备考2022年高考物理高频集训34 电磁感应中的综合问题（原卷版）

备考2022年高考物理复习考点集训专题34电磁感应中的综合问题一、单选题（本大题共11小题）1.如图所示，水平面上足够长的平行直导轨左端连接一个耐高压的平行板电容器，竖直向下的匀强磁场分布在整个空间。导体杆MN在恒力作用下从静止开始向右运动，在运动过程中导体杆始终与导轨接触良好。若不计一切摩擦和电阻，那么导体杆所受安培力FA以及运动过程中的瞬时速度v随时间t的变化关系图正确的是A.B.C.D.2.如图所示，金属杆a在高为h处从静止开始沿弧形轨道下滑，导轨平行的水平部分有竖直向下的匀强磁场，水平部分导轨上原来放有一根金属杆b，两杆质量相同，水平导轨足够长，不计摩擦，关于两杆最终的运动状态，下列说法正确的是(    )A.两杆的速度均为2gh2B.两杆的速度均为2ghC.杆a静止，杆b的速度为2gh2D.杆a静止，杆b的速度为2gh3.如图所示，两条粗糙平行导轨间距离是0.5m，水平固定放置在桌面上，导轨一部分位于有理想边界的磁场中，磁场垂直导轨平面向下，导轨与2Ω的电阻连接。质量为0.2kg的金属杆垂直放置于导轨上，与导轨接触良好，导轨及金属杆的电阻忽略不计。在t0=0时刻，给金属杆施加一个水平向左的恒定拉力F，金属杆由静止开始运动，在t1=10s时，以速度v1=4m/s进入匀强磁场且恰好做匀速运动，在t2=15s时刻，撤去拉力F，与此同时磁感应强度开始逐渐减小，金属杆中不再有感应电流，金属杆匀减速运动到t3=20s时停止，下面说法正确的是(    ) A.拉力F＝0.08NB.t1～t2时间内磁感应强度为0.2TC.回路磁通量的最大值为4WbD.t2～t3时间内穿过闭合回路的磁通量随时间均匀减小1.如图所示，光滑的平行长导轨水平放置，质量相等的导体棒L1和L2静止在导轨上，与导轨垂直且接触良好.已知L1的电阻大于L2，两棒间的距离为d，不计导轨电阻，忽略电流产生的磁场.将开关S从1拨到2，两棒运动一段时间后达到稳定状态，则A.S拨到2的瞬间，L1中的电流大于L2B.S拨到2的瞬间，L1的加速度大于L2C.运动稳定后，电容器C的电荷量为零D.运动稳定后，两棒之间的距离大于d2.如图所示，间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m、电阻也为R的金属棒，金属棒与导轨接触良好整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中．现使金属棒以初速度v沿导轨向右运动，则在金属棒的整个运动过程中A.金属棒在导轨上做匀减速运动B.金属棒克服安培力做功为mv24C.电阻R上产生的焦耳热为mv22D.金属棒在导轨上发生的位移为2RmvB2L23.如图，两条间距为L的平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R的电阻；一金属棒垂直放置在两导轨上，且始终与导轨接触良好；在MN左侧面积为S的圆形区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B=kt，式中k为常量，且k>0；在MN 右侧区域存在一与导轨垂直、磁感应强度大小为B0、方向垂直纸面向里的匀强磁场．t=0时刻，金属棒从MN处开始，在水平拉力F作用下以速度v0向右匀速运动．金属棒与导轨的电阻及摩擦均可忽略．则(    )A.在t=t1时刻穿过回路的总磁通量为B0Lv0t1B.通过电阻R的电流不是恒定电流C.在Δt时间内通过电阻的电荷量为kS+B0Lv0RΔtD.金属棒所受的水平拉力F随时间均匀增大1.两根足够长、电阻不计且相距为L的光滑平行金属导轨固定在倾角为α的绝缘斜面上，顶端接有一电阻为R的小灯泡，有一磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上。一长为L、电阻不计的金属棒ab垂直于MN、PQ放在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻不计，重力加速度为g。将开关S闭合，金属棒由静止释放，下滑距离为s时恰好达到最大速度v，此时小灯泡正常发光。下列说法正确的是A.金属棒先做匀加速运动后做匀速运动B.金属棒下滑距离为12s时，其速度等于22vC.金属棒做匀速运动时，小灯泡消耗的功率等于金属棒重力做功的功率D.当磁感应强度大小变为3B时，小灯泡消耗的功率变为原来的132.如图所示，在水平面上有两条导电导轨MN、PQ，导轨间距为d，匀强磁场垂直于导轨所在的平面向里，磁感应强度的大小为B，两根完全相同的金属杆1、2间隔一定的距离摆开放在导轨上，且与导轨垂直。它们的电阻均为R，两杆与导轨接触良好，导轨电阻不计，金属杆的摩擦不计。杆1以初速度v0滑向杆2，为使两杆不相碰，则杆2固定与不固定两.种情况下，最初摆放两杆时的最少距离之比为(   ) A.3:1B.2:1C.1:2D.1:11.两根足够长、电阻不计且相距为L的光滑平行金属导轨固定在倾角为α的绝缘斜面上，顶端接有一电阻为R的小灯泡，有一磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上。一长为L、电阻不计的金属棒ab垂直于MN、PQ放在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻不计，重力加速度为g。将开关S闭合，金属棒由静止释放，下滑距离为s时恰好达到最大速度v，此时小灯泡正常发光。下列说法正确的是(    )A.金属棒先做匀加速运动后做匀速运动B.金属棒下滑距离为12s时，其速度等于22vC.金属棒做匀速运动时，小灯泡消耗的功率等于金属棒重力做功的功率D.当磁感应强度大小变为3B时，小灯泡消耗的功率变为原来的132.如图所示，光滑的平行长导轨水平放置，质量相等的导体棒L1和L2静止在导轨上，与导轨垂直且接触良好已知L1的电阻大于L2，两棒间的距离为d，不计导轨电阻，忽略电流产生的磁场。将开关S从1拨到2，两棒运动一段时间后达到稳定状态，则(    )A. L1中的电流大于L2B.S拨到2的瞬间，L1的加速度大于L2C.运动稳定后，电容器C的电荷量为零D.运动稳定后，两棒之间的距离大于d3.如图甲所示，固定的光滑平行导轨(电阻不计)与水平面的夹角为θ=30°，导轨足够长且间距L=0.5 m，底端接有阻值为R=4 Ω的电阻，整个装置处于垂直导体框架斜向上的匀强磁场中，一质量为m=1 kg、电阻r=1 Ω、长度也为L的导体棒MN在沿导轨向上的外力F作用下由静止开始运动，拉力F与导体棒速率倒数的关系如图乙所示，已知g=10 m/s2。则(    ) A.v=5 m/s时拉力大小为7 NB.v=5 m/s时拉力的功率为140 WC.匀强磁场的磁感应强度的大小为2 TD.当导体棒的加速度a=8 m/s2时，导体棒受到的安培力的大小为2 N二、多选题（本大题共3小题）1.磁悬浮列车的运动原理如图所示，在水平面上有两根水平长直平行导轨，导轨间有与导轨平面垂直且方向相反的匀强磁场B1和B2，B1和B2相互间隔，导轨上有金属框abcd。当磁场B1和B2同时以ν0=10m/s的恒定速度沿导轨向右运动时，金属框也会由静止开始沿导轨向右运动。已知两导轨间的距离L1=0.4m，两种磁场的宽度均为L2，L2=ab，B1=B2=1.0T，金属框的质量m=0.1kg，电阻R=2.0Ω，金属框受到的阻力与其速度成正比，即f=kν，k=0.08kg/s，只考虑动生电动势，则下列说法正确的是A.若磁场开始运动时金属框处于图示位置，此时金属框中感应电流的方向为a→b→c→d→aB.若磁场开始运动时金属框处于图示位置，此时金属框受到的安培力大小为1.6NC.若某时刻金属框的速度为7m/s，此时金属框的加速度大小为4m/s2D.金属框最终的速度大小为8m/s2.两根足够长的光滑平行金属导轨固定在竖直平面内，间距为L，电阻不计，上端接有阻值为R的定值电阻。两导轨间有一边长为L2的正方形区域MNPQ，该区域内有方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m，电阻为R2的金属杆与导轨相互垂直且接触良好，从靠近磁场上边界MN处由静止释放，若金属杆离开磁场前已做匀速运动，重力加速度大小为g。则 A.金属杆离开磁场前的瞬间流过R的电流的大小为mgBLB.金属杆离开磁场时速度大小为6mgRB2L2C.金属杆穿过整个磁场过程中整个回路产生的电热为mgL2−m3g2R2B4L4D.金属杆穿过整个磁场过程中流过电阻R上的电量为BL26R1.如图所示，平行金属导轨所在的平面与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，导体棒ab垂直于导轨，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时(   )A.导体棒消耗的热功率为Fv3B.电阻R2消耗的热功率为Fv6C.整个装置发热的总功率为μmgvcosθD.整个装置消耗机械能的功率为(F+μmgcosθ)v三、计算题（本大题共3小题）2.如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5 m.固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1 Ω的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1 T的匀强磁场。质量为0.5 kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v−t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 (1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数；(2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；(3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5 m/s时通过电阻的电荷量为1.3 C，求此过程中电阻产生的焦耳热。1.如图所示，相距L=0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角，导轨电阻不计，导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面斜向上。ab、cd为水平金属棒且与导轨接触良好，它们的质量均为m=0.5kg、电阻均为R=2Ω.ab棒与一绝缘水平细绳相连处于静止状态，现让cd棒从静止开始下滑，直至与ab相连的细绳刚好被拉断，在此过程中cd棒电阻R上产生的热量为1J，已知细线能承受的最大拉力为T=5N. g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求细绳被拉断时：(1)ab棒中电流的方向与大小(2)cd棒的速度大小(3)cd棒沿导轨下滑的距离 1.如图所示，一个半径为r=0.4 m的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长为r的金属棒ab的a端位于圆心，b端与导轨接触良好．从a端和圆形金属导轨分别引出两条导线与倾角为θ=37°、间距L=0.5 m的平行金属导轨相连，质量m=0.1 kg、电阻R=1 Ω的金属棒cd垂直导轨放置在平行导轨上，并与导轨接触良好，且棒cd与两导轨间的动摩擦因数为μ=0.5.导轨间另一支路上有一规格为“2.5 V 0.3 A”的小灯泡L和一阻值范围为0～10 Ω的滑动变阻器R0.整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1 T.金属棒ab、圆形金属导轨、平行导轨及导线的电阻不计，从上往下看金属棒ab做逆时针转动，角速度大小为ω.假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8．(1)当ω=40 rad/s时，求金属棒ab中产生的感应电动势E1，并指出哪端电势较高；(2)在小灯泡正常发光的情况下，求ω与滑动变阻器接入电路的阻值R0间的关系；(已知通过小灯泡的电流与金属棒cd是否滑动无关)(3)在金属棒cd不发生滑动的情况下，要使小灯泡能正常发光，求ω的取值范围．