专题12电磁感应第02期备战2020高考物理2019届二模和三模好题分项版汇编教师版

1专题12电磁感应2019年高三二模、三模物理试题分项解析（II）一．选择题1.（2019年3月兰州模拟）如图所示，宽为L的光滑导轨竖直放置，左边有与导轨平面垂直的区域足够大匀强磁场，磁感应强度为B，右边有两块水平放置的金属板，两板间距为d。金属板和电阻R都与导轨相连。要使两板间质量为m、带电量为－q的油滴恰好处于静止状态，阻值也为R的金属棒ab在导轨上的运动情况可能为(金属棒与导轨始终接触良好)A.向右匀速运动，速度大小为2dmg/BLqB.向左匀速运动，速度大小为2dmg/BLqC.向右匀速运动，速度大小为dmg/2BLqD.向左匀速运动，速度大小为dmg/2BLq【参考答案】A【命题意图】本题以导体棒在光滑导轨上运动为情景，考查电磁感应、带电油滴平衡及其相关知识点。【解题思路】要使两板间质量为m、带电量为－q的油滴恰好处于静止状态，水平放置的金属板上极板带带正电，由右手定则可判断出金属棒ab在导轨上向右匀速运动。由mg=qU/d，U=E/2，E=BLv，联立解得v=2dmg/BLq。选项A正确。2.（2019北京延庆模拟）如图所示是演示自感现象的电路图，关于此实验，下列说法正确的是A．通电稳定后，断开开关时灯泡A逐渐熄灭，灯泡B立刻熄灭B．变阻器R的作用是在接通开关时使灯泡B逐渐变亮C．如果灯泡B短路，接通开关时灯泡A立刻变亮2D．如果灯泡A短路，接通开关时通过L的电流逐渐增大【参考答案】D【名师解析】通电稳定后断开开关，电感线圈开始放电当电源，两只灯泡构成回路，都逐渐熄灭，A错。接通开关时，有电阻的支路电流瞬间通过，B灯瞬间变亮，B错。A灯与电感线圈串联，根据楞次定律可知，无论其他支路是否短路，A灯都是慢慢变亮，C错。楞次定律可知，通过电感线圈的电流逐渐增大，D对。3.（2019全国高考猜题卷6）如图所示，“U”形金属框架固定在水平面上，处于竖直向下的匀强磁场中．ab棒以水平初速度v0向右运动，下列说法正确的是（）A．ab棒做匀减速运动B．回路中电流均匀减小C．a点电势比b点电势低D．ab棒受到水平向左的安培力【参考答案】D【名师解析】本题考查导体切割磁感线时产生的感应电动势和导体两端电势．棒子具有向右的初速度，根据右手定则，产生b指向a的电流，则a点的电势比b点的电势高．根据左手定则，安培力向左，ab棒做减速运动，因为电动势减小，电流减小，则安培力减小，根据牛顿第二定律，加速度减小，做加速度减小的减速运动，由于速度不是均匀减小，则电流不是均匀减小．故选项A、B、C错误．安培力的方向与运动方向相反，知安培力方向向左．故选项D正确．【关键点拨】使ab棒突然获得一初速度，切割产生感应电动势，产生感应电流，受到向左的安培力，做变减速运动，根据右手定则判断ab棒中的感应电流方向，从而确定a、b两点的电势．．4.（2019辽宁沈阳一模）如图所示，竖直放置的足够长的U型金属框架中，定值电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一水平放置的电阻可忽略的导体棒，导体棒质量为m，棒的两端始终与ab、cd保持良好接触，且能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架平面垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关S，则S闭合后()3A.导体棒ef的加速度一定大于gB.导体棒ef的加速度一定小于gC.导体棒ef机械能一定守恒D.导体棒ef机械能一定减少【参考答案】D【名师解析】当ef从静止下滑一段时间后闭合S，ef将切割磁感线产生感应电流，受到竖直向上安培力，分析安培力与重力的大小关系即可判断加速度与重力加速度的大小；由于有感应电流产生，则导致ef的机械能减小转化为电能；当ef从静止下滑一段时间后闭合S，ef将切割磁感线产生感应电流，受到竖直向上的安培力，若安培力大于2mg，则由牛顿第二定律得知，ef的加速度大小可能大于g；若安培力小于mg，则ef的加速度大小可能小于g，故选项AB错误；闭合S，ef将切割磁感线产生感应电流，则ef的机械能减小转化为电能，选项C错误，D正确。【名师点睛】本题考查分析导体棒运动情况的能力，而分析运动情况，必须分析其受力情况，关键抓住安培力方向竖直向上，根据牛顿第二定律进行分析比较即可。5.（2019全国高考猜题卷6）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，下列说法中正确的是()A．线框转过π6时，线框中的电流方向为abcdaB．线框中感应电流的有效值为2BSω2RC．线框转一周过程产生的热量为2πωB2S2R4D．线框从中性面开始转过π2过程，通过导线横截面的电荷量为BSR【参考答案】BD【名师解析】根据楞次定律可知线框中的电流方向为adcba，故A错误；线圈转动过程中感应电动势的最大值为：Em＝BSω，感应电压的有效值为：U＝BSω2，则线框中感应电流的有效值为：I＝UR＝2BSω2R，故B正确；线框转一周的过程中，产生的热量为：Q＝I2RT＝2BSω2R2R2πω＝πωB2S2R，故C错误；线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量为：q＝ΔΦR总＝BSR，故D正确．6．（2019广东省广州市下学期一模）如图甲所示，梯形硬导线框abcd固定在磁场中，磁场方向与线框平面垂直，图乙表示该磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系，t=0时刻磁场方向垂直纸面向里。在0～5t0时间内，设垂直ab边向上为安培力的正方向，线框ab边受到该磁场对它的安培力F随时间t变化的关系图为【参考答案】D【命题意图】本题以固定在磁场中梯形硬导线框abcd为情景，考查电磁感应、楞次定律、安培力及其相关知识点。【解题思路】由图乙可知，在0~2t0时间内，梯形硬导线框abcd内磁感应强度变化率为Bt=00Bt，设梯形硬导线框abcd面积为S，根据法拉第电磁感应定律，回路中产生的感应电动势E=SBt=S00Bt，设回路电阻为R，则线框ab边中电流I=E/R=00SBRt，根据楞次定律可判断出感应电流方向为顺时针方向，在0~t0时间内，由左手定则可判断出线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向上（正值），且随时间逐渐减小；abcd甲tBO0B0B02t04t乙AtFO0F0FtFO0F0FtFO0F0FBCD02t04t02t04t02t04ttFO0F0F02t04t5在t0~2t0时间内，线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向下（负值），且随时间逐渐增大；同样方法可判断出：在3t0~4t0时间内，线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向上（正值），且随时间逐渐减小；在4t0~5t0时间内，线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向下（负值），且随时间逐渐增大；所以线框ab边受到该磁场对它的安培力F随时间t变化的关系图为D。【方法归纳】对于因磁场变化产生的感应电动势和感应电流方向判断需要采用楞次定律。7.(2017·浙江青田中学月考)如图所示，电阻不计、间距为L的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F＝F0＋kv(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为F安，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图象可能正确的是()【参考答案】BC【名师解析】设金属棒在某一时刻速度为v，由题意可知，感应电动势E＝BLv，电路电流I＝ER＋r＝BLR＋rv，即I∝v；安培力方向水平向左，且F安＝BIL＝B2L2vR＋r，F安∝v；R两端电压UR＝IR＝BLRR＋rv，即UR∝v；感应电流功率P＝EI＝B2L2R＋rv2，即P∝v2。分析金属棒运动情况，由力的合成和牛顿第二定律可得：F合＝F－F安＝F0＋kv－B2L2R＋rv＝F0＋k－B2L2R＋rv，则加速度a＝F合m，因为金属棒从静止出发，所以F0＞0，且F合＞0，即a＞0，加速度方向水平向右。(1)若k＝B2L2R＋r，F合＝F0，即a＝F0m，金属棒水平向右做匀加速直线运动，有v＝at，说明v∝t，也即是I∝t，F安∝t，UR∝t，P∝t2，所以在此情况下没有选项符合。(2)若k＞B2L2R＋r，F合随v增大而增大，即a随v增大而增大，说明金属棒做加速度增大的加速运动，速度与时间呈指数增长关系，根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合。(3)若k＜B2L2R＋r，F合随v增大而减小，即a随v增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知C选项符合。6二．计算题1.（2019南昌模拟）如图所示，在倾角θ=37°的光滑绝缘斜面内有两个质量分别为4m和m的正方形导线框a、b电阻均为R，边长均为l；它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，在两导线框之间有一方向垂直斜面向下、宽度为2l的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B；开始时，线框b的上边框与匀强磁场的下边界重合，线框a的下边框到匀强磁场的上边界的距离为l。现将系统由静止释放，a线框恰好匀速穿越磁场区域。不计滑轮摩擦和空气阻力，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8求：(1)a线框穿出磁场区域时的电流大小；(2)a线框穿越磁场区域时的速度；(3)线框b进人磁场过程中产生的焦耳热。【命题意图】本题考查电磁感应、平衡条件、能量守恒定律及其相关知识点。【解题思路】（1）设绳子拉力为F，a线框匀速穿越磁场区域对a线框FFmg安sin4（2分）对b线框sinmgF（2分）且BIlF安（1分）解得：BlmgI59（1分）（2）a线框匀速运动时，a、b线框速度大小相等BLvE（1分）REI（1分）解得：2259lBmgRv（2分）（3）设b线框进入磁场过程产生的焦耳热为Q，对系统列能量守恒方程7Qmvmglmgl2521sinsin4（2分）44223108159lBRgmmglQ（2分）2.（12分）（2019安徽安庆二模）如图所示，两个平行光滑金属导轨AB、CD固定在水平地面上，其间距L=0.5m,左端接有阻值R=3Ω的定值电阻。一根长度与导轨间距相等的金属杆MN置于导轨上，金属杆的质量m=0.2kg,电阻r=2Ω，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小B=4T的匀强磁场中，t=0时刻，在MN上加一与金属杆垂直，方向水平向右的外力F,金属杆由静止开始以a=2m/s2的加速度向右做匀加速直线运动,2s末撤去外力F,运动过程中金属杆与导轨始终垂直且接触良好。（不计导轨和连接导线的电阻，导轨足够长）求：（1）1s末外力F的大小；（2）撤去外力F后的过程中，电阻R上产生的焦耳热。【名师解析】：(1)st1时刻，金属杆MN的速度大小为1vsmatv21………………………………………………………1分金属杆MN产生的电动势大小为E1BLvE………………………………………………………1分金属杆MN中的电流大小为IrREI……………………………………………1分金属杆MN中受到的安培力大小为安FBILF安………………………………1分由牛顿第二定律maFF安……………………………………2分得:NF2………………………………………………………1分(2)st2时刻，金属杆MN的速度大小为2v8smatv42………………………………………………………1分根据能量守恒得到，电路产生的总焦耳热为总QJmvQ6.12122总……………………………………………2分电阻R上产生的焦耳热为RQJQrRRQR96.0总……………2分3.（2019天津河西区模拟）（20分）如图所示两个半径分别为RA=1m、RB=2m的金属圆环处在竖直向下、磁感应强度B1=1T的环形匀强磁场中，一根长L=2m、阻