高中物理高考 备战2020年高考物理一轮复习单元训练金卷第十一单元电磁感应B卷含解析

这是一份高中物理高考 备战2020年高考物理一轮复习单元训练金卷第十一单元电磁感应B卷含解析，共7页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
第十一单元   注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、 (本题共13小题，每小题4分，共52分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～13题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．下列没有利用涡流的是(　　)A．金属探测器                           B．变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉           D．车站的安检门2．如图所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根初速为零、质量均为m的导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路。一质量为M的条形磁铁从a处由静止下落，当下落到b处时，磁铁的速度为v0，两个导体棒的速度均为v。重力加速度设为g，a、b之间的高度为h，不计空气阻力，在磁铁自a到b的下落过程中，以下说法正确的是(　　)A．因为P、Q中的感应电流方向相反，故P、Q之间的安培力为斥力，P、Q将相互远离B．P、Q受到的安培力竖直向下C．回路中产生的热为D．回路中的磁通量一直在增加3．如图甲所示，水平地面上有一边长为L的正方形ABCD区域，其下方埋有与地面平行的金属管线．为探测地下金属管线的位置、走向和埋覆深度，先让金属管线载有电流，然后用闭合的试探小线圈P(穿过小线圈的磁场可视为匀强磁场)在地面探测。如图乙所示，将暴露于地面的金属管接头接到电源的一端，将接地棒接到电源的另一端，这样金属管线中就有沿管线方向的电流。使线圈P在直线AC上的不同位置保持静止(线圈平面与地面平行)，线圈中没有感应电流．将线圈P静置于B处，当线圈平面与地面平行时，线圈中有感应电流，当线圈平面与射线BD成45°角时，线圈中感应电流消失。下列判断正确的是(　　)A．图乙中的电源为恒定直流电源B．金属管线沿BD走向C．金属管线的埋覆深度为LD．线圈P在D处，当它与地面的夹角为45°时，P中的感应电流可能最大4．如图所示，导体杆OP在作用于OP中点且垂直于OP的力作用下，绕O点沿以O为圆心、半径为r的光滑半圆形金属导轨在匀强磁场中以一定的角速度转动，磁场的磁感应强度为B，A、O间接有阻值为R的定值电阻，导体杆和导轨的电阻不计，回路中的电功率为P，则(　　)A．外力的大小为2BrB．外力的大小为BrC．导体杆转动的角速度大小为D．导体杆转动的角速度大小为5．如图所示，在光滑的水平面上有一竖直向下的匀强磁场，该磁场分布在宽为L的区域内。现有一个边长为a(a<L)的正方形闭合导线圈以初速度v0垂直于磁场边界滑过磁场后，速度变为v(v<v0)，则(　　)A．线圈完全进入磁场时的速度大于B．线圈完全进入磁场时的速度等于C．线圈完全进入磁场时的速度小于D．以上情况A、B均有可能，而C是不可能的6．图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是(　　)A．图甲中，A1与L1的电阻值相同B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等7．如图，在水平桌面上放置两条相距l的平行光滑导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连．质量为m、电阻不计的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动。整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B。导体棒的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一个质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态。现若从静止开始释放物块，用h表示物块下落的高度（物块不会触地），g表示重力加速度，其他电阻不计，则下列说法错误的是(　　)A．电阻R中的感应电流方向由a到cB．物体下落的最大加速度为0.5gC．若h足够大，物体下落的最大速度为D．通过电阻R的电量为8．如图所示，宽为L的平行金属导轨由光滑的倾斜部分和足够长的粗糙水平部分平滑连接，右端接阻值为R的电阻c，矩形区域MNPQ内有竖直向上、大小为B的匀强磁场。在倾斜部分同一高度h处放置两根细金属棒a和b，由静止先后释放，a离开磁场时b恰好进入磁场，a在水平导轨上运动的总距离为s。a、b质量均为m，电阻均为R，与水平导轨间的动摩擦因数均为μ，与导轨始终垂直且接触良好。导轨电阻不计，重力加速度为g。则整个运动过程中(　　)A．a棒中的电流方向不变B．a棒两端的最大电压为C．电阻c消耗的电功率一直减小D．电阻c产生的焦耳热为9．如图所示，将若干匝线圈固定在光滑绝缘杆上，另一个金属环套在杆上且与线圈共轴．当开关闭合瞬间，线圈中产生磁场，金属环就可被加速弹射出去。现在线圈左侧同一位置处先后放置形状、大小相同的铜环和铝环(两环分别用横截面积相等的铜和铝导线制成)，且铝的电阻率大于铜的电阻率，闭合开关S的瞬间，下列描述正确的是(　　)A．从左侧看，环中感应电流沿顺时针方向B．线圈沿轴向有伸长的趋势C．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力D．若金属环出现断裂，不会影响其向左弹射10．某探究性学习小组研制了一种发电装置如图甲所示，图乙为其俯视图。将8块外形相同的磁铁交错放置组合成一个高h＝0.5 m、半径r＝0.2 m的圆柱体，其可绕固定轴OO′逆时针(俯视)转动，角速度ω＝100 rad/s。设圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B＝0.2 T、方向都垂直于圆柱体侧表面。紧靠圆柱体外侧固定一根长度与圆柱体高相等、电阻为R1＝0.5 Ω的细金属杆ab，杆ab与轴OO′平行。图丙中阻值R＝1.5 Ω的电阻与理想电流表A串联后接在杆ab两端。下列说法正确的是(　　)A．电流表A的示数为1 AB．杆ab产生感应电动势的最大值约为2.83 VC．电阻R消耗的电功率为2 WD．在圆柱体转过一周的时间内，流过电流表A的总电荷量为零11．如图所示，在边长为a的正方形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，其方向垂直纸面向外，一个边长也为a的单匝正方形导线框EFGH正好与上述磁场区域的边界重合，导线框的电阻为R。现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动，经过导线框转到图中虚线位置，则在这时间内(　　)A．顺时针方向转动时，感应电流方向为E→F→G→H→EB．平均感应电动势大小等于C．平均感应电动势大小等于D．通过导线框横截面的电荷量为12．(2019∙全国II卷)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零，从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是(　　)13．(2019∙全国I卷)空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t＝0时磁感应强度的方向如图（a）所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在t＝0到t＝t1的时间间隔内(　　)A．圆环所受安培力的方向始终不变B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C．圆环中的感应电流大小为D．圆环中的感应电动势大小为二、(本题共4小题，共48分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)如图所示，两根半径r为1 m的圆弧轨道间距L也为1 m，其顶端a、b与圆心处等高，轨道光滑且电阻不计，在其上端连有一阻值为R的电阻，整个装置处于辐向磁场中，圆弧轨道所在处的磁感应强度大小均为B，且B＝0.5 T。将一根长度稍大于L、质量m为0.2 kg、电阻为R0的金属棒从轨道顶端ab处由静止释放。已知当金属棒到达如图所示的cd位置时，金属棒与轨道圆心的连线和水平面夹角θ为60°，金属棒的速度达到最大；当金属棒到达轨道底端ef时，对轨道的压力为3 N。g取10 m/s2。(1)当金属棒的速度最大时，求流经电阻R的电流大小和方向；(2)金属棒滑到轨道底端ef的整个过程中，流经电阻R的电荷量为0.1π，则整个回路中的总电阻为多少？      15．(10分)两根足够长的平行导轨处在与水平方向成θ＝37°的斜面上，导轨电阻不计，间距为L＝0.3 m，在斜面加有磁感应强度为B＝1 T方向垂直于导轨平面的匀强磁场，导轨两端各接一个阻值为R0＝2 Ω的电阻，一质量为m＝1 kg，电阻为r＝2 Ω的金属棒横跨在平行轨道间。棒与轨道间动摩擦因数为0.5，金属棒以平行于轨道向上的初速度为v0＝10 m/s上滑直至上升到最高点过程中，通过上端电阻电量为Δq＝0.1 C，求：(1)上升过程中棒发生的位移；(2)上端电阻R0产生的焦耳热。         16．(12分)如图甲所示，在水平面上固定宽为L＝1 m、足够长的光滑平行金属导轨，左端接有R＝0.5 Ω的定值电阻，在垂直导轨且距导轨左端d＝2.5 m处有阻值r＝0.5 Ω、质量m＝2 kg的光滑导体棒，导轨其余部分电阻不计。磁场垂直于导轨所在平面，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。第1 s内导体棒在拉力F作用下始终处于静止状态。1 s后，拉力F保持与第1 s末相同，导体棒从静止直至刚好达到最大速度过程中，拉力F做功为W＝11.25 J。求：(1)第1 s末感应电流的大小；(2)第1 s末拉力的大小及方向；(3)1 s后导体棒从静止直至刚好达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热。              17．(16分)如图所示倾角为θ＝30°的平行金属轨道固定在水平面上，导轨的顶端接有定值电阻R，长度与导轨宽度相等的导体棒AB垂直于导轨放置，且保持与导轨有良好的接触。图中虚线1和2之间有垂直导轨平面向上的匀强磁场。现给导体棒沿导轨向上的初速度，使导体棒穿过磁场区域后能继续向上运动到最高位置虚线3，然后沿导轨向下运动到底端。已知导体棒向上运动经过虚线1和2时的速度大小之比为2∶1，导体棒沿导轨向下运动由虚线2到1做匀速直线运动，虚线2、3之间的距离为虚线1、2之间距离的2倍，整个运动过程中导体棒所受的摩擦阻力恒为导体棒重力的，除定值电阻外其余部分电阻均可忽略，求：(1)导体棒沿导轨向上运动经过虚线2的速度v1与沿导轨向下运动经过虚线2的速度v2的比值；(2)导体棒沿导轨向上运动刚经过虚线1和刚到达虚线2时的加速度大小之比；(3)导体棒沿导轨向上运动经过磁场与沿导轨向下运动经过磁场的过程中，定值电阻R上产生的热量之比Q1∶Q2。            
单元训练金卷·高三·物理(B)卷第十一单元  答 案一、 (本题共13小题，每小题4分，共52分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～13题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．【答案】B【解析】金属探测器和安检门都利用了涡流；用来冶炼合金钢的真空冶炼炉利用炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化；变压器的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠压而成，是为了减小涡流，故B正确。2．【答案】D【解析】磁铁靠近回路，回路磁通量增大，根据楞次定律，导体棒阻碍磁通量增加，所以面积会减小，所以P、Q相互靠近，导体棒在安培力作用下运动，所以安培力沿水平方向，A、B错误；根据能量守恒有：，解得：，C错误；相互靠近过程中，回路磁感应强度增大，磁通量增大，D正确。3．【答案】D【解析】如果是恒定直流电源，则线圈P中不可能有感应电流，选项A错误；线圈中没有感应电流，说明磁通量的变化率为零，即穿进与穿出的磁通量抵消，线圈P在直线AC上的不同位置保持静止(线圈平面与地面平行)，线圈中没有感应电流，说明金属管线沿AC走向，选项B错误；当线圈平面与射线BD成45°角时，线圈中感应电流消失，由几何关系知，金属管线的埋覆深度为L，选项C错误；线圈P在D处，如果它与地面夹角为45°(与题中所述线圈平面与射线BD成45°角的情况下的平面垂直)时，线圈就与磁感线垂直，穿过P的磁通量最大，P中的感应电流就最大，选项D正确。4．【答案】C【解析】设导体杆转动的角速度为ω，则导体杆转动切割磁感线产生的感应电动势E＝Br2ω，电流I＝，回路中的电功率P＝EI，设维持导体杆匀速转动的外力为F，则有P＝F，v＝rω，联立解得F＝Br，ω＝，选项C正确，选项A、B、D错误。5．【答案】B【解析】设线圈电阻为R，完全进入磁场时的速度为vx.线圈在穿过磁场的过程中所受的合外力为安培力。对于线圈进入磁场的过程，根据动量定理可得－FΔt＝－Ba＝－Ba＝mvx－mv0，对于线圈穿出磁场的过程，据动量定理可得－F′Δt′＝－Ba＝－Ba＝mv－mvx，联立可得vx＝，选项B正确。6．【答案】C【解析】图甲中，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，所以断开开关S1之前，电路处于稳定状态时，流经L1的电流大于流经A1的电流，L1的电阻值小于A1的阻值，A、B选项错误；图乙中，闭合开关S2，最终完全相同的灯A2与A3的亮度相同，即最终A2与A3的电流相同，所以变阻器R与L2的电阻值相同，C选项正确；闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，L2中电流小于变阻器R中电流，D选项错误。7．【答案】A【解析】从静止开始释放物块，导体棒切割磁感线产生感应电流，由右手定则可知，电阻R中的感应电流方向由c到a，故A错误；设导体棒所受的安培力大小为F，根据牛顿第二定律得：物块的加速度，当F＝0，即刚释放导体棒时，a最大，最大值为，故B正确；物块和滑杆先做加速运动，后做匀速运动，此时速度最大，则有mg＝F，而F＝BIl，，解得物体下落的最大速度为，故C正确；通过电阻R的电量，故D正确。8．【答案】D【解析】当a棒进入磁场中做切割磁感线运动时，由右手定则可判断感应电流的方向为垂直纸面向外，当a棒离开磁场时b棒刚好进入磁场，同理可判断通过a棒的电流方向为垂直纸面向里，故通过a棒的电流方向会发生改变，故A错误；a棒从斜面静止释放过程中有：，解得进入水平轨道的速度大小为，a棒进入磁场后受到安培力和摩擦力的作用做减速运动，刚进入磁场时速度最大，最大感应电动势为，此时a棒作为等效电源，b棒与电阻c并联，并联电阻大小为，则总电阻为，故a棒两端的最大电压为，故B错误；a棒进入磁场后做减速运动，根据可知，电流逐渐减小，故电阻c消耗的电功率由逐渐减小；当a棒离开磁场时b棒刚好进入磁场，此时b棒的速度与a棒刚进入磁场时的速度相等，则电阻c消耗的电功率仍由逐渐减小，故电阻c消耗的电功率并非一直减小，故C错误；由能量守恒定律可知，整个过程中产生的总热量为，且，其中，则电阻c产生的焦耳热为，故D正确。9．【答案】AC【解析】线圈中通电瞬间，由安培定则可知，磁场方向向左，通过金属环的磁通量增加，从左侧看，环中有顺时针方向的感应电流，A正确；同向电流相互吸引，故线圈有收缩的趋势，B错误；因铜环的电阻小，故铜环中感应电流大，受到的安培力大，C正确；若金属环出现断裂，就不能构成闭合回路，环中有感应电动势，但无感应电流，不受安培力作用，是不会被向左弹出的，D错误。10．【答案】AD【解析】杆ab切割磁感线产生的最大感应电动势为Em＝Bhv，又v＝ωr，解得Em＝2 V；因为B的大小及v的大小均不变，所以最大电动势的大小不变，且电动势的有效值E＝Em＝2 V，选项B错误；电流表A的示数为I＝＝ A＝1 A，选项A正确；PR＝I2R＝12×1.5 W＝1.5 W，选项C错误；在圆柱体转过一周的时间内，流过电流表A的平均电流为零，即流过电表A的总电荷量为零，选项D正确。11．【答案】BD【解析】由于虚线位置是经过到达的，若线框顺时针方向转动时，通过线框的磁通量是变小的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相同，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据安培定则，我们可以判断出感应电流的方向为：E→H→G→F→E，故A错误；根据法拉第电磁感应定律得：平均感应电动势E＝＝，OC＝a，OA＝a，AB＝AC；根据几何关系找出有磁场穿过面积的变化ΔS＝(3－2)a2，解得：E＝，故B正确，C错误；通过导线框横截面的电荷量q＝t＝t＝·＝，故D正确。12．【答案】AD【解析】由于PQ进入磁场时加速度为零，若PQ出磁场时MN仍然没有进入磁场，则PQ出磁场后至MN进入磁场的这段时间，由于磁通量φ不变，无感应电流。由于PQ、MN同一位置释放，故MN进入磁场时与PQ进入磁场时的速度相同，所以电流大小也应该相同，A正确、B错误；若PQ出磁场前MN已经进入磁场，由于磁通量φ不变，PQ、MN均加速运动，PQ出磁场后，MN由于加速故电流比PQ进入磁场时电流大，故C正确、D错误。13．【答案】BC【解析】根据B－t图象，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针，但在t0时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向FA的方向在t0时刻发生变化，则A错误，B正确；由闭合电路欧姆定律得：，又根据法拉第电磁感应定律得：，又根据电阻定律得：，联立得：，则C正确，D错误。二、(本题共4小题，共48分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．【解析】(1)金属棒速度最大时，在轨道切线方向上所受合力为0，则有mgcosθ＝BIL  (2分)解得I＝＝2 A，流经R的电流方向为a→R→b。(3分)(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中，穿过回路的磁通量变化量为ΔΦ＝BS＝B·L·＝ (1分)平均电动势为＝ (1分)平均电流为＝ (1分)则流经电阻R的电荷量q＝Δt＝＝＝0.1π (1分)解得整个回路中的总电阻为R＋R0＝2.5 Ω。 (1分)15．【解析】(1)金属棒上升到最高点的过程中，通过上端电阻的电量Δq＝0.1 C，即金属棒中通过的电量为2Δq，设金属棒中的平均电流为：＝＝＝   (2分)通过金属棒的电量为：Δt＝2Δq   (2分)联立解得：Δsmax＝2 m。 (2分)(2)上端电阻与下端电阻相等，并联后电阻为1 Ω，再与金属棒的电阻r＝2 Ω串联，外电路产生的焦耳热为全电路焦耳热的，上端电阻产生的焦耳热Q又为外电路焦耳热的，设全电路产生的焦耳热为6Q。由能量守恒可知：mg(sinθ＋μcosθ)smax＋6Q＝mv  (2分)解得：Q＝5 J。 (2分)16．【解析】(1)0～1 s内，由图象得：＝0.8 T/s  (1分)根据法拉第电磁感应定律：E＝＝2 V  (1分)回路电流：I＝＝2 A。  (1分)(2)F安＝BIL＝1.6 N  (1分)根据受力平衡，拉力F＝1.6 N，方向：水平向右  (2分)(3)1 s后导体棒做变加速直线运动，当受力平衡速度达最大，B＝0.8 T，则由电磁感应定律：E′＝BLv(1分)最终匀速运动时：F＝BIL (1分)代入数据得：I＝2 AI＝   (1分)代入数据得：v＝2.5 m/s根据能量守恒定律：W＝mv2＋Qr＋QR  (1分)代入数据得：Qr＋QR＝5 J，＝＝1  (1分)联立解得：QR＝2.5 J。(1分)17．【解析】(1)设虚线2、3之间的距离为x，导体棒由虚线2运动到虚线3的过程中，导体棒由虚线2运动到虚线3的过程中加速度大小为a1、导体棒由虚线3运动到虚线2的过程中加速度大小为a2，则由牛顿第二定律得：(1分)(1分)解得：，由，可得： (1分)由，可得 (1分)因此v1∶v2＝∶1 (1分)(2)设导体棒的长度为L，导体棒沿导轨向上运动经过虚线1时的速度为v0，加速度大小为a3，则此时的感应电动势E1＝BLv0 由闭合电路欧姆定律得，回路中的电流此时导体棒所受安培力大小为F1＝BI1L＝，方向沿导轨向下 (1分)由牛顿第二定律得：  (1分)由题意可知导体棒由虚线3刚回到虚线2时速度大小为v2，此时的感应电动势为E2＝BLv2回路中的电流此时导体棒所受安培力的大小为F2＝BI2L＝，方向沿导轨向上  (1分)由力的平衡条件可得：又因为v1∶v2＝∶1，v0∶v1＝2∶1联立解得：  (1分)设导体棒刚好到达虚线2时的加速度为a4，根据牛顿第二定律则有：解得：  (1分)所以  (1分)(3)设虚线1和虚线2之间的距离为d，导体棒沿导轨向上穿过此区域时，由功能关系可知： (1分)导体棒由虚线2运动到虚线3的过程中，由功能关系可得：  (1分)解得：  (1分)导体棒由虚线2运动到虚线1的过程中，由功能关系可得：Q2＝W2＝F2d＝  (1分)所以：Q1∶Q2＝10∶1。(1分)