专题12电磁感应备战2020高考物理2019届期末和一模好题分项版汇编教师版

1专题12电磁感应2019年高三期末、一模物理试题分项解析一．选择题1.(2018·徐州市高三考前模拟)如图3所示，三个相同的灯泡L1、L2、L3，电感线圈L的电阻可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是()图3A.闭合开关S的瞬间，L3立即变亮，L1、L2逐渐变亮B.闭合开关S的瞬间，L2、L3立即变亮，L1逐渐变亮C.断开开关S的瞬间，L2立即熄灭，L1先变亮一下然后才熄灭D.断开开关S的瞬间，L2立即熄灭，L3先变亮一下然后才熄灭【参考答案】B2.(2018·常州市高三模拟)如图4所示，半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为r，已知弹性螺旋线圈的电阻为R，线圈与磁场区域共圆心，则以下说法中正确的是()图4A.保持磁场不变，线圈的半径由2r变到3r的过程中，有顺时针的电流B.保持磁场不变，线圈的半径由2r变到0.5r的过程中，有逆时针的电流C.保持半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，线圈中的电流为kπr2R2D.保持半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，线圈中的电流为2kπr2R【参考答案】BC3.(2018·江苏省南京市高三三模)如图2所示，电源电动势为E，其内阻r不可忽略，L1、L2是完全相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，电容器的电容为C。下列说法正确的是()图2A.刚接通开关S的瞬间，L2立即亮，L1逐渐变亮B.合上开关S，电路稳定后，灯泡L1、L2的亮度相同C.电路稳定后在断开S的瞬间，通过灯泡L1的电流方向向右D.电路稳定后在断开S的瞬间，通过灯泡L2的电流为零【参考答案】C【名师解析】刚接通开关S的瞬间，线圈中要产生自感电动势，L1、L2立即亮，故选项A错误；合上开关S，当电路稳定后，由于线圈的直流电阻为零，则灯泡L1被短路，故选项B错误；当断开S的瞬间，线圈中电流要减小，则出现自感电动势，通过灯泡L1的电流方向向右，故选项C正确；断开S的瞬间，电容器也要放电，则通过灯泡L2的电流不为零，故选项D错误。4.(2018·江苏省南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁市高三调研)用电流传感器研究自感现象的电路如图3甲所示，线圈L中未插入铁芯，直流电阻为R。闭合开关S，传感器记录了电路中电流i随时间t变化的关系图象，如图乙所示，t0时刻电路中电流达到稳定值I。下列说法中正确的是()图3A.t＝t0时刻，线圈中自感电动势最大3B.若线圈中插入铁芯，上述过程中电路中电流达到稳定值经历的时间大于t0C.若线圈中插入铁芯，上述过程中电路达到稳定时电流值仍为ID.若将线圈匝数加倍，上述过程中电路达到稳定时电流值仍为I【参考答案】BC5.（2019贵州铜仁一中期末）正方形导线框从磁场的竖直左边界由静止开始在外力F作用下水平向右做匀加速直线运动，从线框开始进入到完全进入磁场的过程，下列关于通过线框截面的电荷量q、线框中电流i、线框瞬时电功率图为抛物线以及线框受到的外力F随时间t变化的关系可能正确的是A.B.C.D.【参考答案】BCD【名师解析】由于线框在水平向右做匀加速直线运动，设加速度为a，则线框的位移，根据通过线框截面的电荷量可知：，电荷量和时间的平方成正比，因此图象应是抛物线。故A错误；由于线框做匀加速运动，其速度，感应电动势，感应电流，i与t成正比。故B正确；根据功率公式可得，线框的电功率，即：功率和时间的平方成正比，图象是抛物线的一支。故C正确；线框进入磁场过程中受到的安培力，根据牛顿第二定律可得外力大小为：，代入解得：，很显然看出外力和时间是一次函数关系。故D正确。【方法归纳】根据运动学公式和法拉第电磁感应定律求解出电荷量、感应电流和功率的表达式；再运用牛顿第二定律来确定外力与时间的关系，最后利用数学知识来判断函数图象的形状。4解决本题的关键是：熟练掌握运动学和电磁感应中相应的公式，并由各自表达式来进行推导，从而得出结论，再利用数学知识判断函数图象的形状。6.（2019安徽滁州期末）如图甲所示，线圈两端a、b与一电阻R相连，线圈内有垂直于线圈平面向里的磁场，时起，穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化，下列说法正确的是A.时刻，R中电流方向为由a到bB.时刻，R中电流方向为由a到bC.时间内R的电流小于时间内R的电流D.时间内R的电流大于时间内R的电流【参考答案】AC【方法归纳】根据楞次定律即可判断、时刻，R中的电流方向；根据法拉第电磁感应定律求出两个时间段内的感应电动势，由欧姆定律得到电流关系；由法拉第电磁感应定律求出感应电动势的大小，而感应电流的方向则由楞次定律判定。同时穿过磁通量发生变化的线圈相当于电源，所以电源内部线圈电流方向是负极到正极。7．（4分）（2019陕西咸阳一模）如图甲所示，将长方形导线框abcd垂直磁场方向放入匀强磁场B中，规定垂直ab边向右为ab边所受安培力F的正方向，F随时间的变化关系如图乙所示．选取垂直纸面向里为磁感应强度B的正方向，不考虑线圈的形变，则B随时间t的变化关系可能是下列选项中的（）5A．B．C．D．则穿过线圈中磁通量增大，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，根据左手定则可知，ab边受到的安培力方向向右，即正负值，故C错误；选取垂直纸面向里为磁感应强度B的正方向，由图可知，0﹣1s内，磁场向里且减小，则穿过线圈中磁通量减小，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，根据左手定则可知，ab边受到的安培力方向向左，即为负值，根据法拉第电磁感应定律可知，磁场均匀变化，则感应电流大小恒定，再根据F＝BIL，则有安培力大小均匀减小；同理，当1s﹣2s内，磁场向外且增大，则穿过线圈中磁通量增大，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，根据左手定则可知，ab边受到的安培6力方向向右，即为正值，根据法拉第电磁感应定律可知，磁场均匀变化，则感应电流大小恒定，再根据F＝BIL，则有安培力大小均匀增大，故D正确。【参考答案】ABD。二．计算题1．（2019江苏泰州12月联考）如图所示，在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有两条相互平行且相距为d的光滑固定金属导轨和，两导轨间用阻值为R的电阻连接，导轨的倾角均为，导轨在同一水平面上，，倾斜导轨和水平导轨用相切的小段光滑圆弧连接。质量为m的金属杆CD从与处时的速度恰好达到最大，然后沿水平导轨滑动一段距离后停下。杆CD始终垂直导轨并与导轨保持良好接触，空气阻力、导轨和杆CD的电阻均不计，重力加速度大小为g，求：（1）杆CD到达处的速度大小；（2）杆CD沿倾斜导轨下滑的过程通过电阻R的电荷量q1以及全过程中电阻R上产生的焦耳热Q；（3）杆CD沿倾斜导轨下滑的时间及其停止处到的距离s。【参考答案】（1）（2）（3）【名师解析】（1）经分析可知，杆CD到达处同时通过的电流最大（设为），且此时杆CD受力平衡，则有此时杆CD切割磁感线产生的感应电动势为由欧姆定律可得，解得7（2）杆CD沿倾斜导轨下滑过程中的平均感应电动势为，该过程中杆CD通过的平均电流为，又，解得对全过程，根据能量守恒定律可得2（2019浙江模拟）如图所示，间距为L，的两根平行长直金属导轨MN、PQ固定在倾角为的绝缘斜面上，导轨上端接有阻值为R的电阻，一根长为L、电阻为3R的直导体棒ab垂直放在两导轨上。整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。ab由静止释放后沿导轨运动，下滑位移大小为s时到达cd位置并开始以最大速度做匀速运动。ab在运动过程中与导轨接触良好，导轨电阻及一切摩擦均不计，重力加速度大小为g。求：棒的质量m和ab在匀速运动过程中的热功率P；从ab棒由静止释放到开始匀速运动的整个过程中电阻R产生的热量Q；从ab棒由静止释放到开始匀速运动整个过程所经历的时间t。【名师解析】在匀速运动过程中受力平衡，有：，ab切割磁感线产生的感应电动势为：，根据闭合电路欧姆定律，有：，8解得ab的质量为：，ab在匀速运动过程中的热功率为：，解得ab在匀速运动过程中的热功率为：；电荷量：，整理得：，将以上各式求和得：，解得：，而通过回路的总电荷量为：，感应电流为：，感应电动势为：，解得：，从ab由静止释放到开始匀速运动的过程所经历的总时间为：；答：棒的质量m为，ab在匀速运动过程中的热功率P为；从ab棒由静止释放到开始匀速运动的整个过程中电阻R产生的热量Q为；从ab棒由静止释放到开始匀速运动整个过程所经历的时间t为。93.（2019云南保山期末）如图甲所示，在两光滑平行金属导轨之间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨的间距为L，电阻不计。金属棒垂直于导轨放置，质量为m，重力和电阻可忽略不计。现在导轨左端接入一个电阻为R的定值电阻，给金属棒施加一个水平向右的恒力F，经过时后金属棒达到最大速度。金属棒的最大速度是多少？求金属棒从静止达到最大速度的过程中。通过电阻R的电荷量q；如图乙所示，若将电阻换成一个电容大小为C的电容器认为电容器充放电可瞬间完成。求金属棒由静止开始经过时间t后，电容器所带的电荷量Q。【名师解析】当安培力与外力相等时，加速度为零，物体速度达到最大，即，由此可得；设导体棒运动加速度为a，某时装金属棒白速度为，经过金属体的速度为，导体棒中流过的电流充电电流为I，则，电流：，其中：，10联立各式得：；因此，导体棒向右做匀加速直线运动。由于所有电阻均忽略，平行板电容器两板间电压U与导体棒切割磁感线产生的感应电动势E相等，平金属板电容器的电荷量：；答：金属棒的最大速度是；金属棒从静止达到最大速度的过程中，通过电阻R的电荷量q为；金属棒由静止开始经过时间t后，电容器所带的电荷量Q为。4.(2018·南京市、盐城市高三年级模拟考试)如图8甲所示，正方形闭合线圈abcd边长为10cm、总电阻为2.0Ω、匝数为100匝，放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。试求：图8(1)在0～2s内线圈中感应电动势的大小；(2)在t＝1.0s时线圈的ad边所受安培力的大小和方向；(3)线圈中感应电流的有效值。(3)在0～2s内，I1＝0.5A在2～3s内，线圈中感应电动势的大小为E2E2＝nΔΦ2Δt＝nSΔB2Δt＝2V11I2＝E2R＝1A设线圈中感应电流的有效值为I则I21Rt1＋I22Rt2＝I2Rt则I＝22A。答案(1)1V(2)5.0N，方向向右(3)22A5.(15分)如图9所示，固定于水平面的型导线框处于磁感应强度大小为B，方向竖直向下的匀强磁场中，导线框两平行导轨间距为d，左端接一电动势为E0，内阻不计的电源，一质量为m、电阻为r的导体棒MN垂直平行导轨放置并接触良好，闭合开关S，导体棒从静止开始运动，当导体棒运动距离L时，达到最大速度，忽略摩擦阻力和导轨的电阻，平行导轨足够长，求：图9(1)导体棒的最大速度；(2)导体棒从静止开始运动距离L的过程中，通过导体棒的电量及发热量；(3)若导体棒MN在达到最大速度时，断开开关S，然后在导体棒MN的左边垂直导轨放置一根与MN完全相同的导体棒PQ，则导体棒PQ的最大速度。【名师解析】(1)闭合开关S后，线框与导体组成的回路中产生电流，导体棒受到安培力作用开始加速运动，导体切割磁感线会使电路中的电流变小，加速度变小，当导体切割磁感线产生的电动势等于电源电动势时，电路中的电流为零，导体棒不受安培力作用，合外力为零，开始做匀速运动，即达到稳定运动。有E0＝Bdv，(2分)解得v＝E0Bd(1分)(3)断开电源，加上金属棒PQ后，到两棒运动稳定，两导体棒组成的系统合外力为零，动量守恒，mv＝2mv1(2分)12解得v1＝v2＝E02Bd(2分)答案(1)E0Bd(2)mE202B2d2(3)E02Bd