备考2022年高考物理高频集训33 法拉第电磁感应定律（原卷版）

备考2022年高考物理复习考点集训专题33法拉第电磁感应定律一、单选题（本大题共11小题）1.光滑金属导轨L=0.4m，电阻不计，均匀变化的磁场穿过整个导轨平面，如图甲.磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙.金属棒ab的电阻为1Ω，自t=0时刻开始从导轨最左端以v=1m/s的速度向右匀速运动，则(    )A.1s末回路中电动势为0.8VB.1s末ab棒所受磁场力为0.64NC.1s末回路中电动势为1.6VD.1s末回路中电动势为0V2.如图所示，在圆柱形区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小B随时间t的变化关系为B=B0+kt，其中B0、k为正的常数．在此区域的水平面内固定一个半径为r的圆环形内壁光滑的细玻璃管，将一电荷量为q的带正电小球在管内由静止释放，不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场，则下列说法正确的是(    )A.从上往下看，小球将在管内沿顺时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为2qkπrB.从上往下看，小球将在管内沿逆时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为2qkπrC.从上往下看，小球将在管内沿顺时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为qkπr2D.从上往下看，小球将在管内沿逆时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为qkπr23.如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt的大小应为(    ) A.ωB0πB.2ωB0πC.4ωB0πD.ωB02π1.图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中受电线圈示意图，已知线圈匝数n=100匝，电阻r=1Ω，横截面积S=1.5×10−3m2，外接电阻R=7 Ω.线圈处在平行于线圈轴线的磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，设磁场的正方向水平向左，则A.在t=0.005 s时通过电阻R的电流大小为0B.在t=0.005 s时通过电阻R的电流方向由a流向bC.在0～0.01 s内通过电阻R的电荷量q=1.5×10−3CD.在0.02 s～0.03 s内线圈所产生的平均感应电动势为02.如图，用一根总电阻为2R粗细均匀的铜导线制成半径为L的圆环，PQ为圆环的直径，其左右两侧14圆面积内各存在垂直于圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反。一根长度为2L、电阻为R的金属棒MN绕着圆环的圆心O点紧贴着圆环以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，转动过程中金属棒MN与圆环始终接触良好，不计一切阻力和摩擦，下列说法正确的是(    )A.转动过程中流过金属棒中电流方向始终是从N到MB.图示位置金属棒两端的电压大小为23BωL2C.从PQ位置开始计时，时间内通过金属棒MN的横截面电荷量为零D.金属棒旋转一周的过程中，金属棒中电流的有效值为2BωL23R 1.如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为B1=B、B2=2B。一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为v/2，则下列结论中正确的是(    )A.此过程中通过线框截面的电量为2Ba2RB.此时线框的加速度为9B2a2v2mRC.此过程中回路产生的电能为12mv2D.此时线框中的电功率为9B2a2v22R2.如图所示，在MN右侧区域有垂直于纸面向的匀强磁场，其磁感应强度随时间变化的关系为B=kt(k为大于零的常量)。一高为a、电阻为R的正三角形金属线框向右匀速运动。在t=0时刻，线框底边恰好到达MN处；在t=T时刻，线框恰好完全进入磁场。在线框匀速进入磁场的过程中(    )A.线框中的电流始终为顺时针方向B.线框中的电流先逆时针方向，后顺时针方向C.t=T2时刻，流过线框的电流大小为3ka26RD.t=T2时刻，流过线框的电流大小为53ka212R3.如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQMN所围成的矩形的面积为S，PQ之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻，导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0～2t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态，下列说法正确的是(    ) A.在0～2t0时间内，导体棒受到的导轨的摩擦力方向先向左后向右，大小不变B.在0～t0时间内，通过导体棒的电流方向为N到MC.在t0～2t0时间内，通过电阻R的电流大小为SB0Rt0D.在0～t0时间内，通过电阻R的电荷量为2SB0R1.如图所示，空间存在一匀强磁场，方向竖直向下，磁感应强度大小为B。一长为L的金属棒在磁场区域，以速度v斜向上抛出，速度方向与水平方向的夹角为θ，设在运动过程中金属棒始终保持水平且与磁场垂直，则A.抛出时金属棒两端的电压为BLvB.抛出时金属棒两端的电压为BLvsinθC.在最高点时金属棒两端的电压为BLvcosθD.在最高点时金属棒两端的电压为02.如图所示，现有一长2 L的金属棒ab垂直置于两平行导轨上，棒的右侧分布着匀强磁场(方向垂直纸面向里)，已知导轨间距为L，左端接有一电阻R，右端接一电容为C=1 μF的电容器，其余电阻不计，现金属棒ab以a点为轴、以角速度ω=0.5 rad/s顺时针转过60°.若此过程中，流过电阻R的电荷量跟金属棒刚转过60°时电容器极板上的电荷量相等，则R的值为(    )A.32×106ΩB.12×106ΩC.3×106 ΩD.2×106Ω3.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两端接一电阻为R的定值电阻，电阻为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度大小为B、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向上的外力F，使金属棒由静止开始沿导轨向上运动，通过定值电阻R的电荷量q随时间的平方t2变化的关系如图乙所示。下列关于穿过回路abPMa的磁通量Φ、金属棒的加速度a、外力F、通过电阻R的电流I随时间t变化的图象中正确的是(  ) A.B.C.D.二、多选题（本大题共3小题）1.如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为1m，导轨平面与水平面夹角θ=30°，导轨上端跨接一定值电阻R=8Ω，整个装置处于方向垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B=5T，金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持电接触良好，金属棒的质量为1kg、电阻为2Ω，重力加速度为g=10m/s2.现将金属棒由静止释放．沿导轨下滑距离为2m时，金属棒速度达到最大值，则这个过程中(    )A.金属棒的最大加速度是5m/s2B.金属棒cd的最大速度是25m/sC.电阻R上产生的电热为Q=8JD.通过金属棒横截面的电量为1C2.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；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时刻穿过回路的总磁通量为B0Lv0tB.通过电阻R的电流为恒定电流C.金属棒所受的水平拉力F保持不变D.在时间Δt内流过电阻的电荷量为kS+B0Lv0RΔt1.如图所示，在光滑的水平面上，放置一边长为l的正方形导电线圈，线圈电阻不变，线圈右侧有垂直水平面向下，宽度为2l的有界磁场，建立一与磁场边界垂直的坐标轴Ox，O点为坐标原点。磁感应强度随坐标位置的变化关系为B=kx，线圈在水平向右的外力F作用下沿x正方向匀速穿过该磁场。此过程中线圈内感应出的电流i随时间变化的图象(以顺时针为正方向)、拉力F随线圈位移x变化的图象可能正确的是(  )A.B.C.D.三、计算题（本大题共3小题）2.如图甲所示，绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨PQ、MN，相距为L=0.5m，ef右侧导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，磁感应强度B的大小如图乙变化。开始时ab棒和cd棒锁定在导轨如图甲位置，ab棒与cd棒平行，ab棒离水平面高度为h=0.2m，cd棒与ef之间的距离也为L，ab棒的质量为m1=0.2kg，有效电阻R1=0.05Ω，cd棒的质量为m2=0.1kg，有效电阻为R2=0.15Ω.(设a、b棒在运动过程始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计)。在1s末解除对ab棒和cd棒的锁定。问：(1)0～1s时间段通过cd棒的电流大小与方向；(2)稳定后ab棒和cd棒将以相同的速度作匀速直线运动，试求这一速度；(3)从解除锁定到两棒以相同的速度作匀速运动，ab棒产生的热量为多少？(4)ab棒和cd棒速度相同时，它们之间的距离为多大？ 1.如图1所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在0≤x≤1.0m区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长L=0.5m、电阻R=0.25Ω的正方形线框abcd，当平行于磁场边界的cd边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以v=1.0m/s的速度做匀速运动，直到ab边进入磁场时撤去外力。若以cd边进入磁场时作为计时起点，在0≤t≤1.0s内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图2所示，在0≤t≤1.3s内线框始终做匀速运动。(1)求外力F的大小；(2)在1.0s≤t≤1.3s内存在连续变化的磁场，求磁感应强度B的大小与时间t的关系；(3)求在0≤t≤1.3s内流过导线横截面的电荷量q。2.如图所示，在匝数N=100匝、截面积S=0.02 m2的多匝线圈中存在方向竖直向下的匀强磁场B0，B0均匀变化。两相互平行、间距L=0.2 m的金属导轨固定在倾角为θ=30°的斜面上，线圈通过开关S与导轨相连。一质量m=0.02 kg、阻值R1=0.4 Ω的光滑金属杆锁定在靠近导轨上端的MN位置，M、N等高。一阻值R2=0.6 Ω的定值电阻连接在导轨底端。导轨所在区域存在垂直于斜面向上的磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场。金属导轨光滑且足够长，线圈与导轨的电阻忽略不计。重力加速度取g=10 m/s2.电子电荷量e=1.6×10−19C。 (1)闭合开关S时，金属杆受到沿斜面向下的安培力为0.4 N，请判断流过MN的电流方向，并求出磁感应强度B0的变化率ΔB0Δt；(2)断开开关S，解除对金属杆的锁定，从MN处由静止释放，经过t=0.5 s，金属杆下滑x=0.60 m，求此时金属杆的速度v；(3)经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子(即金属原子失去电子后的部分)的碰撞，请建立合适的自由电子运动模型，求出第(2)问情境中，当金属杆最终匀速下滑时，金属杆中金属离子对一个自由电子沿杆方向的平均阻力Ff的大小。