2022年高考物理三轮冲刺练习专题七电磁感应综合题

试卷更新日期：2022-03-23 类型：三轮冲刺

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一、单选题

1. 如图所示，U型导体框固定在水平面内，一匀强磁场竖直向下穿过导体框，导体棒ab垂直放在框上，以初速度v₀水平向右运动，运动距离为L时停在框上。已知棒的质量为m，阻值为R，导体框的电阻不计。则下列说法正确的是（）

A、棒中感应电流的方向由a到b B、棒上产生的焦耳热一定为 $\frac{1}{2} m v_{0}^{2}$ C、棒克服安培力所做的功可能小于 $\frac{1}{2} m v_{0}^{2}$ D、当棒速度为 $\frac{v_{0}}{2}$ 时，运动距离一定为 $\frac{L}{2}$

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2. 如图所示，三条水平虚线 $L_{1}$ 、 $L_{2}$ 、 $L_{3}$ 之间有宽度为L的两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，两区域内的磁感应强度大小相等方向相反，正方形金属线框abcd的质量为m、边长为L，开始ab边与边界 $L_{1}$ 重合，对线框施加拉力F使其匀加速通过磁场区，以顺时针方向电流为正，下列关于感应电流i和拉力F随时间变化的图像可能正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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3. 如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为 $θ$ ，一电容为C的电容器与导轨左端相连，导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻，下列说法正确的是（　　）

A、通过金属棒的电流为 $2 B C v^{2} \tan θ$ B、金属棒到达 $x_{0}$ 时，电容器极板上的电荷量为 $B C v x_{0} \tan θ$ C、金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电 D、金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定

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4. 如图所示，光滑平行金属导轨与水平面成一定角度，两导轨上端用一定值电阻相连，该装置处于一匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上。现有一金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v₀从导轨底端开始运动，然后又返回到出发位置。在运动过程中，ab与导轨垂直且接触良好，不计ab和导轨的电阻，则在下列图像中，能正确描述金属棒ab的速度与时间关系的是（）

A、 B、 C、 D、

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二、多选题

5. 水平固定放置的足够长的光滑平行导轨，电阻不计，间距为L，左端连接的电源电动势为E，内阻为r，质量为m的金属杆垂直静放在导轨上，金属杆处于导轨间部分的电阻为R。整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中如图所示。闭合开关，金属杆由静止开始沿导轨做变加速运动直至达到最大速度，则下列说法正确的是（）

A、金属杆的最大速度等于 $\frac{E}{B L}$ B、此过程中通过金属杆的电荷量为 $\frac{m E}{B^{2} L^{2}}$ C、此过程中电源提供的电能为 $\frac{m E^{2}}{2 B^{2} L^{2}}$ D、此过程中金属杆产生的热量为 $\frac{m E^{2} R}{2 B^{2} L^{2} (R + r)}$

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6. 如图所示，虚线MN左侧空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。纸面内有一个圆心角为120°的扇形金属线框OCD，半径为r，线框围成的回路电阻为R，顶角O在虚线MN上。当金属线框绕顶角O在纸面内以角速度 $ω$ 匀速转动时，下列说法正确的是（）

A、线框转动一圈的过程中，线框中有电流的时间为 $\frac{2 π}{3 ω}$ B、线框中存在电流时，电流的大小为 $\frac{B r^{2} ω}{R}$ C、线框进入磁场过程中，通过线框某截面的电荷量大小为 $\frac{π B r^{2}}{3 R}$ D、线框持续转动过程中，线框中电流的有效值为 $\frac{\sqrt{6} B r^{2} ω}{6 R}$

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7. 如图甲所示，两根平行且间距为L的光滑金属导轨固定在绝缘的水平面上，导轨电阻不计，质量均为 m 的两相同金属棒 a、b垂直导轨放置，回路的总电阻大小为 R，其右侧矩形区域内有一磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向竖直向上，现两金属棒分别以初速度2v₀和 v₀同时沿导轨向右运动，且先后进入磁场区域，已知金属棒a离开磁场时金属棒b已经进入磁场区域，在金属棒a进入磁场到离开磁场的过程中，电流i随时间t变化的图像可能正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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8. 如图所示，水平面上固定两根光滑平行的长直导轨，间距为l，电阻可忽略不计，导轨之间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导轨上静置两根导体棒a和b，质量均为m，每根导体棒有效电阻均为R，现用等大的恒力F同时向左右两边拉a和b，导体棒与导轨始终垂直，经时间t两棒刚好达到最大速度，则下列说法正确的是（）

A、最大速度为 $\frac{2 F R}{B^{2} t^{2}}$ B、此过程通过回路某一横截面的电荷量为 $\frac{F t}{B l} - \frac{m F R}{B^{3} l^{3}}$ C、此过程拉力做的总功为 $\frac{F^{2} t R}{B^{2} l^{2}} - \frac{m F^{2} R^{2}}{B^{4} l^{4}}$ D、此过程产生的焦耳热为 $\frac{2 F^{2} t R}{B^{2} l^{2}} - \frac{3 m F^{2} R^{2}}{B^{4} l^{4}}$

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9. 如图所示，abc和def为互相平行的“L”形金属导轨，bc、ef部分被固定在绝缘的水平面上，ab、de竖直放置。匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于be且与水平面间的夹角为37°。垂直导轨放置的导体棒1由静止开始沿着竖直导轨下落，质量为m的导体棒2静止在水平导轨上；ab、de的间距、bc、ef的间距、两导体棒的长度均为d，导轨的竖直部分光滑，水平部分与导体棒2之间的动摩擦因数μ = 0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，回路的总电阻恒为R，若导体棒1下落高度h时达到最大速度，导体棒2恰好要滑动，重力加速度为g，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8。则下列说法正确的是（）

A、导体棒1的质量为2.5m B、导体棒1的最大速度大小为 $\frac{25 m g R}{8 B^{2} d^{2}}$ C、该过程通过导体棒的电荷量为 $\frac{B h d}{R}$ D、该过程经历的时间为 $\frac{25 m R}{8 B^{2} d^{2}} ＋ \frac{8 B^{2} d^{2} h}{25 m g R}$

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10. 如图甲所示，间距d = 0.30m的两条足够长的平行光滑金属导轨PQ、MN固定在绝缘水平桌面上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小B = 0.20T。导轨左端接有电阻R = 1Ω，质量m = 40g、阻值r = 2Ω的金属杆ab垂直导轨放置。在水平向右且与金属杆ab垂直的力F的作用下，从静止开始沿导轨做匀加速直线运动。金属杆ab两端电压U随时间t变化的关系如图乙所示，导轨电阻不计，重力加速度g取10m/s²。则下列说法正确的是（）

A、金属杆ab的加速度大小为8m/s² B、3s末力F的大小为0.218N C、0 ~ 3s通过电阻R的电量为0.9C D、0 ~ 3s力F的冲量大小为0.627N•s

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11. 如图，足够长光滑平行导轨水平放置，导体棒M、N垂直导轨放置，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。用水平恒力F向右拉导体棒M，运动过程中两导体棒始终保持与导轨垂直且接触良好。下列关于导体棒的加速度a、速度v及回路中的电流i与时间t的关系，合理的是（）

A、 B、 C、 D、

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12. 如图所示，相距L的光滑金属导轨固定于水平地面上，由竖直放置的半径为R的 $\frac{1}{4}$ 圆弧部分和水平平直部分组成。MNQP范围内有方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场。金属棒ab和cd（长度均为L）垂直导轨放置且接触良好，cd静止在磁场中；ab从圆弧导轨的顶端由静止释放，进入磁场后与cd没有接触；cd离开磁场时的速度是此时ab速度的一半。已知ab的质量为m、电阻为r，cd的质量为2m、电阻为2r。金属导轨电阻不计，重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A、闭合回路感应电流产生磁场与原磁场方向相反 B、cd在磁场中运动的速度不断变大，速度的变化率不断变小 C、cd在磁场中运动的过程中流过ab横截面的电荷量q＝ $\frac{m \sqrt{2 g R}}{2 B L}$ D、从ab由静止释放至cd刚离开磁场时，cd上产生的焦耳热为 $\frac{5}{12}$ mgR

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13. 如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨 $a b c$ 和 $d e$ ， $a b$ 与 $d e$ 平行， $b c$ 是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧 $b e$ 左侧和扇形 $O b c$ 内有方向如图的匀强磁场，金属杆 $O P$ 的O端与e点用导线相接，P端与圆弧 $b c$ 接触良好，初始时，可滑动的金属杆 $M N$ 静止在平行导轨上，若杆 $O P$ 绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（）

A、杆 $O P$ 产生的感应电动势恒定 B、杆 $O P$ 受到的安培力不变 C、杆 $M N$ 做匀加速直线运动 D、杆 $M N$ 中的电流逐渐减小

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14. 如图，将足够长的平行光滑导轨水平放置，空间中存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，导轨上静止放置两平行光滑导体棒ab、cd（导体棒垂直导轨且与导轨接触良好）。现给cd棒以沿导轨方向且远离ab棒的初速度，则之后的过程中，两导体棒（）

A、速度相等时相距最远 B、静止在导轨上时距离最远 C、动量变化量大小一定相等 D、速度变化量大小一定相等

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三、综合题

15. 如图所示，空间分布着水平方向的匀强磁场，磁场区域的水平宽度d=0.4m，竖直方向足够长，磁感应强度B=0.5T。单匝正方形线框PQMN边长L=0.4m，质量m=0.2kg，电阻R=0.1Ω，静止放在光滑绝缘水平面上“I”位置，现用一水平向右的恒力F=0.8N拉线框，使其向右穿过磁场区后到达“II”位置。设线框平面在运动中始终保持在竖直平面内，PQ边刚进入磁场后线框恰好做匀速运动，g=10m/s²。求：

(1)、PQ边刚进磁场时感应电流I的大小和方向；

(2)、PQ边刚进入磁场时的速度大小；

(3)、线框从“I”位置到“II”位置过程中，恒力F所做的功。

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16. 如图所示，两光滑的足够长导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距最窄处为一狭缝O，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，两导轨与x轴的夹角均为 $α = 37 °$ ，一电阻R=100Ω的电阻器和电容C=4000μF的不带电电容器分别与导轨左端相连。x>0的区域内分布着垂直于纸面向内的磁场，磁感应强度大小沿y轴不变，沿x轴如下：
⑴ $B = \frac{2}{5 x} T$ $0 < x ≤ 0.4 m$ ；
⑵ $B = 1 T$ $x > 0.4 m$ 。
导轨上一金属棒ab与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v=0.5m/s向右匀速运动，金属棒在运动过程中与导轨始终保持良好接触，不计金属棒和导轨的电阻。求：

(1)、棒ab运动到x₁=0.2m时，流过电阻R的电流；

(2)、棒ab从x₁=0.2m运动到x₂=0.8m的过程中，外力F与x的关系：

(3)、棒ab从x₁=0.2m运动到x₂=0.8m的过程中，流过棒的电荷量。

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17. 如图1所示，间距 $L = 1 m$ 的足够长倾斜导轨倾角 $θ = 37 °$ ，导轨顶端连一电阻 $R = 1 Ω$ ，左侧存在一面积 $S = 0.6 m^{2}$ 的圆形磁场区域B，磁场方向垂直于斜面向下，大小随时间变化如图2所示，右侧存在着方向垂直于斜面向下的恒定磁场 $B_{1} = 1 T$ ，一长为 $L = 1 m$ ，电阻 $r = 1 Ω$ 的金属棒ab与导轨垂直放置， $t = 0$ 至 $t = 1 s$ ，金属棒ab恰好能静止在右侧的导轨上，之后金属棒ab开始沿导轨下滑，经过足够长的距离进入 $E F$ ，且在进入 $E F$ 前速度已经稳定，最后停止在导轨上。已知 $E F$ 左侧导轨均光滑， $E F$ 右侧导轨与金属棒间的摩擦因数 $μ = t a n θ$ ，取 $g = 10 m / s^{2}$ ，不计导轨电阻与其他阻力。求：

(1)、 $t = 0$ 至 $t = 1 s$ 内流过电阻的电流和金属棒ab的质量；

(2)、金属棒ab进入 $E F$ 时的速度大小；

(3)、金属棒ab进入 $E F$ 后滑行的距离x，以及在此过程中电阻R上产生的焦耳热。

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18. 如图，质量m = 0.01 kg的金属棒ab置于光滑的金属框上，框两侧接有电阻R₁和R₂ ，整个装置处于磁感应强度B = 0.1 T的匀强磁场中。现让棒ab在框上由静止开始向右做匀加速直线运动。已知棒ab长L = 0.5 m，棒ab与框接触始终良好。棒ab的电阻为r = 0.5 Ω，电阻R₁和R₂的阻值分别为6 Ω和3 Ω，运动t = 2 s时测得流过R₁的电流为0.02 A。则

(1)、棒ab中的感应电流方向；

(2)、t = 2 s时感应电动势的大小；

(3)、棒ab的加速度的大小；

(4)、t = 2 s时外力做功的功率。

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19. 如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B=lT，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5m，现有一边长L=0.2m、质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω的正方形线框MNOP以v₀=10m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求：

(1)、线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F；

(2)、线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q；

(3)、线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n。

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20. 如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=1 m，上端接有电阻R=3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图像如图乙所示。(取g=10 m/s²)求：

(1)、磁感应强度B的大小；

(2)、杆在磁场中下落0.1 s的过程中，电阻R产生的热量。

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2022年高考物理三轮冲刺练习专题七 电磁感应综合题

一、单选题

二、多选题

三、综合题

2022年高考物理三轮冲刺练习专题七电磁感应综合题