（新课标）2022年高考物理 考前十天回归教材九

新课标2022年高考物理考前十天回归教材九　(电磁感应)第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、选择题(本题共10小题，每题4分，共40分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)图11．如图1所示，闭合圆导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径．试分析线圈做如下运动时，能产生感应电流的是(　　)A．使线圈在纸面内平动或转动B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C．使线圈以ac为轴转动D．使线圈以bd为轴转动解析：使线圈在纸面内平动或转动，沿垂直纸面方向向纸外平动或以ac为轴转动，线圈中的磁通量始终为零，不变化，无感应电流产生；以bd为轴转动时，线圈中的磁通量不断变化，能产生感应电流，所以D选项正确．答案：D2．如图2所示，螺线管的导线的两端与两平行金属板相接，一个带负电的小球用丝线悬挂在两金屑板间，并处于静止状态，若条形磁铁突然插入线圈时，小球的运动情况是(　　)图2A．向左摆动　　　　　　　B．向右摆动C．保持静止D．无法判定解析：当条形磁铁插入线圈中时，线圈中向左的磁场增强．由楞次定律可判定金属板左端电势高，故带负电的小球将向左摆动，A正确．答案：A3．如图3所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q-11-\n端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是(　　)图3A．感应电流的方向始终是由P→QB．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→PC．PQ受磁场力的方向垂直杆向左D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右解析：在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断B项对；再由PQ中电流方向及左手定则可判断D项对．答案：BD4．如图4所示，通过水平绝缘的传送带输送完全相同的铜线圈，线圈均与传送带以相同的速度匀速运动．为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，线圈进入磁场前等距离排列，穿过磁场后根据线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是(　　)图4A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动B．若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动C．从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈D．从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈解析：由产生电磁感应现象的条件和楞次定律知，A正确，B错误，由各线圈位置关系知，C错误，D正确．答案：AD图55．如图5所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B.不考虑空气阻力，则下列说法正确的是(　　)A．A、B两点在同一水平线上B．A点高于B点-11-\nC．A点低于B点D．铜环最终将做等幅摆动解析：铜环在进入或穿出磁场边界时，由于铜环内的磁通量发生变化，将有感应电流产生，感应电流通过铜环将产生内能，故铜环在A点静止释放后，向右摆至最高点时的B点要低于A点的位置，A、C错误，B正确；当铜环最后全部处于磁场中时，由于铜环内的磁通量不再发生变化，此时没有感应电流，故铜环将在磁场中做等幅摆动，D正确．答案：BD6．如图6所示为新一代炊具——电磁炉，无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等，是电磁炉的优势所在．电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物．下列相关说法中正确的是(　　)图6A．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B．恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好C．锅体中的涡流是由变化的磁场产生的D．提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果解析：由电磁感应原理可知，锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，且提高磁场变化的频率，产生的感应电动势变大，故可提高电磁炉的加热效果．故C、D正确．答案：CD图77．如图7所示，矩形金属框置于匀强磁场中，ef为一导体棒，可在ab和cd间滑动并接触良好．设磁感应强度为B，ac长为L，在Δt时间内向左匀速滑过距离Δd，由法拉第电磁感应定律E＝n可知，下列说法正确的是(　　)A．当ef向左滑动时，左侧面积减少LΔd，右侧面积增加LΔd，因此E＝2BLΔd/ΔtB．当ef向左滑动时，左侧面积减少LΔd，右侧面积增加LΔd，互相抵消，因此E＝0C．在公式E＝n中，在切割磁感线情况下，ΔΦ＝BΔS，ΔS应是导体棒切割磁感线扫过的面积，因此E＝BLΔd/Δt-11-\nD．在切割磁感线的情况下，只能用E＝BLv计算，不能用E＝n计算解析：本题中由于导体棒是匀速切割磁感线，所以产生的感应电动势是恒定的，因而任一时刻产生的瞬时感应电动势等于平均感应电动势．因此感应电动势有两种求法，(1)由E＝BLv＝BL；(2)由法拉第电磁感应定律知E＝＝＝，式子中ΔS为导体棒移动中扫过的面积．故C正确．答案：CD图88．如图8所示，一个“∠”形导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B的匀强磁场中．导体棒ab与导轨由相同粗细、相同材料的导体制成，导体棒与导轨接触良好．在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右运动，以导体棒在图中所示位置的时刻作为计时起点，则回路中感应电动势E、感应电流I、导体棒所受外力的功率P和回路中产生的焦耳热Q随时间t变化的图象中，正确的是(　　)解析：E＝Blv＝Bv·vttanθ∝t，A正确；I＝，而R与三角形回路的周长成正比，可把R表示为R＝kc(式中c为周长)代入I的表达式中I＝，而为一定值，所以I是一定值，B错误；P＝IE，I不变，E与t成正比，所以P∝t，C正确；Q＝Pt∝t2，D错误．答案：AC图99．如图9所示，竖直平面内有一金属环，半径为d，总电阻为R-11-\n(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为(　　)A.B.C.D．Bav解析：图10当摆到竖直位置时，AB棒产生的电动势E＝B·2a·＝Bav.等效电路如图10所示．则U＝＝.答案：A图1110．如图11，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中(　　)A．运动的平均速度大小为B．下滑的位移大小为C．产生的焦耳热为qBLvD．受到的最大安培力大小为sinθ解析：流过ab棒某一截面的电量q＝·t＝·t＝，ab棒下滑的位移x＝，其平均速度v＝，而棒下滑过程中做加速度减小的加速度运动，故平均速度不等于v，A错误B正确；由能量守恒mgxsinθ＝Q＋mv2，产生的焦耳热Q＝mgxsinθ－mv2＝mgsinθ－-11-\nmv2，C错误；当mgsinθ＝时v最大，安培力最大，即F安m＝mgsinθ或，D错误．答案：B第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、填空题(本题共2小题，每题8分，共16分)11．如图12所示，半径为r的金属圆环绕通过直径的轴OO′以角速度ω匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，以金属环的平面与磁场方向重合时开始计时，求在转动30°角的过程中，环中产生的感应电动势为________．图12解析：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BSsin30°－0＝Bπr2.又Δt＝＝＝π/(6ω)所以E＝＝＝3Bωr2.答案：3Bωr212．一个边长为10cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框匝数n＝100，线框平面与磁场垂直，电阻为20Ω.磁感应强度随时间变化的图象如图13所示．则在一个周期内线框产生的热量为________J.图13解析：由题图可知，线框中穿过均匀变化的磁场，变化周期T＝4s．根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，线框中产生的感应电动势E＝nS，感应电流I＝＝A＝5×10－2A，在一个周期内产生的热量Q＝I2RT＝(5×10－2)2×20×4J＝0.2J.答案：0.2三、计算题(本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)-11-\n图1413.如图14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形金属框架上．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．解析：(1)ab对框架的压力F1＝m1g框架受水平面的支持力FN＝m2g＋F1依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力F2＝μFNab中的感应电动势E＝BlvMN中电流I＝MN受到的安培力F安＝IlB框架开始运动时F安＝F2由上述各式代入数据解得v＝6m/s.(2)闭合回路中产生的总热量Q总＝Q由能量守恒定律，得Fx＝m1v2＋Q总代入数据解得x＝1.1m.-11-\n答案：(1)6m/s　(2)1.1m图1514．(2022·四川理综)如图15所示，间距l＝0.3m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内，在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1＝0.4T、方向竖直向上和B2＝1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场．电阻R＝0.3Ω、质量m1＝0.1kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好．一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2＝0.05kg的小环．已知小环以a＝6m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动．不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长．取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求(1)小环所受摩擦力的大小；(2)Q杆所受拉力的瞬时功率．解析：(1)设小环受到的摩擦力大小为Ff，由牛顿第二定律，有m2g－Ff＝m2a代入数据，得Ff＝0.2N.(2)设通过K杆的电流为I1，K杆受力平衡，有Ff＝B1I1l设回路总电流为I，总电阻为R总，有I＝2I1R总＝R设Q杆下滑速度大小为v，产生的感应电动势为E，有I＝E＝B2lvF＋m1gsinθ＝B2Il拉力的瞬时功率为P＝F·v联立以上方程，代入数据得P＝2W.答案：(1)0.2N　(2)2W15．(2022·天津理综)如图16所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5m,其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m＝0.02kg，电阻均为R＝0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.2-11-\nT，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止．取g＝10m/s2，问图16(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每产生Q＝0.1J的热量，力F做的功W是多少？解析：(1)棒cd受到的安培力Fcd＝IlB①棒cd在共点力作用下平衡，则Fcd＝mgsin30°②由①②式，代入数据解得I＝1A根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c.(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等Fab＝Fcd对棒ab，由共点力平衡知F＝mgsin30°＋IlB代入数据解得F＝0.2N.(3)设在时间t内棒cd产生Q＝0.1J的热量，由焦耳定律知Q＝I2Rt设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势E＝Blv由闭合电路欧姆定律知　I＝由运动学公式知在时间t内，棒ab沿导轨的位移x＝vt力F做的功　W＝Fx综合上述各式，代入数据解得　W＝0.4J.答案：(1)1A　方向由d至c　(2)0.2N　(3)0.4J16．(2022·上海单科)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S＝1.15m，两导轨间距L＝0.75m，导轨倾角为30°，导轨上端ab接一阻值R＝1.5Ω的电阻，磁感应强度B＝0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上．阻值r＝0.5Ω，质量m＝0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr＝0.1J．(取g＝10m/s2)求：-11-\n图17(1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安；(2)金属棒下滑速度v＝2m/s时的加速度a.(3)为求金属棒下滑的最大速度vm，有同学解答如下：由动能定理，W重－W安＝mvm2，…….由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答．解析：(1)下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于R＝3r，因此QR＝3Qr＝0.3J∴W安＝Q＝QR＋Qr＝0.4J.(2)金属棒下滑时受重力和安培力F安＝BIL＝v由牛顿第二定律mgsin30°－v＝ma∴a＝gsin30°－v＝(10×－)m/s2＝3.2m/s2(3)此解法正确．金属棒下滑时受重力和安培力作用，其运动满足mgsin30°－v＝ma上式表明，加速度随速度增加而减小，棒做加速度减小的加速运动．无论最终是否达到匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为最大．由动能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正确．mgSsin30°－Q＝mvm2∴vm＝＝m/s＝2.74m/s.答案：(1)0.4J　(2)3.2m/s2　(3)见解析-11-\n-11-