山東專用2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題十二電磁感應(yīng)專題檢測含解析

PAGEPAGE7專題十二電磁感應(yīng)【專題檢測】A組一、選擇題1.如圖,一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上,細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過?，F(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放,環(huán)經(jīng)過磁鐵到達(dá)位置Ⅱ。設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端旁邊時細(xì)線的張力分別為T1和T2,重力加速度大小為g,則 ()A.T1>mg,T2>mgB.T1<mg,T2<mgC.T1>mg,T2<mgD.T1<mg,T2>mg答案A金屬圓環(huán)從位置Ⅰ到位置Ⅱ過程中,由楞次定律的推廣含義可知,感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的緣由。緣由是環(huán)向下運(yùn)動,則環(huán)所受的安培力始終向上,由牛頓第三定律可知,圓環(huán)對磁鐵的作用力始終向下,所以選項A正確。2.(多選)電學(xué)測量儀器要求指針的搖擺可以很快停下來。磁電式儀表的線圈經(jīng)常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上(如圖所示)。利用鋁框中產(chǎn)生的渦流,從而通過磁場對這個渦流的作用力阻礙它們的搖擺,使指針能很快地指到示數(shù)的位置上 ()A.當(dāng)線圈中通入電流轉(zhuǎn)動時,鋁框中的渦流方向與線圈中電流同向B.當(dāng)線圈中通入電流轉(zhuǎn)動時,鋁框中的渦流方向與線圈中電流反向C.干脆拿絕緣棒輕輕左右撥動指針,鋁框中的渦流方向與線圈中電流同向D.干脆拿絕緣棒輕輕左右撥動指針,鋁框中的渦流方向與線圈中電流反向答案BCA、B選項,當(dāng)線圈中通入電流轉(zhuǎn)動時,鋁框必定跟著線圈一起轉(zhuǎn)動,切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。它們彼此絕緣,鋁框受到的安培力是它們轉(zhuǎn)動的阻力,與轉(zhuǎn)動方向相反,使指針很快停在該停的位置。鋁框中的渦流方向與線圈中電流是反向的,B正確。C、D選項,干脆拿絕緣棒輕輕左右撥動指針時,線圈與鋁框均切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,它們彼此絕緣,各自受到的安培力均與轉(zhuǎn)動方向相反,是它們轉(zhuǎn)動的阻力,所以鋁框中的渦流方向與線圈中電流是同向的,C正確。3.(2024課標(biāo)Ⅱ,14,6分)管道高頻焊機(jī)可以對由鋼板卷成的圓管的接縫實施焊接。焊機(jī)的原理如圖所示,圓管通過一個接有高頻溝通電源的線圈,線圈所產(chǎn)生的交變磁場使圓管中產(chǎn)生交變電流,電流產(chǎn)生的熱量使接縫處的材料熔化將其焊接。焊接過程中所利用的電磁學(xué)規(guī)律的發(fā)覺者為 ()A.庫侖B.霍爾C.洛倫茲D.法拉第答案D焊接過程中利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的渦流將材料熔化,發(fā)覺電磁感應(yīng)規(guī)律的是法拉第,故D選項正確。4.下列圖中,A圖是真空冶煉爐,可以冶煉高質(zhì)量的合金;B圖是充電器,工作時繞制線圈的鐵芯會發(fā)熱;C圖是安檢,可以探測人身上是否攜帶金屬物品;D圖是工作人員穿上金屬絲織成的衣服,可以高壓帶電作業(yè)。其中與渦流無關(guān)的是 ()答案DA圖線圈接有交變電流,會產(chǎn)生改變的磁場,改變的磁場在冶煉爐中產(chǎn)生電場,使自由電荷在電場力的作用下定向移動形成渦流發(fā)熱;B圖充電器工作時有交變電流通過,交變電流產(chǎn)生的交變磁場穿過鐵芯,在鐵芯中產(chǎn)生電場,使自由電荷在電場力的作用下定向移動形成渦流發(fā)熱;線圈中交變電流產(chǎn)生交變的磁場,會在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流(渦流),而金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場會影響線圈中的交變電流,從而使金屬被探測到,這就是安檢探測金屬的原理,故C圖中安檢屬于渦流的應(yīng)用;工作服用包含金屬絲的織物制成,形成一個導(dǎo)體殼,殼外有電場,殼內(nèi)場強(qiáng)保持為0,高壓外電場不會對內(nèi)部產(chǎn)生影響,故D圖中工作服屬于靜電屏蔽的應(yīng)用。故選D。5.(2024山東菏澤一模,12)(多選)如圖所示,兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為L,一志向電流表與兩導(dǎo)軌相連,圖中虛線的下方存在勻強(qiáng)磁場,勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在豎直向上的恒定外力F作用下由靜止起先向上運(yùn)動,導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動時,電流表示數(shù)漸漸增大,最終穩(wěn)定為I。當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動到圖中的虛線位置時,撤去外力F,此后導(dǎo)體棒還會接著上升一段時間,整個運(yùn)動過程中,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,且始終保持水平,不計導(dǎo)軌的電阻(虛線與導(dǎo)軌的上端距離足夠大),重力加速度為g。則 ()A.導(dǎo)體棒起先運(yùn)動的瞬間加速度大小為FB.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為FC.電流穩(wěn)定后導(dǎo)體棒的速度大小為ID.撤去F后,導(dǎo)體棒接著上升的高度為I答案CD起先運(yùn)動的瞬間,導(dǎo)體棒速度為0,此時只受恒力F和重力mg的作用,則由F-mg=ma,解得a=Fm-g,故A錯誤;當(dāng)電流穩(wěn)定時,導(dǎo)體棒加速度為零,則有F-mg-BIL=0,解得B=F-mgIL,故B錯誤;電流穩(wěn)定后,感應(yīng)電動勢也恒定不變,有BLv=IR,解得v=IRBL=I2RF-mg,故C正確;撤去F,導(dǎo)體棒也剛好離開磁場,則由機(jī)械能守恒可得12mv2=mgH6.(2024山東煙臺一模,17)如圖所示,空間有兩個寬度分別為L和2L的有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都為B,左側(cè)磁場方向垂直于紙面對里,右側(cè)磁場方向垂直于紙面對外。abcd是一個由勻稱電阻絲做成的邊長為L的正方形線框,線框以垂直于磁場邊界的速度v勻速通過兩個磁場區(qū)域,在運(yùn)動過程中,線框ab、cd兩邊始終與磁場的邊界平行。設(shè)線框cd邊剛進(jìn)入磁場的位置為x=0,x軸正方向水平向右,從線框cd邊剛進(jìn)入磁場起先到整個線框離開磁場區(qū)域的過程中,線框受到的安培力F(規(guī)定水平向右為正方向)隨著位置x改變的圖像正確的是 ()答案C第一個過程:cd邊剛進(jìn)入左側(cè)磁場到cd邊剛要進(jìn)入右側(cè)磁場的過程,cd邊受安培力,大小為F0=BIL=BBLvRL=B2L2vR,方向向左。其次個過程:cd邊剛進(jìn)入右側(cè)磁場到ab邊剛進(jìn)入右側(cè)磁場的過程中,線框受到的安培力為:F=2BI'L=2B2BLvRL=4B2L2vR=4F0,方向向左。第三個過程:ab邊離開左側(cè)磁場到cd邊到右側(cè)磁場的右邊界,在這個過程,線框中沒有感應(yīng)電流,所以線框不受安培力的作用。第四個過程:cd邊剛離開右側(cè)磁場到ab邊剛離開右側(cè)磁場的過程,ab邊受安培力,大小為F=BIL7.(多選)如圖所示為兩光滑金屬導(dǎo)軌MNQ和GHP,其中MN和GH部分為豎直的半圓形導(dǎo)軌,NQ和HP部分為水平平行導(dǎo)軌,整個裝置置于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中。有兩個長均為l、質(zhì)量均為m、電阻均為R的導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置且始終與導(dǎo)軌接觸良好,其中導(dǎo)體棒ab在半圓形導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒cd在水平導(dǎo)軌上,當(dāng)恒力F作用在導(dǎo)體棒cd上使其做勻速直線運(yùn)動時,導(dǎo)體棒ab恰好靜止,且距離半圓形導(dǎo)軌底部的高度為半圓形導(dǎo)軌半徑的一半,已知導(dǎo)軌間距離為l,重力加速度為g,導(dǎo)軌電阻不計,則 ()A.每根導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒ab的支持力大小為2mgB.導(dǎo)體棒cd兩端的電壓大小為2C.作用在導(dǎo)體棒cd上的恒力F的大小為3mgD.恒力F的功率為6答案CD對導(dǎo)體棒ab受力分析如圖,據(jù)平衡條件和幾何學(xué)問,有N=mgcos60°=2mg、F安=mgtan60°=3mg,由于導(dǎo)體棒ab處于兩根導(dǎo)軌上,則每根導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒ab的支持力大小為mg,故A項錯誤。據(jù)安培力公式F安=BIl且U=IR,可得導(dǎo)體棒cd兩端的電壓U=3mgRBl,故B項錯誤。導(dǎo)體棒cd做勻速直線運(yùn)動,金屬導(dǎo)軌光滑,所以cd所受拉力F與所受安培力大小相等,又兩導(dǎo)體棒中電流大小相等,導(dǎo)體棒長度相同,所在處磁場一樣,則ab與cd所受安培力大小相等,則作用在導(dǎo)體棒cd上的恒力F=F安=3mg,故C項正確。依據(jù)歐姆定律可得I=UR,導(dǎo)體棒cd產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=I·2R=Blv,恒力F的功率P=Fv=8.寬為L的兩光滑豎直裸導(dǎo)軌間接有定值電阻R,導(dǎo)軌(電阻忽視不計)間Ⅰ、Ⅱ區(qū)域中有垂直紙面對里、寬為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,Ⅰ、Ⅱ區(qū)域間距為h,如圖,有一質(zhì)量為m、長為L、電阻不計的金屬桿與豎直導(dǎo)軌緊密接觸,從距區(qū)域Ⅰ上端H處由靜止釋放。若桿在Ⅰ、Ⅱ區(qū)域中運(yùn)動狀況完全相同,現(xiàn)以桿由靜止釋放為計時起點,則桿中電流隨時間t改變的圖像可能正確的是 ()答案B桿在Ⅰ、Ⅱ區(qū)域中運(yùn)動狀況完全相同,說明產(chǎn)生的感應(yīng)電流也應(yīng)完全相同,解除A和C選項。因桿在無磁場區(qū)域中做a=g的勻加速運(yùn)動,又桿在Ⅰ、Ⅱ區(qū)域中運(yùn)動狀況完全相同,則桿在Ⅰ、Ⅱ區(qū)域均存在做減速運(yùn)動階段,減速運(yùn)動時,在區(qū)域Ⅰ中對桿受力分析知其受豎直向下的重力和豎直向上的安培力,由牛頓其次定律得加速度a=B2L2vR-mgm,方向豎直向上,則知桿做加速度漸漸減小的減速運(yùn)動,又I=BLvR,由I-t圖線斜率二、非選擇題9.(2024天津,10,14分)如圖所示,垂直于紙面對里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t勻稱改變。正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場中,金屬框平面與磁場方向垂直,電阻R=0.1Ω,邊長l=0.2m。求(1)在t=0到t=0.1s時間內(nèi),金屬框中的感應(yīng)電動勢E;(2)t=0.05s時,金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向;(3)在t=0到t=0.1s時間內(nèi),金屬框中電流的電功率P。答案(1)0.08V(2)0.016N垂直ab向左(3)0.064W解析(1)在t=0到t=0.1s的時間Δt內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的改變量ΔB=0.2T,設(shè)穿過金屬框的磁通量改變量為ΔΦ,有ΔΦ=ΔBl2 ①由于磁場勻稱改變,金屬框中產(chǎn)生的電動勢是恒定的,有E=ΔΦ聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù),解得E=0.08V③(2)設(shè)金屬框中的電流為I,由閉合電路歐姆定律,有I=ER由圖可知,t=0.05s時,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=0.1T,金屬框ab邊受到的安培力F=IlB1 ⑤聯(lián)立①②④⑤式,代入數(shù)據(jù),解得F=0.016N⑥方向垂直于ab向左。 ⑦(3)在t=0到t=0.1s時間內(nèi),金屬框中電流的電功率P=I2R ⑧聯(lián)立①②④⑧式,代入數(shù)據(jù),解得P=0.064W⑨10.(2024山東威海一模,16)(10分)如圖甲所示,兩根足夠長的光滑平行直導(dǎo)軌固定在水平面上,導(dǎo)軌左側(cè)連接一電容器,一金屬棒垂直放在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好。在整個裝置中加上垂直于導(dǎo)軌平面的磁場,