（新课标）2022年高考物理 极限预测十一

新课标2022年高考物理极限预测十一【模拟演练】1.如图所示，一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中，场中各点的磁感应强度为,y为该点到地面的距离，c为常数，B0为一定值.铝框平面与磁场垂直，直径ab水平，(空气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中()A.铝框回路磁通量不变，感应电动势为0B.回路中感应电流沿顺时针方向，直径ab两点间电势差为0C.铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度gD.直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下，铝框下落加速度大小可能等于g2.如图所示，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)()3.用相同的导线绕制的边长分别为L和2L的正方形闭合线框，以相同的速度匀速进入右侧的匀强磁场，如图所示，在线框进入磁场的过程中a、b和c、d两点间的电压分别为U甲和U乙,ab边和cd边所受的安培力分别为F甲和F乙，则下列判断正确的是()A.U甲=U乙B.U甲=2U乙C.F甲=F乙D.F甲=-17-\n4.如图所示，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.有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5.如图所示电路中，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4IB.闭合回路中感应电流为7IC.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∶256.一导线弯成如图所示的闭合线圈，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=BrvD.穿过线圈某个横截面的电荷量为7.如图所示，闭合金属环从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，整个装置处在磁场中，设闭合环初速度为零，摩擦不计，则()A.若是匀强磁场，环滚的高度小于hB.若是匀强磁场，环滚的高度等于hC.若是非匀强磁场，环滚的高度小于hD.若是非匀强磁场，环滚的高度大于h-17-\n8.如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源.在t=0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向,分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是()9.(2022·武汉模拟)如图所示是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体时应先()A.断开S1B.断开S2C.拆除电流表D.拆除电阻R10.(2022·青岛模拟)如图所示，光滑的“”型金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒MN与框架接触良好.磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域.现从图示位置由静止释放金属棒MN，当金属棒刚进入磁场B1区域，恰好做匀速运动.以下说法正确的有()A.若B2=B1，金属棒进入B2区域后将加速下滑B.若B2=B1，金属棒进入B2区域后仍将保持匀速下滑C.若B2＜B1，金属棒进入B2区域后可能先加速后匀速下滑D.若B2＞B1,金属棒进入B2区域后可能先匀减速后匀速下滑11.(2022·潍坊模拟)两光滑平行导轨倾斜放置，倾角为θ，底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在上端固定的轻弹簧下端，弹簧处在导轨所在的平面内，并与导轨平行，劲度系数为k，金属棒和导轨接触良好，匀强磁场垂直于导轨平面，如图.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则()-17-\nA.导体棒沿导轨向下运动时棒中电流方向自左向右B.释放瞬间，导体棒的加速度为gsinθC.导体棒最终停在初始位置的下方处D.整个过程中电阻R产生的内能为12.(2022·德州模拟)如图所示,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，通过它的电荷量；(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.13.(2022·南通模拟)如图(a)所示，平行金属导轨MN、PQ光滑且足够长，固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.25m，电阻R=0.5Ω，导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使其由静止开始运动，理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(b)所示.(1)分析证明金属杆做匀加速直线运动；(2)求金属杆运动的加速度；-17-\n(3)写出外力F随时间变化的表达式；(4)求第2.5s末外力F的瞬时功率.14.(2022·石家庄模拟)如图所示，电阻不计且足够长的U形金属框架放置在绝缘水平面上，框架与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，框架的宽度l=0.4m、质量m1=0.2kg.质量m2=0.1kg、电阻R=0.4Ω的导体棒ab垂直放在框架上，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B=0.5T.对棒施加图示的水平恒力F，棒从静止开始无摩擦地运动，当棒的运动速度达到某值时，框架开始运动.棒与框架接触良好，设框架与水平面间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g取10m/s2.求：(1)框架刚开始运动时棒的速度v;(2)欲使框架运动，所施加水平恒力F的最小值；(3)若施加于棒的水平恒力F为3N，棒从静止开始运动0.7m时框架开始运动，求此过程中回路中产生的热量Q.15.(2022·徐州模拟)如图，顶角为90°的光滑金属导轨MON固定在水平面上，导轨MO、NO的长度相等，M、N两点间的距离l=2m,整个装置处于磁感应强度大小B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场中.一根粗细均匀、单位长度电阻值r=0.5Ω/m的导体棒在垂直于棒的水平拉力作用下，从MN处以速度v=2m/s沿导轨向右匀速滑动，导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，求：(1)导体棒刚开始运动时所受水平拉力F的大小;(2)开始运动后0.2s内通过导体棒的电荷量q;(3)导体棒通过整个金属导轨的过程中产生的焦耳热Q.16.(2022·无锡模拟)如甲图所示，相距为L的足够长光滑平行金属导轨与水平面间的夹角为α,导轨一部分处在垂直导轨平面的匀强磁场中，OO′为磁场边界，磁感应强度为B，导轨右侧接有定值电阻R，导轨电阻忽略不计.在距OO′为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab.若ab杆在平行于斜面的恒力作用下由静止开始沿斜面向上运动，经过位移L时速度为v1，经过位移3L时速度为v2，其v-x关系图象如乙图所示，则-17-\n(1)在ab杆经过位移为3L的过程中电阻R上产生的电热Q是多少？(2)ab杆在离开磁场前瞬间的加速度是多少？【高考预测】电磁感应是高考必考内容，命题趋势主要呈现以下四点：(1)电磁感应现象及产生的条件.(2)感应电动势和感应电流的方向判断及大小计算.(3)电磁感应中的图象问题.(4)电磁感应的综合问题：与电路综合和与能量综合.考查知识点及角度高考预测电磁感应产生条件、电动势和电流判断1、3电磁感应的图象问题2、4电磁感应的综合分析5、61.如图所示，某人在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1，方向由南向北，竖直分量大小为B2，方向竖直向下，假设自行车的车把为长为L的金属平把，下列结论正确的是()A.图示位置中辐条A点比B点电势低B.图示位置中辐条A点比B点电势高C.左车把的电势比右车把的电势高B2lvD.自行车左拐改为南北骑向，自行车车把两端电动势要减小2.在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1m2，线圈电阻为1Ω.规定线圈中感应电流I的正方向从上往下是顺时针方向，如图甲所示.磁场磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示.则以下说法正确的是()-17-\nA.在时间0～5s内，I的最大值为0.1AB.在第4s时刻，I的方向为逆时针C.前2s内，通过线圈某截面的总电量为0.01CD.第3s内，线圈的发热功率最大3.某合作探究学习小组在探究线圈中感应电流的影响因素时，设计如图所示的实验装置，让一个闭合圆线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，则下列说法正确的是()A.若把线圈的匝数增加一倍，线圈内感应电流大小不变B.若把线圈的面积增加一倍，线圈内感应电流变为原来的2倍C.改变线圈轴线与磁场方向的夹角大小，线圈内感应电流可能变为原来的2倍D.把线圈的半径增加一倍，线圈内感应电流变为原来的2倍4.如图所示，在坐标系xOy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合，顶点a位于坐标原点O处.在y轴的右侧的Ⅰ、Ⅳ象限内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框ab边刚好重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行.t=0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场边界的方向穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是图中的()-17-\n5.如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图象，可能正确的是()6.2022年11月3日，我国“神舟八号”飞船发射成功，在离地面大约340km的太空运行一段时间后成功与“天宫一号”对接.假设对接后舱中有一边长为50cm的正方形导线框，在地面遥控中心操作下由水平方向转至竖直方向，此时地磁场磁感应强度B=4×10-5T,方向如图.(1)该过程中磁通量的改变量是多少？(2)该过程线框中有无感应电流？设线框电阻为R=0.1Ω，若有电流则通过线框的电荷量是多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)7.如图所示，MN与PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，间距0.2m，质量m=0.2kg，电阻r=0.5Ω-17-\n的金属杆ab垂直跨接在导轨上，匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面，导轨左端接阻值R=2Ω的电阻，理想电压表并接在R两端，导轨电阻不计.t=0时刻ab受水平拉力F的作用后由静止开始向右做匀加速运动，ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.2.第4s末,ab杆的速度为v=1m/s，电压表示数U=0.4V.取重力加速度g=10m/s2.(1)在第4s末，ab杆产生的感应电动势和受到的安培力各为多大？(2)若第4s末以后，ab杆做匀速运动，则在匀速运动阶段的拉力为多大？整个过程拉力的最大值为多大？(3)若第4s末以后，拉力的功率保持不变,ab杆能达到的最大速度为多大？(4)在虚线框内的坐标上画出上述(2)、(3)两问中两种情形下拉力F随时间t变化的大致图线(要求画出0～6s的图线,并标出纵坐标数值).答案解析【模拟演练】1.【解析】选C.由题意知，y越小，By越大，下落过程中，磁通量逐渐增加，A错误；由楞次定律判断，铝框中电流沿顺时针方向，但Uab≠-17-\n0，B错误；直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下,但直径ab处在磁场较强的位置，所受安培力较大,半圆弧ab的等效水平长度与直径相等，但处在磁场较弱的位置，所受安培力较小，这样整个铝框受安培力的合力向上，故C正确，D错误.2.【解析】选B.由右手定则可以判断开始时电流应为负值，其切割的有效长度是均匀增加的，当线圈全部进入磁场到ad边离开磁场，再次利用右手定则可以判断此时电流应为正值,而其切割的有效长度是均匀增加的，所以B项正确.3.【解析】选D.线框切割磁感线，电动势E=Blv,a、b或c、d两点间的电压,2L甲=L乙，则2U甲=U乙；安培力,则,故D项对.4.【解析】选D.导体棒匀速向右运动的过程中,根据法拉第电磁感应定律可知，M中产生稳定的电流，则通过N中的磁通量保持不变，故N中无感应电流产生，选项D正确.5.【解析】选B、D.当S1、S2闭合，S3断开时，有；同理，当S2、S3闭合,S1断开时有,当S1、S3闭合，S2断开时有.又R1∶R2∶R3=1∶2∶3,设R1、R2、R3的电阻分别为R、2R、3R，又根据磁场的分布知E3=E1+E2,联立以上各式解得I3=7I.且有，则上下两部分磁场的面积之比为3∶25.6.【解析】选A、B.在闭合线圈进入磁场的过程中，通过闭合线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向一直为顺时针方向，A正确;导体切割磁感线的有效长度先变大后变小，感应电流先变大后变小，安培力也先变大后变小，B正确；导体切割磁感线的有效长度最大值为2r，感应电动势最大E=2Brv，C错误；穿过线圈某个横截面的电荷量为,D错误.7.【解析】选B、C.若是匀强磁场，当闭合金属环从高h的曲面滚下时，无电磁感应现象产生,根据机械能守恒，环滚的高度等于h.若是非匀强磁场，当闭合金属环从高h的曲面滚下时，有电磁感应现象产生，而产生电磁感应的原因是环的运动，所以电磁感应现象所产生的结果是阻碍环的运动，所以环滚的高度小于h，故B、C正确，A、D错误.8.【解析】选C.S闭合时，由于线圈的自感系数很大，流过D1的电流逐渐正向变大.而D2和D3为恒定电阻，流过D2-17-\n的电流正向不变.当S断开时，由于线圈的自感作用，线圈中的电流在原方向和原大小基础上逐渐减小，流向D1仍为正方向，流过D2为负方向.故A、B、D均错，C正确.9.【解析】选B.当S1、S2均闭合时，电压表与线圈L并联；当S2闭合而S1断开时，电压表与线圈L串联，所以在干路断开前后自感线圈L中电流方向相同而电压表中电流方向相反，使电压表中指针反向转动而可能损坏电压表．正确答案为B选项.【误区警示】本题极易认为实验完毕时，应先断开电源,而忽视L的自感作用而误选A.10.【解题指南】解答该题应理清以下三点:(1)棒匀速运动时应满足的条件.(2)安培力总是阻碍棒切割磁感线运动.(3)安培力大小的表达式.【解析】选B、C.当在B1区匀速下滑时，棒的重力等于安培力，即.若B1=B2,则进入B2区时仍有,故匀速下滑，A错，B正确.若B2＜B1，则,即先加速到时再匀速.若B2＞B1，则，即先减速(并非匀减速)再匀速.故C正确，D错.11.【解析】选B、C.由右手定则可判断导体棒沿导轨向下运动时棒中电流方向自右向左，A错误.在释放瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力和支持力的作用，其合力F合=mgsinθ=ma，得a=gsinθ，B正确；导体棒最终停下时，处于平衡状态，合力为零，故有mgsinθ=kx,得，C正确.在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、导体棒的重力势能和电阻R的内能的转化，也就是导体棒的重力势能转化为弹簧的弹性势能和电阻R的内能，所以，D错误.12.【解析】(1)设ab棒在导轨之间的长度为l，根据法拉第电磁感应定律可得：E=Blv0由闭合电路欧姆定律得：(2)导体棒ab第一次经过O点前，-17-\n通过它的电荷量为而ΔΦ=B·ΔS=,由题意知，刚开始运动时，电阻最大Rmax=2L0r故(3)导体棒最终只能静止于O点，故其动能全部转化为焦耳热，即因为导轨与ab构成等边三角形，三边电阻总是相等的,所以三边产生的热量总是相等的.即有答案:(1)(2)(3)13.【解析】(1),U∝v,因U随时间均匀增大，故v也随时间均匀增大，金属杆做匀加速直线运动.(2)由图象则金属杆运动的加速度(3)由牛顿第二定律得:(4)第2.5s末外力F的瞬时功率P=Fv=(0.04t+0.24)at=2.04W.答案:(1)见解析(2)2.4m/s2(3)F=0.04t+0.24N(4)2.04W[14.【解析】(1)框架开始运动时，MN边所受安培力的大小等于其所受的最大静摩擦力，故有-17-\n解得v=6m/s(2)框架开始运动时，MN边所受安培力的大小等于其所受的最大静摩擦力，设此时加在ab上的恒力为F，应有F≥F安，当F=F安时，F最小，设为Fmin故有Fmin=μ(m1+m2)g=0.6N(3)根据能量转化和守恒定律，F做功消耗外界能量，转化为导体棒ab的动能和回路中产生的热量，有Fx=框架开始运动时，ab的速度v=6m/s解得Q=0.3J答案:(1)6m/s(2)0.6N(3)0.3J15.【解析】(1)导体棒开始运动时，回路中产生的感应电动势E=Blv感应电流安培力F安=BIl由平衡条件得：F=F安联立上式得：(2)由(1)问知，感应电流,与导体棒切割的有效长度l无关感应电流大小I==2A.故0.2s内通过导体棒的电荷量q=It=0.4C(3)设导体棒经t时间沿导轨匀速向右运动的位移为x，则t时刻导体棒切割的有效长度lx=l-2x由(1)问知，导体棒在导轨上运动时所受的安培力因安培力的大小F安与位移x成线性关系，故通过导轨过程中导体棒所受安培力的平均值-17-\n产生的焦耳热答案:(1)2N(2)0.4C(3)1J16.【解析】(1)ab杆在磁场中发生位移L的过程中ab在位移L到3L的过程中，由动能定理得(F-mgsinα)(3L-L)=解得(2)ab杆在离开磁场前瞬间，受重力mg、支持力、安培力F安和外力F作用，加速度为a，解得答案:(1)【方法技巧】应用能量观点解决电磁感应问题(1)用动能定理、机械能守恒定律、功能关系、能量守恒定律研究问题的方法不仅适用于力学问题，在电磁感应中也同样适用.(2)在电磁感应中，应用能量观点解决问题需要考虑安培力做功的情况，以及电能与其他形式能的转化情况，安培力做正功，电能向其他形式能转化;安培力做负功，其他形式能向电能转化.【高考预测】-17-\n1.【解析】选A、C.自行车车把切割磁感线，由右手定则知，自行车左车把的电势比右车把的电势高B2lv;辐条旋转切割磁感线，由右手定则知，图示位置中辐条A点电势比B点电势低;自行车左拐改为南北骑向,地磁场竖直分量始终垂直于自行车车把,则其两端电动势不变.正确答案为A、C两项.2.【解析】选B、C.根据E==，则即B-t图中斜率最大时，I最大.Im==0.01A，A错.在4s时，B正向减小,由楞次定律知，电流为逆时针方向，B正确.在前2s内ΔB=0.1T.,C正确.第3s内B不变，电动势为零，发热功率为零，D错.【方法技巧】楞次定律与右手定则的关系(1)研究对象不同，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合电路中的一部分导体，即一段导体做切割磁感线运动.(2)适用范围不同，楞次定律可应用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(包括一部分导体切割磁感线运动的情况)，右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况.(3)一般来说，若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则；若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单.3.【解析】选A、D.由法拉第电磁感应定律可知，若线圈的匝数增大一倍，感应电动势与线圈的总电阻都增大一倍，线圈中的电流不变，A正确;若线圈的面积增大一倍，感应电动势增大一倍，但线圈的电阻增大，线圈内的感应电流并不是原来的2倍，B错误;,故无论如何改变线圈轴线与磁场的方向夹角，都不可能使线圈内的感应电流是原来的2倍，C错误;若线圈的半径增大一倍，则面积是原来的4倍，电阻是原来的2倍，线圈内感应电流变为原来的2倍，D正确.4.【解析】选A.开始切割磁感线的电动势是E=BLv，但切割的有效长度越来越小，当cd边也切割时电流反向最大，也是变小的，所以A对.-17-\n5.【解析】选A.金属棒匀速运动，进入磁场前和经过磁场后感应电动势均为零，经过磁场过程中产生的感应电动势大小恒定，故A正确.6.【解析】(1)设线框在水平位置时法线n方向竖直向上，穿过线框的磁通量Φ1=BSsin37°=6.0×10-6Wb.当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右，与磁感线夹角θ=143°,穿过线框的磁通量Φ2=BScos143°=-BScos37°=-8.0×10-6Wb该过程磁通量的改变量大小ΔΦ=|Φ1-Φ2|=1.4×10-5Wb.(2)因为该过程穿过闭合线框的磁通量发生了变化，所以一定有感应电流.根据电磁感应定律得,通过的电荷量答案:(1)1.4×10-5Wb(2)有1.4×10-4C7.【解析】(1)4s末的感应电流：电动势：E=I(R+r)=0.5V由E=BLv得4s末ab受的安培力：(2)匀速阶段，ab受力平衡：拉力F=μmg+F安=0.5N加速过程达第4s末时拉力最大，-17-\n(3)若第4s末开始,拉力的功率不变,此时P=Fmax·v=0.55×1W=0.55W设ab的最大速度为vm,此时的拉力为F′，则P=F′·vm=(μmg+)vm代入数据：(0.2×0.2×10+)vm=0.55W;vm=1.08m/s(4)t=0时,F=μmg+ma=(0.2×0.2×10+0.2×)N=0.45N在(3)情形中最终拉力为F′==0.51N上述两种情况拉力F随时间t变化的大致图线如图.答案:(1)0.5V0.1N(2)0.5N0.55N(3)1.08m/s(4)见解析图-17-