2023版高考物理一輪復習第9章電磁感應綜合過關規(guī)范限時檢測新人教版選修3-2

PAGEPAGE2第九章綜合過關標準限時檢測總分值100分，考試時間60分鐘。一、選擇題(此題共8小題，每題6分，共計48分。1～4題為單項選擇，5～8題為多項選擇，全都選對的得6分，選對但不全的得3分，錯選或不選的得0分)1．(2022·重慶理綜)如圖為無線充電技術中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S。假設在t1到t2時間內(nèi)，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應強度大小由B1均勻增加到B2，那么該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差φa－φbeq\x(導學號51343073)(C)A．恒為eq\f(nSB2－B1,t2－t1) B．從0均勻變化到eq\f(nSB2－B1,t2－t1)C．恒為－eq\f(nSB2－B1,t2－t1) D．從0均勻變化到－eq\f(nSB2－B1,t2－t1)[解析]穿過線圈的磁場均勻增加，產(chǎn)生恒定的感應電動勢，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(SB2－B1,t2－t1)，而等效電源內(nèi)部的電流由愣次定律知從a→b，即b點是正極，φa－φb＝－neq\f(SB2－B1,t2－t1)，應選C。2．(2022·課標Ⅱ)如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向平行于ab邊向上．當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，a、b、c三點的電勢分別為Ua、Ub、Uc。bc邊的長度為l.以下判斷正確的選項是eq\x(導學號51343074)(C)A．Ua>Uc，金屬框中無電流B．Ub>Uc，金屬框中電流方向沿a—b—c—aC．Ubc＝－eq\f(1,2)Bl2ω，金屬框中無電流D．Uac＝eq\f(1,2)Bl2ω，金屬框中電流方向沿a—c—b—a[解析]當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時，穿過直角三角形金屬框abc的磁通量恒為0，所以沒有感應電流，由右手定那么可知，c點電勢高，Ubc＝－eq\f(1,2)Bl2ω，故C正確，A、B、D錯誤。3．(2022·河北石家莊期末)如下圖電路中，A、B、C為完全相同的三個燈泡，L是一直流電阻不可忽略的電感線圈，a、b為線圈L上的左右兩端點，原來開關S是閉合的，三個燈泡亮度相同。某時刻將開關S斷開，以下說法正確的選項是eq\x(導學號51343075)(D)A．a(chǎn)點電勢高于b點，A燈閃亮后緩慢熄滅B．a(chǎn)點電勢低于b點，B、C燈閃亮后緩慢熄滅C．a(chǎn)點電勢高于b點，B、C燈閃亮后緩慢熄滅D．a(chǎn)點電勢低于b點，B、C燈不會閃亮只是緩慢熄滅[解析]S閉合，三個燈的亮度相同，說明L的直流電阻與燈的電阻相等，某時刻將開關S斷開，L中產(chǎn)生斷電自感，感應電流的方向由a→b，b點電勢高，a點電勢低，A、B、C三盞燈都是逐漸熄滅，不會出現(xiàn)閃亮的現(xiàn)象，A、B、C錯誤，D正確。4．(2022·浙江嘉興期末)如圖甲所示，垂直紙面向里的勻強磁場的區(qū)域?qū)挾葹?L，磁感應強度的大小為B0。一邊長為L、電阻為R的正方形均勻?qū)Ь€框ABCD從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v勻速穿過磁場區(qū)域，在圖乙中給出的線框C、D兩端的電壓UCD與線框移動距離x的關系的圖象正確的選項是eq\x(導學號51343076)(D)[解析]0～L，CD切割磁感線，電動勢E＝BLv，C點電勢比D點高，UCD＝eq\f(3,4)E＝eq\f(3,4)BLv，L～2L，線框全部在磁場中，沒有感應電流，UCD＝E＝BLv,2L～3L，AB切割磁感線，B點電勢比A點高，UCD＝eq\f(1,4)E＝eq\f(BLv,4)，D正確。5．如下圖，不計電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很小。質(zhì)量為0.2kg的細金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為1m的正方形，其有效電阻為0.1Ω。此時在整個空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強磁場，磁感應強度隨時間變化規(guī)律是B＝(0.4－0.2t)T，圖示磁場方向為正方向?？颉醢搴蜅U不計形變。那么eq\x(導學號51343077)(AC)A．t＝1s時，金屬桿中感應電流方向從C到DB．t＝3s時，金屬桿中感應電流方向從D到CC．t＝1s時，金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1ND．t＝3s時，金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2N[解析]解題的關鍵是根據(jù)磁感應強度變化規(guī)律分析電流方向，進而根據(jù)平衡條件求解各力。t＝1s時，B1＝0.2T，并且逐漸減小，由楞次定律知感應電流方向從C到D，選項A正確；畫出金屬桿受力圖如下圖，由平衡條件FNP＝F安sin30°，又E＝L2eq\f(ΔB,Δt)sin30°＝0.1V，I1＝eq\f(E,R)＝1A，F(xiàn)安＝B1I1L＝0.2N，所以金屬中桿對擋板P的壓力大小為FNP＝0.1N，選項C正確；用同樣的方法可知，選項B、D均錯誤。此題中易出現(xiàn)的錯誤沒有弄清t＝3s時的磁感應強度方向和金屬框的有效面積而導致錯誤。6．(2022·廣東廣州六中、廣雅中學、執(zhí)信中學等六校第一次聯(lián)考)在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1500匝，橫截面積S＝20cm2。螺線管導線電阻r＝1Ω，R1＝4Ω，R2＝5Ω，C＝30μF。在一段時間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。那么以下說法中正確的選項是eq\x(導學號51343078)(AD)A．螺線管中產(chǎn)生的感應電動勢為1.2VB．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電C．電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率為5×10－2WD．S斷開后，通過R2的電荷量為1.8×10－5[解析]由法拉第電磁感應定律可得，螺線管內(nèi)產(chǎn)生的電動勢為：E＝neq\f(ΔB,Δt)S＝1500×eq\f(0.8,2)×20×10－4V＝1.2V，故A正確；根據(jù)楞次定律，當穿過螺線管的磁通量增加時，螺線管下部可以看成電源的正極，那么電容器下極板帶正電，故B錯誤；電流穩(wěn)定后，電流為：I＝eq\f(E,R1＋R2＋r)＝eq\f(1.2,4＋5＋1)A＝0.12A，電阻R1上消耗的功率為：P＝I2R1＝0.122×4W＝5.76×10－2W，故C錯誤；開關斷開后通過電阻R2的電荷量為：Q＝CU＝CIR2＝30×10－6×0.12×5C＝1.8×10－5C，故D正確。7．(2022·廣東珠海一模)如下圖，MN和PQ是電阻不計的平行金屬導軌，其間距為L，導軌彎曲局部光滑，平直局部粗糙，N、Q兩點間接一個阻值為R的電阻。平直局部導軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場。質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從高度為h處由靜止釋放，到達磁場右邊界處恰好停止。金屬棒與平直局部導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，金屬棒與導軌間接觸良好。那么金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中eq\x(導學號51343079)(AD)A．金屬棒兩端的最大電壓為eq\f(1,2)BLeq\r(2gh)B．金屬棒在磁場中的運動時間為eq\f(\r(2)d,\r(gh))C．克服安培力所做的功為mghD．右端的電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)(mgh－μmgd)[解析]金屬棒剛進入磁場時的速度最大，此時金屬棒產(chǎn)生的電動勢最大，mgh＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(2gh)，電動勢E＝BLv＝BLeq\r(2gh)，金屬棒兩端的電壓為路端電壓，U＝eq\f(E,2)＝eq\f(BL,2)eq\r(2gh)，A正確；金屬棒在磁場中做加速度減小的減速運動，不是勻減速運動，無法求其運動時間，B錯誤；對金屬棒運動全過程應用動能定理，mgh－W克安－μmg·d＝0，所以克服安培力做功小于mgh，C錯誤；由上式解得Q＝W克安＝mgh－μmgd，右端電阻及產(chǎn)生的焦耳熱QR＝eq\f(1,2)(mgh－μmgd)，D正確。8．(2022·湖南省五市十校高三聯(lián)考)如下圖，兩平行的光滑導軌固定在同一水平面內(nèi)，兩導軌間距離為L，金屬棒ab垂直于導軌，金屬棒兩端與導軌接觸良好，在導軌左端接入阻值為R的定值電阻，整個裝置處于豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中。與R相連的導線、導軌和金屬棒的電阻均可忽略不計。用平行于導軌向右的大小為F的力拉金屬棒，使金屬棒以大小為v的速度向右勻速運動，以下說法正確的選項是eq\x(導學號51343080)(BD)A．金屬棒ab相當于電源，其a端相當于電源負極B．拉力F＝eq\f(B2L2v,R)C．回路中的感應電流沿順時針方向流動D．定值電阻消耗的電功率P＝Fv[解析]用平行于導軌向右的恒力拉金屬棒，使金屬棒向右勻速運動，ab棒相當于電源，由右手定那么知，電流方向由b→a，在電源內(nèi)部電流由低電勢流向高電勢，所以a端相當于電源的正極，回路中的感應電流沿逆時針方向，AC選項錯誤；由于金屬棒勻速運動，所以F＝F安，根據(jù)法拉第電磁感應定律知F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)，而定值電阻消耗的功率為安培力的功率，也等于拉力的功率，選項BD正確。二、非選擇題(共3小題，共52分。計算題解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分。)9．(15分)(2022·河南省鄭州市第一次質(zhì)量檢測)如下圖，ab、cd為間距l(xiāng)的光滑傾斜金屬導軌，與水平面的夾角為θ，導軌電阻不計，a、c間接有阻值為R的電阻，空間存在磁感應強度為B0、方向豎直向上的勻強磁場。將一根阻值為r、長度為l的金屬棒從軌道頂端由靜止釋放，金屬棒沿導軌向下運動的過程中始終與導軌接觸良好。當金屬棒向下滑行距離x到達MN處時已經(jīng)到達穩(wěn)定速度，重力加速度為g。求：eq\x(導學號51343081)(1)金屬棒下滑到MN的過程中通過電阻R的電荷量；(2)金屬棒的穩(wěn)定速度的大小。[答案](1)eq\f(B0lxcosθ,R＋r)(2)eq\f(mgR＋rsinθ,B\o\al(2,0)l2cos2θ)[解析](1)金屬棒下滑到MN的過程中的平均感應電動勢為E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(B0lxcosθ,Δt)根據(jù)歐姆定律，電路中的平均電流為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(B0lxcosθ,R＋rΔt)那么q＝IΔt＝eq\f(B0lxcosθ,R＋r)(2)穩(wěn)定時金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為：E′＝B0lvcosθ電路中產(chǎn)生的電流為：I′＝eq\f(E′,R＋r)金屬棒受的安培力為：F＝B0I′l穩(wěn)定時金屬棒的加速度為零，mgsinθ－Fcosθ＝0聯(lián)立解得穩(wěn)定時金屬棒的速度v＝eq\f(mgR＋rsinθ,B\o\al(2,0)l2cos2θ)10．(17分)(2022·遼寧本溪一模)如下圖，在傾角θ＝37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的勻強磁場區(qū)域MNPQ，磁感應強度B的大小為5T，磁場寬度d＝0.55m，有一邊長L＝0.4m、質(zhì)量m1＝0.6kg、電阻R＝2Ω的正方形均勻?qū)w線框abcd通過一輕質(zhì)細線跨過光滑的定滑輪與一質(zhì)量m2＝0.4kg的物體相連，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4，將線框從圖示位置由靜止釋放，物體到定滑輪的距離足夠長。(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)eq\x(導學號51343082)(1)求線框abcd還未進入磁場的運動過程中，細線中的拉力大??；(2)當ab邊剛進入磁場時，線框恰好做勻速直線運動，求線框剛釋放時ab邊距磁場MN邊界的距離x；(3)在(2)問中的條件下，假設cd邊恰離開磁場邊界PQ時，速度大小為2m/s，求整個運動過程中ab邊產(chǎn)生的熱量。[答案](1)2.4N(2)0.25m(3)0.1J[解析](1)線框還未進入磁場的過程中，以整體法有m1gsinθ－μm2g＝(m1＋m2)a，a＝2m/s2以m2為研究對象有T－μm2g＝m2或以m1為研究對象有m1gsinθ－T＝m1a解得T＝2.4N。(2)線框剛進入磁場恰好做勻速直線運動，以整體法有m1gsinθ－μm2g－eq\f(B2L2v,R)＝0，解得v＝1m/s。ab到MN前線框做勻加速運動，有v2＝2ax，解得x＝0.25m。(3)線框從開始運動到cd邊恰離開磁場邊界PQ時m1gsinθ(x＋d＋L)－μm2g(x＋d＋L)＝eq\f(1,2)(m1＋m2)veq\o\al(2,1)＋Q。解得Q＝0.4J，所以Qab＝eq\f(1,4)Q＝0.1J。11．(20分)如圖，兩條平行導軌所在平面與水平地面的夾角為θ，間距為L。導軌上端接有一平行板電容器，電容為C。導軌處于勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向垂直于導軌平面。在導軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒。棒可沿導軌下滑，且在下滑過程中保持與導軌垂直并良好接觸。金屬棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g。忽略所有電阻。讓金屬棒從導軌上端由靜止開始下滑，求：eq\x(導學號51343083)(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬