【文档说明】【精准解析】2021年高考物理（浙江专版）微专题突破练专题16　电磁感应的综合应用.docx，共(14)页，310.688 KB，由envi的店铺上传

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温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。专题16电磁感应的综合应用(建议用时40分钟)1.(多选)(2019·全国卷Ⅲ)如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行

金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示。下列图象中可能正确的是()【解析】选A、C。

由题意可知,两棒组成的系统动量守恒,由动量守恒定律得mv0=2mv′,最终两棒共速,速度为,此时电路中电流为0,故C正确,D错误;由C知,I不是线性变化,又由I=(R为每个棒的电阻)知,v不是线性变化,v1是逐渐减小到,v2是逐渐增大到,故A正确,B错误

。2.超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船,如图是电磁船的简化原理图,AB和CD是与电源相连的导体板,AB与CD之间部分区域浸没在海水中并有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场由固定在船上的超导线圈产生,其独立电路部分未画出),以下说法正确的是()A.使船前进

的力,是磁场对海水中电流的安培力B.要使船前进,海水中的电流方向从CD板指向AB板C.同时改变磁场的方向和电源正负极,推进力方向将与原方向相反D.若接入电路的海水电阻为R,其两端的电压为U,则船在海水中前进时,AB与CD间海水中的电流强度小于【解析】选

D。当CD接直流电源的负极时,海水中电流方向由AB指向CD,使海水受到的安培力向左,根据牛顿第三定律可知,船体受到向右的作用力,故使船体向前运动,故A、B错误;同时改变磁场的方向和电源正负极,磁场方向反向,电流方向反向,所以推进力方向将与原方向相同,故C错误;因船在海水中前

进时,AB与CD间海水切割磁感线产生电流,使接入电路的海水两端电压小于U,所以电流强度小于,故D正确。3.(2019·宁波模拟)如图所示,空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B,方向相反且垂直纸面,MN、PQ为其边界,OO′为其对称轴,一导线折成边长为l的正

方形闭合回路abcd,回路在纸面内以恒定速度v0向右运动。当运动到关于OO′对称的位置时,下列说法错误的是()A.穿过回路的磁通量为零B.回路中感应电动势大小为2Blv0C.回路中感应电流的方向为顺时针方向D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同【解析】选C。闭合回路关于OO′对称,

穿过回路的磁感线的净条数为零,选项A正确;由右手定则可知,cd、ab相当于电源,并且为串联关系,则回路中感应电流的方向为逆时针方向,感应电动势E=2Blv0,选项B正确而C错误;由左手定则可知,ab边、cd边受到安培力均向左,选项D正确。4.如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应

强度大小为B,方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua,Ub,Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是()A.Ua>Uc,金属框中无电流B.Ub>Uc,金属框中电流方向沿a→b

→c→aC.Ubc=-,金属框中无电流D.Ubc=,金属框中电流方向沿a→c→b→a【解析】选C。根据右手定则画出等效电路图金属框bc、ac边做切割磁感线运动,产生感应电动势,根据右手定则,感应电动势的方向从b到c,或者说是从a到c,故Ua=Ub<Uc,磁通量一直为零,

不变,故金属框中无电流,故A、B错误;感应电动势大小E=Bl=Bl()=Bl2ω,由于Ub<Uc,所以Ubc=-Bl2ω,由于磁通量一直为零,所以金属框中无电流,故C正确,D错误;故选C。5.纸面内两个半径均为R的圆相

切于O点,两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转,角速度为ω。t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,如图所示,若选取从O指向A的电动势为正,下列描述导体杆中感应电

动势随时间变化的图象可能正确的是()【解析】选C。由右手定则可判断,开始时感应电动势为正,故D错误;设经时间t导体杆转过的角度为α,则α=ωt,导体杆有效切割长度为L=2Rsinωt。由E=BL2ω可知,E=2BR2ωsin2ωt,B、R、ω不变,切割的有效长度随时间先增大后减小,且做非线

性、非正弦的变化,经半个周期后,电动势的方向反向,故A、B、D错误,C正确。6.(多选)A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成,它们的半径之比rA∶rB=2∶1,在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域,磁场方

向垂直于两导线环的平面,如图所示。当磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中,两导线环的感应电动势大小之比和流过两导线环的感应电流大小之比分别为()A.=2B.=1C.=D.=【解析】选B、C。根据法拉第电磁感应定

律E==,题中n相同,相同,有效面积S也相同,则得到A、B环中感应电动势之比为:EA∶EB=1∶1,根据电阻定律R=ρ,L=n·2πr,ρ、S相同,则电阻之比为:RA∶RB=rA∶rB=2∶1,根据欧姆定律I=得产生的感应电流之比为:IA∶IB=1∶2,故B、C正确,A、D错误。7.(多选)(

2019·绍兴模拟)如图所示,一U形光滑导轨接有一电阻R,整个装置放置在匀强磁场中,导轨平面与磁场方向垂直。有一电阻可忽略不计但有一定质量的金属杆ab跨接在导轨上,可沿导轨方向平移。现从静止开始对ab杆施以向右的恒力F,则

在杆运动过程中,下列说法正确的是()A.磁场对金属杆ab的作用力对ab杆做功,但磁场的能量是不变的B.外力F做的功总是等于电阻R上消耗的功C.磁场对金属杆ab的作用力做功的功率与电阻R上消耗的功率两者的大小是相等的D.电阻R上消耗的功率存在最大值【解析】选A、C、D。磁场对金属杆ab的作用力对ab

杆做功实质上是安培力做功,能量是外界提供的,所以磁场的能量是不变的,A对;外力F做的功总是等于电阻R上消耗的电能与金属杆ab的动能之和,B错;磁场对金属杆ab的作用力做的功全部转化为焦耳热,所以功率等于电阻R上消耗的热功率,C对;金属杆ab所受外力F等于安培力时

,将做匀速运动,电流也将恒定,所以电阻R上消耗的功率存在最大值,D对。8.(多选)如图,空间某区域内存在沿水平方向的匀强磁场,一正方形闭合金属线框自磁场上方某处释放后穿过磁场,整个过程线框平面始终竖直,线

框边长小于磁场区域上下宽度。以线框刚进入磁场时为计时起点,下列描述线框所受安培力F随时间t变化关系的图中,可能正确的是()【解析】选B、C、D。线框受重力作用加速下落,进入与离开磁场时受到安培力作用。若进入磁场时若安培力大于重力,做加速度减小

的减速运动,安培力随速度减小而减小,某时刻安培力等于重力,线框做匀速运动,此时速度达到v0=,完全进入后只受重力,线框加速,刚要离开时的速度大于完全进入时的速度,故安培力大于重力,做减速运动,速度减小,安培力

也减小,故A错误;若线框进入磁场时恰好重力等于安培力,完全进入后只受重力,线框加速,离开磁场时安培力大于重力,速度减小,故B正确;若进入时重力小于安培力,由-mg=ma可知,线框做加速度减小的减速运动,安培力随速度的减小而减小,完全进入后只受重力,线框加速,离开磁场时安培力大于重力

,速度减小,进入过程与离开过程安培力变化情况可能完全相同,故C正确;若进入时重力大于安培力,由mg-=ma,则做加速度减小的加速运动,离开磁场时安培力大于重力,做加速度减小的减速运动,安培力随速度减小而减小,故D正确,故选B、C、D。

9.(多选)如图所示,足够长的光滑平行金属导轨竖直放置,间距为L,其上端连接有阻值为R的电阻和电容器C,装置区域有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为B,将一根水平金属棒ab开始下滑。已知金属棒ab的质量为m,电阻也为R。金属棒ab在运动中始终保持水平且与导轨良好接触,且通过金属棒ab的电流恒定

不变,忽略导轨电阻,重力加速度为g。则下列说法正确的是()A.金属棒ab做匀速运动,速度大小是v=B.金属棒ab做匀变速运动,加速度大小是a=C.电阻R的电功率P=D.若金属棒ab由静止下滑,开始时电容器所

带电荷量为0,那么经过时间t,电容器的电量q=【解析】选B、D。由题可知金属棒ab受到安培力为:FA=BIL====B2L2Ca对金属棒ab根据牛顿第二定律可以得到:mg-B2L2Ca=ma整理可以得到:a=,故选项A错误,选项B正确;由上面分析可知:BIL=B2L2Ca,

即:I=BLCa=BLC则电阻R的功率为:P=I2R=R,故选项C错误;经过时间t电容器两端的电量为:q=CU=C(BLv-2IR)=C(BLat-2BLCaR)=,故选项D正确。10.(2019·台州模拟)用导线绕一圆环,环内有一用同样导线折成

的内接正方形线框,圆环与线框绝缘,如图1所示。圆环的半径R=2m,导线单位长度的电阻r0=0.2Ω/m。把它们放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于圆环平面(纸面)向里。磁感应强度B随时间t变化如图2所示。求:(1)正方形产生的感应电动势;(2)在0～2.0s内,圆环产生的焦耳热;(3)

若不知道圆环半径数值,在0～2.0s内,导线圆环中的电流与正方形线的电流之比。【解析】(1)正方形面积为S=2R2,根据法拉第电磁感应定律得:E=S=×2×22V=4V(2)圆面积为S′=πR2,圆周长为L=2πR,圆环的电阻为:r′

=2πRr0=2×3.14×2×0.2Ω=2.5Ω根据法拉第电磁感应定律得:E′=S′=×π×22V=6.3V在0～2.0s内,圆环产生的焦耳热为:Q=t=×2J=31.75J(3)正方形方框中的电流为:I=

=·导线圆环中的电流为:I′==导线圆环中的电流与正方形线框的电流之比:=答案:(1)4V(2)31.75J(3)11.某研究所正在研究一种电磁刹车装置,实验小车质量m=2kg,底部有一个匝数n=10匝,边长L=0.1m水平放置的正方形线圈,线圈总电阻

r=1Ω,在实验中,小车从轨道起点由静止滑下,进入水平轨道,两根平行直导轨间分布若干等间距的匀强磁场B=1.0T,磁场区域的宽度和无磁场区域的宽度均为d=0.1m,磁场方向竖直向上,整个运动过程中不计小车所受的摩擦及空气阻力,小

车在轨道连接处运动时无能量损失,当实验小车从h=1.25m高度无初速度释放,(小车可简化为正方形线圈,进入前边与磁场边界平行)(1)求车下线圈刚进入磁场边界时产生感应电动势的大小。(2)求车下线圈完全通过第一个磁场区域的过程中线圈产生的热量。(3)求车下线圈刚进入第k个磁场区域时,线圈的电

功率。【解析】(1)下滑过程mgh=m,v0==5m/s进入磁场:E=nBLv=5V(2)由动量定理-nBILt=mv1-mv0,It=t=,解得:v1=4.9m/sQ=m(-)=0.99J(3)完全通过第k-1的磁场时-2(k

-1)=mvk-1-mv0,vk-1=v0-2(k-1)=5-=(51-k)P==答案:(1)5V(2)0.99J(3)关闭Word文档返回原板块获得更多资源请扫码加入享学资源网微信公众号www.xiangxue100.com