新高考物理电磁感应试题专攻及参考答案11页.docx
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新高考物理电磁感应试题专攻及参考答案11页
2021新高考物理电磁感应试题专攻
物理试题
(时间:
45分钟 满分:
100分)
一、选择题(本题共7小题,每小题7分,共49分。
在每小题给出的四个选项中,第1~4题只有一项符合题目要求,第5~7题有多项符合题目要求。
全部选对的得7分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.如图所示,将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上,一端接上电池(电池另一极与锉刀接触),手执导线的另一端,在锉刀上来回划动,由于锉刀表面凹凸不平,就会产生电火花。
下列说法正确的是( )
A.产生电火花的回路只由导线与电池组成
B.导线端只向一个方向划动也能产生电火花
C.锉刀采用什么材料制成对实验没有影响
D.导线端划动的方向决定了自感电动势的方向
2.下图为地磁场磁感线的示意图。
一架民航飞机在赤道上空匀速飞行,机翼保持水平,由于遇到强气流作用使飞机竖直下坠,在地磁场的作用下,金属机翼上有电势差。
设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1,右方机翼末端处的电势为φ2,忽略磁偏角的影响,则( )
A.若飞机从西往东飞,φ2比φ1高
B.若飞机从东往西飞,φ2比φ1高
C.若飞机从南往北飞,φ2比φ1高
D.若飞机从北往南飞,φ2比φ1高
3.如图所示,质量为m的铜质闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。
当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时,线圈始终保持不动。
则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况,以下判断正确的是( )
A.FN先大于mg,后小于mg
B.FN一直大于mg
C.Ff先向左,后向右
D.线圈中的电流方向始终不变
4.如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计。
匀强磁场与导轨平面垂直。
阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好。
t=0时,将开关S由1掷到2。
q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和棒的加速度。
下列图像正确的是( )
5.在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500,横截面积S=20cm2。
螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。
在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。
则下列说法正确的是( )
A.螺线管中产生的感应电动势为1V
B.闭合S,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为1.4×10-2W
C.电路中的电流稳定后电容器下极板带正电
D.S断开后,流经R2的电荷量为1.8×10-5C
6.如图所示,一导线弯成闭合线圈,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
7.如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R。
在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向垂直于线框平面向里。
现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿出匀强磁场区域瞬间的v-t图像。
图像中的物理量均为已知量。
重力加速度为g,不计空气阻力。
下列说法正确的是( )
A.金属线框刚进入磁场时感应电流沿adcba方向
B.金属线框的边长为v1(t2-t1)
C.磁场的磁感应强度为
D.金属线框在0~t4的时间内所产生的热量为mgv1(t2-t1)+
m(
)
二、计算题(本题共3小题,共51分)
8.(16分)如图所示,粗糙斜面的倾角θ=37°,半径r=0.5m的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。
一个匝数n=10的刚性正方形线框abcd通过松弛的柔软导线与一个额定功率P=1.25W的小灯泡L相连,圆形磁场的一条直径恰好过线框bc边。
已知线框质量m=2kg,总电阻R0=1.25Ω,边长l>2r,与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。
从t=0时起,磁场的磁感应强度按B=2-
t(T)的规律变化。
开始时线框静止在斜面上,在线框运动前,灯泡始终正常发光。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
求:
(1)线框不动时,回路中的感应电动势E;
(2)小灯泡正常发光时的电阻R;
(3)线框保持不动的时间内,小灯泡产生的热量Q。
9.(17分)如图甲所示,在水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布,方向垂直于水平面向下,磁感应强度沿y轴方向没有变化,沿x轴方向B与x成反比,如图乙所示。
顶角θ=45°的光滑金属长导轨MON固定在水平面内,ON与x轴重合,一根与ON垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨向右滑动,导体棒在滑动过程中始终与导轨接触,且与x轴垂直。
已知t=0时,导体棒位于顶点O处,导体棒的质量为m=1kg,回路接触点总电阻恒为R=0.5Ω,其余电阻不计。
回路电流I与时间t的关系如图丙所示,图线是过原点的直线。
求:
(1)t=2s时回路的电动势E;
(2)0~2s时间内流过回路的电荷量q和导体棒的位移x1;
(3)导体棒滑动过程中水平外力F的瞬时功率P(单位:
W)与横坐标x(单位:
m)的关系式。
10.(18分)间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成,如图所示,倾角为θ的导轨处于大小为B1、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中,水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3m的“联动双杆”(由两根长为l的金属杆cd和ef,用长度为l'的刚性绝缘杆连接而成),在“联动双杆”右侧存在大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅱ,其长度大于l',质量为m、长为l的金属杆ab,从倾斜导轨上端释放,达到匀速后进入水平导轨(无能量损失),杆ab与“联动双杆”发生碰撞后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”,“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间Ⅱ并从中滑出,运动过程中,杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好,且保持与导轨垂直。
已知杆ab、cd和ef电阻均为R=0.02Ω,m=0.1kg,l=0.5m,l'=0.3m,θ=30°,B1=0.1T,B2=0.2T,g取10m/s2,不计摩擦阻力和导轨电阻,忽略磁场边界效应。
求:
(1)杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小v0;
(2)“联动三杆”进入磁场区间Ⅱ前的速度大小v;
(3)“联动三杆”滑过磁场区间Ⅱ过程中产生的焦耳热Q。
参考答案
一、选择题(本题共7小题,每小题7分,共49分。
在每小题给出的四个选项中,第1~4题只有一项符合题目要求,第5~7题有多项符合题目要求。
全部选对的得7分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.如图所示,将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上,一端接上电池(电池另一极与锉刀接触),手执导线的另一端,在锉刀上来回划动,由于锉刀表面凹凸不平,就会产生电火花。
下列说法正确的是( )
A.产生电火花的回路只由导线与电池组成
B.导线端只向一个方向划动也能产生电火花
C.锉刀采用什么材料制成对实验没有影响
D.导线端划动的方向决定了自感电动势的方向
答案:
B
2.下图为地磁场磁感线的示意图。
一架民航飞机在赤道上空匀速飞行,机翼保持水平,由于遇到强气流作用使飞机竖直下坠,在地磁场的作用下,金属机翼上有电势差。
设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1,右方机翼末端处的电势为φ2,忽略磁偏角的影响,则( )
A.若飞机从西往东飞,φ2比φ1高
B.若飞机从东往西飞,φ2比φ1高
C.若飞机从南往北飞,φ2比φ1高
D.若飞机从北往南飞,φ2比φ1高
答案:
C
3.如图所示,质量为m的铜质闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。
当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时,线圈始终保持不动。
则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况,以下判断正确的是( )
A.FN先大于mg,后小于mg
B.FN一直大于mg
C.Ff先向左,后向右
D.线圈中的电流方向始终不变
答案:
A
4.如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计。
匀强磁场与导轨平面垂直。
阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好。
t=0时,将开关S由1掷到2。
q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和棒的加速度。
下列图像正确的是( )
答案:
D
5.在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500,横截面积S=20cm2。
螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。
在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。
则下列说法正确的是( )
A.螺线管中产生的感应电动势为1V
B.闭合S,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为1.4×10-2W
C.电路中的电流稳定后电容器下极板带正电
D.S断开后,流经R2的电荷量为1.8×10-5C
答案:
CD
6.如图所示,一导线弯成闭合线圈,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
答案:
AB
7.如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R。
在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向垂直于线框平面向里。
现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿出匀强磁场区域瞬间的v-t图像。
图像中的物理量均为已知量。
重力加速度为g,不计空气阻力。
下列说法正确的是( )
A.金属线框刚进入磁场时感应电流沿adcba方向
B.金属线框的边长为v1(t2-t1)
C.磁场的磁感应强度为
D.金属线框在0~t4的时间内所产生的热量为mgv1(t2-t1)+
m(
)
答案:
BC
二、计算题(本题共3小题,共51分)
8.(16分)如图所示,粗糙斜面的倾角θ=37°,半径r=0.5m的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。
一个匝数n=10的刚性正方形线框abcd通过松弛的柔软导线与一个额定功率P=1.25W的小灯泡L相连,圆形磁场的一条直径恰好过线框bc边。
已知线框质量m=2kg,总电阻R0=1.25Ω,边长l>2r,与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。
从t=0时起,磁场的磁感应强度按B=2-
t(T)的规律变化。
开始时线框静止在斜面上,在线框运动前,灯泡始终正常发光。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
求:
(1)线框不动时,回路中的感应电动势E;
(2)小灯泡正常发光时的电阻R;
(3)线框保持不动的时间内,小灯泡产生的热量Q。
答案:
(1)2.5V
(2)1.25Ω (3)3.14J
9.(17分)如图甲所示,在水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布,方向垂直于水平面向下,磁感应强度沿y轴方向没有变化,沿x轴方向B与x成反比,如图乙所示。
顶角θ=45°的光滑金属长导轨MON固定在水平面内,ON与x轴重合,一根与ON垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨向右滑动,导体棒在滑动过程中始终与导轨接触,且与x轴垂直。
已知t=0时,导体棒位于顶点O处,导体棒的质量为m=1kg,回路接触点总电阻恒为R=0.5Ω,其余电阻不计。
回路电流I与时间t的关系如图丙所示,图线是过原点的直线。
求:
(1)t=2s时回路的电动势E;
(2)0~2s时间内流过回路的电荷量q和导体棒的位移x1;
(3)导体棒滑动过程中水平外力F的瞬时功率P(单位:
W)与横坐标x(单位:
m)的关系式。
答案:
(1)2V
(2)4C 2m (3)P=4x+
(各物理量均取国际单位制中的单位)
10.(18分)间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成,如图所示,倾角为θ的导轨处于大小为B1、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中,水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3m的“联动双杆”(由两根长为l的金属杆cd和ef,用长度为l'的刚性绝缘杆连接而成),在“联动双杆”右侧存在大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅱ,其长度大于l',质量为m、长为l的金属杆ab,从倾斜导轨上端释放,达到匀速后进入水平导轨(无能量损失),杆ab与“联动双杆”发生碰撞后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”,“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间Ⅱ并从中滑出,运动过程中,杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好,且保持与导轨垂直。
已知杆ab、cd和ef电阻均为R=0.02Ω,m=0.1kg,l=0.5m,l'=0.3m,θ=30°,B1=0.1T,B2=0.2T,g取10m/s2,不计摩擦阻力和导轨电阻,忽略磁场边界效应。
求:
(1)杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小v0;
(2)“联动三杆”进入磁场区间Ⅱ前的速度大小v;
(3)“联动三杆”滑过磁场区间Ⅱ过程中产生的焦耳热Q。
答案:
(1)6m/s
(2)1.5m/s (3)0.25J
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