2021届课标版高考物理一轮复习专题训练
专题十一 电磁感应
一、选择题(共10小题,60分)
1.如图所示,在一固定水平放置的闭合铜圆环正上方,有一条形磁铁从静止开始下落,下落过程中始终保持竖直,起始高度为h,最后落在水平地面上.若不计空气阻力,重力加速度取g,下列说法正确的是( )
A.在磁铁整个下落过程中,圆环中的感应电流方向始终为顺时针方向(俯视圆环) B.磁铁落地时的速率一定等于
C.在磁铁整个下落过程中,磁铁的机械能不变
D.在磁铁整个下落过程中,圆环受到磁铁的作用力总是竖直向下
2.如图,两回路中各有一开关S1、S2,且内回路中接有电源,外回路中接有灵敏电流计,下列操作及相应的结果可能实现的是( )
①先闭合S2,后闭合S1的瞬间,电流计指针偏转 ②S1、S2闭合后,在断开S2的瞬间,电流计
指针偏转 ③先闭合S1,后闭合S2的瞬间,电流计指针偏转 ④S1、S2闭合后,在断开S1的瞬间,电流计指针偏转 A.①② B.②③ C.③④ D.①④
3.如图所示,线圈A内有竖直向上的磁场,磁感应强度B随时间均匀增大;等离子气流(由高温高压等电量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两
平行正对极板间的匀强磁场中.发现两直导线a、b互相吸引,由此可以判断,P1、P2两极板间匀强磁场的方向为( )
A.垂直纸面向外 B.垂直纸面向里
C.水平向左 D.水平向右
4.如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个用相同材料、相同粗细的导线绕制的单匝闭合正方形线圈1和2,其边长L1=2L2,在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落,再逐渐完全进入磁场,最后落到地面,运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界.设线圈1、2落地时的速度大小分别为v1、v2,在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2,通过线圈截面的电荷量分别为q1、q2,不计空气阻力,则( ) A.v1 5.如图所示,质量m=0.15 kg、长度l=10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平悬挂在垂直纸面向里的匀强磁场中,弹簧劲度系数k=100 N/m,开关闭合,稳定后发现弹簧的伸长量均为Δx=1 cm,电流表的示数为5 A,重力加速度g=10 m/s2,则下列说法正确的是( ) A.N端是电源正极 B.磁场的磁感应强度大小为0.1 T C.滑动变阻器的滑片左移,弹簧的长度变小 D.仅使磁场反向,稳定后弹簧的伸长量为0.2 cm 6.[新素材]如图甲所示为手机等用电器无线充电的原理图,如果圆形受电线圈的面积S=1×10-3 m2,线圈匝数为n=100,线圈的电阻为R=5 Ω,垂直于线圈平面的磁场的磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示,若受电线圈给内阻为r=5 Ω的电池充电,则 ( ) 图甲 图乙 A.受电线圈中产生的感应电动势大小为0.05 V B.0~1.0 s内受电线圈中的感应电流方向不变 C.1.5 s时刻,受电线圈中的感应电流为零 D.充电过程中,电池的发热功率为1.25 W 7.[多选]如图甲所示,半径为r=1 m的电线圈处在匀强磁场中,磁场与线圈平面垂直,线圈的电阻R=10 Ω,磁场磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,以垂直线圈平面向里为磁场的正方向,则下列说法正确的是( ) A.0~1 s内线圈中产生的电流沿逆时针方向,大小为0.314 A B.0~2 s内感应电流的平均功率约为4.9 W C.2~3 s内感应电流的方向与3~4 s内感应电流方向相反 D.4~5 s内通过线圈截面的电荷量为 C 8.[2020河南洛阳尖子生第一次联考]如图,固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向 左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动,运动距离L时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直且良好接触).设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g,则此过程( ) A.杆的速度最大值为 B.流过电阻R的电荷量为 C.恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 D.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 9.[多选]如图甲所示,粗糙绝缘斜面的倾角为θ=30°,斜面上放置一质量为1 kg、电阻为2 Ω、边长为1.0 m的正方形导线框MNQP,开始时导线框处于静止状态.在空间中施加方向垂直线框平面向上的匀强磁场,磁感应强度B随时间t按如图乙所示的规律变化,重力加速度大小g=10 m/s2.下列说法正确的是( ) A.在0~1 s内线框中产生的感应电流为0.5 A B.在3~4 s内通过线框的电荷量为0.1 C C.0~4 s内线框中产生的焦耳热为0.01 J D.在0~4 s内线框一直受到大小为5 N、方向沿斜面向上的摩擦力 10.[2020江西南昌高三摸底,多选]如图所示,两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内,其左端接有定值电阻R,建立Ox轴平行于金属导轨,在0≤x≤4 m的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场,磁感应强度B的大小随坐标x(以m为单位)的变化规 律为B=0.8-0.2x(T),金属棒ab在外力作用下从x=0处沿导轨向右运动,ab始终与导轨垂直并接触良好,不计导轨和金属棒的电阻.设在金属棒从x1=1 m处经x2=2 m到x3=3 m的过程中,电阻R的电功率始终保持不变,则( ) A.金属棒做匀速直线运动 B.金属棒运动过程中产生的电动势始终不变 C.金属棒在x1与x2处受到磁场的作用力大小之比为3∶2 D.金属棒从x1到x2与从x2到x3的过程中通过R的电荷量之比为5∶3 二、非选择题(共4小题,50分) 11.[2019浙江4月选考,10分]如图所示,倾角θ=37°、间距l=0.1 m的足够长金属导轨底端接有 阻值R=0.1 Ω的电阻,质量m=0.1 kg的金属棒ab垂直导轨放置,与导轨间的动摩擦因数μ=0.45.建立原点位于底端、方向沿导轨向上的坐标轴x.在0.2 m≤x≤0.8 m区间有垂直导轨平面向上的匀强磁场.从t=0时刻起,棒ab在沿x轴正方向的外力F作用下,从x=0处由静止开始沿斜面向上运动,其速度v与位移x满足v=kx(可导出a=kv),k=5 s-1.当棒ab运动至x1=0.2 m处时,电阻R消耗的电功率P=0.12 W,运动至x2=0.8 m处时撤去外力F,此后棒ab将继续运动,最终返回至x=0处.棒ab始终保持与导轨垂直,不计其他电阻,求:(提示:可以用F-x图象下的“面积”代表力F做的功,sin 37°=0.6) (1)磁感应强度B的大小; (2)外力F随位移x变化的关系式; (3)在棒ab整个运动过程中,电阻R产生的焦耳热Q. 12.[2020江西七校联考,12分]如图甲所示,电阻不计且间距L=1 m的光滑平行金属导轨竖直放置,上端接一阻值R=2 Ω的电阻,虚线OO'下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B=2 T.现将质量m=0.1 kg、电阻不计的金属杆ab从OO'上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平.金属杆从静止开始到下落0.3 m的过程中,加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示,g取10 m/s2. (1)求金属杆刚进入磁场时的速度大小v0; (2)求金属杆从静止开始到下落0.3 m的过程中,在电阻R上产生的热量Q; (3)在图丙的坐标系中,定性画出回路中电流随时间变化的图线,并说明图线与坐标轴围成的图形的面积表示的物理意义(以金属杆进入磁场时为计时起点).
2021届课标版高考物理一轮复习专题训练：专题十一 电磁感应
