2020版高考物理二轮复习专题限时集训11电磁感应定律及其应用含解析

2020版高考物理二轮复习专题限时集训11电磁感应定律及其应用含解析

高考化学总复习 专题限时集训(十一)‎ ‎(建议用时：40分钟)‎ ‎[专题通关练]‎ ‎1．(2019·贵阳期末)如图甲所示，在同一平面内有两个绝缘金属细圆环A、 B，两环重叠部分的面积为圆环A面积的一半，圆环B中电流i随时间t的变化关系如图乙所示，以甲图圆环B中所示的电流方向为负，则A环中(　　)‎ A．没有感应电流 B．有逆时针方向的感应电流 C．有顺时针方向的感应电流 D．感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向 B　[由于A环中磁通量变化，所以A环中有感应电流，选项A错误；根据楞次定律，A环中产生逆时针方向的感应电流，选项B正确，C、D错误。]‎ ‎2.(2019·上海宝山区联考)如图，a、b、c三个上下平行的圆形线圈同轴水平放置，现闭合b线圈中的电键S，则在闭合S的瞬间，由上向下观察(　　)‎ A．a、c线圈中无感应电流 B．a、c线圈中的感应电流都沿顺时针方向 C．a、c线圈中的感应电流都沿逆时针方向 D．a、c线圈中感应电流的方向相反 B　[闭合时，b线圈中电流由上向下观察逆时针方向，根据安培定则，穿过a、c线圈的磁场方向向上，磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向下，由安培定则判断，由上向下观察a、c线圈的感应电流均为顺时针方向；故选B。]‎ ‎3．(2019·江西南昌一模)一位物理老师制作了一把如图所示的“简易铜丝琴”。他是这么做的：在一块木板上固定两颗螺丝钉，将一根张紧的铜丝缠绕在两颗螺丝钉之间，扩音器通过导线与两螺丝钉连接，铜丝旁边放置一块磁铁，用手指拨动铜丝，扩音器上就发出了声音。根据上面所给的信息，下面说法正确的是(　　)‎ - 9 -‎ 高考化学总复习 A．铜丝的振动引起空气振动而发出声音 B．振动的铜丝切割磁感线产生直流电流 C．该“简易铜丝琴”将电能转化为机械能 D．利用这一装置所揭示的原理可制成发电机 D　[手指拨动铜导线发声是由于铜导线振动时切割磁感线产生交变的感应电流，电流通过扩音器放大后发声，选项A、B错误；该“简易铜丝琴”将机械能转化为电能，所以利用这一装置所揭示的原理可制成发电机，选项C错误，D正确。]‎ ‎4．(2019·北京怀柔区联考)如图所示，左右两套装置完全相同，用导线悬挂的金属细棒ab、cd分别位于两个蹄形磁铁的中央，悬挂点用导线分别连通。现用外力使ab棒向右快速摆动，则此时cd棒受到的安培力方向及这个过程中右侧装置的工作原理相当于(　　)‎ A．cd棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于电动机 B．cd棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于发电机 C．cd棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于发电机 D．cd棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于电动机 A　[ab棒向右切割磁感线，根据右手定则可知，感应电流方向由b到a，则cd中电流由c到d，再根据左手定则可知，cd中电流受力向右；右侧装置的运动属于电流在磁场中受力运动，故相当于电动机。故选A。]‎ ‎5．(2019·河南濮阳一模)如图甲所示，光滑“∠”形金属支架ABC固定在水平面上，支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中，一金属导体棒EF放在支架上，用一轻杆将导体棒与墙固定连接，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，取垂直于水平面向下为正方向，则下列说法中正确的是(　　)‎ - 9 -‎ 高考化学总复习 甲　　　　　　 乙 A．t1时刻轻杆对导体棒的作用力最大 B．t2时刻轻杆对导体棒的作用力最大 C．t2到t3时间内，轻杆对导体棒的作用力先增大后减小 D．t2到t4时间内，轻杆对导体棒的作用力方向不变 C　[由E＝n，可知t1时刻感应电动势为0，感应电流为0，安培力为0，轻杆对导体棒的作用力为0，故选项A错误；t2时刻感应电动势为最大，感应电流最大，但磁场为0，安培力为0，轻杆对导体棒的作用力为0，故选项B错误；t2到t3时间内，安培力先增大后减小，所以轻杆对导体棒的作用力先增大后减小，故选项C正确；t2到t4时间内，感应电流方向改变，安培力方向改变，则轻杆对导体棒的作用力方向改变，故选项D错误。]‎ ‎6．(2019·山东日照联考)如图甲所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，若线圈ab中电流i与时间t的关系图线如图乙所示，则在这段时间内，下列关于线圈cd中产生的感应电流icd与时间t的关系图线，可能正确的是(　　)‎ 甲　　　　　　乙 D　[由图乙可知，在t＝0时刻，图线的斜率最大，即电流变化最快，电流产生的磁场变化最快，cd线圈中的磁通量变化最快，所以此时在cd线圈中产生的感应电流最大，由于漏磁现象，此时的最大电流比ab中的电流小，综上所述，对比各项可得D正确。]‎ ‎7.如图，水平放置两个同心金属半圆环，半径分别为r和2r - 9 -‎ 高考化学总复习 ‎，两环间分布着垂直于纸面向里的匀强磁场。磁感应强度为B。在两环间连接一个电容为C的电容器，c、d是电容器的两个极板，ab是可绕圆心转动，长为r的金属杆，沿半径方向放置在两环间且接触良好。现让金属杆ab绕圆心以恒定角速度ω沿逆时针转动。不计一切电阻，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电容器c极板带负电 B．cd间电压逐渐增大 C．金属棒ab产生的电动势为Bωr2‎ D．电容器所带电荷量为CBωr2‎ D　[根据右手定则可知，ab棒切割磁感线产生感应电动势，a端为低电势，b端为高电势，则电容器c板带正电，d板带负电，故A错误；根据切割磁感线产生感应电动势为：E＝BLv＝Brω×＝Br2ω，故B、C错误；根据电容器电荷量的计算公式得：Q＝CU＝CBωr2，故D正确。]‎ ‎8．(多选)如图所示，一电阻不计的金属棒AO在匀强磁场中绕平行于磁感应强度方向的轴(过O点)匀速转动，OC＝AC＝L＝0.5 m，磁感应强度大小为B＝2 T、方向垂直纸面向里，金属棒转动的角速度为ω＝10 rad/s，内、外两金属圆环分别与C、A良好接触并各引出一接线柱与外电阻R＝10 Ω相接(图中未画出)，两金属圆环圆心皆为O，且电阻均不计，则(　　)‎ A．金属棒中有从C到A的感应电流 B．外电阻R中的电流为0.75 A C．金属棒绕O轴转一圈，通过电阻R的电荷量为零 D．金属棒AC间电压为7.5 V ABD　[由右手定则可知，金属棒相当于电源，且A是电源的正极，即金属棒中有从C到A的感应电流，故选项A正确；金属棒以角速度ω＝10 rad/s转动，在接入电路部分AC上产生的感应电动势为：E＝BLv＝BL·＝＝7.5 V，则回路中电流为：I＝ - 9 -‎ 高考化学总复习 ‎＝0.75 A，故选项B正确；在金属棒绕O转动一圈的过程中，因为电流的方向一直没有改变，故通过电阻R的电荷量一定不为零，故选项C错误；因为金属棒的电阻不计，即电源没有内阻，电动势全部输出加在电阻R上，则金属棒两端电压与电阻R两端电压相等，为7.5 V，故选项D正确。]‎ ‎[能力提升练]‎ ‎9．(多选)(2019·衡水金卷)如图所示，金属圆环放置在水平桌面上，一个质量为m的圆柱形永磁体轴线与圆环轴线重合，永磁体下端为N极，将永磁体由静止释放，永磁体下落h高度到达P点时速度大小为v，向下的加速度大小为a，圆环的质量为M，重力加速度为g，不计空气阻力，则(　　)‎ A．俯视看，圆环中感应电流沿逆时针方向 B．永磁体下落的整个过程先加速后减速，下降到某一高度时速度可能为零 C．永磁体运动到P点时，圆环对桌面的压力大小为Mg＋mg－ma D．永磁体运动到P点时，圆环中产生的焦耳热为mgh＋mv2‎ AC　[磁铁下落时，根据楞次定律可得，俯视看，圆环中感应电流沿逆时针方向，选项A正确；永磁体下落的整个过程，开始时速度增加，产生感应电流增加，磁铁受到向上的安培力变大，磁铁的加速度减小，根据楞次定律可知“阻碍”不是“阻止”，即磁铁的速度不可能减到零，否则安培力就是零，物体还会向下运动，选项B错误；永磁体运动到P点时，根据牛顿第二定律：mg－F安＝ma；对圆环：Mg＋F安＝N，则N＝Mg＋mg－ma，由牛顿第三定律可知圆环对桌面的压力大小为Mg＋mg－ma，选项C正确；由能量守恒定律可得，永磁体运动到P点时，圆环中产生的焦耳热为mgh－mv2，选项D错误；故选A、C。]‎ ‎10．(易错题)(2019·河北衡水中学模拟)如图所示，MN、PQ两平行光滑水平导轨分别与半径r＝0.5 m的相同竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接，M、P端连接定值电阻R，质量M＝2 kg的cd绝缘杆垂直静止在水平导轨上，在其右侧至N、Q端的区域内充满竖直向上的匀强磁场。现有质量m＝1 kg的ab金属杆以初速度v0＝12 m/s水平向右与cd绝缘杆发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，cd绝缘杆则恰好能通过半圆导轨最高点，不计其它电阻和摩擦，ab金属杆始终与导轨垂直且接触良好，取g＝10 m/s2，求：‎ - 9 -‎ 高考化学总复习 ‎(1)cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度大小v；‎ ‎(2)电阻R产生的焦耳热Q。‎ ‎[解析]　(1)cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时，由牛顿第二定律有：‎ Mg＝M 解得：v＝ m/s。‎ ‎(2)碰撞后cd绝缘杆以速度v2滑至最高点的过程中，由动能定理有：‎ ‎－Mg·2r＝Mv2－Mv 解得：v2＝5 m/s 由于cd是绝缘杆，所以不通过电流，所以碰后在水平轨道上一直匀速运动，‎ 则碰撞后cd绝缘杆的速度：v2＝5 m/s 两杆碰撞过程动量守恒，有：‎ mv0＝mv1＋Mv2‎ 解得碰撞后ab金属杆的速度v1＝2 m/s ab金属杆进入磁场后由能量守恒定律有：mv＝Q 解得：Q＝2 J。‎ ‎[答案]　(1) m/s　(2)2 J 易错点评：综合分析电磁感应中的能量、动量问题易出现三类错误：(1)应用动量定理时注意选取正方向。(2)应用动量守恒定律时注意守恒条件，如本题中，碰撞前后动量守恒。(3)应用能量守恒定律求焦耳热时要注意热量的分配。‎ ‎11．(2019·杭州联考)如图所示，虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图，其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的缓冲车厢。在缓冲车的底板上，沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN。缓冲车的底部，安装电磁铁(图中未画出)，能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab边长为L。假设缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下，此后线圈与轨道的磁场作用力使缓冲车厢减速运动，从而实现缓冲，一切摩擦阻力不计。‎ - 9 -‎ 高考化学总复习 ‎(1)求滑块K的线圈中最大感应电动势的大小；‎ ‎(2)若缓冲车厢向前移动距离L后速度为零，则此过程线圈abcd中通过的电荷量和产生的焦耳热各是多少？‎ ‎(3)若缓冲车以v0速度与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下，求此后缓冲车厢的速度v随位移x的变化规律？‎ ‎(4) 若缓冲车以v0速度与障碍物C碰撞后，要使导轨右端不碰到障碍物，则缓冲车与障碍物C碰撞前，导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大？‎ ‎[解析]　(1)缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下，滑块相对磁场的速度大小为v0，线圈中产生的感应电动势最大，则有Em＝nBLv0。‎ ‎(2)由法拉第电磁感应定律得：E＝n，其中ΔΦ＝BL2‎ 由欧姆定律得＝ 又＝ 代入整理得此过程线圈abcd中通过的电荷量为 q＝n 由功能关系得线圈产生的焦耳热为 Q＝mv。‎ ‎(3)位移为x时通过的电荷量为 q＝n＝ 由动量定理可得－F安t＝mv－mv0‎ ‎－nBILt＝mv－mv0‎ ‎－nBLq＝mv－mv0‎ 解得v＝－＋v0。‎ ‎(4)由v＝－＋v0当v＝0时可求得x＝。‎ ‎[答案]　(1)nBLv0　(2)　mv　(3)v＝－＋v0　(4) - 9 -‎ 高考化学总复习 题号 内容 押题依据 核心考点 核心素养 ‎1.‎ 电磁感应电容器充放电 以日常生活的小实验为背景 实验探究：立足教材，用于实践 ‎2.‎ 楞次定律拓展应用 以生活实际为背景 科学态度与责任：立足教材，学以致用 ‎1.一个简易的电磁弹射玩具如图所示。线圈、铁芯组合充当炮筒，硬币充当子弹。现将一个金属硬币放在铁芯上(金属硬币半径略大于铁芯半径)，电容器刚开始时处于无电状态，则下列说法正确的是(　　)‎ A．要将硬币射出，可直接将开关拨到2‎ B．当开关拨向1时，有短暂电流出现，且电容器上板带负电 C．当开关由1拨向2瞬间，铁芯中的磁通量减小 D．当开关由1拨向2瞬间，硬币中会产生向上的感应磁场 D　[电容器刚开始时处于无电状态，直接将开关拨到2，则不能将硬币射出，选项A错误；当开关拨向1时，电容器充电，有短暂电流出现，且电容器上板带正电，选项B错误；当开关由1拨向2瞬间，电容器放电，铁芯中产生的向下的磁通量增加，根据楞次定律，则硬币中会产生向上的感应磁场，选项C错误，D正确；故选D。]‎ ‎2.(2019·湖南省衡阳联考)如图所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害，关于该装置，下列说法正确的是(　　)‎ A．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中 B．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中的电流方向相反 - 9 -‎ 高考化学总复习 C．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈A在阻碍电梯下落 D．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，只有闭合线圈B在阻碍电梯下落 B　[若电梯突然坠落，闭合线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，但不能阻止磁铁的运动，故A错误；当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反，故B正确；结合A的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落；故C、D错误；故选B。]‎ - 9 -‎