2020高考物理 月刊专版 专题09 交变电流和电磁感应高考在线1

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交变电流和电磁感应 1. 2020·全国卷Ⅱ·18 如图，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平， 且垂直于纸面向里，磁场上边界 b 和下边界 d 水平。在竖直面内有一矩形金属统一 加线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平。线圈从水平面 a 开始下落。已知磁场 上下边界之间的距离大于水平面 a、b 之间的距离。若线圈下边刚通过水平面 b、c （位于磁场中）和 d 时，线圈所受到的磁场力的大小分别为 、 和 ，则 A． > > B. < < C. > > D. < < 2．2020·江苏物理·2 一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先 保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1 s 时间内均匀地增大到原 来的两倍，接着 保持增大后的磁感应强度不变，在 1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来 的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为 （A） （B）1 （C）2 （D）4 答案：B 3. 2020·新课标·14 bF cF dF dF cF bF cF dF bF cF bF dF cF bF dF 1 2 4. 2020·新课标·21 如图所示，两个端面半径同为 R 的圆柱形铁芯同轴水平放置，相 对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场.一 铜质细直棒 ab 水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直.让铜棒从静止开始自由 下落，铜棒下落距离为 0.2R 时铜棒中电动势大小为 ，下落距离为 0.8R 时电动势 大小为 ，忽略涡流损耗和边缘效应.关于 、 的大小和铜棒离开磁场前两端的 极性，下列判断正确的是 A、 > ，a 端为正 B、 > ，b 端为正 C、 < ，a 端为正 D、 < ，b 端为正 5. 2020·上海物理·19 如右图，一有界区域内，存在着磁 感应强度大小均为 ，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和 向上的匀强磁场，磁场宽度均为 ，边长为 的正方形框 的 边紧靠磁场边缘置于桌面上，使线框从静止开始沿 轴正方向匀加速通过磁场区域，若以逆时针方向为电流的正方向，能反映线框中 1E 2E 1E 2E 1E 2E 1E 2E 1E 2E 1E 2E B L L abcd bc x 感应电流变化规律的是图 【解析】在 0- ，电流均匀增大，排除 CD. 在 - ，两边感应电流方向相同，大小相加，故电流大。 在 ，因右边离开磁场，只有一边产生感应电流，故电流小，所以选 A。 本题考查感应电流及图象。 难度：难。 6．2020·海南物理·2 一金属圆环水平固定放置。现将一竖直的条形磁铁，在圆环 上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环 A．始终相互吸引 B．始终相互排斥 C．先相互吸引，后相互排斥 D．先相互排斥，后相互吸引 1t 2t 1t 2t 32 ~t t 【解析】由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A 对；当线圈中电流反向时．相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原 电流的方向相同，B 错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈 中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C 对；当线圈中电流减小时，自感 电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与 线圈中电流的方向相同，D 错。 8．2020·天津·11 如图所示，质量 m1=0.1kg，电阻 R1=0.3Ω，长度 l=0.4m 的导体棒 ab 横放在 U 型金属 框架上。框架质量 m2=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水 平面间的动摩擦因数μ=0.2，相距 0.4m 的 MM’、NN’相互平行，电阻不计且足够长。 电阻 R2=0.1Ω的 MN 垂直于 MM’。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强 度 B=0.5T。垂直于 ab 施加 F=2N 的水平恒力，ab 从静止开始无摩擦地运动，始终与 MM’、NN’保持良好接触，当 ab 运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取 10m/s2. (1)求框架开始运动时 ab 速度 v 的大小； （2）从 ab 开始运动到框架开始运动的过程中，MN 上产生的热量 Q=0.1J，求该过程 ab 位移 x 的大小。 框 架开始运动时 ⑦ 由上述各式代入数据解得 ⑧ （2）闭合回路中产生的总热量 ⑨ 由能量守恒定律，得 ⑩ 代入数据解得 ⑾ 9．2020·江苏物理·13 如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为 L, 一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为 m、有效电阻为 R 的导体棒在距磁场上边界 h 处静止释放。导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐 渐减小，最终稳定为 I。整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水 2F F=安 6 /v m s= 1 2 2 R RQ QR +=总 2 1 1 2Fx m v Q= + 总 1.1x m= 平，不计导轨的电阻。求： （1） 磁感应强度的大小 B； （2） 电流稳定后， 导体棒运动速度的大小 v； （3） 流经电流表电流的最大值 答案： 10．2020·福建·21 如图所示，两条平行的光滑金属导轨 固定在倾角为 的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电 阻。导体棒 a 和 b 放在导轨上，与导轨垂直并良好接触。斜 面上水平虚线 PQ 以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的 匀强磁场。现对 a 棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导 轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的 b 棒恰好静止。当 a 棒运动到磁场的上边界 PQ 处 时，撤去拉力，a 棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动，此时 b 棒 已滑离导轨。当 a 棒再次滑回到磁场边界 PQ 处时，又恰能沿导轨匀速向下运动。 已知 a 棒、b 棒和定值电阻的阻值均为 R,b棒的质量为 m，重力加速度为 g，导轨电阻 不计。求 mI θ （1） a 棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a 棒中的电流强度 I，与定值电阻 R 中的电流强度 IR 之比； （2） a 棒质量 ma; （3） a 棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力 F。 答案： 11. 2020·上海物理·32 如图，宽度 L=0.5m 的光滑金属框架 MNPQ 固定板个与水平 面内，并处在磁感应强度大小 B=0.4T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非 均匀分布，将质量 m=0.1kg，电阻可忽略的金属棒 ab 放置在框架上，并且框架接触 良好，以 P 为坐标原点，PQ 方向为 x 轴正方向建立坐标， 金属棒从 处以 的初速度，沿 x 轴负方向做 的匀减速直线运动，运动中金属棒 0 1x m= 0 2 /v m s= 22 /a m s= 仅受安培力作用。求： （1）金属棒 ab 运动 0.5m，框架产生的焦耳热 Q； （2）框架中 aNPb 部分的电阻 R 随金属棒 ab 的位置 x 变化的函数关系； （3）为求金属棒 ab 沿 x 轴负方向运动 0.4s 过程中通过 ab 的电量 q，某同学解法 为：先算出金属棒的运动距离 s，以及0.4s 时回路内的电阻 R，然后代入 q= 求解。指出该同学解法的错误之处， 并用正确的方法解出结果。 解析： （3）错误之处：因框架的电阻非均匀分布，所求 是 0.4s 时回路内的电阻 R，不 是平均值。 BLs R R ϕ = 2 ' 0 2 2 12 2 2 2 240 3 1 8.85*10 / M BLsR S cm p pal ml mR R q SE c N m Eθ θ ϕ µ µ ε ε − = = = = = = = ⋅  R 正确解法：因电流不变，所以 。 本题考查电磁感应、电路与牛顿定律、运动学公式的综合应用。 ccItq 4.04.01 =×==