2020年高考物理专题卷:专题09(电磁感应)

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2020年高考物理专题卷:专题09(电磁感应)

‎2020年届高考物理专题九 考试范围:电磁感应 一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项符合题目要求,有的有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)‎ ‎1.1831年法拉第发现用一块磁铁穿过一个闭合线路时,线路内就会有电流产生,这个效应叫电磁感应。法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小 ‎ ‎( )‎ A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比 B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比 C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比 D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比 ‎2.电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。制造某种型号的电阻箱时,要用双线绕法,如右图所示。当电流变化时双线绕组 ‎ ‎( )‎ A.螺旋管内磁场发生变化 B.穿过螺旋管的磁通量不发生变化 C.回路中一定有自感电动势产生 D.回路中一定没有自感电动势产生 ‎3.如右图所示,在匀强磁场B中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟固定的大导体矩形环M相连接,导轨上放一根金属导体棒ab并与导轨紧密接触,磁感应线垂直于导轨所在平面。若导体棒匀速地向右做切割磁感线的运动,则在此过程中M所包围的固定闭合小矩形导体环N中电流表内 ‎ ‎( )‎ A. 有自下而上的恒定电流 B.产生自上而下的恒定电流 C.电流方向周期性变化 D.没有感应电流 ‎4.如下图所示,有界匀强磁场的宽为l,方向垂直纸面向里,梯形线圈abcd位于纸面内,ad与bc间的距离也为l。t=0时刻,bc边与磁场边界重合。当线圈沿垂直于磁场边界的方向匀速穿过磁场时,线圈中的感应电流I随时间t变化的图线可能是(取顺时针方向为感应电流正方向) ‎ ‎( )‎ ‎5.如右图所示,两条平行虚线之间存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,虚线间的距离为l,金属圆环的直径也是l。圆环从左边界进入磁场,以垂直于磁场边界的恒定速度v穿过磁场区域。则下列说法正确的是 ‎ ‎( )‎ A.感应电流的大小先增大后减小 B.感应电流的方向先逆时针后顺时针 C.金属圆环受到的安培力先向左后向右 - 6 -‎ D.进入磁场时感应电动势平均值 ‎6.如右图所示电路中,均匀变化的匀强磁场只存在于虚线框内,三个电阻阻值之比R1∶R2∶R3=1∶2∶3,其他部分电阻不计。当S3断开,而S1、S2闭合时,回路中感应电流为I,当S1断开,而S2、S3闭合时,回路中感应电流为5I,当S2断开,而S1、S3闭合时,可判断 ‎ ‎( )‎ A.闭合回路中感应电流为4I B.闭合回路中感应电流为7I C.无法确定上下两部分磁场的面积比值关系 D.上下两部分磁场的面积之比为3∶25‎ ‎7.如右图所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角。两轨道上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab,以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端。若运动过程中,金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,且轨道与金属杆的电阻均忽略不计,则 ‎( )‎ A.返回出发点时棒ab的速度小于v0‎ B.上滑到最高点的过程中克服安培力做功等于 C.上滑到最高点的过程中电阻R上产生的焦耳热等于 D.金属杆两次通过斜面上的同一位置时电阻R的热功率相同 ‎8.如右图所示,一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r,其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上,并与之接触良好,棒左侧两导轨之间连接一可控的负载电阻(图中未画出),导轨置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直与导轨所在平面,开始时,给导体棒一个平行于导轨的初速度v0,在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中,通过控制负载电阻使棒中的电流强度I保持不变,导体棒一直在磁场中运动,若不计导轨电阻,则下述判断和计算结果正确的是 ‎ ‎( )‎ A.导体棒做匀减速运动 B.在此过程中导体棒上感应电动势的平均值为 C.在此过程中负载电阻上消耗的平均功率为 D.因为负载电阻的值不能确定,所以上述结论都不对 ‎9.一导线弯成如右图所示的闭合线圈,以速度v向左匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直平面向外。线圈总电阻为R,从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止,下列结论正确的是 ‎ ‎( )‎ A.感应电流一直沿顺时针方向 B.线圈受到的安培力先增大,后减小 C.感应电动势的最大值E=Brv D.穿过线圈某个横截面的电荷量为 ‎10.一个闭合回路由两部分组成,如右图所示,右侧是电阻为r的圆形导线;置于竖直方向均匀变化的磁场B1中,左侧是光滑的倾角为θ的平行导轨,宽度为d,其电阻不计。磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上,且只分布在左侧,一个质量为m、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨上,分析下述判断不正确的是 ‎ ‎( )‎ A.圆形线圈中的磁场,可以方向向上均匀增强,也可以方向向下均匀减弱 B.导体棒a、b受到的安培力大小为mgsinθ - 6 -‎ C.回路中的感应电流为 D.圆形导线中的电热功率为 二、非选择题(本题共6小题,共60分,解答应写出必要的文字说明,方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)‎ ‎11.(6分)如下图所示,边长为l的正方形金属框abcd套在U型金属框架MNPQ内,两者都放在光滑的水平地板上,U型框架与方形金属框之间接触良好且无摩擦。方形金属框ac、bd边电阻为R,其余两边电阻不计;U型框架NQ边的电阻为R,其余两边电阻不计。虚线右侧空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感强度大小为B。如果将方形金属框固定不动,用力拉动U型框使它以速度v0垂直NQ边向右匀速运动,求:‎ ‎(1)拉力为多大?‎ ‎(2)bd两端的电势差为多大?‎ ‎12.(6分)如下图所示,某矩形线圈长为L、宽为d、匝数为n、总质量为M,其电阻为R,线圈所在磁场的磁感应强度为B,最初时刻线圈的上边缘与有界磁场上边缘重合,若将线圈从磁场中以速度v匀速向上拉出,则:‎ ‎(1)流过线圈中每匝导线横截面的电荷量是多少?‎ ‎(2)外力至少对线圈做多少功?‎ - 6 -‎ 13. ‎(10分)如下图所示,MN、PQ是相互交叉成60°角的光滑金属导轨,O是它们的交点且接触良好。两导轨处在同一水平面内,并置于有理想边界的匀强磁场中(图中经过O点的虚线即为磁场的左边界)。质量为m的导体棒ab与导轨始终保持良好接触,并在绝缘弹簧S的作用下从距离O点L0处沿导轨以速度v0向左匀速运动。磁感应强度大小为B,方向如图。当导体棒运动到O点时,弹簧恰好处于原长,导轨和导体棒单位长度的电阻均为r。求:‎ ‎(1)导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电流大小;‎ ‎(2)导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电量;‎ ‎(3)从导体棒第一次经过O点开始直到它静止的过程中,导体棒ab中产生的热量。‎ ‎14.(10分)如下图甲所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α,导轨电阻不计。匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R,另有一条纸带固定金属棒ab上,纸带另一端通过打点计时器(图中未画出),且能正常工作。在两金属导轨的上端连接右端电路,灯泡的电阻RL=4R,定值电阻R1=2R,电阻箱电阻调到使R2=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,同时接通打点计时器的电源,打出一条清晰的纸带,已知相邻点迹的时间间隔为T,如下图乙所示,试求:‎ ‎(1)求磁感应强度为B有多大?‎ ‎(2)当金属棒下滑距离为S0时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑2S0的过程中,整个电路产生的电热。‎ - 6 -‎ ‎15.(14分)如下图所示,在距离水平地面h=0.8m的虚线的上方有一个方向垂直于纸面水平向内的匀强磁场。正方形线框abcd的边长l=0.2m,质量m=0.1kg,电阻R=0.08Ω。某时刻对线框施加竖直向上的恒力F=1N,且ab边进入磁场时线框以v0=2m/s的速度恰好做匀速运动。当线框全部进入磁场后,立即撤去外力F,线框继续上升一段时间后开始下落,最后落至地面。整个过程线框没有转动,线框平面始终处于纸面内,g取10m/s2。求:‎ ‎(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小;‎ ‎(2)线框从开始进入磁场运动到最高点所用的时间;‎ ‎(3)线框落地时的速度的大小。‎ ‎16.(14分)如下图(a)所示,间距为l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上。在区域I内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度为B;在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场,其磁感应强度Bt的大小随时间t变化的规律如下图(b)所示。t=0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑,同时下端的另一金属细棒cd在位于区域I内的导轨上由静止释放。在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF处之前,cd棒始终静止不动,两棒均与导轨接触良好。已知cd棒的质量为m、电阻为R,ab棒的质量、阻值均未知,区域Ⅱ沿斜面的长度为2l,在t=tx时刻(tx未知)ab棒恰进入区域Ⅱ,重力加速度为g。求:‎ ‎(1)通过cd棒电流的方向和区域I内磁场的方向;‎ ‎(2)当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的电功率;‎ ‎(3)ab棒开始下滑的位置离EF的距离;‎ ‎(4)ab棒开始下滑至EF的过程中回路中产生的热量。‎ - 6 -‎ ‎ ‎ - 6 -‎
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