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- 2021-05-13 发布
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高考物理高频考点2020模拟题精选分类解析 高频考点39 电磁感应与电路
14.(2020年3月河南焦作一模)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置,间距为L=1m,cd间、de间、cf间分别接着阻值为R=10Ω的电阻。一阻值为R=10Ω的导体棒ab以速度v=4m/s匀速向左运动,导体棒与导轨接触良好;导轨所在平面存在磁感应强度大小为B=0.5T,方向竖直向下的匀强磁场。下列说法中正确的是
A. 导体棒ab中电流的流向为由b到a
B. cd两端的电压为1 V
C. de两端的电压为1 V
D. fe两端的电压为1 V
14.答案:BD解析:导体棒ab以速度v=4m/s匀速向左运动,由右手定则可判断出导体棒ab中电流的流向为由a到b,选项A错误;由法拉第电磁感应定律,产生的感应电动势E=BLv=2V,感应电流I=E/2R=0.1A,cd两端的电压为U1=IR=1 V,选项B正确;由于de间没有电流,cf间没有电流,de两端的电压为零,fe两端的电压为1V,选项C错误D正确。
1.(2020年5月湖北武汉模拟)如图所示是圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上,它的边缘正好在两磁极之间,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L,匀强磁场的磁感应强度为B,回路的总电阻为R,从左往右看,铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则:
A.由于穿过铜盘的磁通量不变,故回路中无感应电流
B.回路中感应电流大小不变,为
C.回路中感应电流方向不变,为C→D→R→C
D.回路中有周期性变化的感应电流
1.答案:BC解析:把铜盘看作闭合回路的一部分,在穿过铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动时,铜盘切割磁感线产生感应电动势,回路中有感应电流,选项A错误;铜盘切割磁感线产生感应电动势为E=BL2ω,根据闭合电路欧姆定律,回路中感应电流I=E/R=,由右手定则可判断出感应电流方向为C→D→R→C,选项BC正确D错误。
15.(2020年3月江西省六校联考)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框原先整个置于有界匀强磁场内,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行,现使线框沿四个不同方向以相同速率v匀速平移出磁场,如图所示,线框移出磁场的整个过程( )
A.四种情况下ab两端的电势差都相同
B.①图中流过线框的电量与v的大小无关
C.②图中线框的电功率与v的大小成正比
D.③图中磁场力对线框做的功与成正比
15.答案:B解析:由法拉第电磁感应定律E=△Ф/△t,闭合电路欧姆定律I=E/R,
18.(20分)(2020年3月福州质检)如图所示,固定在水平桌面上平行光滑金属导轨cd、eg之间的距离为L,d、e两点接一个阻值为R的定值电阻,整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中(磁场范围足够大)。有一垂直放在导轨上的金属杆ab。其质量为m、电阻值为r。在平行导轨的水平拉力F的作用下做初速度为零的匀加速直线运动,F随时间变化规律为F=F0+kt。其中F0和k为已知的常量。经过t0时间撤去拉力F,轨道电阻不计。求:
(1)t0时金属杆速度的大小v0;
(2)磁感应强度的大小B;
(3)t0之后金属杆ab运动速度大小v随位移大小x变化满足:v=v0-x,试求撤去拉力F到金属杆静止时通过电阻R的电荷量q。
18.(20分)
解:(1)金属杆的加速度大小为,时刻速度大小为,电流为,则
(2)由⑤得 ⑧(2分)
把⑥代入得 ⑨(2分)
(3)金属杆从撤去拉力F到静止时通过的距离满足
点评:此题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律、安培力、牛顿运动定律、及其相关知识。
21.(15分)(2020年3月江苏省苏北四星级高中联考)如图所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L=1m,导轨平面与水平面成=30°角,上端连接的电阻.质量为m=0.2kg、阻值的金属棒ab放在两导轨上,与导轨垂直并接触良好,距离导轨最上端d=4m,整个装置处于匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向上.
⑴若磁感应强度B=0.5T,将金属棒释放,求金属棒匀速下滑时电阻R两端的电压;
⑵若磁感应强度的大小与时间成正比,在外力作用下ab棒保持静止,当t=2s时外力恰好为零.求ab棒的热功率;
⑶若磁感应强度随时间变化的规律是,在平行于导轨平面的外力F作用下ab棒保持静止,求此外力F的大小范围.
21.(15分)解题思路:由平衡条件、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及其相关知识列方程解答。
解:(1)金属棒匀速下滑时, (2分)
(1分)
(1分)
解得: (1分)
8.(2020广州汕头二模)如图所示,两根平行金属导轨固定在同一水平面内,间距为l,导轨左端连接一个电阻.一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上.在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向下,磁感应强度为B.对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力,使杆从静止开始运动,已知杆到达磁场区域时速度为v,之后进入磁场恰好做匀速运动.不计导轨的电阻,假定导轨与杆之间存在恒定的阻力.求:
(1)导轨对杆ab的阻力大小f.
(2)杆ab中通过的电流及其方向.
(3)导轨左端所接电阻的阻值R.
8.解析:(1)杆进入磁场前做匀加速运动,有
①(2分)
②(2分)
解得导轨对杆的阻力
③(2分)
(2)杆进入磁场后做匀速运动,有
④(2分)
杆ab所受的安培力
⑤(1分)
解得杆ab中通过的电流
⑥(2分)
杆中的电流方向自a流向b ⑦(2分)
(3)杆产生的感应电动势
⑧(1分)
杆中的感应电流
⑨(2分)
解得导轨左端所接电阻阻值
⑩(2分)
B
A
C
D
E
F
h
L
8.(13分) (2020年4月上海闵行区调研)如图所示,水平方向有界匀强磁场的高度h=1m、磁感应强度B=T。竖直放置的“日”字型闭合导体线框ABFE,宽L=1m,质量m=0.25kg
,AC、CE的长度都大于h,AB边的电阻、CD边的电阻、EF边的电阻,其余电阻不计。线框由静止下落,AB边进入磁场时恰能匀速运动,不计空气阻力,g取10m/s2。求:
(1)开始下落时,线框AB边离磁场上边界的高度h1为多少?
(2)若线框CD边刚进入磁场时也做匀速运动,AB边与CD边的距离h2为多少?
(3)在满足(1)(2)前提下,若线框EF边刚进磁场时也做匀速运动,则从开始下落到EF边离开磁场过程中,线框中产生的焦耳热Q为多少?
8.解:(1)AB边匀速进磁场,设速度为
(4分)
(2)CD边匀速进磁场,设速度为
(5分)
(3)EF边匀速进磁场,设速度为
(4分)
(3)另解: 只有AB边、CD边、EF边在磁场中运动时,线框中才产生热量,现在三个边在磁场中均做匀速运动, (2分)
所以:
R
h0
L
L
2
1
7.(20分)如图所示,竖直平面内有足够长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨,宽度均为L=0.5m,上方连接一个阻值R=1Ω的定值电阻,虚线下方的区域内存在垂直纸面向里的磁感应强度B=2T的匀强磁场。完全相同的两根金属杆1和2靠在导轨上,金属杆长与导轨等宽且与导轨接触良好,电阻均为r =0.5Ω。将金属杆1固定在磁场的上边缘(仍在此磁场内),金属杆2从磁场边界上方h0=0.8m处由静止释放,进入磁场后恰作匀速运动。(g取10m/s2)求:
(1)金属杆的质量m;
(2)若金属杆2从磁场边界上方h1=0.2m处由静止释放,进入磁场下落一段距离后做匀速运动。在金属杆2加速的过程中整个回路产生了1.4J的电热。求此过程中流过电阻R的电荷量q;
(3)若金属杆2仍然从磁场边界上方h1=0.2m处由静止释放,在金属杆2进入磁场的同时释放金属杆1,试求两根金属杆各自的最大速度。
7.(20分)解析:
(1)金属杆2进入磁场前做自由落体运动,进入磁场的速度
v金属杆2进入磁场后切割磁感线,回路中产生感应电流,有
EBLvmgBILmhhmghhQh金属杆2进入磁场到匀速运动的过程中
qv金属杆2进入磁场同时释放金属杆1后,回路中有感应电流,两杆都受安培力和重力,且受力情况相同,都向下做加速运动,随速度增大,感应电流增大,安培力增大,直到安培力和重力相等时,速度达到最大。
金属杆1和2产生的感应电动势为E1=BLv1,E2=BLv2
达到最大速度时杆的重力等于安培力,mg=BIL
整理得到:v1+ v2=
代入数据得v1+ v2=4 m/s……………… ①
6.(19分)(2020年5月吉林市质检)如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L=1m,导轨平面与水平面夹角,导轨电阻不计。磁感应强度为B1=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L=1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m1=2kg、电阻为R1=1Ω。两金属导轨的上端连接右侧电路,电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板,两板间的距离和板长均为d=0.5m,定值电阻为R2=3Ω,现闭合开关S并将金属棒由静止释放,重力加速度为g=10m/s2,求:
(1)金属棒下滑的最大速度为多大?
(2)当金属棒下滑达到稳定状态时,整个电路消耗的电功率P为多少?
(3)当金属棒稳定下滑时,在水平放置的平行金属间加一垂直于纸面向里的匀强磁场B2=3T,在下板的右端且非常靠近下板的位置有一质量为m2=3×10—4kg、带电量为q=-1×10-4C
的液滴以初速度v水平向左射入两板间,该液滴可视为质点。要使带电粒子能从金属板间射出,初速度v应满足什么条件?
6.(19分)解析:
用其它方法解的只要过程和结果正确就给满分
(3)金属棒下滑稳定时,两板间电压U=IR2=15V(1分)
因为液滴在两板间有(2分)
所以该液滴在两平行金属板间做匀速圆周运动,
当液滴恰从上板左端边缘射出时:(2分)
所以v1 = 0.5m/s.(1分)
当液滴恰从上板右侧边缘射出时:(2分)
所以v2 = 0.25m/s.(1分)
初速度v应满足的条件是:v≤0.25m/s.或v≥0.5m/s(2分)
8.(18分)(2020年5月江西上饶二模)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距lm, 导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.
(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小;
(3)在上问中,若R=2Ω,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小与方向.
(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
8.(18分)解析:
(1)金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定律
⑥(2分)
P=I2R ⑦(2分)
由⑥、⑦两式解得 ⑧(2分)
磁场方向垂直导轨平面向上(2分)
第15题
26.(16分)(2020南京一模)如图所示,光滑水平面上有正方形线框,边长为L、电阻为R、质量为m。虚线和之间有一竖直向上的匀强磁场,磁感应强为B,宽度为H,且H>L。线框在恒力作用下开始向磁场区域运动,边运动S后进入磁场,边进入磁场前某时刻,线框已经达到平衡状态。当边开始离开磁场时,撤去恒力,重新施加外力
,使得线框做加速度大小为的匀减速运动,最终离开磁场。
(1)边刚进入磁场时两端的电势差;
(2)边从进入磁场到这个过程中安培力做的总功;
(3)写出线框离开磁场的过程中,随时间变化的关系式。
26.(16分)
解析:(1)线圈进入磁场前……………(1分)
…………………………………………………(1分)
……………………………………(1分)
…………………………………(1分)
cd边进入磁场时产生的感应电动势
(3)平衡后到开始离开磁场时,设线圈开始离开磁场时速度为
……………………(2分)
此时的安培力…………………………(1分)
所以,离开磁场时……………(1分)
……(1分)
代入得 …(1分)
27.(浙江省2020年2月四校联考)如图所示,水平设置的三条光滑平行金属导轨、、位于同一水平面上,与、与相距均为=1m,导轨间横跨一质量为=1kg的金属棒MN,棒与三条导轨垂直,且始终接触良好。棒的电阻=2Ω,导轨的电阻忽略不计。在导轨间接一电阻为R=2Ω的灯泡,导轨间接一理想电压表。整个装置放在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下。现对棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始运动。试求:
(1)若施加的水平恒力F=8N,则金属棒达到稳定时速度为多大?
V
L
M
N
F
B
a
b
c
d
d
(2)若施加的水平外力功率恒定,且棒达到稳定时的速度为1.5m/s,则水平外力的功率为多大?此时电压表读数为多少?
(3)若施加的水平外力使棒MN由静止开始做加速度为2m/s2的匀加速直线运动,且经历=1s时间,灯泡中产生的热量为12J,试求此过程中外力做了多少功?
27.解析(20分):(1)设金属棒稳定时速度为v1,有: F-F安=0
(1分)
(3)设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q1,Q2,有
Q1∶Q2=R∶r/2=2∶1 (1分)
解得:Q总=18J。 (1分)
由功能关系得: (2分)
v=at, (1分)
解得:WF=20J。 (1分)
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