2024高考物理一轮复习核心素养测评三十电磁感应规律的综合应用含解析鲁科版.docVIP

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电磁感应规律的综合应用

(45分钟100分)

一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分,1～4题为单选题,5～8题为多选题)

1.如图为无线充电技术中运用的受电线圈示意图,线圈匝数为n,面积为S。若在t1到t2时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由B1匀称增加到B2,则该段时间线圈两端a和b之间的电势差(φa-φb) ()

A.恒为nS

B.从0匀称变更到nS

C.恒为-nS

D.从0匀称变更到-nS

【解析】选C。依据法拉第电磁感应定律知电势差大小为E=nB2-B1t2-t1S;依据楞次定律可知b点电势较高,故(φ

2.如图所示的匀强磁场中有一根弯成45°角的金属线POQ,其所在平面与磁场垂直,长直导线MN与金属线紧密接触,起始时OA=l0,且MN⊥OQ,全部导线单位长度电阻均为r,MN水平向右匀速运动的速度为v,使MN匀速运动的外力为F,则外力F随时间变更的规律图象正确的是下列图中的 ()

【解析】选C。经过时间t,MN到O点的距离为l0+vt,直导线在回路中的长度也为l0+vt,此时直导线产生的感应电动势E=B(l0+vt)v,整个回路的电阻为R=(2+2)(l0+vt)r,回路中的电流I=ER=B(l0+vt)v(2+2)(l0+vt)r=Bv

3.如图1所示,光滑的平行金属导轨(足够长)固定在水平面内,导轨间距为L=20cm,左端接有阻值为R=1Ω的电阻,放在轨道上静止的一导体杆MN与两轨道垂直,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B=0.5T。导体杆受到沿轨道方向的拉力F做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图2所示。导体杆及两轨道的电阻均可忽视不计,导体杆在运动过程中始终与轨道垂直且两端与轨道保持良好接触,

A.20m/s2,0.5kg B.20

C.10m/s2,0.5kg D.10

【解析】选D。导体杆在轨道上做匀加速直线运动,用v表示其速度,t表示时间,则有v=at①,杆切割磁感线产生感应电动势大小为E=BLv②,闭合回路中产生的感应电流为I=ER③,杆受到的安培力大小为FA=BIL④,依据牛顿其次定律,有F-FA=ma⑤,联立以上各式,得F=ma+B2L2aRt⑥,由图线上取两点代入⑥式,可解得a=10m

4.如图所示,有一个边界为正三角形的匀强磁场区域,边长为a,磁感应强度方向垂直于纸面对里。一个矩形导线框长为32a,宽为a2,导线框平行于纸面沿着磁场区域的轴线匀速穿越磁场区域。规定导线框中感应电流的逆时针方向为正方向,以导线框起先进入磁场时为t=0时刻

【解析】选D。由右手定则可知,线框进入磁场过程与离开磁场过程产生的感应电流方向相反,故A错误;由图示可知,线框刚进入磁场的一段时间内,线框切割磁感线的有效长度L不变,电流I=ER=BLvR大小不变,在线框右边的部分穿出磁场过程中,切割磁感线的有效长度L减小,感应电流减小,右边完全离开磁场后,左边完全进入磁场,然后左边切割磁感线,感应电流反向,此后一段时间内,切割磁感线的有效长度L不变,感应电流大小不变,线框左边离开磁场过程中,切割磁感线的有效长度L减小,感应电流减小,故B、C错误

5.如图所示,竖直放置的“”形光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d,磁感应强度为B。质量为m的水平金属杆由静止释放,进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R,与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为g。金属杆 ()

A.刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下

B.穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间

C.穿过两磁场产生的总热量为4mgd

D.释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于m

【解析】选B、C。金属杆在磁场Ⅰ、Ⅱ之间运动时,做加速运动,因此金属杆在磁场Ⅰ中要做减速运动,才能保证进入磁场Ⅱ时和进入磁场Ⅰ时速度相等,选项A错误;画出穿过磁场Ⅰ和在两磁场之间的v-t图象,能够直观反映出穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间,选项B正确;进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等,表明金属杆穿过磁场Ⅰ到进入磁场Ⅱ之前动能没有变更,削减的重力势能E势=2mgd变成了焦耳热,再穿过磁场Ⅱ过程跟穿过磁场Ⅰ状况完全相同,产生的焦耳热还等于2mgd,总的热量为4mgd,选项C正确;由于在进入磁场Ⅰ前,金属杆做自由落体运动,末速度为v末=2gh,在刚进入磁场Ⅰ时,安培力B2L2R·2ghmg才能保证金属杆做减速运动,化简得

6.(2024·廊坊模拟)一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内,线框平面与磁场垂直,线框的右边紧贴着磁场边界,如图甲所示。t=0时刻对线框施加一水平向右的外力,让线框从静止起先做匀加速直线运动穿过磁场,外力F随时间t变更的图象如图乙