2020年高考物理回归复习—电学选择之电磁感应中的综合问题 含答案

高考回归复习—电学选择之电磁感应中的综合问题 1．如图所示，在水平面上放置间距为 L 的平行金属导轨 MN、PQ，左端连接阻值为 R 的定值电阻。质量 为 m 的金属杆 ab，垂直导轨静止放置，接入导轨间的电阻也为 R，与导轨间的动摩擦因数为 μ，导轨处在 竖直向下、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中。金属杆 ab 受到平行 MN 向左的瞬时冲量 I，向左移动了距 离 d 停止，运动过程中金属杆 ab 始终与导轨垂直且接触良好。导轨的电阻不计，重力加速度大小为 g，则 整个运动过程中（　　） A．金属杆的最大加速度为 B．通过定值电阻 R 横截面的电荷量为 C．金属杆 ab 克服安培力做的功等于金属杆消耗的电能 D．回路中产生的焦耳热为 2．如图所示，水平放置的 U 形光滑框架上接一个阻值为 的电阻，放在垂直纸面向里、磁感应强度大小 为 B 的匀强磁场中一个半径为 L、质量为 m 的半圆形硬导体 AC 在水平向右的恒定拉力 F 的作用下，由静 止开始运动距离 d 后速度为 v，半圆形硬导体 AC 的电阻为 r，其余电阻不计．下列说法正确的是（ ） A．此时 AC 两端电压为 B．此过程中回路产生的热量 C．此过程中通过电阻 的电荷量为 D．此过程所用时间 2 2 22 B L I m R 2 BdL R 2 2 I mgdm µ− 0R 0 0 2 AC BLvRU R r = + 21 2Q Fd mv= − 0R 0 2BLdq R r = + 2 2 0 1 2B L dt mgF R r  = + + 3．如图所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成 θ 角，两轨道上端用一电阻 R 相连，该装置处于匀 强磁场中，磁场方向垂直轨道于平面向上。质量为 m 的金属杆 ab 以初速度 v0 从轨道底端向上滑行，滑行 到某高度 h 后又返回到底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻 均忽略不计。则下列说法正确的是（　　） A．金属杆 ab 上滑过程与下滑过程通过电阻 R 的电量一样多 B．金属杆 ab 上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于 mv C．金属杆 ab 上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等 D．金属杆 ab 在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦尔热 4．如图所示，两平行导轨放置在水平面内，导轨右端与阻值为 R1 的电阻相连，一长为 L1、宽为 L2(L1>L2) 的长方形匀强磁场区域边界与导轨平行或垂直，磁感应强度大小为 B，方向竖直向下，一导体棒放置在导 轨上并与导轨接触良好，导体棒电阻为 R2．两平行导轨间的距离大于 L1，导轨电阻不计，第一次让导体棒 在外力作用下以大小为 v 的恒定速度通过磁场区域，第二次将长方形磁场区域的长、宽互换，让导体棒在 外力作用下以大小为 2v 的恒定速度通过磁场区域，下列说法正确的是（ ） A．在导体棒第一次通过磁场区域的过程中，通过电阻的电荷量为 B．在导体棒第二次通过磁场区域的过程中，通过电阻的电荷量为 C．在导体棒第一次通过磁场区域的过程中，电阻上消耗的电能为 D．在导体棒第二次通过磁场区域的过程中，导体棒上消耗的电能为 5．如图所示，左端接有阻值为 R 的足够长的平行光滑导轨 CE、DF 的间距为 L，导轨固定在水平面上， 且处在磁感应强度为 B、竖直向下的匀强磁场中，一质量为 m、电阻为 r 的金属棒 ab 垂直导轨放置在导轨 1 2 2 0 1 2 1 2 BL L R R+ 1 2 1 2 2BL L R R+ 2 2 1 2 1 2 1 2( ) B L L vR R R+ 2 2 2 1 2 2 1 2( ) B L L vR R R+上静止，导轨的电阻不计。某时刻给金属棒 ab 一个水平向右的瞬时冲量 I，导体棒将向右运动，最后停下 来，则此过程（　　） A．金属棒做匀减速直线运动直至停止运动 B．电阻 R 上产生的焦耳热为 C．通过导体棒 ab 横截面的电荷量为 D．导体棒 ab 运动的位移为 6．如图所示，足够长的 U 型光滑金属导轨平面与水平面呈 θ 角，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 终保持垂直且接触良好，ab 棒在 MN 与 PQ 之间部分的电阻为 R，当 ab 棒沿导轨下滑的距离为 x 时，棒的 速度大小为 v。在这一过程中下列判断正确的是（　　） A．金属棒 ab 运动的加速度大小始终为 B．金属棒 ab 此时受到的安培力为 C．通过金属棒 ab 横截面的电荷量为 D．金属棒 ab 产生的焦耳热为 7．如图所示，固定轨道由倾角为 的斜导轨与水平导轨用极短的圆弧导轨平滑连接而成，轨道所在空间 存在方向竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，两导轨间距为 L，上端用阻值为 R 的电阻连接。在 沿斜导轨向下的拉力（图中未画出）作用下，一质量为 m、接入电路的有效电阻为 R 的金属杆 MN 从斜导 2 2 I m I BL 2 2 I R r B L +（ ） 2 2 v x 2 2B L v R BLx R 2 2 2 ⋅B L v xR θ轨上某一高度处由静止开始（t=0）沿斜导轨匀加速下滑，经过时间 t0 杆 MN 滑至斜轨道的最底端 P2Q2 处， 此时速度大小为 v 并撤去拉力，杆 MN 在水平导轨上减速运动直至停止，杆 MN 始终垂直于导轨并与导轨 保持良好接触，导轨的电阻以及一切摩擦均不计。则下列说法正确的是（　　） A．杆 MN 中通过的最大感应电流 B．杆 MN 沿斜导轨下滑的过程中，通过电阻 R 的电荷量 C．撤去拉力后，杆 MN 在水平轨道上运动的路程 D．撤去拉力后，回路中产生的焦耳热为 8．如图所示，水平面(纸面)内有两条足够长的平行光滑金属导轨 PQ、MN，导轨电阻不计，间距为 L；导 轨之间有方向竖直向下(垂直于纸面向里)、大小为 B 的匀强磁场；金属杆 ab、cd 质量均为 m，电阻均为 R， 两杆静止在水平导轨上，间距为 s0。t=0 时刻开始金属杆 cd 受到方向水平向右、大小为 F 的恒定外力作用。 t=t0 时刻，金属杆 cd 的速度大小为 v，此时撤去外力 F，下列说法正确的是（　　） A．t=t0 时刻，金属杆 ab 的速度大小为 B．从 t=0 到 t=t0 时间内，流过金属杆 ab 的电荷量为 C．最终两金属杆的间距为 D．最终两金属杆的间距为 m 2 BLvI R = 0 4 BLvtq R = 2 2 2mRvs B L = 21 2 mv 0Ft vm − 0Ft BL 0 0 2 2 2FRts B L + 0 0 2 2 FRts B L +9．电磁炮的原理如图所示，把充满电的电容器与金属导轨接通，电容器开始放电，炮弹在强大的安培力 作用下加速获得一个很大的速度。不考虑炮弹与轨道间的摩擦，不计导轨电阻，关于电磁炮，下面说法正 确的是（　　） A．炮弹在磁场中做匀加速直线运动 B．炮弹刚开始运动时的加速度与电源电动势成正比 C．炮弹离开轨道时的速度跟电容器释放的电量成正比 D．如果轨道足够长，电容器中最后剩余的电量与炮弹质量成反比 10．如图所示，足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面方向竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度大小为 B。两导体棒 a、b 均垂直于导轨静止放置。已知导体棒 a 质量为 2m，导体棒 b 质量为 m；长度均为 l，电阻均为 r；其余部分电阻不计。现使导体棒 a 获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度 。 除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用，在两导体棒运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．任何一段时间内，导体棒 b 动能增加量跟导体棒 a 动能减少量的数值总是相等的 B．任何一段时间内，导体棒 b 动量改变量跟导体棒 a 动量改变量总是大小相等、方向相反 C．全过程中，通过导体棒 b 的电荷量为 D．全过程中，两棒共产生的焦耳热为 11．如图甲所示，光滑平行金属导轨 MN、PQ 所在平面与水平面成 θ 角，M、P 两端接一电阻 R，整个装 置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。t=0 时对金属棒施加一平行于导轨的外力 F，使金属棒 ab 由 静止开始沿导轨向上运动，导轨电阻忽略不计。已知通过电阻 R 的感应电流 I 随时间 t 变化的关系如图乙 所示。下列关于金属棒运动速度 v、外力 F、流过 R 的电荷量 q、以及闭合回路中磁通量的变化率 随 时间 t 变化的图像正确的是（　　） 0v 02 3 mv Bl 2 0 3 mv t Φ∆ ∆A． B． C． D． 12．如图 1 所示，光滑的平行竖直金属导轨 AB、CD 相距 L，在 A、C 之间接一个阻值为 R 的电阻，在两 导轨间 abcd 矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为 5d 的匀强磁场，磁感应强度为 B，一质量为 m、 电阻为 r、长度也刚好为 L 的导体棒放在磁场下边界 ab 上（与 ab 边重合），．现用一个竖直向上的力 F 拉导体棒，使它由静止开始运动，已知导体棒离开磁场前已开始做匀速直线运动，导体棒与导轨始终垂直 且保持良好接触，导轨电阻不计，F 随导体棒与初始位置的距离 x 变化的情况如图 2 所示，下列判断正确 的是（ ） A．导体棒经过磁场的过程中，通过电阻 R 的电荷量为 B．导体棒离开磁场时速度大小为 C．离开磁场时导体棒两端电压为 D．导体棒经过磁场的过程中，电阻 R 产生焦耳热为 5BLd R 2 2 2 ( )mg R r B L + 2mgr BL 3 2 4 4 2 ( )9 m g R rmgd B L +−13．如图所示，相距 L 的两平行光滑金属导轨 间接有两定值电阻 和 ，它们的阻值均为 。 导轨（导轨电阻不计）间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。现有一根质量为 、 电阻也为 的金属棒在恒力 的作用下由静止开始运动，运动距离 时恰好达到稳定速度 。运动过程中 金属棒与导轨始终接触良好，则在金属棒由静止开始运动到速度达到稳定的过程中(　　) A．电阻 上产生的焦耳热为 B．电阻 上产生的焦耳热为 C．通过电阻 的电荷量为 D．通过电阻 的电荷量为 14．如图所示，足够长的光滑平行金属直导轨固定在水平面上，左侧轨道间距为 2d，右侧轨道间距为 d。 轨道处于竖直向下的磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中。质量为 2m、有效电阻为 2R 的金属棒 a 静止在左 侧轨道上，质量为 m、有效电阻为 R 的金属棒 b 静止在右侧轨道上。现给金属棒 a 一水平向右的初速度 v0， 经过一段时间两金属棒达到稳定状态。已知两金属棒运动过程中始终相互平行且与导轨良好接触，导轨电 阻忽略不计，金属棒 a 始终在左侧轨道上运动,则下列说法正确的是（ ） A．金属棒 b 稳定时的速度大小为 B．整个运动过程中通过金属棒 a 的电荷量为 C．整个运动过程中两金属棒扫过的面积差为 D．整个运动过程中金属棒 a 产生的焦耳热为 ,MN PQ 1R 2R R m R F x v 1R 21 1 6 12Fx mv− 1R 21 1 4 8Fx mv− 1R BLx R 1R 3 BLx R 0 1 3 v 02 3 mv Bd 0 2 2Rmv B d 2 0 4 9 mv15．如图甲所示，水平面内粗糙导轨 MN、PQ 相距为 L，置于竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中， 导轨电阻不计。两根电阻均为 R 的金属棒 ab、cd 置于导轨上且与导轨接触良好，电流表内阻不计。现 ab 棒在水平外力 F 作用下由静止向右运动，电流表示数随时间变化图线如图乙所示，在 t0 时刻 cd 棒刚要开 始运动，下列各种说法中正确的是（　　） A．ab 棒在 时间内做匀加速直线运动 B．若在 时刻突然撤去外力 F，则 ab 棒的加速度 C．在 时间内，通过 cd 棒的电量为 D．在 时间内，力 F 做的功全部转化为 ab 棒的焦耳热、摩擦生热和其增加的动能 16．如图所示，两条相距 L 的足够长平行光滑导轨放置在倾角为 的斜面上，阻值为 R 的电阻与导轨 相连，质量为 的导体棒 MN 垂直于导轨放置，整个装置在垂直于斜面向下的匀强磁场中，磁感应强度的 大小为 。轻绳一端与导体棒相连，另一端跨过定滑轮与一个质量为 的物块相连，且滑轮与杆之间的轻 绳与斜面保持平行，物块距离地面足够高，导轨、导体棒电阻不计，轻绳与滑轮之间的摩擦力不计，重力 加速度为 g。从将物块由静止释放，到经过 达到最大速度的过程中，下列说法正确的是（　　） A．导体棒 M 端电势高于 N 端电势 B．导体棒的加速度可能大于 C．通过导体棒的电荷量为 D．导体棒运动的最大速度大小为 0t 0t 0a BI L m = 0t 0 0 2 I t 0t 30θ °= m B m t 1 4 g 2 3 32 mgt m gR BL B L − 2 2 mgR B L17．如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 竖直放置，其宽度 L=1m，一匀强磁场垂直穿过导 轨平面，导轨的上端 M 与 P 之间连接阻值为 R=0.50 的电阻，质量为 m=0.01kg、电阻为 r=0.20 的金属 棒 ab 紧贴在导轨上。现使金属棒 ab 由静止开始下滑，下滑过程中 ab 始终保持水平，且与导轨接触良好， 其下滑距离 x 与时间 t 的关系如图所示，图象中的 OA 段为曲线，AB 段为直线，导轨电阻不计，取 g=10m/s2（忽略 ab 棒运动过程中对原磁场的影响），则（ ） A．通过金属棒 ab 的电流方向由 b 到 a B．磁感应强度 B 为 0.01T C．金属棒 ab 在开始的 6s 内产生的热量为 3.465J D．金属棒 ab 在开始的 3.5s 内通过的电荷量为 2.8C 18．如图，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨间距为 d，其右端接有阻值为 R 的电阻，整个装 置处在竖直向上磁感应强度大小为 B 的磁场中。一质量为 m（质量分布均匀）的导体杆 ab 垂直于导轨放 置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为 ，现杆在水平向左、垂直于杆的恒力 F 作 用下从静止开始沿导轨运动距离 L 时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）设杆接入 电路的电阻为 r，导轨电阻不计，重力加速度大小为 g。则此过程（　　） A．杆的速度最大值为 B．流过电阻 R 的电量为 C．恒力 F 做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 D．恒力 F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 Ω Ω µ 2 2 ( )F mg R B d µ− BdL R19．如图所示，两根等高光滑的 1/4 圆弧轨道，半径为 r、间距为 L，轨道电阻不计．在轨道顶端连有一阻 值为 R 的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B，现有一根长度稍大于 L、电阻 不计的金属棒从轨道最低位置 cd 开始，在拉力作用下以初速度 v0 向右沿轨道做匀速圆周运动至 ab 处， 则该过程中（ ） A．通过 R 的电流方向为由 a→R→b B．通过 R 的电流方向为由 b→R→a C．R 上产生的热量为 D．流过 R 的电量为 20．如图，光滑无电阻的金属框架 MON 竖直放置，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于 MON 平面指 向纸里。质量为 m，长度为 l，电阻为 R 的金属棒 ab 从∠abO=45°的位置由静止释放，两端沿框架在重力 作用下滑动。若当地的重力加速度为 g，金属棒与轨道始终保持良好接触，下列说法正确的是（ ） A．棒下滑过程机械能守恒 B．下滑过程中棒产生从 b 到 a 方向的电流 C．从释放到棒全部滑至水平轨道过程中产生的电能等于 D．从释放到棒全部滑至水平轨道过程中，通过棒的电荷量等于 2 2 0 4 B L v R π 2 BLr R π 2 4 mgl 2 4 Bl R参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 BD ABC AC AC CD BC ACD AD BC BCD 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 AB B AD BCD AC C D C B D