高考物理二轮复习考点练习专题（08）电磁感应及综合应用 交变电流(2份打包，解析版+原卷版，可预览)

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【知识、方法梳理】
1．看到“磁感应强度B随时间t均匀变化”，想到“eq \f(ΔB,Δt)＝k为定值”。
2．应用楞次定律时的“三看”和“三想”
(1)看到“线圈(回路)中磁通量变化”时，想到“增反减同”。
(2)看到“导体与磁体间有相对运动”时，想到“来拒去留”。
(3)看到“回路面积可以变化”时，想到“增缩减扩”。
3．抓住“两个定律”、运用“两种观点”、分析“一种电路”
“两个定律”是指楞次定律和法拉第电磁感应定律；“两种观点”是指动力学观点和能量观点；“一种电路”是指电磁感应电路。
【热点训练】
1、(多选)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1 m、总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图(a)所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t＝0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)。下列说法正确的是( )
A．磁感应强度的大小为0.5 T
B．导线框运动速度的大小为0.5 m/s
C．磁感应强度的方向垂直于纸面向外
D．在t＝0.4 s至t＝0.6 s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N
2、(多选)某同学模拟“远距离输电”电路，将实验室提供的器材连接成了如图所示电路。A、B为理想变压器，灯L1、L2相同且阻值不变，输电线路等效电阻为R。现保持A的输入电压不变，当开关S断开时，灯L1正常发光，则( )
A．仅闭合S，L1变暗
B．仅闭合S，输电线路的发热功率变小
C．仅将滑片P上移，L1变亮
D．仅将滑片P上移，输电线路的发热功率变小
3、(多选)如图所示，水平放置的粗糙U形框架上接一个阻值为R0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作用下，由静止开始运动距离d后速度达到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．A点的电势高于C点的电势
B．此时AC两端电压为UAC＝eq \f(BπLvR0,R0＋r)
C．此过程中电路产生的电热为Q＝Fd－eq \f(1,2)mv2
D．此过程中通过电阻R0的电荷量为q＝eq \f(2BLd,R0＋r)
4、扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )

5、(多选)如图所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感应强度随时间按B1＝b＋kt(k＞0)变化，C2中磁场的磁感应强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心，垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止(轨道电阻不计，重力加速度大小为g)。则( )
A．通过金属杆的电流方向为从A到B
B．通过金属杆的电流大小为eq \f(mg,2B2a)
C．定值电阻的阻值为R＝eq \f(2kπB2a3,mg)
D．整个电路中产生的热功率P＝eq \f(kπamg,2B2)
6、如图所示，平行极板与单匝圆线圈相连，极板距离为d，圆半径为r，单匝线圈的电阻为R1，外接电阻为R2，其他部分的电阻忽略不计。在圆中有垂直纸面向里的磁场，磁感应强度均匀增加，有一个带电粒子静止在极板之间，带电粒子质量为m、电荷量为q。则下列说法正确的是( )
A．粒子带正电
B．磁感应强度的变化率为eq \f(ΔB,Δt)＝eq \f((R1＋R2)mgd,πr2qR2)
C．保持开关闭合，向上移动下极板时，粒子将向下运动
D．断开开关S，粒子将向下运动
7、钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成，常用来测量电流强度很大的电流，其原理如图。若原线圈与副线圈的匝数比为1∶500，电流表A的示数为1 A，则( )
A．钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯
B．钳形电流表能够用来测量直流电的电流
C．被测电路电流的平均值为500 A
D．被测电路电流的最大值为500 A
8、(多选)如图甲所示，一理想变压器原线圈匝数n1，副线圈匝数n2，电流表和电压表是理想电表，副线圈接有“220 V 220 W”的抽油烟机和“220 V 40 W”的白炽灯，如果原线圈电压按图乙所示规律变化，抽油烟机正常工作，则下列说法正确的是( )
A．理想变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)＝eq \f(10,1)
B．电流表A2的读数为1 A，电压表的示数为220 V
C．抽油烟机的内阻为220 Ω
D．变压器的输入功率为260 W
9、如图所示，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g。求：
(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；
(2)电阻的阻值。
10、如图甲所示，ACD是固定在水平面上的半径为2r、圆心为O的金属半圆弧导轨，EF是半径为r、圆心也为O的半圆弧，在半圆弧EF与导轨ACD之间的半圆环区域内存在垂直导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，B随时间t变化的图象如图乙所示．OA间接有电阻P，金属杆OM可绕O点转动，M端与轨道接触良好，金属杆OM与电阻P的阻值均为R，其余电阻不计。
(1)0～t0时间内，OM杆固定在与OA夹角为θ1＝eq \f(π,3)的位置不动，求这段时间内通过电阻P的感应电流大小和方向；
(2)t0～2t0时间内，OM杆在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动，2t0时转过角度θ2＝eq \f(π,3)到OC位置，求电阻P在这段时间内产生的焦耳热Q；
(3)2t0～3t0时间内，OM杆仍在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动，3t0时转到OD位置，若2t0时匀强磁场开始变化，使得2t0～3t0时间内回路中始终无感应电流，求B随时间t变化的关系式，并在图乙中补画出这段时间内的大致图象。
11、如图1a，超级高铁是一种以“真空管道运输”为理论核心设计的交通工具，它具有超高速、低能耗、无噪声、零污染等特点。如图b，已知管道中固定着两根平行金属导轨MN、PQ，两导轨间距为eq \r(3)r；运输车的质量为m，横截面是半径为r的圆。运输车上固定着间距为D、与导轨垂直的两根导体棒1和2，每根导体棒的电阻为R，每段长度为D的导轨的电阻也为R。其他电阻忽略不计，重力加速度为g。

(1)如图c，当管道中的导轨平面与水平面成θ＝30°时，运输车恰好能无动力地匀速下滑。求运输车与导轨间的动摩擦因数μ；
(2)在水平导轨上进行实验，不考虑摩擦及空气阻力。
①当运输车由静止离站时，在导体棒2后间距为D处接通固定在导轨上电动势为E的直流电源，此时导体棒1、2均处于磁感应强度为B，垂直导轨平面向下的匀强磁场中，如图d。求刚接通电源时运输车的加速度的大小(电源内阻不计，不考虑电磁感应现象)；
②当运输车进站时，管道内依次分布磁感应强度为B，宽度为D的匀强磁场，且相邻的匀强磁场的方向相反。求运输车以速度v0从如图e通过距离2D后的速度v。
12、如图所示，水平轨道与半径为r的半圆弧形轨道平滑连接于S点，两者均光滑且绝缘，并安装在固定的竖直绝缘平板上。在平板的上下各有一个块相互正对的水平金属板P、Q，两板间的距离为d。半圆轨道的最高点T、最低点S、及P、Q板右侧边缘点在同一竖直线上。装置左侧有一半径为L的水平金属圆环，圆环平面区域内有竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，一个根长度略大于L的金属杆一端置于圆环上，另一端与过圆心O1的竖直转轴连接，转轴带动金属杆逆时针转动(从上往下看)，在圆环边缘和转轴处引出导线分别与P、Q连接。图中电阻阻值为R，不计其他电阻。右侧水平轨道上有一带电量为+q、质量为m的小球1以速度向左运动，与前面静止的、质量也为m的不带电小球2发生碰撞，碰后粘合在一起共同向左运动。小球和粘合体均可看作质点，碰撞过程没有电荷损失，设P、Q板正对区域间才存在电场，重力加速度为g。
(1)计算小球1与小球2碰后粘合体的速度大小v；
(2)若金属杆转动的角速度为ω，计算图中电阻R消耗的电功率P；
(3)要使两球碰后的粘合体能从半圆轨道的最低点S做圆周运动到最高点T，计算金属杆转动的角速度的范围。