2022届高考物理一轮复习单元检测卷十电磁感应含解析新人教版

word 文档 - 1 - / 15 单元检测卷(十) 电磁感应 时间：60 分钟 满分：100 分 一、选择题(本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分.1～5 题为单选题，6～8 题为多选题) 1．如图所示，两个线圈 A、B 套在一起，线圈 A 中通有电流，方向如图所示．当线圈 A 中的电流突然增强时，线圈 B 中的感应电流方向为( ) A．沿顺时针方向 B．沿逆时针方向 C．无感应电流 D．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向 2.如图所示，A、B、C 是 3 个完全相同的灯泡，L 是一个自感系数较大的线圈(直流电阻 可忽略不计)．则( ) A．S 闭合时，A 灯立即亮，然后逐渐熄灭 word 文档 - 2 - / 15 B．S 闭合时，B 灯立即亮，然后逐渐熄灭 C．电路接通稳定后，三个灯亮度相同 D．电路接通稳定后，S 断开时，C 灯立即熄灭 3．[2020·某某江南十校检测，17]在粗糙水平面上平放一根导体棒和一个金属圆环，如 图甲所示(俯视图)，给导体棒中通以如图乙所示的电流，导体棒和圆环始终保持静止状态，则 在 0～t1 时间内，下列说法正确的是( ) A．圆环中感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向 B．圆环中感应电流先增大后减小 C．导体棒受到的静摩擦力方向先向右后向左 D．圆环先有扩 X 趋势后有收缩趋势 4．[2020·大兴区期末]如图甲所示是一个电磁阻尼现象演示装置，钢锯条上端固定在支架 上，下端固定有强磁铁，将强磁铁推开一个角度释放，它会在竖直面内摆动较长时间；如图 乙所示，若在其正下方固定一铜块(不与强磁铁接触)，则摆动很快停止．关于该实验，以下分 析与结论正确的是( ) word 文档 - 3 - / 15 A．如果将强磁铁的磁极调换，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象 B．用闭合的铜制线圈替代铜块，重复实验将不能观察到电磁阻尼现象 C．在图乙情况中，下摆和上摆过程中强磁铁和锯条组成的系统机械能均减少 D．在摆动过程中铜块不受强磁铁的作用力 5．如图为一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里．一个三角形闭合 导线框由位置 1 沿纸面匀速运动到位置 2.取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t＝0)，规 定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流与时间关系的是( ) abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图(a)所示．已知导线框一直向右做匀速直 线运动，cd 边于 t＝0 时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应 电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)．下列说法正确的是( ) 图(a) 图(b) word 文档 - 4 - / 15 C．磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D．在 tt 7．图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中的受电线圈示意图，已知线圈匝数 n＝100、 电阻 r＝1Ω、横截面积 S＝1.5×10－3m2，外接电阻 R＝7Ω.线圈处在平行于线圈轴线的匀强 磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，则( ) A．在 tR 的电流方向发生改变 B．在 tE R 的电荷量 q＝1.5×10－3C R 产生的焦耳热为 Q＝1.8×10－3J 8．[2020·某某模拟](多选)如图所示，一电阻为 2Ω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)顺时针匀速转动， OC ＝ AC ＝0.5m，金属棒材质均匀，磁感 应强度大小为 B＝2T、方向垂直纸面向里，金属棒转动的角速度为ω＝10rad/s，内、外两金 属圆环分别与 C、A 良好接触，并各引出一根导线与外电阻 R＝9Ω相接(图中未画出)，两金属 word 文档 - 5 - / 15 圆环圆心皆为 O 且电阻均不计(π取 3.14)，则( ) A．金属棒中有从 A 到 C 的感应电流 B．外电阻 R C．金属棒绕轴转一圈，过电阻 R 的电荷量为 0 D．金属棒每转一圈，电阻 R 二、非选择题(本题共 3 个小题，52 分) 9．(14 分)如图所示，在空间中有一垂直纸面方向的匀强磁场区域，磁场上下边缘间距为 h＝5.2m，磁感应强度为 B＝1T，边长为 L＝1m、电阻为 R＝1Ω、质量为 m＝1kg 的正方形 导线框紧贴磁场区域的上边从静止下落，当线圈 PQ 边到达磁场的下边缘时，恰好开始做匀速 运动，重力加速度为 g＝10m/s2，求： (1)导线框的 MN 边刚好进磁场时的速度大小； (2)导线框从开始下落到 PQ 边到达磁场下边缘所经历的时间． word 文档 - 6 - / 15 10．[2020·某某某某模拟](18 分)如图所示，平行金属导轨由水平部分和倾斜部分组成， 倾斜部分是两个竖直放置的四分之一圆弧导轨，圆弧半径 r＝0.2m，水平部分是两段均足够长 且不等宽的光滑导轨，CC′＝3AA′＝0.6m，水平导轨与圆弧导轨在 AA′平滑连接．整个装置 处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度 B＝1T，导体棒 MN、PQ 的质量分别为 m1＝ 0.2kg、m2＝0.6kg，长度分别为 L1＝0.2m、L2＝0.6m，电阻分别为 R1＝1.0Ω、R2＝3.0Ω， PQ 固定在宽水平导轨上．现给导体棒 MN 一个初速度，使其恰好沿圆弧导轨从最高点匀速下 滑，到达圆弧导轨最低处 AA′位置时，MN 克服安培力做功的瞬时功率为 0.04W，重力加速 度 g＝10m/s2，不计导轨电阻，导体棒 MN、PQ 与导轨一直垂直且接触良好． (1)求导体棒 MN 到达圆弧导轨最低处 AA′位置时对导轨的压力大小； (2)求导体棒 MN 沿圆弧导轨下滑的过程中，MN 克服摩擦力做的功(保留三位有效数字)； (3)若导体棒 MN 到达 AA′位置时释放 PQ，求之后的运动过程中通过回路某一横截面的 电荷量 q. word 文档 - 7 - / 15 11．[2020·闽粤赣三省十校联考](20 分)如图所示，倾角为θ＝37°的足够长的平行导轨顶 端 bc 间、底端 ad 间分别连一电阻，其阻值为 R1＝R2＝2r，两导轨间距为 L＝1m．在导轨与 两个电阻构成的回路中有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，其磁感应强度大小为 B1＝1T．在 导轨上横放一质量 m＝1kg、电阻为 r＝1Ω、长度也为 L 的导体棒 ef，导体棒与导轨始终良 好接触，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μS2、总电阻为 r、匝数 N＝100 的线圈(线圈中轴线 沿竖直方向)，在线圈内加上沿竖直方向，且均匀变化的磁场 B2(图中未画出)，连接线圈电路 上的开关 K 处于断开状态．已知 sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2，不计导轨电阻． word 文档 - 8 - / 15 (1)从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度是多少？ (2)导体棒从静止释放到稳定运行之后的一段时间内，电阻 R1 上产生的焦耳热为 Q＝0.5J， 那么导体棒下滑的距离是多少？ (3)现闭合开关 K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，求在线圈中所加磁场的磁感应强度的 方向及变化率 ΔB2 Δt 大小的取值 X 围(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)． 单元检测卷(十) 1．解析：由安培定则可判断，线圈 A 中电流在线圈内产生的磁场向外，在线圈外产生的 word 文档 - 9 - / 15 磁场向里，穿过线圈 B 的合磁通量向外．当线圈 A 中的电流增大时，产生的磁场增强，通过 线圈 B 的磁通量增加，由楞次定律可知线圈 B 中的感应电流方向为顺时针方向，故 A 正确． 答案：A 2．解析：因线圈 L 的自感系数较大且直流电阻可忽略不计，S 闭合时，A 灯立即亮，然 后逐渐熄灭，A 正确．S 闭合时，B 灯先不太亮，然后变亮，B 错误．电路接通稳定后，B、C 灯亮度相同，A 灯不亮，C 错误．电路接通稳定后，S 断开时，C 灯逐渐熄灭，D 错误． 答案：A 3．解析：根据安培定则和楞次定律可知，圆环中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方 向，A 项错误；导体棒中电流先增大得越来越慢后减小得越来越快，圆环中磁通量先变大得越 来越慢后变小得越来越快，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电流先减小后增大，B 项错误； 导体棒中电流先增大后减小，圆环中磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，圆环和导体 棒之间先排斥后吸引，则导体棒受到的静摩擦力先向右后向左，圆环先有收缩趋势后有扩 X 趋势，C 项正确，D 项错误． 答案：C 4．解析：本题考查电磁阻尼问题．此现象的原理是当强磁铁在铜块正上方摆动时，在铜 块中会产生涡流，与强磁铁的磁场相互作用阻碍强磁铁的运动，如果将强磁铁的磁极调换， 重复实验仍能观察到电磁阻尼现象，A 错误；用闭合的铜制线圈替代铜块，仍能在线圈中产生 感应电流，从而与强磁铁的磁场相互作用阻碍强磁铁的运动，则重复实验仍能观察到电磁阻 尼现象，B 错误；在题图乙情况中，下摆和上摆过程中均会产生涡流从而消耗机械能，则强磁 铁和锯条组成的系统机械能均减少，C 正确；在摆动过程中铜块对强磁铁有阻碍作用，同时铜 块也要受强磁铁的作用力，D 错误． 答案：C 5．解析：线框进入磁场过程中，磁通量增大，由楞次定律可判断，感应电流方向为逆时 word 文档 - 10 - / 15 针方向，即正方向，可排除 B、C 选项；线框进、出磁场过程中，切割磁感线的有效长度为线 框与磁场边界交点的连线，故有效长度 L 先增大后减小，由 E＝BLv 可知，感应电动势先增大 后减小，由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流先增大后减小，故选项 A 正确，选项 D 错误． 答案：A 6．解析：导线框匀速进入磁场时速度 v＝ L t ＝错误! m/s＝0.5 m/s，选项 B 正确；由 E ＝BLv，得 B＝ E Lv ＝错误! T＝0.2 T，选项 A 错误；由右手定则可确定磁感应强度方向垂直于 纸面向外，选项 C 正确；导线框所受安培力 F＝BLI＝BL E R ＝0.2×0.1×错误! N＝0.04 N，选 项 D 错误． 答案：BC 7．解析：根据楞次定律可知，在 0～0.01 s 内和在 0.01～0.02 s 内电流方向相同，故 A 错误；在 0～0.02 s 内，根据法拉第电磁感应定律可知：E＝n ΔΦ Δt ＝n ΔB Δt S＝100×4×1.5×10 －3 V＝0.6 V，故 B 正确；在 0～0.02 s 内，产生的感应电流为 I＝ E R＋r ＝错误! A＝0.075 A， 通过电阻 R 的电荷量为 q＝It＝0.075×0.02 C＝1.5×10－3 C，故 C 正确；在 0.02～0.03 s 内， 产生的感应电动势为 E′＝n ΔΦ′ Δt ＝n ΔB′ Δt S＝100×8×1.5×10－3 V＝1.2 V，产生的感应电流为 I′ ＝ E′ R＋r ＝错误! A＝0.15 A，R 上产生的焦耳热为 Q＝I′2Rt2×7×0.01 J＝1.575×10－3 J，故 D 错误． 答案：BC 8．解析：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 word 文档 - 11 - / 15 到 A 的感应电流，故 A 项错误；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· ωL＋ω·2L 2 ＝ 3BωL2 2 ＝7.5 V，则回路中电流为：I＝ E R ＝ 0.75 A，故 B 项正确；在金属棒绕 O 转动一圈的过程中，电流的方向一直没有改变，故通过 电阻 R 的电荷量不为 0，故 C 项错误；金属棒每转一圈，所用时间为 T＝ 2π ω ＝ 2π 10 ＝ π 5 s，电 阻 R 上大约产生的热量：Q＝I2RT2×9×错误! J≈3.18 J，故 D 项正确． 答案：BD 9．解析：(1)设导线框 MN 边进入磁场的速度为 v0，PQ 边运动到磁场下边缘时的速度为 v PQ 边到达磁场的下边缘时导线框受力平衡，则有：mg＝ B2L2v R (2 分) 解得：v＝10 m/s(1 分) 导线框完全进入磁场到 PQ 离开磁场的过程中，导线框机械能守恒有， 1 2 mv2－ 1 2 mv2 0＝mg(h－L)(2 分) 解得：v0＝4 m/s(2 分) (2)设导线框从开始下落到 PQ 边到达磁场下边缘所经历的时间为 t，根据动量定理得 mgt－BILΔt＝mv(2 分) Δt 为导线框进入磁场所经历的时间 又 q＝IΔt＝ ΔΦ R (1 分) word 文档 - 12 - / 15 得 mgt－BqL＝mv(2 分) 解得 t＝1.1 s．(2 分) 答案：(1)4 m/s (2)1.1 s 10．解析：(1)设导体棒 MN 做匀速圆周运动的速度为 v，在最低点时根据电功率的计算 公式可得 P＝ E2 1 R1＋R2 ＝ B2L2 1v2 R1＋R2 (1 分) 解得 v＝2 m/s(1 分) MN 在最低点时根据牛顿第二定律可得 FN－m1g＝m1 v2 r (2 分) 解得 FN＝6 N(1 分) 根据牛顿第三定律可得导体棒 MN 到达圆弧导轨最低处 AA′位置时对导轨的压力大小为 6 N．(1 分) (2)导体棒 MN 沿圆弧导轨下滑的过程中，导体棒 MN 垂直于磁场方向的有效切割速度为 v 有效＝vsin θ(θ为导体棒 MN 的速度与竖直向下方向的夹角)，感应电动势为 e＝BL1vsin θ(1 分) 感应电动势的有效值为 E＝ BL1v 2 ，经过的时间 t＝ 2πr v × 1 4 (1 分) 根据焦耳定律可得回路中产生的焦耳热为 Q＝ E2 R1＋R2 t＝0.003 14 J(1 分) 根据功能关系可得克服安培力做的功为 WA＝Q＝0.003 14 J(1 分) MN 下滑过程中根据动能定理可得 m1gr－Wf－WA＝0(2 分) 解得 MN 克服摩擦力做的功为 Wf＝0.397 J．(1 分) word 文档 - 13 - / 15 (3)释放 PQ 后，当 BL1v1＝BL2v2 时回路中的电流为零，对 MN 根据动量定理可得－BIL1t1 ＝m1v1－m1v(1 分) 对 PQ 根据动量定理可得 BIL2t1＝m2v2－0(1 分) 联立解得 v2＝0.5 m/s(1 分) 对 PQ 有 BqL2＝m2v2－0(1 分) 解得 q＝0.5 C．(1 分) 答案：(1)6 N (2)0.397 J (3)0.5 C 11．解析：本题考查电磁感应中的电路问题． (1)对导体棒，由牛顿第二定律有 mgsin θ－μmgcos θ－B1IL＝ma①(2 分) 其中 I＝ E R 总 ＝ B1Lv r＋ 2r 2 ＝ B1Lv 2r ②(1 分) 由①②知，随着导体棒的速度增大，加速度减小，当加速度减至 0 时， 导体棒的速度达到最大． 则最大速度 vm＝ 2mgrsin θ－μcos θ B2 1L2 2 ＝4 m/s③(1 分) (2)导体棒从静止释放到稳定运行之后的一段时间内，设导体棒下滑距离为 d，由动能定 理有 mgsin θ·d－μmgcos θ·d－W 克安＝ 1 2 mv2 m④(2 分) word 文档 - 14 - / 15 根据功能关系有 W 克安＝E 电＝Q 总⑤(1 分) 根据并联电路特点得 Q 总＝4Q⑥(1 分) 由③④⑤⑥联立得 d＝5 m⑦(1 分) (3)开关闭合后，导体棒 ef 受到的安培力 F′＝B1IefL⑧(1 分) 干路电流 I′＝ E′ R′总 ＝ 1 R′总 ·N ΔΦ Δt ＝ NS R′总 · ΔB2 Δt ⑨(1 分) 电路的总电阻 R′总＝r＋ 1 1 r ＋ 1 2r ＋ 1 2r ＝ 3 2 r⑩(1 分) 根据电路规律及⑨⑩得 Ief＝ ΔB2 Δt · NS 3r ⑪(1 分) 联立⑧可得 ΔB2 Δt ＝ F′·3r NB1LS ⑫(1 分) 当安培力较大时，有 F′max＝mgsin θ＋μmgcos θ＝10 N⑬(1 分) 则 ΔB2 Δt ＝0.6 T/s⑭(1 分) 当安培力较小时，有 F′min＝mgsin θ－μmgcos θ＝2 N⑮(1 分) 则 ΔB2 Δt min＝0.12 T/s⑯(1 分) 故为使导体棒静止于倾斜导轨上，线圈中所加磁场的磁感应强度变化率的取值 X 围为 0．12 T/s≤ ΔB2 Δt ≤0.6 T/s⑰(2 分) word 文档 - 15 - / 15 根据楞次定律和安培定则知线圈中所加磁场若方向竖直向上，则均匀减小；若方向竖直 向下，则均匀增强． 答案：(1)4 m/s (2)5 m (3)见解析