新教材2023年高考物理總復(fù)習(xí)考案22周測卷十八電磁感應(yīng)的綜合問題課件

考案二十二[周測卷十八電磁感應(yīng)的綜合問題]本試卷滿分100分，考試時間90分鐘。一、單項選擇題：本題共8小題，每小題4分，共32分。每小題只有一個選項符合題目要求。1．(2023·河南高三專題練習(xí))疫情期間，為確保社區(qū)居家隔離觀察人員管控技防措施有效發(fā)揮作用，工作人員啟用了如圖所示的門磁系統(tǒng)，強磁棒固定在門框上，線圈和發(fā)射系統(tǒng)固定在房門上，當(dāng)房門關(guān)閉時穿過線圈的磁通量最大，當(dāng)線圈中出現(xiàn)一定強度的電壓、電流信號時，自動觸發(fā)后面的信號發(fā)射系統(tǒng)，遠(yuǎn)程向后臺發(fā)出報警信號，下列說法中正確的是()BA．門磁系統(tǒng)的工作原理是利用了電流的磁效應(yīng)B．當(dāng)房門緩慢打開時門線圈中電壓、電流較小C．房門不動時，線圈中會產(chǎn)生恒定的電流D．將強磁棒與線圈和發(fā)射系統(tǒng)交換位置后不能起到報警的作用[解析]門磁系統(tǒng)的工作原理是利用了電磁感應(yīng)原理，A錯誤；當(dāng)房門緩慢打開時，門線圈中的磁通量變化的比較慢，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢較小，感應(yīng)電流也較小，B正確；房門不動時，線圈中磁通量不發(fā)生變化，則不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，C錯誤；將強磁棒與線圈和發(fā)射系統(tǒng)交換位置后，開關(guān)門都會使線圈中磁通量發(fā)生變化，則都會產(chǎn)生感應(yīng)電流，都能起報警的作用，D錯誤。故選B。2．(2022·廣東深圳二模)在研究自感現(xiàn)象的實驗中，將自感線圈、電阻和電流傳感器按如下電路連接。閉合開關(guān)后，電流隨時間變化的關(guān)系是()

AB

CDA[解析]電阻和電流傳感器與自感線圈串聯(lián)，閉合開關(guān)后，流過自感線圈的電流增大，電感線圈產(chǎn)生與原電流方向相反的感應(yīng)電動勢，且電動勢慢慢變小，則線圈中電流大小逐漸變大，而且變大得越來越慢，最后電流達到穩(wěn)定值，故A正確，BCD錯誤。A．通過電阻R的電流方向為P→R→MB．a(chǎn)、b兩點間的電壓為BLvC．外力F做的功等于電阻R和金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的焦耳熱之和D．外力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱C4．(2022·安徽高三期中)磁力剎車是游樂場中過山車采用的一種新型剎車裝置，比靠摩擦力剎車更穩(wěn)定。如圖為該新型裝置的原理圖(從后面朝前看)，過山車的兩側(cè)裝有銅片，停車區(qū)的軌道兩側(cè)裝有強力磁鐵，當(dāng)過山車進入停車區(qū)時，銅片與磁鐵的相互作用能使過山車很快停下來。下列說法正確的是()A．磁力剎車?yán)昧穗娏鞯拇判?yīng)B．磁力剎車屬于電磁驅(qū)動現(xiàn)象C．磁力剎車的過程中動能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化成內(nèi)能D．過山車的質(zhì)量越大，進入停車區(qū)時由電磁作用引起的剎車阻力越大C[解析]磁力剎車過程會產(chǎn)生渦流，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并非是電流的磁效應(yīng)，也不屬于電磁驅(qū)動現(xiàn)象，AB錯誤；磁力剎車的過程中，銅片穿過磁鐵時產(chǎn)生渦流，在磁場中受到安培力作用，阻礙過山車的運動，故磁力剎車的過程中動能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，C正確；過山車的速度越大，進入停車區(qū)時由電磁作用引起的剎車阻力越大，和質(zhì)量無關(guān)，D錯誤。故選C。5．(2023·浙江高三專題練習(xí))如圖所示，水平放置的平行光滑導(dǎo)軌左端連接開關(guān)K和電源，右端接有理想電壓表。勻強磁場垂直于導(dǎo)軌所在的平面。ab、cd兩根導(dǎo)體棒單位長度電阻相同、單位長度質(zhì)量也相同，ab垂直于導(dǎo)軌，cd與導(dǎo)軌成60°角。兩棒的端點恰在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，除導(dǎo)體棒外，其余電阻不計。下列說法正確的是()AA．閉合開關(guān)K瞬間，兩棒所受安培力大小相等B．閉合開關(guān)K瞬間，兩棒加速度大小相等C．?dāng)嚅_開關(guān)K，讓兩棒以相同的速度水平向右切割磁感線，電壓表無示數(shù)D．?dāng)嚅_開關(guān)K，固定ab，讓cd棒以速度v沿導(dǎo)軌向右運動時電壓表示數(shù)為U1；固定cd，讓ab棒以速度v沿導(dǎo)軌向右運動時電壓表示數(shù)為U2，則U1＝U26．(2023·河北高三階段練習(xí))如圖所示，圓形銅盤豎直安裝在通過圓心且垂直于盤面的光滑固定轉(zhuǎn)軸O上，盤的邊緣纏繞著一根足夠長細(xì)線，細(xì)線的一端掛著質(zhì)量為m的物體A，物體A下落可使圓盤繞轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動。圓盤中心和邊緣通過觸片連接兩根導(dǎo)線與阻值為R的電阻相連，圓盤處于垂直于圓盤向里的勻強磁場中。不計銅盤的電阻和一切摩擦，由靜止釋放物體A，下落穩(wěn)定后，以下說法正確的是()A．銅盤轉(zhuǎn)動的角速度與物體A的質(zhì)量m成正比B．物體A下落的速度與電阻R的阻值成反比C．電阻R的電功率與物體的質(zhì)量m成正比D．電阻R的電功率與磁場的磁感應(yīng)強度成正比A7．(2022·江蘇南京市高三階段練習(xí))如圖所示，兩條光滑平行導(dǎo)軌ac和bd水平放置于豎直向下的勻強磁場中，導(dǎo)軌左端接有一平行板電容器C，現(xiàn)給金屬棒MN一個水平向右的恒力F，使得金屬棒由靜止向右運動，下列有關(guān)金屬棒上的電流隨時間變化的圖像描述可能正確的是()

A

BC

DCD二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求，全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．(2022·河北高三模擬)某同學(xué)在“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”的實驗中，設(shè)計了如圖所示的裝置：線圈A通過電流表甲、高阻值的電阻R′、滑動變阻器R和開關(guān)S連接到干電池上，線圈B的兩端接到另一個電流表乙上，兩個電流表相同，零刻度居中。閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P不動時，甲、乙兩個電流表指針的不同的位置如圖所示，則()ABDA．當(dāng)滑片P較快地向左滑動時，甲表指針向右偏轉(zhuǎn)B．當(dāng)滑片P較快地向左滑動時，乙表指針向左偏轉(zhuǎn)C．?dāng)嚅_開關(guān)，待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開關(guān)，甲表指針向左偏轉(zhuǎn)D．?dāng)嚅_開關(guān)，待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開關(guān)，乙表指針向左偏轉(zhuǎn)[解析]當(dāng)滑片P較快地向左滑動時，滑動變阻器接入電路的電阻減小，A線圈電流變大，甲表指針向右偏轉(zhuǎn)的角度增加，穿過B線圈的向下的磁通量增大，由楞次定律可知，乙表中感應(yīng)電流從負(fù)接線柱流入，指針向左偏轉(zhuǎn)，AB正確；斷開開關(guān)，待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開關(guān)，A線圈電流變大，甲表指針向右偏轉(zhuǎn)，由楞次定律可知乙表指針向左偏轉(zhuǎn)，C錯誤，D正確。故選ABD。10．(2023·湖北恩施市模擬預(yù)測)如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，導(dǎo)軌與固定電阻R1和R2相連，勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面。有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動，當(dāng)上滑的速度為v時，受到安培力的大小為F。此時()BCC．整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為μmgvcosθD．整個裝置消耗的機械功率為Fv裝置所受的摩擦力為μmgcosθ，所以摩擦力消耗的功率為Pf＝

μmgvcosθ，C正確；導(dǎo)體棒克服安培力和摩擦力做功使得導(dǎo)體棒機械能減少，所以整個裝置消耗的機械功率為P消耗＝(F＋μmgcosθ)v，D錯誤。11．(2023·江西高三模擬)如圖1所示，放置于水平面內(nèi)的兩根平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ左端接有電阻R，金屬棒ab跨接在導(dǎo)軌上，形成閉合回路，該空間有豎直方向的勻強磁場，以向上為磁場的正方向，當(dāng)磁感應(yīng)強度按圖2所示規(guī)律周期性變化時，ab棒始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是()AC12．(2023·四川省內(nèi)江市模擬預(yù)測)如圖，足夠長的間距d＝1m的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間存在一個寬度L＝2m的勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度大小為B＝0.5T，方向如圖所示。一根質(zhì)量ma＝0.1kg，阻值R＝0.5Ω的金屬棒a以初速度v0＝8m/s從左端開始沿導(dǎo)軌滑動，穿過磁場區(qū)域后，與另一根質(zhì)量mb＝0.2kg，阻值R＝0.5Ω的原來靜置在導(dǎo)軌上的金屬棒b發(fā)生彈性碰撞，兩金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，則()BCDA．金屬棒a第一次穿過磁場時做勻減速直線運動B．金屬棒a第一次穿過磁場時回路中有逆時針方向的感應(yīng)電流C．金屬棒a第一次穿過磁場區(qū)域的過程中，金屬棒b上產(chǎn)生的焦耳熱為1.375JD．金屬棒a最終停在距磁場左邊界1.6m處三、非選擇題：本題共5小題，共52分。13．(6分)(2023·全國高三專題練習(xí))在“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實驗中：(1)為了能明顯地觀察到實驗現(xiàn)象，請在如圖所示的實驗器材中，選擇必要的器材，在圖中用實線連接成相應(yīng)的實物電路圖。(2)將線圈E插入線圈F中，閉合開關(guān)時，線圈F中感應(yīng)電流的方向與線圈E中電流的繞行方向_______(選填“相同”或“相反”)。(3)在開關(guān)處于閉合狀態(tài)將線圈E拔出時，線圈F中的感應(yīng)電流的方向與線圈E中電流的繞行方向_______(選填“相同”或“相反”)。[答案]

(1)見解析相反相同[解析](1)實物電路圖如圖所示(2)閉合開關(guān)時，通過線圈F的磁通量增大，由楞次定律可判斷，感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁通量的增加，即線圈F中感應(yīng)電流與線圈E中電流的繞行方向相反。(3)保持開關(guān)閉合，將線圈E拔出時，線圈F中磁通量減少，由楞次定律可判斷，線圈F中的感應(yīng)電流與線圈E中電流的繞行方向相同。14．(10分)(2022·湖南高三模擬)如圖所示，豎直光滑金屬導(dǎo)軌上端接入一定值電阻R，C1和C2是半徑都為a的兩圓形磁場區(qū)域，其區(qū)域內(nèi)的磁場方向都垂直于導(dǎo)軌平面向外，區(qū)域C1中磁場的磁感應(yīng)強度隨時間按B1＝b＋kt(k>0，未知)變化，C2中磁場的磁感應(yīng)強度恒為B2，一質(zhì)量為m、電阻為r、長度為L的金屬桿AB穿過區(qū)域C2的圓心垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，并恰能保持靜止。求：(1)通過金屬桿AB的電流大小及方向；(2)比例系數(shù)k的值。15．(10分)(2023·遼寧高三模擬)如圖甲所示，輕質(zhì)絕緣細(xì)線吊著一質(zhì)量為0.8kg、邊長為1m，匝數(shù)為20匝的正方形閉合線圈，其總電阻為2Ω。在線圈的中間位置以下區(qū)域存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g取10m/s2。求：(1)0～6s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量和線圈產(chǎn)生的焦耳熱；(2)在t＝6s時細(xì)線的拉力大小。[答案]

(1)q＝3C、Q＝3J

(2)T＝0得0～6s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q＝3C，0～6s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2Rt＝3J。(2)由圖乙可知t＝6s時，磁感應(yīng)強度大小為B＝0.8T，則線框所受安培力的大小為F＝nBIL＝8N，由楞次定律知，安培力方向向上，則由平衡條件得T＋F＝mg，解得T＝0。16．(12分)(2023·四川省成都市模擬預(yù)測)如圖所示，MN、PQ為足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面斜向上，一根金屬桿在以v＝2m/s的速度沿導(dǎo)軌勻速向下滑動，下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好。M、P間連接一個電阻R＝5.0Ω，金屬桿及導(dǎo)軌的電阻不計，已知導(dǎo)軌間距L＝0.5m，磁感應(yīng)強度B＝1T。金屬桿質(zhì)量m＝0.05kg，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ＝37°，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。(1)求電阻R中電流I的大??；(2)求金屬桿與導(dǎo)軌間的滑動摩擦因數(shù)的大?。?3)對金屬桿施加一個垂直于金屬桿且沿導(dǎo)軌平面向上的恒定拉力F＝0.1N，若金屬桿繼續(xù)下滑x＝2m后速度恰好減為0，求在金屬桿減速過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。[答案]

(1)0.2A

(2)0.5