（福建专用）高考物理三轮 典型专题检测卷 电磁感应规律及其应用(1).docVIP

电磁感应规律及其应用一、选择题（本题共8小题，每小题8分，共64分。每小题只有一个选项正确）1.朝南的钢窗原来关着，今将它突然朝外推开，转过一个小于90的角度，考虑到地球磁场的影响，则钢窗活动的一条边中（西边）（）a.有自下而上的微弱电流b.有自上而下的微弱电流c.有微弱电流，方向是先自上而下，后自下而上d.有微弱电流，方向是先自下而上，后自上而下2.（2013北京高考）如图，在磁感应强度为b、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆mn在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，mn中产生的感应电动势为e1；若磁感应强度增为2b，其他条件不变，mn中产生的感应电动势变为e2。则通过电阻r的电流方向及e1与e2之比e1e2分别为（）a.ca，21b.ac，21c.ac，12d.ca，123.（2013孝感一模）如图甲所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的铜圆环，规定从上向下看时，铜环中的感应电流i沿顺时针方向为正方向。图乙表示铜环中的感应电流i随时间t变化的图像，则磁场b随时间t变化的图像可能是图中的（）4.（2013莆田二模）如图所示是测定自感系数很大的线圈l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s1b.断开s2c.拆除电流表d.拆除电阻r5.（2013烟台一模）如图甲所示，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度的大小为b，磁场在y轴方向足够宽，在x轴方向宽度为a。一直角三角形导线框abc（bc边的长度为a）从图示位置向右匀速穿过磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在图乙中感应电流i、bc两端的电压ubc与线框移动的距离x的关系图像正确的是（）6.假设两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为l，如图所示，一导线与两导轨相连，磁感应强度的大小为b的匀强磁场与导轨平面垂直。一电阻为r、质量为m的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后速度减小，最终稳定时离磁场上边缘的距离为h，整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。下列说法正确的是（）a.整个运动过程中回路的最大电流为mgblb.整个运动过程中导体棒产生的焦耳热为m（h+h）g-m3g2r22b4l4c.整个运动过程中导体棒克服安培力所做的功为mghd.整个运动过程中回路电流的功率为（mgbl）2r7.（2013海南高考）如图，水平桌面上固定有一半径为r的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r；空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向竖直向下；一长度为2r、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点。棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是（）a.拉力的大小在运动过程中保持不变b.棒通过整个圆环所用的时间为2rac.棒经过环心时流过棒的电流为b2arrd.棒经过环心时所受安培力的大小为8b2r2arr8.（2013漳州一模）如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右做匀速直线运动，经过半径为r、磁感应强度为b的圆形匀强磁场区域，则导体棒中的感应电动势e与导体棒位置x关系的图像是（）二、计算题（本题共2小题，共36分。需写出规范的解题步骤）9.（16分）（2013汕头一模）如图甲所示，水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距为d，右端通过导线与阻值为r的小灯泡l连接，在面积为s的cdfe矩形区域内有垂直金属导轨向上的匀强磁场，磁感应强度b随时间的变化如图乙所示，在t=0时，一阻值为r的金属棒在恒力f作用下由静止开始从ab位置沿导轨向右运动，当t=t0时恰好运动到cd位置，并开始在磁场中匀速运动。求：（1）0t0时间内通过小灯泡的电流；（2）金属棒在磁场中运动的速度大小；（3）金属棒的质量m。10.（20分）（2013西城一模）如图所示，两条光滑的金属导轨相距l=1m，其中mn段平行于pq段，位于同一水平面内，nn0段与qq0段平行，位于与水平面成倾角37的斜面上，且mnn0与pqq0均在竖直平面内。在水平导轨区域和倾斜导轨区域内分别有垂直于水平面和斜面的匀强磁场b1和b2，且b1=b2=0.5t。ab和cd是质量均为m=0.1kg、电阻均为r=4的两根金属棒，ab置于水平导轨上，cd置于倾斜导轨上，均与导轨垂直且接触良好。从t=0时刻起，ab棒在外力作用下由静止开始沿水平方向向右运动（ab棒始终在水平导轨上运动，且垂直于水平导轨），cd受到f=0.6-0.25t（n）沿斜面向上的力的作用，始终处于静止状态。不计导轨的电阻。（sin37=0.6，g取10m/s2）（1）求流过cd棒的电流强度icd随时间t变化的函数关系；（2）求ab棒在水平导轨上运动的速度vab随时间t变化的函数关系；（3）求从t=0时刻起，1.0s内通过ab棒的电荷量q；（4）若t=0时刻起，1.0s内作用在ab棒上的外力做功为w=16j，求这段时间内cd棒产生的焦耳热qcd。答案解析1.【解析】选a。钢窗打开时，向北穿过钢窗的磁通量减小，根据楞次定律，钢窗的活动边产生自下而上的微弱电流，故a正确。【变式备选】北半球地磁场的竖直分量向下。如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置边长为l的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向。下列说法中正确的是（）a.若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势高b.若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低c.若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为abcdad.若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为adcda【解析】选c。由右手定则知，若使线圈向东平动，线圈的ab边和cd边切割磁感线，c（b）点电势高于d（a）点电势，故a错；若线圈向北平动，线圈的bc边和ad边切割磁感线，线圈中无感应电流，a点电势与b点电势相等，b错误；若以ab为轴将线圈向上翻转，穿过线圈平面的磁通量将变小，由楞次定律可判得线圈中感应电流方向为abcda，c对，d错。2.【解析】选c。根据右手定则可知金属杆中感应电流的方向由nm，所以电阻r中的电流方向是ac；由e=blv，其他条件不变，磁感应强度变为原来的2倍，则感应电动势也变为原来的2倍。故c正确，a、b、d错误。3.【解析】选b。由图乙可知，13 s内无感应电流产生，所以穿过圆环的磁通量不变，所以排除c选项；对于a选项，01 s内，磁通量不变，感应电流为零，所以排除；对于b选项，从电流的方向看，01 s内，磁通量增大，由楞次定律可知电流方向是顺时针方向，而d项，01 s内，电流方向为逆时针方向，故选项b正确。4.【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，所以在干路开关断开前后自感线圈l中电流方向相同而电压表中电流方向相反。只要不断开s2，线圈l与电压表就会组成回路，若先断开干路开关，l中产生与原来电流同方向的自感电流，使电压表中指针反向转动从而可能损坏电压表。正确答案为b。5.【解析】选d。由楞次定律可知，线框刚进入磁场时产生的感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故线框中的感应电流沿逆时针方向，为正，又因为线框做匀速运动，故感应电流随位移线性增大；同理可知线框离开磁场时，产生的感应电流大小随位移线性增大，方向为负，选项a、b错误；bc两端的电压ubc跟感应电流成正比，故选项c错误，d正确。6.【解析】选b。导体棒进入磁场后，先做变减速运动，安培力逐渐减小，当减小到与重力相等时导体棒稳定，所以导体棒进入磁场时的速度最大，所产生的感应电动势最大，其感应电流也最大，由自由落体运动规律，进入磁场时的速度大小为v=2gh，产生的感应电动势为e=blv，由闭合电路欧姆定律得im=er=blvr=bl2ghr，选项a错；导体棒稳定后，产生的感应电动势为e=blv，根据平衡条件有mg=bil；由能量守恒定律可知，减少的机械能转化为回路的电能，电能又转化为内能，所以q=m（h+h）g-12mv2，由mg=bil，i=er=blvr得v=mgrb2l2，故q=m（h+h）g-m3g2r22b4l4，所以选项b正确；克服安培力做功与产生的焦耳热相等，所以选项c错；回路中的电流开始是变化的，所以选项d错。7.【解析】选d。导体棒在关于o点对称的两个位置，闭合回路的总电阻相同，但导体棒在o点右侧的速度大，感应电动势大，安培力f=bil也大，f拉-f=ma，f变化，所以f拉也变化，a错误；由运动学公式得12at2=2r，整理可得t=2ra，b错误；棒经过环心时经历的时间为12at中2=r，则t中=2ra，产生的感应电动势为e=blat中=2br2ra，此时回路总电阻r总=12rr，则流过棒的电流为i=er总=4b2rar，c错误；棒经过环心受到的安培力f=bil=b4b2rar2r=8b2r2rar，d正确。8.【解析】选a。在x=r左侧，设导体棒与圆的交点和圆心的连线与x轴正方向成角，则导体棒切割的有效长度l=2rsin，感应电动势与有效长度成正比，故在x=r左侧，感应电动势与x的关系为正弦图像关系，由对称性可知在x=r右侧与左侧的图像对称。故选a。9.【解题指南】解答本题应按以下思路：（1）0t0内，根据法拉第电磁感应定律求感应电动势。（2）t0以后，金属棒在匀强磁场中匀速运动，根据公式e=blv求感应电动势，再根据f=f安确定金属棒的速度大小。（3）在0t0内，由牛顿第二定律和运动学公式计算金属棒的质量。【解析】（1）0t0时间内，闭合电路产生的感应电动势e1=t=sbt=sb0t0（2分）通过小灯泡的电流i=e12r（1分）联立可得i=sb02rt0（1分）（2）若金属棒在磁场中匀速运动的速度为v，则金属棒产生的感应电动势e2=blv=b0dv（2分）金属棒中的电流i=e22r（1分）因为金属棒做匀速运动，有f=f安，即f=b0id（2分）联立解得v=2frb02d2（1分）（3）在0t0时间内，金属棒在恒力f作用下做匀加速运动，则由牛顿第二定律有f=ma（2分）由运动学公式有a=vt0（2分）联立解得金属棒的质量为m=b02d2t02r（2分）答案：（1）sb02rt0 （2）2frb02d2 （3）b02d2t02r10.【解析】（1）cd棒平衡，则f+fcd=mgsin37（2分）fcd=b2icdl（1分）得icd=0.5t（a）（2分）（2）cd棒中电流icd=iab=0.5t（a），（1分）则回路中电源电动势e=icdr总（1分）ab棒切割磁感线，产生的感应电动势为e=b1lvab（1分）解得ab棒的速度vab=8t（m/s）所以，ab棒做初速度为零的匀加速直线运动。（2分）（3）ab棒的加速度为a=8m/s2，1.0 s内的位移为s=12at2=1281.02m=4m（1分）根据i=er总=r总t=b1lsr总t，（1分）得q=it=b1lsr总=0.5148c=0.25c（2分）（4）t=1.0s时，ab棒的速度vab=8t（m/s）=8m/s（1分）根据动能定理w-w安=12mv2-0（2分）得1