2023高考物理二輪專題復習與測試專題強化練十四電磁感應與電磁波

專題強化練(十四)電磁感應與電磁波1．電磁波按波長大小的順序把它們排列成譜，如圖所示，下列關于電磁波說法正確的是()A．紅外線可以滅菌消毒B．紫外線的波長比紅外線長C．振蕩電路生成電磁波的頻率隨電容C的增大而減小D．X射線能在磁場中偏轉，但穿透力較強，可用來進行人體透視解析：紅外線熱效應明顯，紫外線可以滅菌消毒，故A錯誤；根據(jù)電磁波譜可知，紫外線的波長比紅外線短，故B錯誤；根據(jù)振蕩電路的頻率公式f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))可知，頻率隨電容C的增大而減小，故C正確；X射線不帶電，不能在磁場中偏轉，但穿透力較強，能穿透物質，可用來進行人體透視，故D錯誤．故選C.答案：C2．如圖所示，三條水平虛線L1、L2、L3之間有寬度為L的兩個勻強磁場區(qū)域Ⅰ、Ⅱ，兩區(qū)域內的磁感應強度大小相等方向相反，正方形金屬線框abcd的質量為m、邊長為L，開始ab邊與邊界L1重合，對線框施加拉力F使其勻加速通過磁場區(qū)，以順時針方向電流為正，下列關于感應電流i和拉力F隨時間變化的圖像可能正確的是()ABCD解析：當ab邊向右運動0～L的過程中，用時間t1＝eq\r(\f(2L,a))；E1＝BLat電流I1＝eq\f(E1,R)＝eq\f(BLa,R)t方向為正方向；拉力F＝ma＋F安＝ma＋eq\f(B2L2a,R)t，當ab邊向右運動L～2L的過程中，用時間t2＝eq\r(\f(4L,a))－eq\r(\f(2L,a))＝(eq\r(2)－1)eq\r(\f(2L,a))，E2＝2BLat電流I2＝eq\f(E2,R)＝eq\f(2BLa,R)t方向為負方向；拉力F＝ma＋F安＝ma＋eq\f(4B2L2a,R)t對比四個圖線可知，只有B正確．故選B.答案：B3．如圖所示為實驗室演示電磁阻尼的一阻尼擺的簡化圖，其擺片材質一般為銅制材料．實驗時發(fā)現(xiàn)，當電磁鐵線圈沒有通電時，阻尼擺可以擺動很長時間才停下來，而電磁鐵線圈中通電時，阻尼擺很快會停下來．下列說法正確的是()A．若把擺片材質換成玻璃的，效果更明顯B．擺片剛進入磁場的瞬間，一定立即做減速運動C．擺片在進入和離開磁場的兩個過程中產生的感應電流方向相同D．阻尼擺很快停下來是因為在擺片中產生渦流，從而受安培力做負功，阻礙其運動，使之很快停下來解析：如果材質是玻璃的，則不會產生感應電流，則線圈不會受到磁場力作用不會很快停下來，A錯誤；擺片進入磁場的過程中有感應電流，感應電流會阻礙擺片的相對運動，但由于在擺片進入磁場區(qū)域時，還受到重力和桿的拉力，不知道合力的情況，所以不能判斷出擺片是否做減速運動，B錯誤；當擺片進入或離開磁場區(qū)域時磁通量發(fā)生變化，會產生電流，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的方向相反，C錯誤；阻尼擺很快停下來是因為在擺片中產生渦流，從而受安培力做負功，阻礙其運動，使之很快停下來，D正確．故選D.答案：D4．2021年7月25日，臺風“煙花”給上海帶來明顯風雨影響，高達632米的上海中心大廈在臺風里卻能夠保持穩(wěn)定，位于第126層的“電渦流擺設式調諧質量阻尼器”起到了關鍵作用．這款阻尼器由我國自主研發(fā)，重達1000噸，在大廈受到風力作用搖晃時，阻尼器質量塊的慣性會產生一個反作用力，產生反向擺動，在質量塊下方圓盤狀的永磁體與樓體地板相對，由于電磁感應產生渦流，從而使大廈減振減擺，其簡化示意圖如圖所示．下列關于該阻尼器的說法正確的是()A．質量塊下方相對的地板可以是導體也可以是絕緣體，對減振效果沒有影響B(tài)．安裝在質量塊下方的圓盤狀永磁體左端為N極右端為S極，才會有較好的阻尼效果C．安裝在質量塊下方的圓盤狀永磁體只有下端為N極上端為S極，才會有較好的阻尼效果D．地板隨大廈擺動時，在地板內產生渦流，使大廈擺動的機械能最終轉化為熱能逐漸耗散掉解析：在質量塊下方圓盤狀的永磁體與樓體地板相對，由于電磁感應產生渦流，從而使大廈減振減擺，可知該阻尼器為電磁阻尼，只有下方地板是導體時，方可會起作用，A錯誤；安裝在質量塊下方的圓盤狀永磁體左端為N極右端為S極，可知磁場方向沿水平方向，這樣在地板導體中產生的感應電流很小，電磁阻尼效果不好，B錯誤；由電磁感應原理，可知安裝在質量塊下方的圓盤狀永磁體的磁場方向只要是在豎直方向，都有較好的效果，有下端為N極上端為S極，或下端為S極上端為N極，阻尼效果相同，C錯誤；地板隨大廈擺動時，在地板內產生渦流，地板導體內有電阻，使大廈擺動的機械能最終轉化為熱能逐漸耗散掉，符合電磁阻尼原理，D正確．故選D.答案：D5.(多選)如圖所示，絕緣的水平面上固定有兩條平行的光滑金屬導軌，導軌電阻不計，兩相同金屬棒a、b垂直導軌放置，其右側矩形區(qū)域內存在恒定的勻強磁場，磁場方向豎直向上．現(xiàn)兩金屬棒分別以初速度2v0和v0同時沿導軌自由運動，先后進入磁場區(qū)域．已知a棒離開磁場區(qū)域時b棒已經進入磁場區(qū)域，則a棒從進入到離開磁場區(qū)域的過程中，電流i隨時間t的變化圖像可能正確的有()ABCD解析：a棒以速度2v0，先進入磁場切割磁感線產生的感應電流為i0＝eq\f(Bl·2v0,R)，a棒受安培阻力做變加速直線運動，感應電流也隨之減小，即i-t圖像的斜率逐漸變??；設當b棒剛進入磁場時a棒減速的速度為v1，此時的瞬時電流為i1＝eq\f(Blv1,R)；若v1＝v0，即i1＝eq\f(Blv0,R)＝eq\f(i0,2)，此時雙棒雙電源反接，電流為零，不受安培力，兩棒均勻速運動離開，i-t圖像中無電流的圖像，故A正確，C錯誤；若v1<v0，即i1＝eq\f(Blv1,R)<eq\f(i0,2)，此時雙棒雙電源的電動勢不等要抵消一部分，因b棒的速度大，電流方向以b棒的流向，與原a棒的流向相反即為負，大小為i＝eq\f(Bl（v0－v1）,R)，b棒通電受安培力要減速，a棒受安培力而加速，則電流逐漸減小，故B正確，D錯誤．答案：AB6．(多選)如圖所示，A為水平放置的膠木圓盤，在其側面均勻分布著正電荷，在A的正上方用絕緣絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B，使B的環(huán)面水平且與圓盤面平行，其軸線與膠木盤A的軸線OO′重合．現(xiàn)使膠木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉動，則()A．絲線受到的拉力減小B．金屬環(huán)B中產生順時針方向(俯視)的電流C．金屬環(huán)B的面積有擴大的趨勢D．如果膠木盤A開始勻速轉動，此后金絲線受到的拉力不變解析：木盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉動，通過金屬環(huán)B的磁通量增大，根據(jù)楞次定律的推論，金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢，且B有向上升的趨勢，絲線受到的拉力減小，A、B正確，C錯誤；如果膠木盤A開始勻速轉動，通過B的磁通量沒有發(fā)生變化，則B環(huán)沒有感應電流，則此后金絲線受到的拉力不變，所以D正確；故選A、B、D.答案：ABD7．(多選)“電磁感應鋁箔封口機”被廣泛應用在醫(yī)藥、食品、化工等生產行業(yè)的產品封口環(huán)節(jié)中，如圖所示為一手持式封口機，它的工作原理是：在封口機工作時，套在瓶口上的封口頭內的線圈有電流通過，致使靠近線圈(但與線圈絕緣)的鋁箔自行快速發(fā)熱，熔化復合在鋁箔上的溶膠，從而粘貼在被封容器的瓶口處，達到迅速封口的目的．下列有關說法正確的是()A．該裝置的工作原理與電磁爐的工作原理相同B．封口機工作時封口頭內的線圈應通恒定電流C．封口材料可用普通塑料來代替鋁箔D．可以通過控制封口頭內線圈電流的頻率來設定鋁箔發(fā)熱的功率解析：由題知，該裝置的工作原理是利用套在瓶口上的封口頭內的線圈通有變化的電流，致使靠近線圈(但與線圈絕緣)的鋁箔產生電磁感應現(xiàn)象，自行發(fā)熱，故與電磁爐的工作原理相同，都是利用電磁感應現(xiàn)象，故A正確，B錯誤；封口材料用普通塑料不能產生電磁感應，故不能用來代替鋁箔，故C錯誤；可以通過控制封口頭內線圈電流的頻率來設定鋁箔發(fā)熱的功率，頻率越高，線圈磁通量的變化率越大，產生的感應電流越大，故鋁箔發(fā)熱的功率越大，故D正確．故選A、D.答案：AD8．(多選)如圖甲所示，水平面上有兩不平行光滑導軌MN、PQ，上面放著兩根導體棒ab、cd，兩棒間用拉直的絕緣細線系住．開始時勻強磁場垂直紙面向里，磁感應強度B隨時間t的變化如圖乙所示．則()A．在t0時刻導體棒ab因無電流所以不受安培力作用B．在t0時刻導體棒ab的電流方向由b流向aC．在0～t0時間內導體棒ab向右運動D．如果在t0時刻由靜止釋放兩導體棒，它們將一起向左運動解析：由圖乙所示圖像可知，0到t0時間內，磁場向里，磁感應強度B均勻減小，線圈中磁通量均勻減小，由法拉第電磁感應定律得知，回路中產生恒定的感應電動勢，形成恒定的電流．由楞次定律可得出電流方向沿acdba，在t0時刻導體棒ab中電流不為零，電流方向由b流向a，但磁場為零，F(xiàn)＝BIL安培力為零，故A錯誤B正確．在0～t0時間內根據(jù)左手定則，導體棒ab受安培力向左，cd受安培力向右，cd受安培力更大，因為有效長度更長，所以整體向右運動，故C正確；如果在t0時刻由靜止釋放兩導體棒，磁場向外增大，根據(jù)楞次定律可知，它們將相互靠近，故D錯誤．故選B、C.答案：BC9．如圖是一種電梯突然失控下落時的保護裝置示意圖．在電梯后方墻壁上交替分布著方向相反的勻強磁場，每塊磁場區(qū)域寬1.6m，高0.5m，磁感應強度大小均為0.5T．電梯后方固定一個100匝矩形線圈，線圈總電阻為8Ω，高度為1.5m，寬度略大于磁場．已知某次電梯運行試驗中電梯總質量為2400kg，g取10m/s2，忽略摩擦阻力．當電梯失去其他保護，由靜止從高處突然失控下落時，求：(1)電梯下落速度達到2.5m/s時，線圈內產生的感應電流大??；(2)若電梯下落4.5m時速度達到6m/s，此過程中安培力對電梯做的功；(3)電梯可達到的最大速度．解析：(1)電梯下落時，線圈上下兩邊均切割磁感線產生感應電動勢E1＝2nBLv1，由歐姆定律，可得此時線圈內產生的感應電流大小為I1＝eq\f(E1,R)，代入數(shù)據(jù)得I1＝50A.(2)根據(jù)動能定理mgh－WA＝eq\f(1,2)mv2－0，解得WA＝64800J.(3)當電梯達到最大速度時，電梯所受重力與安培力平衡，有mg＝2nBImL，又有Im＝eq\f(2nBLvm,R)，聯(lián)立得vm＝eq\f(mgR,4n2B2L2)，代入數(shù)據(jù)得vm＝7.5m/s.答案：(1)50A(2)64800J(3)7.5m/s10．(2022·浙江卷)如圖所示，水平固定一半徑r＝0.2m的金屬圓環(huán)，長均為r，電阻均為R0的兩金屬棒沿直徑放置，其中一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在過圓心的導電豎直轉軸OO′上，并隨軸以角速度ω＝600rad/s勻速轉動，圓環(huán)內左半圓均存在磁感應強度大小為B1的勻強磁場．圓環(huán)邊緣、與轉軸良好接觸的電刷分別與間距l(xiāng)1的水平放置的平行金屬軌道相連，軌道間接有電容C＝0.09F的電容器，通過單刀雙擲開關S可分別與接線柱1、2相連．電容器左側寬度也為l1、長度為l2、磁感應強度大小為B2的勻強磁場區(qū)域．在磁場區(qū)域內靠近左側邊緣處垂直軌道放置金屬棒ab，磁場區(qū)域外有間距也為l1的絕緣軌道與金屬軌道平滑連接，在絕緣軌道的水平段上放置“[”形金屬框fcde.棒ab長度和“[”形框的寬度也均為l1、質量均為m＝0.01kg，de與cf長度均為l3＝0.08m，已知l1＝0.25m，l2＝0.068m，B1＝B2＝1T、方向均為豎直向上；棒ab和“[”形框的cd邊的電阻均為R＝0.1Ω，除已給電阻外其他電阻不計，軌道均光滑，棒ab與軌道接觸良好且運動過程中始終與軌道垂直．開始時開關S和接線柱1接通，待電容器充電完畢后，將S從1撥到2，電容器放電，棒ab被彈出磁場后與“[”形框粘在一起形成閉合框abcd，此時將S與2斷開，已知框abcd在傾斜軌道上重心上升0.2m后返回進入磁場．(1)求電容器充電完畢后所帶的電荷量Q，哪個極板(M或N；)帶正電？(2)求電容器釋放的電荷量ΔQ；(3)求框abcd進入磁場后，ab邊與磁場區(qū)域左邊界的最大距離x.解析：(1)開關S和接線柱1接通，電容器充電過程，對繞轉軸OO′轉動的棒由右手定則可知其動生電源的電流沿徑向外，即邊緣為電源正極，圓心為負極，則M板充正電；根據(jù)法拉第電磁感應定律可知E＝eq\f(1,2)B1ωr2.則電容器的電量為Q＝CU＝eq\f(CE,2)＝0.54C.(2)電容器放電過程有B2l1ΔQ＝mv1，棒ab被彈出磁場后