专题10-12+电磁感应综合问题-2019年高考物理100考点最新模拟题千题精练 18页

‎100考点最新模拟题千题精练10-12‎ 一．选择题 ‎1．在北半球上，地磁场竖直分量向下．飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为，右方机翼末端处电势为，则（ ）‎ A. 若飞机从西往东飞，比高 ‎ B. 若飞机从东往西飞，比高 C. 若飞机从南往北飞，比高 ‎ D. 若飞机从北往南飞，比高 ‎【参考答案】AC 点睛：本题要了解地磁场的分布情况，掌握右手定则．对于机翼的运动，类似于金属棒在磁场中切割磁感线一样会产生电动势，而电源内部的电流方向则是由负极流向正极 ‎2．健身车的磁控阻力原理如图所示，在金属飞轮的外侧有一些磁铁（与飞轮不接触），人在健身时带动飞轮转动，磁铁会对飞轮产生阻碍，拉动控制拉杆可以改变磁铁与飞轮间的距离．则 A. 飞轮受到阻力大小与其材料密度有关 B. 飞轮受到阻力大小与其材料电阻率有关 C. 飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，其受到的阻力越大 D. 磁铁与飞轮间距离不变时，飞轮转速越大，其受到阻力越小 ‎【参考答案】BC 点睛：金属飞轮在磁场中运动的过程中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律判断转速和距离对感应电动势的影响，根据欧姆定律和安培力公式确定阻力的大小．‎ ‎3．如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是（ ）‎ A. 开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向 D. 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动 ‎【参考答案】AD ‎【名师解析】本题考查电磁感应、安培定则及其相关的知识点。‎ 开关闭合的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项BC错误；开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，选项D正确。‎ ‎【点睛】此题中套在一根铁芯上的两个线圈，实际上构成一个变压器。‎ ‎4．如图所示，等离子气流(由高温、高压的等电荷量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度v0垂直射入P1和P2两极板间的匀强磁场中.两平行长直导线ab和cd的相互作用情况为：0～1s内排斥，1s～3s内吸引，3s～4s内排斥.线圈A内有外加磁场，规定向左为线圈A内磁感应强度B的正方向，则线圈A内磁感应强度B随时间t变化的图像有可能是下图中的( )‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【参考答案】C ‎5．(2016·山东淄博诊断)如图甲所示，左侧接有定值电阻R＝2 Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B＝1 T，导轨间距L＝1 m。一质量m＝2 kg，阻值r＝2 Ω的金属棒在水平拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒的v－x图象如图乙所示，若金属棒与导轨间动摩擦因数μ＝0.25，则从起点发生x＝1 m位移的过程中(g＝10 m/s2)(　　)‎ A．金属棒克服安培力做的功W1＝0.5 J B．金属棒克服摩擦力做的功W2＝4 J C．整个系统产生的总热量Q＝4.25 J D．拉力做的功W＝9.25 J ‎【参考答案】D　‎ ‎6．如图所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为L，右端接有阻值R的电阻，空间存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连，放在导轨上．初始时刻，弹簧恰处于自然长度．给导体棒水平向右的初速度v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左 B．导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压U＝BLv0‎ C．导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能Ep＝mv D．导体棒最终会停在初始位置，在导体棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热Q＝mv ‎【参考答案】AD　‎ 二．计算题 ‎1．（2018上海宝山期末）相距L＝1.2m的足够长金属导轨竖直放置，质量m1＝1kg的金属棒ab和质量m2＝0.54kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图（a）所示，虚线上方匀强磁场方向垂直纸面向外，虚线下方匀强磁场方向竖直向上，两处磁场的磁感应强度大小相同。ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数μ＝0.75，两棒总电阻为1.8Ω，导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上、大小按图（b）所示规律变化的外力F作用下，由静止开始（t=0）沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放。‎ ‎（1）请说出在两棒的运动过程中ab棒中的电流方向和cd棒所受的磁场力方向；‎ ‎（2）求ab棒加速度的大小和磁感应强度B的大小；‎ ‎（3）试问cd棒从运动开始起经过多长时间它的速度达到最大？‎ ‎（取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力）‎ ‎【名师解析】‎ ‎（1）（4分）‎ ab棒中的电流方向向右（a→b）（2分），‎ cd棒所受的磁场力方向垂直于纸面向里（2分）。‎ ‎（2）（7分）‎ ab棒的受力图，如右图所示（1分），运用牛顿第二定律，有 ‎（1分）,‎ ‎（3）（5分）‎ 从cd棒的d端截面看过去，cd棒的受力图如右图所示（1分），‎ cd棒速度达到最大时其合力为零，所以有 ‎（1分），（1分）‎ 又因为（1分）,，所以有 对于ab棒的运动，有 推得，（1分）‎ ‎ ‎ ‎2. (12分)如图所示，间距为L的两根光滑圆弧轨道置于水平面上，其轨道末端水平，圆弧轨道半径为r，电阻不计。在其上端连有阻值为R0的电阻，整个装置处于如图所示的径向磁场中，圆弧轨道处的磁感应强度大小为B。现有一根长度等于L、质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处由静止开始下滑，到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg(重力加速度为g)。求：‎ ‎(1)金属棒到达轨道底端时金属棒两端的电压；‎ ‎(2)金属棒下滑过程中通过电阻R0的电荷量。‎ ‎ (2)通过电阻R0的电荷量q＝Δt 金属棒下滑过程中产生的感应电动势为＝＝ 感应电流为＝，解得q＝。‎ ‎3．(14分)如图所示，半径为L1＝2 m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B1＝ T．长度也为L1、电阻为R的金属杆ab，一端处于圆环中心，‎ 另一端恰好搭接在金属环上，绕着a端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝ rad/s。通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中(连接a端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R1＝R，滑片P位于R2的正中央，R2的总阻值为4R)，图中的平行板长度为L2＝2 m，宽度为d＝2 m．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v0＝0.5 m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大。(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求：‎ ‎(1)在0～4 s内，平行板间的电势差UMN；‎ ‎(2)带电粒子飞出电场时的速度；‎ ‎(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B2应满足的条件。‎ ‎ ‎ ‎(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在0～时间内水平方向L2＝v0·t1‎ t1＝＝4 s< 竖直方向＝at a＝，E＝，vy＝at1‎ 得＝0.25 C/kg，vy＝0.5 m/s 则粒子飞出电场时的速度v＝＝ m/s tan θ＝＝1，所以该速度与水平方向的夹角θ＝45°‎ ‎(3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由B2qv＝m得r＝ 由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知，r>d时离开磁场后不会第二次进入电场，即B2<＝2 T。‎ ‎4. (15分)（2018江苏扬州期末）实验小组想要探究电磁刹车的效果，在遥控小车底面安装宽为L、长为2.5L的N匝矩形线框abcd，总电阻为R，面积可认为与小车底面相同，其平面与水平地面平行，小车总质量为m.如图所示是简化的俯视图，小车在磁场外以恒定的功率做直线运动，受到地面阻力恒为f，进入磁场前已达到最大速度v，车头(ab边)刚要进入磁场时立即撤去牵引力，车尾(cd边)刚出磁场时速度恰好为零．已知有界磁场宽度为2.5L，磁感应强度为B，方向竖直向下．求：‎ ‎(1) 进入磁场前小车所受牵引力的功率P；‎ ‎(2) 车头刚进入磁场时，感应电流的大小I；‎ ‎(3) 电磁刹车过程中产生的焦耳热Q.‎ ‎　　　‎ ‎ ‎ ‎(2) 车头刚进磁场时，回路感应电动势 E＝NBLv(2分)‎ 根据闭合电路欧姆定律，感应电流I＝(2分)‎ I＝.(1分)‎ ‎(3) 根据能量守恒mv2＝Q＋f·5L(3分)‎ 解得Q＝mv2－5fL.(2分)‎ ‎5.（15分）（2018苏州调研）如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B。一边长为L，质量为m、电阻为R的正方形单匝导线框abcd放在水平桌面上。在水平拉力作用下，线框从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚进入磁场时撤去拉力，ab边恰好能到达磁场的右边界。已知线框与桌面间动摩擦因数为，磁场宽度大于L，重力加速度为g。求：‎ ‎（1）ab边刚进入磁场时，其两端的电压U；‎ ‎（2）水平拉力的大小F和磁场的宽度d；‎ ‎（3）整个过程中产生的总热量Q。‎ ‎【名师解析】（1）；‎ ‎（3）进入磁场过程中产生焦耳热，‎ 由于摩擦产生的热量，‎ 所以整个过程产生的热量为。‎ ‎6.（2017年11月浙江选考）所图所示，匝数N=100、截面积s=1.0×10-2m2、电阻r=0.15Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场B1，其变化率k=0.80T/s。线圈通过开关S连接两根相互平行、间距d=0.20m的竖直导轨，下端连接阻值R=0.50Ω的电阻。一根阻值也为0.50Ω、质量m=1.0×10-2kg的导体棒ab搁置在等高的挡条上。在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场B2。接通开关S后，棒对挡条的压力恰好为零。假设棒始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计摩擦阻力和导轨电阻。‎ ‎（1）求磁感应强度B2的大小，并指出磁场方向；‎ ‎（2）断开开关S后撤去挡条，棒开始下滑，经t=0.25s后下降了h=0.29m，求此过程棒上产生的热量。‎ ‎（2）由动量定理，mgt-IB2dt=mv It=△q==‎ 解得：v=gt-‎ Ab导体棒中产生的热量Q=（mgh-mv2）‎ 代入数据解得：Q=2.3×10-3J。‎ ‎7.(2016·河北邯郸一中一轮)如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨MAC、NBD水平放置，MA、NB间距L＝0.4 m，AC、BD的延长线相交于E点且AE＝BE，E点到AB的距离d＝6 m，M、N两端与阻值R＝2 Ω的电阻相连，虚线右侧存在方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1 T。一根长度也为L＝0.4 m、质量m＝0.6 kg、电阻不计的金属棒，在外力作用下从AB处以初速度v0＝2 m/s沿导轨水平向右运动，棒与导轨接触良好，运动过程中电阻R上消耗的电功率不变，求：‎ ‎(1)电路中的电流I；‎ ‎(2)金属棒向右运动过程中克服安培力做的功W。‎ ‎【参考答案】(1)0.4 A　(2)0.36 J ‎8．(2016·陕西西工大附中模拟)如图所示，用水平绝缘传送带输送一正方形单匝闭合铜线框，在输送中让线框随传送带通过一固定的匀强磁场区域，铜线框在进入磁场前与传送带的速度相同，穿过磁场的过程中将相对于传送带滑动。已知传送带以恒定速度v0运动，当线框的右边框刚刚到达边界PQ时速度又恰好等于v0。若磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直，MN与PQ的距离为d，磁场的磁感应强度为B，铜线框质量为m，电阻均为R，边长为L(L