适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练57

这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练57，共6页。试卷主要包含了36 J的电能等内容，欢迎下载使用。

课时规范练57
基础对点练
1.(法拉第电磁感应定律的应用)半径为R的圆形线圈共有n匝,总阻值为R0,其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面,如图所示,若初始的磁感应强度为B,在时间t内均匀减小为0,则通过圆形线圈的电流为(　　)

A.nBπR2 B.nBπr2 C D
答案 D
解析 由于线圈平面与磁场方向垂直,故穿过该面的磁通量为Φ=BS,半径为r的虚线范围内有匀强磁场,所以磁场的区域面积为S=πr2即Φ=πBr2,由E=及I=可得I=,故选项D正确。
2.(法拉第电磁感应定律的应用)(2022全国甲卷)三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3。则(　　)

A.I1I3>I2
C.I1=I2>I3 D.I1=I2=I3
答案 C
解析 设正方形的边长为2a,由几何关系可得,正方形的面积为S1=(2a)2,圆形的面积为S2=πa2,正六边形的面积为S3=6aa=a2,三个线框的周长分别为D1=8a,D2=2πa,D3=6a,故根据法拉第电磁感应定律,有E=S,回路电阻R=,回路电流I=,解得I1∶I2∶I3=2∶2,选项C正确,A、B、D错误。
3.(电磁阻尼)(2023陕西西安检测)动感单车车轮处的结构示意图如图所示,金属飞轮外侧的磁体与车轮不接触,但是飞轮转动时,磁体会对飞轮产生电磁阻力。拉动旋钮拉线可改变飞轮与磁体的间距。下列做法能使飞轮受到的电磁阻力增大的是(　　)

A.转速一定时,增大磁体和飞轮之间的距离
B.转速一定时,减小磁体和飞轮之间的距离
C.磁体和飞轮间的距离一定时,减小飞轮转速
D.保持飞轮转速及磁体与飞轮间距一定,将金属飞轮换为橡胶轮
答案 B
解析 飞轮在磁场中转动,其内部产生的涡流使飞轮受到安培力,阻碍飞轮与磁场间的相对运动。飞轮转速一定时,减小磁体和飞轮之间的距离可以增强阻尼效应,电磁阻力增大,A项错误,B项正确。磁体和飞轮之间的距离一定时,减小飞轮的转速,则阻尼效应减小,电磁阻力减小,C项错误。保持飞轮转速及磁体与飞轮间距一定,将金属飞轮换为橡胶轮,则不会发生电磁阻尼,电磁阻力消失,D项错误。
4.(法拉第电磁感应定律的应用)如图所示,某同学在电磁炉面板上竖直放置一纸质圆筒,圆筒上套一环形轻质铝箔,电磁炉产生的交变磁场的频率、强度及铝箔厚度可以调节。现给电磁炉通电,发现铝箔悬浮了起来。若只改变其中一个变量,则(　　)

A.增强磁场,铝箔悬浮高度将不变
B.铝箔越薄,铝箔中产生的感应电流越大
C.增大频率,铝箔中产生的感应电流增大
D.在刚断开电源产生如图磁场的瞬间,铝箔中会产生如图所示方向的电流
答案 C
解析 铝箔浮起,说明铝箔受到竖直向上的安培力作用,磁场频率不变,根据法拉第电磁感应定律E=n=nS,可知电动势不变,所以铝箔中感应电流不变,增强磁场,根据F=BIL可知安培力增大,所以铝箔的悬浮高度增大,A错误;铝箔越薄,厚度对应的横截面积S'越小,根据电阻定律R=可知铝箔的电阻越大,所以通过铝箔的感应电流变小,B错误;增大频率,增大,铝箔中产生的感应电动势增大,感应电流增大,C正确;刚断开电源瞬间,竖直向上的磁场减弱,根据楞次定律可知铝箔中产生竖直向上的磁场,根据右手定则可知感应电流与题图中电流方向相反,D错误。
5.(电磁感应定律中的电路分析)(2021河北卷)如图所示,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2CBv2tan θ
B.金属棒到达x0时,电容器极板上的电荷量为CBvx0tan 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
答案 A
解析 假设导体棒向右移动时间为Δt,则I==2CBv2tanθ,故A正确;金属棒到达x0时,导体棒上产生的电动势为U=2Bx0vtanθ,由C=得Q=2CBvx0tanθ,故B错误;由右手定则知电容器的上极板带正电,故C错误;P=Fv,F=F安=BIL,I=2CBv2tanθ,L=2vttanθ,得P=4B2v4tCtan2θ,功率随时间增大,故D错误。
素养综合练
6.(2022浙江卷)如图所示,将一通电螺线管竖直放置,螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B=kt的匀强磁场,在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管,其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d(d≪r),则(　　)

A.从上向下看,圆管中的感应电流为逆时针方向
B.圆管的感应电动势大小为
C.圆管的热功率大小为
D.轻绳对圆管的拉力随时间减小
答案 C
解析 穿过圆管的磁通量向上逐渐增加,根据楞次定律和安培定则可知,从上向下看,圆管中的感应电流为顺时针方向,选项A错误;根据法拉第电磁感应定律可得圆管中的感应电动势为E=r2=kπr2,选项B错误;圆管导体的电阻R=,导体长度L指的是电流流动的长度2πr,将金属薄管展开,则导体横截面积为dh,所以圆管的热功率大小P=,选项C正确;根据左手定则可知,圆管中各段所受的安培力方向均指向圆管的轴线,因此轻绳对圆管的拉力的合力始终等于圆管的重力,不随时间变化,选项D错误。
7.在如图所示的电路中,a、b、c为三盏完全相同的灯泡,L是自感线圈,直流电阻为RL,则下列说法正确的是(　　)

A.合上开关后,c先亮,a、b后亮
B.断开开关时,N点电势高于M点
C.断开开关后,b、c同时熄灭,a缓慢熄灭
D.断开开关后,c马上熄灭,b闪一下后缓慢熄灭
答案 B
解析 开关S闭合瞬间,因线圈L的电流增大,产生自感电动势,根据楞次定律可知,自感电动势阻碍电流的增大,通过a的电流逐渐增大,所以b、c先亮,a后亮,选项A错误;断开开关S的瞬间,因线圈L的电流减小,产生自感电动势,根据楞次定律可知通过自感线圈的电流方向与原电流方向相同,N点电势高于M点,选项B正确;L和a、b组成的回路中有电流,由于原来通过a的电流小于b的电流,开关断开的瞬间,通过a、b和线圈回路的电流从a原来的电流大小开始减小,所以b会先变暗,然后a、b一起缓慢熄灭,而c没有电流,马上熄灭,C、D错误。
8.(多选)某同学设计了一个前进中的发电测速装置,如图所示。自行车的圆形金属盘后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中,后轮圆形金属盘在磁场中转动时,可等效成一导体棒绕圆盘中心O转动。已知磁感应强度B=0.5 T,圆盘半径r=0.3 m,圆盘电阻不计。导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心O相连,导线两端a、b间接一阻值R=10 Ω的小灯泡。后轮匀速转动时,用电压表测得a、b间电压大小U=0.6 V。则可知(　　)

A.自行车匀速行驶时产生的是交变电流
B.与a连接的是电压表的负接线柱
C.自行车车轮边缘线速度是8 m/s
D.圆盘匀速转动10 min的过程中产生了0.36 J的电能
答案 BC
解析 根据右手定则,辐条切割磁感线产生的是直流电,轮子中心是等效电源的正极,轮子边缘点是等效电源的负极,则a点接电压表的负接线柱,故A项错误,B项正确;由U=E=Br2ω得v=rω=m/s=8m/s,故C项正确;根据焦耳定律Q=t,代入数据得Q=10×60J=21.6J,故D项错误。
9.(2023江苏南京模拟)如图甲所示,水平放置的平行金属导轨间距为l=0.6 m。M、N之间接有一个阻值为R=2 Ω的电阻,金属棒CD置于导轨上,其电阻r=1 Ω,且和导轨始终接触良好,导轨足够长,其余电阻不计。整个装置放在方向垂直导轨平面向下的磁场中,磁场区域足够大,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。开始时金属棒CD静止在与金属导轨左端距离d=1 m处并固定,t=1 s时松开金属棒,其恰好移动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

甲

乙
(1)求t=0.5 s时流过电阻R的电流大小。
(2)若t=1 s时,金属棒CD获得水平向右的恒定拉力F=3.36 N,求其运动的最大速度。
答案 (1)0.4 A　(2)6 m/s
解析 (1)在0~1s内,由于金属棒CD不动,则根据法拉第电磁感应定律,有
E=S=dl=1.2V
根据闭合电路欧姆定律,有
I==0.4A。
(2)t=1s时松开金属棒,金属棒恰好移动,根据平衡条件可得Ff=F安=BIl=0.48N
经过分析可知,当金属棒的加速度a=0时金属棒的运动速度最大,设最大速度为v,由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得Blv=I1(R+r)
此时的安培力F安'=BI1l
由平衡条件得F=F安'+Ff
联立解得v=6m/s。