（新课标）高考物理 极限预测十一.doc

新课标2013年高考物理极限预测十一【模拟演练】1.如图所示，一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中，场中各点的磁感应强度为,y为该点到地面的距离，c为常数，b0为一定值.铝框平面与磁场垂直，直径ab水平，(空气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中 ( )a.铝框回路磁通量不变，感应电动势为0b.回路中感应电流沿顺时针方向，直径ab两点间电势差为0c.铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度gd.直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下，铝框下落加速度大小可能等于g2.如图所示，有界匀强磁场的宽为l，方向垂直纸面向里，梯形线圈abcd位于纸面内，ad与bc间的距离也为l.t=0时刻，bc边与磁场边界重合.当线圈沿垂直于磁场边界的方向匀速穿过磁场时，线圈中的感应电流i随时间t变化的图线可能是(取顺时针方向为感应电流正方向)( )3.用相同的导线绕制的边长分别为l和2l的正方形闭合线框，以相同的速度匀速进入右侧的匀强磁场，如图所示，在线框进入磁场的过程中a、b和c、d两点间的电压分别为u甲和u乙,ab边和cd边所受的安培力分别为f甲和f乙，则下列判断正确的是( )a.u甲=u乙 b.u甲=2u乙c.f甲=f乙 d.f甲=4.如图所示，在匀强磁场b中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟固定的大导体矩形环m相连接，导轨上放一根金属导体棒ab并与导轨紧密接触，磁感线垂直于导轨所在平面.若导体棒匀速地向右做切割磁感线运动，则在此过程中m所包围的固定闭合小矩形导体环n中电流表内( )a.有自下而上的恒定电流 b.有自上而下的恒定电流c.电流方向周期性变化 d.没有感应电流5.如图所示电路中，均匀变化的匀强磁场只存在于虚线框内，三个电阻阻值之比r1r2r3=123，其他部分电阻不计.当s3断开，而s1、s2闭合时，回路中感应电流为i，当s1断开，而s2、s3闭合时，回路中感应电流为5i,当s2断开，而s1、s3闭合时，可判断( )a.闭合回路中感应电流为4ib.闭合回路中感应电流为7ic.无法确定上下两部分磁场的面积比值关系d.上下两部分磁场的面积之比为3256.一导线弯成如图所示的闭合线圈，以速度v向左匀速进入磁感应强度为b的匀强磁场，磁场方向垂直平面向外.线圈总电阻为r,从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止，下列结论正确的是( )a.感应电流一直沿顺时针方向b.线圈受到的安培力先增大，后减小c.感应电动势的最大值e=brvd.穿过线圈某个横截面的电荷量为7.如图所示，闭合金属环从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，整个装置处在磁场中，设闭合环初速度为零，摩擦不计，则( )a.若是匀强磁场，环滚的高度小于hb.若是匀强磁场，环滚的高度等于hc.若是非匀强磁场，环滚的高度小于hd.若是非匀强磁场，环滚的高度大于h8.如图所示的电路中，l是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，d1、d2和d3是三个完全相同的灯泡，e是内阻不计的电源.在t=0时刻，闭合开关s，电路稳定后在t1时刻断开开关s.规定以电路稳定时流过d1、d2的电流方向为正方向,分别用i1、i2表示流过d1和d2的电流，则图中能定性描述电流i随时间t变化关系的是( )9.(2011武汉模拟)如图所示是测定自感系数很大的线圈l的直流电阻的电路，l两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体时应先( )a.断开s1 b.断开s2c.拆除电流表 d.拆除电阻r10.(2011青岛模拟)如图所示，光滑的“”型金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒mn与框架接触良好.磁感应强度分别为b1、b2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域.现从图示位置由静止释放金属棒mn，当金属棒刚进入磁场b1区域，恰好做匀速运动.以下说法正确的有( )a.若b2=b1，金属棒进入b2区域后将加速下滑b.若b2=b1，金属棒进入b2区域后仍将保持匀速下滑c.若b2b1，金属棒进入b2区域后可能先加速后匀速下滑d.若b2b1,金属棒进入b2区域后可能先匀减速后匀速下滑11.(2011潍坊模拟)两光滑平行导轨倾斜放置，倾角为，底端接阻值为r的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在上端固定的轻弹簧下端，弹簧处在导轨所在的平面内，并与导轨平行，劲度系数为k，金属棒和导轨接触良好，匀强磁场垂直于导轨平面，如图.除电阻r外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则( )a.导体棒沿导轨向下运动时棒中电流方向自左向右b.释放瞬间，导体棒的加速度为gsinc.导体棒最终停在初始位置的下方处d.整个过程中电阻r产生的内能为12.(2012德州模拟)如图所示,mn、pq是相互交叉成60角的光滑金属导轨，o是它们的交点且接触良好.两导轨处在同一水平面内，并置于有理想边界的匀强磁场中(图中经过o点的虚线即为磁场的左边界).质量为m的导体棒ab与导轨始终保持良好接触，并在绝缘弹簧s的作用下从距离o点l0处沿导轨以速度v0向左匀速运动.磁感应强度大小为b，方向如图.当导体棒运动到o点时，弹簧恰好处于原长，导轨和导体棒单位长度的电阻均为r.求：(1)导体棒ab第一次经过o点前，通过它的电流大小；(2)导体棒ab第一次经过o点前，通过它的电荷量；(3)从导体棒第一次经过o点开始直到它静止的过程中，导体棒ab中产生的热量.13.(2012南通模拟)如图(a)所示，平行金属导轨mn、pq光滑且足够长，固定在同一水平面上，两导轨间距l=0.25 m，电阻r=0.5 ，导轨上停放一质量m= 0.1 kg、电阻r=0.1 的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度b=0.4 t 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力f沿水平方向拉杆，使其由静止开始运动，理想电压表的示数u随时间t变化的关系如图(b)所示.(1)分析证明金属杆做匀加速直线运动；(2)求金属杆运动的加速度；(3)写出外力f随时间变化的表达式；(4)求第2.5 s末外力f的瞬时功率.14.(2012石家庄模拟)如图所示，电阻不计且足够长的u形金属框架放置在绝缘水平面上，框架与水平面间的动摩擦因数=0.2，框架的宽度l=0.4 m、质量m1=0.2 kg.质量 m2=0.1 kg、电阻r=0.4 的导体棒ab垂直放在框架上，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小b=0.5 t.对棒施加图示的水平恒力f，棒从静止开始无摩擦地运动，当棒的运动速度达到某值时，框架开始运动.棒与框架接触良好，设框架与水平面间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g取10 m/s2.求：(1)框架刚开始运动时棒的速度v; (2)欲使框架运动，所施加水平恒力f的最小值；(3)若施加于棒的水平恒力f为3 n，棒从静止开始运动0.7 m时框架开始运动，求此过程中回路中产生的热量q.15.(2011徐州模拟)如图，顶角为90的光滑金属导轨mon固定在水平面上，导轨mo、no的长度相等，m、n两点间的距离 l=2 m,整个装置处于磁感应强度大小b=0.5 t、方向竖直向下的匀强磁场中.一根粗细均匀、单位长度电阻值r=0.5 /m的导体棒在垂直于棒的水平拉力作用下，从mn处以速度v=2 m/s沿导轨向右匀速滑动，导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，求：(1)导体棒刚开始运动时所受水平拉力f的大小;(2)开始运动后0.2 s内通过导体棒的电荷量q;(3)导体棒通过整个金属导轨的过程中产生的焦耳热q.16.(2011无锡模拟)如甲图所示，相距为l的足够长光滑平行金属导轨与水平面间的夹角为,导轨一部分处在垂直导轨平面的匀强磁场中，oo为磁场边界，磁感应强度为b，导轨右侧接有定值电阻r，导轨电阻忽略不计.在距oo为l处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab.若ab杆在平行于斜面的恒力作用下由静止开始沿斜面向上运动，经过位移l时速度为v1，经过位移3l时速度为v2，其v-x关系图象如乙图所示，则(1)在ab杆经过位移为3l的过程中电阻r上产生的电热q是多少？(2)ab杆在离开磁场前瞬间的加速度是多少？【高考预测】电磁感应是高考必考内容，命题趋势主要呈现以下四点：(1)电磁感应现象及产生的条件.(2)感应电动势和感应电流的方向判断及大小计算.(3)电磁感应中的图象问题.(4)电磁感应的综合问题：与电路综合和与能量综合.考查知识点及角度高考预测电磁感应产生条件、电动势和电流判断1、3电磁感应的图象问题2、4电磁感应的综合分析5、61.如图所示，某人在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为b1，方向由南向北，竖直分量大小为b2，方向竖直向下，假设自行车的车把为长为l的金属平把，下列结论正确的是( )a.图示位置中辐条a点比b点电势低b.图示位置中辐条a点比b点电势高c.左车把的电势比右车把的电势高b2lvd.自行车左拐改为南北骑向，自行车车把两端电动势要减小2.在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1 m2，线圈电阻为1 .规定线圈中感应电流i的正方向从上往下是顺时针方向，如图甲所示.磁场磁感应强度b随时间t的变化规律如图乙所示.则以下说法正确的是( )a.在时间05 s内，i的最大值为0.1 ab.在第4 s时刻，i的方向为逆时针c.前2 s内，通过线圈某截面的总电量为0.01 cd.第3 s内，线圈的发热功率最大3.某合作探究学习小组在探究线圈中感应电流的影响因素时，设计如图所示的实验装置，让一个闭合圆线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成30角，磁感应强度随时间均匀变化，则下列说法正确的是( )a.若把线圈的匝数增加一倍，线圈内感应电流大小不变b.若把线圈的面积增加一倍，线圈内感应电流变为原来的2倍c.改变线圈轴线与磁场方向的夹角大小，线圈内感应电流可能变为原来的2倍d.把线圈的半径增加一倍，线圈内感应电流变为原来的2倍4.如图所示，在坐标系xoy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合，顶点a位于坐标原点o处.在y轴的右侧的、象限内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框ab边刚好重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行.t=0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场边界的方向穿过磁场区域.取沿abcda的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是图中的( )5.如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒pq沿导轨从mn处匀速运动到mn的过程中，棒上感应电动势e随时间t变化的图象，可能正确的是( )6.2011年11月3日，我国“神舟八号”飞船发射成功，在离地面大约340 km的太空运行一段时间后成功与“天宫一号”对接.假设对接后舱中有一边长为50 cm的正方形导线框，在地面遥控中心操作下由水平方向转至竖直方向，此时地磁场磁感应强度b=410-5 t,方向如图.(1)该过程中磁通量的改变量是多少？(2)该过程线框中有无感应电流？设线框电阻为r=0.1 ，若有电流则通过线框的电荷量是多少?(sin37=0.6,cos37=0.8)7.如图所示，mn与pq是两条水平放置彼此平行的金属导轨，间距0.2 m，质量m=0.2 kg，电阻r=0.5 的金属杆ab垂直跨接在导轨上，匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面，导轨左端接阻值r=2 的电阻，理想电压表并接在r两端，导轨电阻不计.t=0时刻ab受水平拉力f的作用后由静止开始向右做匀加速运动，ab与导轨间的动摩擦因数=0.2.第4 s末,ab杆的速度为v=1 m/s，电压表示数u=0.4 v.取重力加速度g=10 m/s2.(1)在第4 s末，ab杆产生的感应电动势和受到的安培力各为多大？(2)若第4 s末以后，ab杆做匀速运动，则在匀速运动阶段的拉力为多大？整个过程拉力的最大值为多大？(3)若第4 s末以后，拉力的功率保持不变,ab杆能达到的最大速度为多大？(4)在虚线框内的坐标上画出上述(2)、(3)两问中两种情形下拉力f随时间t变化的大致图线(要求画出06 s的图线,并标出纵坐标数值).答案解析【模拟演练】1.【解析】选c.由题意知，y越小，by越大，下落过程中，磁通量逐渐增加，a错误；由楞次定律判断，铝框中电流沿顺时针方向，但uab0，b错误；直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下,但直径ab处在磁场较强的位置，所受安培力较大,半圆弧ab的等效水平长度与直径相等，但处在磁场较弱的位置，所受安培力较小，这样整个铝框受安培力的合力向上，故c正确，d错误.2.【解析】选b.由右手定则可以判断开始时电流应为负值，其切割的有效长度是均匀增加的，当线圈全部进入磁场到ad边离开磁场，再次利用右手定则可以判断此时电流应为正值,而其切割的有效长度是均匀增加的，所以b项正确.3.【解析】选d.线框切割磁感线，电动势e=blv,a、b或c、d两点间的电压, 2l甲=l乙，则2u甲=u乙；安培力,则,故d项对.4.【解析】选d.导体棒匀速向右运动的过程中,根据法拉第电磁感应定律可知，m中产生稳定的电流，则通过n中的磁通量保持不变，故n中无感应电流产生，选项d正确.5.【解析】选b、d.当s1、s2闭合，s3断开时，有；同理，当s2、s3闭合,s1断开时有,当s1、s3闭合，s2断开时有.又r1r2r3=123,设r1、r2、r3的电阻分别为r、2r、3r，又根据磁场的分布知e3=e1+e2,联立以上各式解得i3=7i.且有，则上下两部分磁场的面积之比为325.6.【解析】选a、b.在闭合线圈进入磁场的过程中，通过闭合线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向一直为顺时针方向，a正确;导体切割磁感线的有效长度先变大后变小，感应电流先变大后变小，安培力也先变大后变小，b正确；导体切割磁感线的有效长度最大值为2r，感应电动势最大e=2brv，c错误；穿过线圈某个横截面的电荷量为,d错误.7.【解析】选b、c.若是匀强磁场，当闭合金属环从高h的曲面滚下时，无电磁感应现象产生,根据机械能守恒，环滚的高度等于h.若是非匀强磁场，当闭合金属环从高h的曲面滚下时，有电磁感应现象产生，而产生电磁感应的原因是环的运动，所以电磁感应现象所产生的结果是阻碍环的运动，所以环滚的高度小于h，故b、c正确，a、d错误.8.【解析】选c.s闭合时，由于线圈的自感系数很大，流过d1的电流逐渐正向变大.而d2和d3为恒定电阻，流过d2的电流正向不变.当s断开时，由于线圈的自感作用，线圈中的电流在原方向和原大小基础上逐渐减小，流向d1仍为正方向，流过d2为负方向.故a、b、d均错，c正确.9.【解析】选b.当s1、s2均闭合时，电压表与线圈l并联；当s2闭合而s1断开时，电压表与线圈l串联，所以在干路断开前后自感线圈l中电流方向相同而电压表中电流方向相反，使电压表中指针反向转动而可能损坏电压表正确答案为b选项.【误区警示】本题极易认为实验完毕时，应先断开电源,而忽视l的自感作用而误选a.10.【解题指南】解答该题应理清以下三点:(1)棒匀速运动时应满足的条件.(2)安培力总是阻碍棒切割磁感线运动.(3)安培力大小的表达式.【解析】选b、c.当在b1区匀速下滑时，棒的重力等于安培力，即.若b1=b2,则进入b2区时仍有,故匀速下滑，a错，b正确.若b2b1，则,即先加速到时再匀速.若b2b1，则，即先减速(并非匀减速)再匀速.故c正确，d错.11.【解析】选b、c.由右手定则可判断导体棒沿导轨向下运动时棒中电流方向自右向左，a错误.在释放瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力和支持力的作用，其合力f合=mgsin=ma，得a=gsin，b正确；导体棒最终停下时，处于平衡状态，合力为零，故有mgsin=kx,得，c正确.在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、导体棒的重力势能和电阻r的内能的转化，也就是导体棒的重力势能转化为弹簧的弹性势能和电阻r的内能，所以，d错误.12.【解析】(1)设ab棒在导轨之间的长度为l，根据法拉第电磁感应定律可得：e=blv0由闭合电路欧姆定律得： (2)导体棒ab第一次经过o点前，通过它的电荷量为而=bs=,由题意知，刚开始运动时，电阻最大rmax=2l0r故(3)导体棒最终只能静止于o点，故其动能全部转化为焦耳热，即因为导轨与ab构成等边三角形，三边电阻总是相等的,所以三边产生的热量总是相等的.即有答案:(1) (2) (3) 13.【解析】(1),uv,因u随时间均匀增大，故v也随时间均匀增大，金属杆做匀加速直线运动.(2)由图象则金属杆运动的加速度(3)由牛顿第二定律得:(4)第2.5 s末外力f的瞬时功率p=fv=(0.04t+0.24)at=2.04 w.答案:(1)见解析 (2)2.4 m/s2(3)f=0.04t+0.24 n (4)2.04 w14.【解析】(1)框架开始运动时，mn边所受安培力的大小等于其所受的最大静摩擦力，故有解得v=6 m/s(2)框架开始运动时，mn边所受安培力的大小等于其所受的最大静摩擦力，设此时加在ab上的恒力为f，应有ff安，当f=f安时，f最小，设为fmin故有fmin=(m1+m2)g=0.6 n(3)根据能量转化和守恒定律，f做功消耗外界能量，转化为导体棒ab的动能和回路中产生的热量，有fx=框架开始运动时，ab的速度v=6 m/s解得q=0.3 j答案:(1)6 m/s (2)0.6 n (3)0.3 j15.【解析】(1)导体棒开始运动时，回路中产生的感应电动势e=blv感应电流安培力f安=bil由平衡条件得：f=f安联立上式得：(2)由(1)问知，感应电流,与导体棒切割的有效长度l无关感应电流大小i=2 a.故0.2 s内通过导体棒的电荷量q=it=0.4 c(3)设导体棒经t时间沿导轨匀速向右运动的位移为x，则t时刻导体棒切割的有效长度lx=l-2x由(1)问知，导体棒在导轨上运动时所受的安培力因安培力的大小f安与位移x成线性关系，故通过导轨过程中导体棒所受安培力的平均值产生的焦耳热答案:(1)2 n (2)0.4 c (3)1 j16.【解析】(1)ab杆在磁场中发生位移l的过程中ab在位移l到3l的过程中，由动能定理得(f-mgsin)(3l-l)=解得(2)ab杆在离开磁场前瞬间，受重力mg、支持力、安培力f安和外力f作用，加速度为a，解得答案:(1) 【方法技巧】应用能量观点解决电磁感应问题(1)用动能定理、机械能守恒定律、功能关系、能量守恒定律研究问题的方法不仅适用于力学问题，在电磁感应中也同样适用.(2)在电磁感应中，应用能量观点解决问题需要考虑安培力做功的情况，以及电能与其他形式能的转化情况，安培力做正功，电能向其他形式能转化;安培力做负功，其他形式能向电能转化.【高考预测】1.【解析】选a、c.自行车车把切割磁感线，由右手定则知，自行车左车把的电势比右车把的电势高b2lv;辐条旋转切割磁感线，由右手定则知，图示位置中辐条a点电势比b点电势低;自行车左拐改为南北骑向,地磁场竖直分量始终垂直于自行车车把,则其两端电动势不变.正确答案为a、c两项.2.【解析】选b、c.根据e=，则即b-t图中斜率最大时，i最大.im=0.01 a，a错.在4 s时，b正向减小,由楞次定律知，电流为逆时针方向，b正确.在前2 s内b=0.1 t.,c正确.第3 s内b不变，电动势为零，发热功率为零，d错.【方法技巧】楞次定律与右手定则的关系(1)研究对象不同，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合电路中的一部分导体，即一段导体做切割磁感线运动.(2)适用范围不同，楞次定律可应用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(包括一部分导体切割磁感线运动的情况)，右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况.(3)一般来说，若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则；若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单.3.【解析】选a、d.由