化Δq＝CΔU＝CBLΔv 金屬棒中的電流I＝＝CBL＝CBLa 對(duì)金屬棒，由牛頓第二定律有mg－BIL＝ma 聯(lián)立解得a＝ 可以看出加

7、速度與時(shí)間無關(guān)，說明金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)h時(shí)的速度為v2，由v＝2ah 解得v2＝. (3)此時(shí)迅速將開關(guān)S接2.若重力大于安培力，則棒先做加速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng)；若重力等于于安培力，則棒做勻速運(yùn)動(dòng)；若重力小于安培力，則棒先做減速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng)． 因?yàn)樽詈髣蛩?，所以由平衡條件mg＝F安＝ 解得v3＝ 對(duì)導(dǎo)體棒在該過程使用動(dòng)能定理 mgH－W克安＝mv－mv 故此過程中電阻R上產(chǎn)生的電熱 Q＝W克安＝mgH＋－. 5．(2019年甘肅蘭州一診)如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN，PQ傾斜放置，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角θ＝30°，兩導(dǎo)軌間距L＝10 m

8、，底端NQ兩點(diǎn)連接R＝1.0 Ω的電阻，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面斜向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.6 T．質(zhì)量m＝0.2 kg，阻值r＝0.50 Ω的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置，在平行于導(dǎo)軌平面向上的拉力F作用下沿導(dǎo)軌向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度v＝10 m/s.撤去拉力F后，導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌繼續(xù)運(yùn)動(dòng)l＝20 m后速度減為零．運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終 垂直并接觸良好，g＝10 m/s2，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．求： (1)拉力F的大?。? (2)撤去拉力F后導(dǎo)體棒上升的過程中電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱Q和通過的電量q. 【答案】(1)3.4 N　(2) J　0.8 C 【解析】(1)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E＝BLv＝6 V 感應(yīng)電流為I＝＝4 A 由導(dǎo)體棒受力平衡可得 F＝FA＋mgsin θ＝BIL＋mgsin θ＝3.4 N. (2)撤去外力后，由動(dòng)能定理得到 －mgsin θ·l－W克＝0－mv2 得到W克＝8 J 電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝W克＝×8 J＝ J. 電量q＝＝＝0.8 C. - 5 -