(全国通用)2019版高考物理一轮复习精选提分综合练单元检测十电磁感应

单元检测十电磁感应考生注意：1.本试卷共4页.2.答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上.3.本次考试时间90分钟，满分100分.4.请在密封线内作答，保持试卷清洁完整.一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分.在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确，选对得4分，选错得0分)1.如图1所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈.工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向(从左向右看)均匀增大的电流，则( )图1A.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针B.无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大C.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针D.有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化2.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个面积不变的单匝金属圆形线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图2甲所示，取线圈中磁场B的方向向上为正，当磁场中的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，下列各图中能正确表示线圈中感应电流变化的图象是( )图23.如图3所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是直流电阻不计、自感系数很大的自感线圈，如果断开开关S1，闭合S2，A、B两灯都能同样发光.如果最初S1是闭合的，S2是断开的.那么不可能出现的情况是( )图3A.刚一闭合S2，A灯立即就亮，而B灯延迟一段时间才亮B.刚闭合S2时，线圈L中的电流为零C.闭合S2以后，A灯变亮，B灯由亮变暗D.闭合S2稳定后再断开S2时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下然后熄灭4.如图4所示，螺线管与灵敏电流计相连，条形磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管.下列说法正确的是( )图4A.电流计中的电流先由a到b，后由b到aB.a点的电势始终低于b点的电势C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量D.磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度5.矩形线圈abcd，长ab＝20 cm，宽bc＝10 cm，匝数n＝200，线圈回路总电阻R＝5 Ω.整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的磁场穿过.若磁感应强度B随时间t的变化规律如图5所示，则( )图5A.线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B.线圈回路中产生的感应电流为0.5 AC.当t ＝0.3 s 时，线圈的ab 边所受的安培力大小为0.016 ND.在1 min 内线圈回路产生的焦耳热为48 J6.在垂直纸面的匀强磁场中，有不计重力的甲、乙两个带电粒子，在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图6.则下列说法中正确的是( )图6A.甲、乙两粒子所带电荷种类不同B.若甲、乙两粒子的动量大小相等，则甲粒子所带电荷量较大C.若甲、乙两粒子所带电荷量及运动的速率均相等，则甲粒子的质量较大D.该磁场方向一定是垂直纸面向里7.(2017·重庆模拟)如图7所示，LOM 为一45°角折线，折线内有一方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一边长为l 的正方形导线框沿垂直于OM 的方向以速度v 做匀速直线运动，在t ＝0时刻恰好位于图中所示位置.以逆时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流－时间(I －t )关系的是(时间以lv为单位)( )图78.如图8所示，虚线两侧的磁感应强度大小均为B ，方向相反，电阻为R 的导线弯成顶角为90°，半径为r 的两个扇形组成的回路，O 为圆心，整个回路可绕O 点转动.若由图示的位置开始沿顺时针方向以角速度ω转动，则在一个周期内电路消耗的电能为( )图8A.πB 2ωr4RB.2πB 2ωr 4RC.4πB 2ωr4RD.8πB 2ωr 4R二、多项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分.在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)9.如图9所示，圆形导体线圈a 平放在绝缘水平桌面上，在a 的正上方固定一竖直螺线管b ，二者轴线重合，螺线管、电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P 向上滑动，下列表述正确的是( )图9A.穿过线圈a 的磁通量增大B.线圈a 对水平桌面的压力小于其重力C.线圈a 中将产生俯视逆时针方向的感应电流D.线圈a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流10.如图10所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，导轨宽度为L ，其下端与电阻R 连接.导体棒ab 长为L ，电阻为r ，导轨和导线电阻不计，匀强磁场竖直向上.若导体棒ab 以一定初速度v下滑，则关于ab 棒的下列说法中正确的是( )图10A.所受安培力方向水平向右B.可能以速度v 匀速下滑C.刚下滑的瞬间ab 棒产生的感应电动势为BLvD.减少的重力势能等于电阻R 上产生的内能11.如图11所示，固定于水平面上宽为l 的光滑金属架abcd 处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，左端接一定值电阻R ，质量为m 的金属棒MN 沿框架以初速度v 0向右运动，接入电路的有效电阻为r ＝R2，若导轨足够长，其电阻不计，对整个运动过程下列说法正确的是( )图11A.电阻R 上产生的焦耳热为13mv 2B.金属棒MN 上产生的焦耳热为14mv 02C.通过导体棒MN 的电荷量为mv 0BlD.最终MN 停靠的位置距离其初始位置为mv 0R2B 2l212.(2017·湖北黄冈综训)如图12所示，竖直平面(纸面)内两水平线间存在宽度为d 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.一质量为m 、边长也为d 的正方形线框从磁场上方某处自由落下，t 1时刻线框的下边进入磁场，t 2时刻线框的上边进入磁场，t 3时刻线框上边离开磁场.已知线框平面在下落过程中始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场边界平行，不计空气阻力，则线框下落过程中的v －t 图象可能正确的是( )图1213.(2018·黑龙江齐齐哈尔模拟)如图13所示，在水平光滑绝缘桌面上建立直角坐标系xOy ，第一象限内存在垂直桌面向上的磁场，磁场的磁感应强度B 沿x 轴正方向均匀增大且ΔB Δx ＝k ，一边长为a 、电阻为R 的单匝正方形线圈ABCD 在第一象限内以速度v 沿x 轴正方向匀速运动，运动中AB 边始终与x 轴平行，则下列判断正确的是( )图13A.线圈中的感应电流沿逆时针方向B.线圈中感应电流的大小为ka 2v RC.为保持线圈匀速运动，可对线圈施加大小为k 2a 4vR的水平外力D.线圈不可能有两条边所受安培力大小相等14.如图14所示，质量为m 的带电小球以初速度v 水平抛出，经过时间t 后进入方向竖直向下的匀强电场，再经过时间t 速度方向重新变为水平，已知初、末位置分别为A 点和C 点，经B 点进入电场.不计空气阻力，下列分析正确的是( )图14A.电场力大小为3mgB.从A 到C 的运动过程，小球动量守恒C.小球从A 到B 与从B 到C 的速度变化相同D.从A 到C 的高度h ＝gt 2三、非选择题(本题共4小题，共38分)15.(8分)如图15所示，两根相距L ＝1 m 的足够长的光滑金属导轨组成两组导轨，一组导轨水平，另一组导轨与水平面成37°角，拐角处连接一阻值R ＝1 Ω的电阻.质量均为m ＝2 kg 的金属细杆ab 、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨电阻不计，两杆的电阻均为R ＝1 Ω.整个装置处于磁感应强度大小B ＝1 T 、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中.当ab 杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆静止.g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：图15(1)水平拉力的功率；(2)现让cd杆固定，求撤去拉力后ab杆产生的焦耳热.16.(10分)如图16所示，光滑导轨EF、GH等高平行放置，EG间宽度为FH间宽度的3倍，导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中，左侧呈弧形升高.ab、cd是质量均为m的金属棒，现让ab从离水平轨道h高处由静止下滑，设导轨足够长.求：图16(1)ab、cd棒的最终速度的大小；(2)全过程中感应电流产生的焦耳热.17.(10分)如图17所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4 m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN.Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5 T.在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1 kg、电阻R1＝0.1 Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑.然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4 kg、电阻R2＝0.1 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑.cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10 m/s2，问：图17(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v为多大；(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少.18.(10分)(2017·天津理综·12)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器.电磁轨道炮示意图如图18，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C.两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计.炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触.首先开关S接1，使电容器完全充电.然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，MN开始向右加速运动.当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨.问：图18(1)磁场的方向；(2)MN刚开始运动时加速度a的大小；(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少.答案精析1.D2.A3.A4.D5.D6.C [两粒子均逆时针运动，根据左手定则可知有两种情况：①磁场垂直纸面向里，粒子均带正电；②磁场垂直纸面向外，粒子均带负电，故A 、D 错误；根据洛伦兹力提供向心力得qvB ＝m v 2R ，可得R ＝mvqB，分析可知当速率v 、电荷量q 、磁感应强度B 均相等时，半径R 越大的粒子质量m 就越大，根据R ＝mvqB可知，磁感应强度B 相同，当两粒子动量p ＝mv 相等时，半径R 越小的粒子电荷量q 越大，所以乙粒子电荷量较大，故B 错误，C 正确.]7.C [在0～l v时间内线框上边框进入磁场，切割磁感线产生的电动势大小恒定，感应电流沿逆时针方向，可排除D 项；在l v ～3l v时间内，线框穿出磁场，磁通量一直减少，感应电流均沿顺时针方向，电流为负值，可排除A 、B 两项，故C 项正确.]8.C [从图示位置开始计时，一个周期T 内，在0～T 4、T 2～34T 内没有感应电流产生，在T 4～T2，34T ～T 内有感应电流产生，在T 4～T 2，34T ～T 内线框产生的总的感应电动势E ＝4×12Br 2ω＝2Br 2ω，则在一周期内电路消耗的电能为Q ＝E 2R ·T 2，T ＝2πω，解得Q ＝4πB 2ωr4R ，C 项正确.]9.BD10.AB [导体棒ab 以一定初速度v 下滑，切割磁感线产生感应电动势和感应电流，由右手定则可判断出电流方向为从b 到a ，由左手定则可判断出ab 棒所受安培力方向水平向右，选项A 正确.当mg sin θ＝BIL cos θ时，ab 棒沿导轨方向合外力为零，可以以速度v 匀速下滑，选项B 正确.由于速度方向与磁场方向夹角为(90°＋θ)，刚下滑的瞬间ab 棒产生的感应电动势为E ＝BLv cos θ，选项C 错误.由能量守恒定律知，ab 棒减少的重力势能不等于电阻R 上产生的内能，选项D 错误.] 11.AC12.AB [进入磁场前和通过磁场后，线框只受重力，加速度恒为g .设线框下边进入磁场时速度为v ，则线框中感应电动势E ＝Bdv ，由闭合电路欧姆定律有I ＝ER，安培力F ＝BId ，解得F＝B 2d 2v R ，若F ＝mg ，则线框匀速穿过磁场，A 项正确；若F >mg ，则线框减速通过磁场，由牛顿第二定律有B 2d 2vR－mg ＝ma 1，可知线框加速度不断减小，B 项正确；若F <mg ，线框在磁场中刚开始做加速运动，由牛顿第二定律有mg －B 2d 2vR＝ma 2，所以线框加速度不断减小，当F ＝mg时线框匀速运动，故C 、D 项错.]13.BC [由楞次定律得感应电流沿顺时针方向，A 错误；设线圈向右移动一段距离Δl ，则通过线圈的磁通量变化为ΔΦ＝Δl ·ΔB Δx ·a 2＝Δl ·a 2k ，而所需时间为Δt ＝Δl v ，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为E ＝ΔΦΔt ＝ka 2v ，故感应电流大小为I ＝E R ＝ka 2v R，B 正确；线圈匀速运动时，外力与安培力平衡，由平衡条件得F ＝(B 2－B 1)Ia ＝ka 2I ＝k 2a 4vR，C 正确；线圈的AB 、CD 两条边所受安培力大小相等，D 错误.]14.BD [小球从A 到B 过程中，小球只受重力，所以做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，故v y ＝gt ，小球从B 到C 过程中，小球受到重力、电场力，要使在竖直方向上到达C 点时竖直速度为零，所以小球在竖直方向上做匀减速直线运动，故v y ＝at ，根据牛顿第二定律可得F －mg ＝ma ，联立解得a ＝g ，F ＝2mg ，方向都竖直向上，故从A 到C 的竖直高度为h ＝12gt 2＋12gt 2＝gt 2，A 错误，D 正确；小球从A 到B 过程中速度变化为Δv 1＝gt ，方向竖直向下，从B 到C 过程中速度变化为Δv 2＝－gt ，方向竖直向上，两者大小相同，方向不同，C 错误；因为从A 到C 点过程中水平方向上做匀速直线运动，故A 点和C 点的动量守恒，故B 正确.]15.(1)864 W (2)864 J解析 (1)cd 杆静止，由平衡条件可得mg sin θ＝BIL ，解得I ＝12 A 由闭合电路欧姆定律得2I ＝BLvR ＋R 2，得v ＝36 m/s 水平拉力F ＝2BIL ＝24 N ，水平拉力的功率P ＝Fv ＝864 W(2)撤去外力后ab 杆在安培力作用下做减速运动，安培力做负功，先将棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为整个电路产生的焦耳热，即焦耳热等于杆的动能的减小量，有Q ＝ΔE k ＝12mv 2＝1 296 J而Q ＝I ′2·32R ·t ，ab 杆产生的焦耳热Q ′＝I ′2·R ·t ，所以Q ′＝23Q ＝864 J.16.(1)v ab ＝2gh 10 v cd ＝32gh 10 (2)9mgh10解析 ab 下滑进入磁场后切割磁感线，在abdc 电路中产生感应电流，ab 、cd 各受不同的磁场力作用而分别做减速、加速运动，电路中感应电流逐渐减小，当感应电流为零时，ab 、cd 不再受磁场力作用，各自以不同的速度匀速滑动.(1)ab 在左侧弧形轨道上自由下滑，机械能守恒，mgh ＝12mv2①由于ab 、cd 串联在同一电路中，任何时刻通过的电流总相等，两个金属棒的有效长度l ab ＝3l cd ，故它们受到的安培力为F ab ＝3F cd②在安培力作用下，ab 、cd 各自做变速运动，产生的感应电动势方向相反，当E ab ＝E cd 时，电路中感应电流为零(I ＝0)，安培力为零，ab 、cd 运动趋于稳定，此时有Bl ab v ab ＝Bl cd v cd 所以v ab ＝13v cd③ab 、cd 受安培力作用，动量均发生变化，由动量定理得F ab ΔT ＝m (v －v ab )④F cd ΔT ＝mv cd⑤联立以上各式解得v ab ＝2gh 10，v cd ＝32gh 10(2)根据系统的总能量守恒可得Q ＝mgh －12mv 2ab －12mv 2cd ＝9mgh10.17.(1)由a 流向b (2)5 m/s (3)1.3 J解析 (1)由右手定则可判断出cd 中的电流方向为由d 到c ，则ab 中电流方向为由a 流向b . (2)开始放置时ab 刚好不下滑，ab 所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为F max ，有F max ＝m 1g sin θ①设ab 刚要上滑时，cd 棒的感应电动势为E ，由法拉第电磁感应定律有E ＝BLv ②设电路中的感应电流为I ，由闭合电路欧姆定律有I ＝ER 1＋R 2③ 设ab 所受安培力为F 安，有F 安＝BIL④ 此时ab 受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有F 安＝m 1g sin θ＋F max ⑤综合①②③④⑤式，得v ＝2m 1g sin θB 2L 2(R 1＋R 2)，代入数据解得v ＝5 m/s(3)设cd 棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q 总，由能量守恒定律有m 2gx sin θ＝Q 总＋12m 2v 2又Q ＝R 1R 1＋R 2Q 总，解得Q ＝1.3 J18.(1)垂直于导轨平面向下 (2)BlE mR (3)B 2l 2C 2Em ＋B 2l 2C解析 (1)根据左手定则可判断磁场的方向为垂直于导轨平面向下.(2)电容器完全充电后，两极板间电压为E ，当开关S 接2时，电容器放电，设刚放电时流经MN 的电流为I ，有 I ＝ER① 设MN 受到的安培力为F ，有F ＝IlB ② 由牛顿第二定律，有F ＝ma③ 联立①②③式得a ＝BlE mR④(3)当电容器充电完毕时，设电容器上电荷量为Q 0，有Q 0＝CE ⑤开关S 接2后，MN 开始向右加速运动，速度达到最大值v max 时，设MN 上的感应电动势为E ′，有E ′＝Blv max⑥ 依题意有E ′＝QC⑦设在此过程中流经MN 的平均电流为I ，MN 上受到的平均安培力为F ，有F ＝I lB ⑧ 由动量定理，有F Δt ＝mv max －0⑨ 又I Δt ＝Q 0－Q⑩联立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得Q ＝B 2l 2C 2Em ＋B 2l 2C。