專題10電磁感應(yīng)-備戰(zhàn)2019年高考物理優(yōu)質(zhì)試卷分項版版含解析

1、備戰(zhàn)2M9年高考優(yōu)順原創(chuàng)物理試題分項解析專題1。電磁感應(yīng)一.選擇題1.如圖所示，在高度差 h 的平行虛線范圍內(nèi)，有磁感強度 B、方向垂直于豎直平面向里的勻強磁場，四邊完全一樣的正方形線框 abcd 的質(zhì)量 m、邊長 L=h、電阻 R,線框平面與豎直平面平行，靜止在位置 I 時，cd 邊跟磁場下邊緣有一段距離。現(xiàn)用一豎直向上的恒力 F 向上提線框，該框由位置 I 無初速度開始向上運動，穿過磁場區(qū)，最后到達(dá)位置 II（ab 邊恰好出磁場），線框平面在運動中保持與磁場方向垂直，且 cd 邊保持水平。設(shè) cd 邊剛進(jìn)入磁場時，線框恰好開始做勻速運動。重力加速度為 g,由下列說法正確是：(Fmg)mR2

2、恒力 F 做功WFA光一2h2B4h4【答案】ABDB.線框通過磁場內(nèi)產(chǎn)生的電功率P(Fmg)2R-2,2BhC.cd 邊剛進(jìn)入磁場后兩端電壓U(Fmg)R4BhD.線框由位置 I 到位置 II 的過程中,【解析】在恒力作用下，線圈開始向上做勻加速直線運動J設(shè)線圈的加速度為a,據(jù)牛頓第二定律有:F-mgmaf從線圈進(jìn)入磁場開始做勻速運動、速度為乜，則；4邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLvlf線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為1一9區(qū)線框所受的安培力為七二M,因線框做勺速運動，WJWF三4+陸g=暇立上述幾式.解得R=(F二:廿,頡A正確因線框做勻速運動線框通過ZJDA2、磁場內(nèi)產(chǎn)生的電功率P5安丫1-雪一，故

3、 B 正確；cd 邊切割磁感線，是電源，cd 兩端BhCC，L、C，L、T-i/33(Fmg)R0小*，XXXX“又乂又乂(1)線圈進(jìn)入磁場過程中，通過線圈橫截面的電荷量；(2)線圈穿過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱；(3)線圈進(jìn)入磁場的時間 ti 和線圈離開磁場的時間 t2。2319【答案】(1)qC;(2)2.1J;(3)t1一s；t2一 s11110110【解析】)線圈進(jìn)入磁場過程中通過線圈橫截面的電荷量過程中由胡第電磁感應(yīng)定律得：笈弋4由閉合電路歐媽定律得：了=1K線圈進(jìn)入磁場過程中，通過線圈楞截面的電荷量4二了酎2代人數(shù)值解得9=5口(2)勖邊剛離開磁場時線圈也是勻速運動，此時安培力與重力兩

4、力平衡導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢反反J7由閉合電路歐姆定律得R由能量定恒定律得：線圈弁過磁場過程中產(chǎn)生的焦導(dǎo)熱Q=睢5+d)代人數(shù)值解得gLlm/*Q=MLJ初若4（但任手3分一耽崎z2對2）電流最大值4=等0分）JJC電流有效值?。?分）外力F做的功次=。=?當(dāng) C 分）2vj/t3）因產(chǎn)生的是正弦交變電端,將此過程等價于矩形線樁在勻強磁場中勻邂與幼，求出電流平均值.由9=3,得通過導(dǎo)體棒加的電荷量畀(2)3JE無7.（20 分）如圖所示，足夠長的平行金屬導(dǎo)軌彎折成圖示的形狀，分為區(qū)域?qū)к壟c水平面的夾角 a=37,存在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場,m,無磁場； 出區(qū)域?qū)к壟c水平面夾角 3=53

5、,存在與導(dǎo)軌平面平行的勻強磁場。金屬細(xì)桿 a 在區(qū)域 I 內(nèi)沿導(dǎo)軌以速度 V0=1m/s 勻速向下滑動，當(dāng) a 桿滑至距水平導(dǎo)軌高度為 hi=0.6m 時，金屬細(xì)桿 b 在區(qū)域出從距水平導(dǎo)軌高度為 h2=1.6m 處由靜止釋放，進(jìn)入水平導(dǎo)軌與金屬桿 a 發(fā)生I、II、出三個區(qū)域。In 區(qū)域?qū)к壦?，長度 x=0.8碰撞，碰撞后兩根金屬細(xì)桿粘合在一起繼續(xù)運動。已知 a、b 桿的質(zhì)量均為 m=0.1kg,電阻均為 R=0.l，與導(dǎo)軌各部分的動摩擦因數(shù)均相同，導(dǎo)軌間距 l=0.2m,I、出區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強度均為 B=1To 不考慮導(dǎo)軌的電阻，傾斜導(dǎo)軌與水平導(dǎo)軌平滑連接，整個過程中桿與導(dǎo)軌接觸良好且

6、垂直，sin37=0.6,cos37=0.8,g 取 10m/s2。求：III川（1）金屬細(xì)桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)心（2）金屬細(xì)桿 a、b 碰撞后速度的大小 v 共；（3）試判斷碰撞后，在金屬細(xì)桿沿傾斜導(dǎo)軌上升的過程中是否有電流通過金屬細(xì)桿請計算出通過金屬細(xì)桿 a 的電荷量大小 Q;如果沒有，請計算出金屬細(xì)桿 a 沿傾斜導(dǎo)軌能上升的最大位移?！敬鸢浮浚?0 分）（1）0.5（4 分）（2）1.5m/s（12 分）（3）沒有電流通過金屬細(xì)桿 s=0.0625m（4 分）1解析】ED金屬細(xì)桿才沿導(dǎo)軌勺速下滑，對金屬名腑支進(jìn)行受力分析 n 如圖所示根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得（1分）根據(jù)閉合電路的歐姆定

7、律得上項的分）根據(jù)平衡條件得犯+刖37*=-胸sin37f分）聯(lián)立解得*R5（1分）（2）金屬細(xì)桿厘沿導(dǎo)軌勻速下滑的位移為h1sin37金屬細(xì)桿 a 勻速下滑到底端的時間為a,如果有,ta皂=1S（1 分）%金屬細(xì)桿 b 沿導(dǎo)軌做初速度為 0 的勻加速運動，對金屬細(xì)桿 b 進(jìn)行受力分析如圖所示根據(jù)平衡條件得/=a8切即（1分）根據(jù)牛頓第二定律得噸瓶53-叫、=?。?分）駐立解得bHm/R金屬細(xì)桿b沿導(dǎo)軌下滑的位移大小為與=2m（1分）&sin530設(shè)金屬細(xì)桿b沿導(dǎo)軌勻加速下涓到底端的時間為通速度為密則有12Sb一 abtb（1 分）2Vbabtb（1 分）聯(lián)立解得 tb=1s,Vb=4

8、m/s（1 分）因 ta=tb=1s,故 a、b 同時進(jìn)入 II 區(qū)域，做勻減速直線運動，加速度大小均為a=（1g=m/s2設(shè)桿 a 速度減為 0 時的位移大小為 Xa,所用的時間為 ta,由動能定理得12mgxa0-mvo（1 分）2解得 Xa=0.1mta=四1s=0.2s（1 分）a5此段時間內(nèi)桿b運動時位移是%2sa3又因為軻出iT.8皿】故祟6碰撞時，桿a剛好靜1L桿b的速度不為。（1分）世桿3砧前瞬間的速度大小為：貝ljW=q_反=3m/s以白桿碰撞過程中由動量守恒定律得=2mv（1分）解得a13m/s（1分）3）碰撞后&。桿合為 T 本j向左減速運動j沖上I區(qū)域，沖上斜面

9、之后金屬細(xì)桿切割磁感線/在金屬細(xì)桿的柄端可以產(chǎn)生感應(yīng)電初勢,由于沒有朝成回路，故沒有電端通過金屬出桿。分）設(shè)在導(dǎo)軌上運動的位移大小為L由動胃淀理得2mxjt-fiz-2mgays370-s2mgssin37a-Q-2mi（1分）2帶入麴據(jù)解得E.06251n（1分8.（15 分）如圖 1 所示，兩條相距 d=1m 的平行光滑金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，其左端接一阻值為 R=9Q 的電阻，右端放置一阻值 r=1、質(zhì)量 m=1kg 的金屬桿，開始時，與 MP 相距 L=4m.導(dǎo)軌置于豎直向下的磁場中，其磁感應(yīng)強度 B 隨時間 t 的變化規(guī)律如圖 2 所示.給金屬桿施加一方向不定的力 F（F 未知），

10、使 02s 內(nèi)桿靜止在 NQ 處.在 t=2s 時桿開始向右做勻加速直線運動，加速度大小 a=1m/s2,6s 末力 F 做的功為 30J（g 取 10m/s2）.求：圖 1 圖 2（1）桿靜止時，桿中感應(yīng)電流的大小 I 和方向;（2）桿在 t=6s 末受到的力 F 的大??；（3）0-6s 內(nèi)桿上產(chǎn)生的熱量.【答案】(1)0.8A,方向 N-Q(2)7.4N(3)3.48J【解析】在內(nèi)由電磁感應(yīng)定律得弱=氐=上4不（1 分）解得m=SV11分）由閉臺電路歐姆定律得4=/C分）JC+K聯(lián)立解得為旬一*A,方向種*。分）（2）桿做句加速直線運動的時間為Hs65末桿的速度，=a/=4niC 分）由電

11、祺感應(yīng)定律得星號加16V（1分）由閉合電路歐姆定律得4=廣jft+r聯(lián)立解得尸L6A（1分）在運動過程中桿受到的安培力胤產(chǎn)團M=04N（1 分）對桿運用牛頓第二定律有：F-F 后 nta解得F=maFg4N1】分）（3）以2s內(nèi)系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱0T汽RINgJ（1分）2Y5內(nèi),根據(jù)靛量守恒定律有；科&混（1分）系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量烏二爐一;W=221（1分）Jb/F則鵬s內(nèi)系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量。=0T43J門分）r1故 XB內(nèi)桿上產(chǎn)生的熱量4=方一O=-x38J=3MX1。分）/t+rLV9.（18 分）如圖所示為固定在水平面上傾角為 3030 的足夠長的絕緣斜面體，足夠長的 U 形導(dǎo)軌甲用銷釘

12、固定在斜面體上，長度為 L L 的金屬棒乙垂直導(dǎo)軌甲放置，金屬棒乙用質(zhì)量不計的絕緣絲線跨過固定在斜面體頂端的光滑定滑輪拴接物體丙，整個裝置處在垂直斜面體向下的磁感應(yīng)強度為 B B 的勻強磁場中。已知甲、乙、丙的質(zhì)量分別為 4m4m、m、3m,3m,金屬棒乙的阻值為 R,R,其余部分的電阻均可忽略不計，一切摩擦均可忽略不計，重力加速度為 g,假設(shè)下列過程中導(dǎo)軌甲與物體丙始終沒有落地，金屬棒乙始終未與 U 形導(dǎo)軌分離，金屬棒乙與導(dǎo)軌甲接觸良好且沒有發(fā)生（1）如果將金屬棒乙無初速度地釋放，則金屬棒乙具有的最大速度應(yīng)為多大？（2）如果拔掉銷釘，將 U 形導(dǎo)軌甲和金屬棒乙同時無初速度地釋放，當(dāng)導(dǎo)軌甲的速

13、度達(dá)到最大值 v（已知）時，金屬棒乙的速度 v 和加速度 a 分別為多大？（3）調(diào)節(jié)斜面體的傾角，先將金屬棒乙無初速度地釋放，經(jīng)過一段時間拔掉銷釘，欲使 U 形導(dǎo)軌甲沿斜面體向下運動，則斜面體的傾角應(yīng)滿足什么條件？【答案】（1）Vm5mgRR（6 分）（2）v2mgRva1g（8 分）（3）90372B2L2B2L28（4 分）【解析】1）釋放金屬棒乙后由于物體丙的重力大于金屬棒乙沿導(dǎo)軌甲向下的分力,則金屬棒乙沿導(dǎo)軌甲向上做加速凰血小的加速運動，加速度為零時，速度最大，沒為匕則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：町=門分）根據(jù)閉合電踣歐姆定律有；卡口分）金屬棒乙所受的安培力為：產(chǎn)=萬工（1分）由力的平衡

14、條件口；3曄=尸十噸。口口（2分）解得：=搦3分）如果拔掉銷釘，將U形導(dǎo)軌甲和金屬棒乙同時無初速度地釋放,當(dāng)導(dǎo)軌甲向下的速度達(dá)到最大值時,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：EBL（vv）（1 分）根據(jù)閉合電路歐姆定律有：I 巨（1 分）R22此時導(dǎo)軌甲與金屬棒乙所受的安培力大小為：FABILBL.（1 分）R對物體丙由牛頓第二定律得：3mgT3ma（1 分）對金屬棒乙由牛頓第二定律得：TFAmgsinma（1 分）對導(dǎo)軌甲由力的平衡條件得：FA4mgsin（1 分）（3）金屬棒乙在運動一段時間后，將銷釘拔掉，導(dǎo)軌甲受到沿斜面體向上的安培力，要保證導(dǎo)軌甲沿斜面體向下運動，由題意可知，當(dāng)金屬棒乙的速度最大

15、時拔掉銷釘，導(dǎo)軌甲能沿斜面體向下運動即為本題的臨界條件，假設(shè)此時斜面體的傾角為對導(dǎo)軌甲應(yīng)滿足 4mgsinFA（1 分）3解得 sin3,3,即 90379037（1 分）10. （18 分）如圖所示，兩根金屬導(dǎo)體棒 a 和 b 的長度均為 L,電阻均為 R,質(zhì)量分布均勻且大小分別為 3m 和 m?，F(xiàn)用兩根等長的、質(zhì)量和電阻均忽略不計且不可伸長的柔軟導(dǎo)線將它們組成閉合回路，并懸跨在光滑絕緣的水平圓棒兩側(cè)。其中導(dǎo)體棒 b 處在寬度為 H 的垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小為 B 的勻強磁場中，導(dǎo)體棒 a 位于磁場的正上方?，F(xiàn)將導(dǎo)體棒 b 從磁場的下邊界由靜止釋放，若磁場寬度 H 足夠大，導(dǎo)體棒 b

16、穿過磁場的過程中，導(dǎo)體棒 a 未能進(jìn)入磁場，整個運動過程中導(dǎo)體棒 a、b 始終處于水平狀態(tài)，重力加速度為 g。求:2,24mgR8mRBLH解得：v 鬻 V、1a-g(2 分)8對金屬棒乙和物體丙組成的整體由平衡條件得3mgFAmgsin(2 分)(1)(2)時間(3)導(dǎo)體棒 b 在磁場中運動時獲得的最大速度 v；若導(dǎo)體棒 b 獲得最大速度 v 時，恰好到達(dá)磁場的上邊界，則b 棒從釋放到穿出磁場所需要的t；在（2）問過程中產(chǎn)生的熱量32m3g2R22mgHB41【答案】(1)v=-?V(2)t=-T+-(3)QBLBL4mgR【解析】（1）設(shè)導(dǎo)線的位力大小為H導(dǎo)體棒石受到的安培力為尸,對導(dǎo)體棒

17、公3ntg-2=3mo（1分）對導(dǎo)體棒b:22fg-Fm口（1分）聯(lián)立以上兩式解得207（2分）導(dǎo)體棒b切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢叫感應(yīng)電流I=f絲2RB*V八尸步=里尸（2分）2R當(dāng)導(dǎo)體棒力速度最大時，AO整理后解得（2分）（2）由CD可知，導(dǎo)體棒匕上升過程卬的加速度41月一也分）2工尸1R1產(chǎn)由微元法可得，產(chǎn)工&A/=且工&Xv4=#H（Z分）2imR28MK一曰B癡,解得上市+福鼠C 分）（3）對導(dǎo)體棒底匕組成的系鉆由能量守恒定律有。如淵出J3=分）Jur解得。二6眄-也其rC分）11. （12 分）匝數(shù)為 N=100、邊長為 L=0.5m、阻值為 r=1.5 觥正方形導(dǎo)線

18、中g(shù)與間距為 d=0.5m 的豎直導(dǎo)軌相連，正方形線框的上半部分處在水平向外的磁場 B1中，導(dǎo)軌的下部存在著水平向里的磁感應(yīng)強度為 B2=1T 的勻強磁場。質(zhì)量為 m=0.2kg、電阻為 R=0.5 甄導(dǎo)體棒 ab 可以沿豎直導(dǎo)軌無摩擦地滑動。當(dāng)磁場 B1發(fā)生變化時，導(dǎo)體棒 ab 剛好能處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度 g 取 10m/s2,試求：（1）此時通過 ab 棒的電流 I 的大小和方向;（2）此過程中磁場 Bi 的變化率；（3）開始的 5s 內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱 Q?！敬鸢浮浚?）4A（3 分），方向由 a 向 b（1 分）【解析】（1）導(dǎo)體棒 ab 靜止，所以有 mg=B2lL（2 分）由

19、左手定則可知，電流方向由 a 到 b（1 分）S=L2/2（1 分）而 E=I（R+r）（1 分）B代入數(shù)據(jù)解得=0.64T/s（1 分）t（3）Q=I2（R+r）t=42x（0.5+1.5）X5J=Q40J）12. （20 分）如圖所示，兩平行光滑不計電阻的金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌上端接一阻值為 R 時定值電阻，兩導(dǎo)軌之間的距離為 do 矩形區(qū)域 abdc 內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小為 B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，ab、cd 之間的距離為 L。在 cd 下方有一導(dǎo)體棒 MN,導(dǎo)體棒 MN 與導(dǎo)軌垂直，與 cd 之間的距離為 H,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為 m,電阻為 r。給導(dǎo)體棒一豎直向上的恒力，導(dǎo)體棒在恒

20、力 F（2）0.64T/s（4 分）（3）160J（4 分）解得ImgB2L0.210AA10.54A（1 分）（2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:_BeENS（1 分）t作用下由靜止開始豎直向上運動，進(jìn)入磁場區(qū)域后做減速運動。若導(dǎo)體棒到達(dá) ab 處的速度為 V0,重力加速度大小為 g。求：(1)導(dǎo)體棒到達(dá)cd處時速度的大?。?2)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場時加速度的大?。?3)導(dǎo)體棒通過磁場區(qū)域的過程中，通過電阻【答案】(20分)(1)v尸聲(2)ag；mR12QR(Fmg)(HL)-mv2Rr2【解析】根據(jù)動能定理：(尸一而魔汨=(2分)解得導(dǎo)體棒到達(dá)討處時速度的大小：產(chǎn)門分)R 的電荷量和電阻 R 產(chǎn)生的熱量。-BJ/2(Fmg)HF(3)q旦dm(Rr)mmRrm(2)根據(jù)牛頓第二定律：a 片+5一尸。加口(1分