2020高考物理選擇題滿分沖刺專題：楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用（解析版）

選擇題滿分沖刺專題十二：楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用1．(安徽省級示范高中聯(lián)考，20)如圖1所示，空間存在一個足夠大的三角形區(qū)域(頂角45°)，區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，一個頂角為45°的三角形導體線框，自距離磁場左側(cè)邊界L處以平行于紙面向上的速度勻速通過了該區(qū)域，若以逆時針為正方向，回路中感應電流I隨時間t的變化關(guān)系圖象正確的是()圖1解析三角形導體線框進入磁場時，電流方向為逆時針，三角形邊框切割磁感線的有效長度減小，感應電動勢變小，感應電流變??；三角形線框離開磁場時，電流方向為順時針，三角形邊框切割磁感線的有效長度增大，感應電動勢變大，感應電流變大，選項D正確．答案D2．(武漢武昌市調(diào)研)如圖2甲所示，兩根相距l(xiāng)＝0.4m、電阻不計的光滑金屬導軌在同一水平面內(nèi)平行放置，兩導軌左端與阻值R＝0.15Ω的電阻相連．導軌x＞0的一側(cè)存在沿＋x方向均勻增大的穩(wěn)恒磁場，其方向與導軌平面垂直(豎直向下)，磁感應強度B＝0.5＋0.5x(T)．一根質(zhì)量m＝0.1kg、電阻r＝0.05Ω的金屬棒置于導軌上，并與導軌垂直．棒在水平外力作用下從x＝0處沿導軌向右做直線運動，運動過程中回路電流恒為2A．以下判斷正確的是()圖2A．金屬棒在x＝3m處的速度為0.5m/sB．金屬棒在x＝3m處的速度為0.75m/sC．金屬棒從x＝0運動到x＝3m過程中克服安培力做的功為1.6JD．金屬棒從x＝0運動到x＝3m過程中克服安培力做的功為3.0J解析在x＝3m處，磁感應強度為B＝2T，因為回路中電流恒為2A，由閉合電路歐姆定律可知，回路中的感應電動勢為0.4V，由E＝BLv可得，此時金屬棒的速度v＝0.5m/s，所以選項A正確，B錯誤；由安培力公式可知，F(xiàn)安＝BIl＝Il(0.5＋0.5x)，隨著x變化呈現(xiàn)線性變化關(guān)系，因此可用平均作用力來求做功，可得安培力做功為3J，所以選項C錯誤，D錯誤；因此答案選A、D.答案AD3．(高考沖刺卷六)如圖3所示，足夠長的U形光滑金屬導軌所在平面與水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN與PQ平行且間距為L，磁感應強度大小為B的勻強磁場方向垂直導軌所在平面斜向上，導軌電阻不計，金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑，并與兩導軌始終保持垂直且接觸良好，棒ab接入電路的電阻為R，當流過棒ab某一橫截面的電荷量為q時，棒的速度大小為v，則金屬棒ab在下滑過程中()圖3A．運動的加速度大小為(B．下滑位移大小為(C．產(chǎn)生的焦耳熱為qBLvD．受到的最大安培力大小為(sinθ解析由牛頓第二定律可知mgsinθ－(＝ma，金屬棒做變加速運動，選項A錯；由q＝I·Δt＝(·Δt＝(＝(得x＝(，選項B對．由動能定理可知mgxsinθ－Q＝(mv2，把x代入式中得到Q，選項C錯；安培力最大為mgsinθ，選項D錯．答案B4．(山東濰坊市一模)如圖4所示，三條平行虛線位于紙面內(nèi)，中間虛線兩側(cè)有方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度等大反向，菱形閉合導線框ABCD位于紙面內(nèi)且對角線AC與虛線垂直，磁場寬度與對角線AC長均為d.現(xiàn)使線框沿AC方向勻速穿過磁場，以逆時針方向為感應電流的正方向，則從C點進入磁場到A點離開磁場的過程中，線框中電流i隨時間t的變化關(guān)系，以下可能正確的是()圖4解析線框ABCD在進入左邊磁場時，由楞次定律可判斷出感應電流的方向應為正方向，所以選項B、C錯；當線框ABCD一部分在左磁場區(qū)，另一部分在右磁場區(qū)時，回路中的最大電流要加倍，方向與剛進入時的方向相反，所以選項D正確．答案D5．如圖5，矩形閉合導體線框在勻強磁場上方，由不同高度靜止釋放，用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進入磁場的時刻，線框下落過程形狀不變，ab邊始終保持與磁場水平邊界線OO′平行，線框平面與磁場方向垂直，設OO′下方磁場區(qū)域足夠大，不計空氣的影響，則下列哪一個圖象不可能反映線框下落過程中速度v隨時間t變化的規(guī)律()圖5解析線框在0～t1這段時間內(nèi)做自由落體運動，v－t圖象為過原點的傾斜直線，t2之后線框完全進入磁場區(qū)域中，無感應電流，線框不受安培力，只受重力，線框做勻加速直線運動，v－t圖象為傾斜直線，t1～t2這段時間線框受到安培力作用，線框的運動類型只有三種，即可能為勻速直線運動、也可能為加速度逐漸減小的加速直線運動，還可能為加速度逐漸減小的減速直線運動，而A選項中，線框做加速度逐漸增大的減速直線運動是不可能的，故不可能的v－t圖象為A選項中的圖象．答案A6．(沈陽市三模，21)如圖6甲所示，電阻不計且間距L＝1m的光滑平行金屬導軌豎直放置，上端接一阻值R＝2Ω的電阻，虛線OO′下方有垂直于導軌平面向里的勻強磁場，現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1kg、電阻不計的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放，金屬桿在下落的過程中與導軌保持良好接觸且始終水平，已知桿ab進入磁場時的速度v0＝1m/s，下落0.3m的過程中加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示，g取10m/s2，則()圖6A．勻強磁場的磁感應強度為1TB．桿ab下落0.3m時金屬桿的速度為1m/sC．桿ab下落0.3m的過程中R上產(chǎn)生的熱量為0.2JD．桿ab下落0.3m的過程中通過R的電荷量為0.25C解析在桿ab進入磁場時，由(－mg＝ma，由題圖乙知，a的大小為10m/s2，解得B＝2T，A錯誤．桿ab下落0.3m時桿做勻速運動，則有(＝mg，解得v′＝0.5m/s，選項B錯誤，在桿ab下落0.3m的過程，根據(jù)能量守恒，R上產(chǎn)生的熱量為Q＝mgh－(mv′2＝0.2875J，選項C錯誤．通過R的電荷量q＝(＝(＝0.25C．選項D正確．答案D7．垂直斜面向下磁場的寬度均為L，一質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為(的正方形導體線圈，在沿平行斜面向下的拉力F作用下由靜止開始沿斜面下滑，當ab邊剛越過GH進入磁場Ⅰ時，恰好做勻速直線運動，下列說法中正確的有(重力加速度為g)()圖7A．從線圈的ab邊剛進入磁場Ⅰ到線圈dc邊剛要離開磁場Ⅱ的過程中，線圈ab邊中產(chǎn)生的感應電流先沿b→a方向再沿a→b方向B．線圈進入磁場Ⅰ過程和離開磁場Ⅱ過程所受安培力方向都平行斜面向上C．線圈ab邊剛進入磁場Ⅰ時的速度大小為(D．線圈進入磁場Ⅰ做勻速運動的過程中，拉力F所做的功等于線圈克服安培力所做的功解析由右手定則可知線圈的ab邊剛進入磁場Ⅰ和線圈的dc邊剛要離開磁場Ⅱ時，線圈中的感應電流方向均為b→a，線圈經(jīng)過JP時感應電流的方向為a→b，A錯誤．由楞次定律可判斷出感應電流的磁場阻礙線圈的切割磁感線運動，B正確．線圈ab邊剛進入磁場Ⅰ時，受到的安培力F安＝BI(＝(，由共點力的平衡知識可知F安＝mgsinθ＋F，聯(lián)立可得線圈ab邊剛進入磁場Ⅰ時的速度大小為(，C正確．線圈進入磁場Ⅰ做勻速運動的過程中，合外力做的功為0，即拉力F和重力沿斜面方向的分力所做的功等于線圈克服安培力所做的功，D錯誤．答案BC1．(多選)(2017·高考全國卷甲)兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感應強度方向與紙面垂直．邊長為0.1m、總電阻為0.005Ω的正方形導線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖(a)所示．已知導線框一直向右做勻速直線運動，cd邊于t＝0時刻進入磁場．線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應電流的方向為順時針時，感應電動勢取正)．下列說法正確的是()A．磁感應強度的大小為0.5TB．導線框運動速度的大小為0.5m/sC．磁感應強度的方向垂直于紙面向外D．在t＝0.4s至t＝0.6s這段時間內(nèi)，導線框所受的安培力大小為0.1NBC2．(多選)(2017·高考全國卷甲)某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示．矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸．將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方．為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，該同學應將()A．左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B．左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C．左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D．左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉AD3．(2017·高考全國卷乙)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌．為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示．無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是()A4．(2017·高考全國卷丙)如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌，導軌平面與磁場垂直．金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導軌共面．現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動，在運動開始的瞬間，關(guān)于感應電流的方向，下列說法正確的是()A．PQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向B．PQRS中沿順時針方向，T中沿順時針方向C．PQRS中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向D．PQRS中沿逆時針方向，T中沿順時針方向D5．(2017·高考北京卷)圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈．實驗時，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同．下列說法正確的是()A．圖1中，A1與L1的電阻值相同B．圖1中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C．圖2中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等C6．(2017·高考天津卷)如圖所示，兩根平行金屬導軌置于水平面內(nèi)，導軌之間接有電阻R.金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁