高考物理 模拟新题分类汇编 电磁感应（含详解）.doc

l单元电磁感应l1电磁感应现象、楞次定律2k1l12011江苏物理卷 如图2所示，固定的水平长直导线中通有电流i，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行线框由静止释放，在下落过程中()图2a穿过线框的磁通量保持不变b线框中感应电流方向保持不变c线框所受安培力的合力为零d线框的机械能不断增大2k1l12011江苏物理卷 b【解析】 当线框由静止向下运动时，穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为顺时针且方向不发生变化，a错误，b正确；因线框上下两边所处的磁场强弱不同，线框所受的安培力的合力一定不为零，c错误；整个线框所受的安培力的合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能减小，d错误5l12011江苏物理卷 如图5所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计匀强磁场与导轨平面垂直阻值为r的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好t0时，将开关s由1掷到2.q、i、v和a 分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度下列图象正确的是()图5abcd图65l12011江苏物理卷 d【解析】 当开关s由1掷到2时，电容器开始放电，此时电流最大，棒受到的安培力最大，加速度最大，以后棒开始运动，产生感应电动势，棒相当于电源，利用右手定则可判断棒上端为正极，下端为负极，当棒运动一段时间后，电路中的电流逐渐减小，当电容器极板电压与棒两端电动势相等时，电容器不再放电，电路电流等于零，棒做匀速运动，加速度减为零，所以，b、c错误，d正确；因电容器两极板有电压，由qcu知电容器所带的电荷量不等于零，a错误. l2法拉第电磁感应定律、自感15l22011广东物理卷 将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()a感应电动势的大小与线圈的匝数无关b穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大c穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大d感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同15l22011广东物理卷 c【解析】 根据法拉第电磁感应定律en，感应电动势的大小与线圈的匝数、磁通量的变化率(磁通量变化的快慢)成正比，所以a、b选项错误，c选项正确；因不知原磁场变化趋势(增强或减弱)，故无法用楞次定律确定感应电流产生的磁场的方向，d选项错误19l22011北京卷 某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈l、小灯泡a、开关s和电池组e，用导线将它们连接成如图所示的电路检查电路后，闭合开关s，小灯泡发光；再断开开关s，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ()a电源的内阻较大 b小灯泡电阻偏大c线圈电阻偏大 d线圈的自感系数较大19l22011北京卷 c【解析】 电路达稳定状态后，设通过线圈l和灯a的电流分别为i1和i2，当开关s断开时，电流i2立即消失，但是线圈l和灯a组成了闭合回路，由于l的自感作用，i1不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱并维持短暂的时间，通过回路的电流从i1开始衰减，如果开始i1i2，则灯a会闪亮一下，即当线圈的直流电阻rlra时，会出现灯a闪亮一下的情况；若rlra，得i1i2，则不会出现灯a闪亮一下的情况综上所述，只有c项正确l3电磁感应与电路的综合19l3 m12011安徽卷 如图111所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为b.电阻为r、半径为l、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的o轴以角速度匀速转动(o轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为()图111a.b. c. d.【解析】 d线框在磁场中转动时产生感应电动势最大值em，感应电流最大值im，在转动过程中it图象如图所示(以逆时针方向为正方向)：设该感应电流的有效值为i，在一个周期t内：i2rtirt，解得：i，故选项abc错误，选项d正确6l32011海南物理卷 如图14所示，eof和eof为空间一匀强磁场的边界，其中eoeo，fofo，且eoof；oo为eof的角平分线，oo间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里一边长为l的正方形导线框沿oo方向匀速通过磁场，t0时刻恰好位于图示位置规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是()图15、l4电磁感应与力和能量的综合24l42011四川卷 如图19所示，间距l0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内在水平面a1b1b2a2区域内和倾角37的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度b10.4 t、方向竖直向上和b21 t、方向垂直于斜面向上的匀强磁场电阻r0.3 、质量m10.1 kg、长为l 的相同导体杆k、s、q分别放置在导轨上，s杆的两端固定在b1、b2点，k、q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好一端系于k杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m20.05 kg的小环已知小环以a6 m/s2的加速度沿绳下滑，k杆保持静止，q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力f作用下匀速运动不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：(1)小环所受摩擦力的大小；(2)q杆所受拉力的瞬时功率图19【解析】 (1)设小环受到力的摩擦力大小为f，由牛顿第二定律，有m2gfm2a代入数据，得f0.2 n(2)设通地k杆的电流为i1，k杆受力平衡，有fb1i1l设回路总电流为i，总电阻为r总，有i2i1r总r设q杆下滑速度大小为v，产生的感应电动势为e，有ieb2lvfm1gsinb2il拉力的瞬时功率为pfv联立以上方程，代入数据得p2 w24l42011全国卷 如图16所示，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为l，电阻不计在导轨上端并接两个额定功率均为p、电阻均为r的小灯泡整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒mn从图示位置由静止开始释放金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好已知某时刻后两灯泡保持正常发光重力加速度为g.求：(1)磁感应强度的大小；(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率图16【解析】 (1)设小灯泡的额定电流为i0，有pir由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经mn的电流为i2i0此时金属棒mn所受的重力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有mgbli联立式得b(2)设灯泡正常发光时，导体棒的速率为v，由电磁感应定律与欧姆定律得eblveri0联立式得v22l42011山东卷 如图17甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触用ac表示c的加速度，ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移图17乙中正确的是()图17【解析】 bd由机械能守恒定律mghmv2可得，c棒刚进入磁场时的速度为，此时c匀速运动；d做自由落体运动；当d进入磁场时，c在磁场中运动的距离为2h，此时，两棒的速度相同，不产生感应电流，两棒的加速度都为g，a项错误，b项正确当c出磁场时，d在磁场中运动的距离为h，此后，c做加速度为g的匀加速运动，d做变减速运动，直到出磁场，根据前面的分析可得，c项错误，d项正确23l4 2011重庆卷 有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图112所示，该机底面固定有间距为l、长度为d的平行金属电极电极间充满磁感应强度为b、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻r，绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻若橡胶带匀速运动时，电压表读数为u，求：图112(1)橡胶带匀速运动的速率；(2)电阻r消耗的电功率；(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功23. l42011重庆卷 【解析】 (1)设电动势为e，橡胶带运动速率为v.由eblv，eu得：v(2)设电功率为p，p(3)设电流强度为i，安培力为f，克服安培力做的功为w.由：i，fbil，wfd得：w图911l42011天津卷 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨mn、pq间距为l0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m0.02 kg，电阻均为r0.1 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度b0.2 t，棒ab在平行于导轨向上的力f作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止取g10 m/s2，问：(1)通过棒cd的电流i是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力f多大？(3)棒cd每产生q0.1 j的热量，力f做的功w是多少？112011天津卷 【解析】 (1)棒cd受到的安培力fcdilb棒cd在共点力作用下平衡，则fcdmgsin30由式，代入数据解得i1 a根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等fabfcd对棒ab，由共点力平衡知fmgsin30ilb代入数据解得f0.2 n(3)设在时间t内棒cd产生q0.1 j热量，由焦耳定律知qi2rt设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势eblv由闭合电路欧姆定律可知i由运动学公式知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移xvt力f做的功wfx综合上述各式，代入数据解得w0.4 j17l42011福建卷 如图15甲所示，足够长的u形光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中mn与pq平行且间距为l，导轨平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直，导轨电阻不计图14金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为r，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中()a运动的平均速度大小为v b下滑位移大小为c产生的焦耳热为qblvd受到的最大安培力大小为sinl5电磁感应综合23l52011浙江卷 如图甲所示，在水平面上固定有长为l2 m、宽为d1 m的金属“u”形导轨，在“u”形导轨右侧l0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示在t0时刻，质量为m0.1 kg的导体棒以v01 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为0.1 /m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10 m/s2)甲乙(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；(2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s内回路产生的焦耳热【答案】 (1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有mgmavtv0atxv0tat2导体棒速度减为零时，vt0代入数据解得：t1 s，x0.5 m，因xll，故导体棒没有进入磁场区域导体棒在1 s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x0.5 m(2)前2 s磁通量不变，回路电动势和电流分别为e0，i0后2 s回路产生的电动势为eld0.1 v回路的总长度为5 m，因此回路的总电阻为r50.5 电流为i0.2 a根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向(3)前2 s电流为零，后2 s有恒定电流，回路产生的焦耳热为qi2rt0.04 j.12011宁波模拟学习楞次定律的时候，老师往往会做如图x211所示的实验图中，a、b都是很轻的铝环，环a是闭合的，环b是不闭合的a、b环都固定在一根可以绕o点自由转动的水平细杆上，开始时整个装置静止当条形磁铁n极垂直a环靠近a时，a环将_；当条形磁铁n极垂直b环靠近b时，b环将_(填“靠近磁铁”、“远离磁铁”或“静止不动”)图x2111远离磁铁静止不动【解析】 环a是闭合的，当条形磁铁n极垂直a环靠近a时，里面有感应电流产生，感应电流将阻碍条形磁铁的靠近，圆环也会受到条形磁铁的反作用力而远离磁铁；当条形磁铁n极垂直b环靠近b时，环b是不闭合的，里面没有感应电流产生，b环将静止不动22011龙山模拟如图x212所示，让线圈由位置1通过一个匀强磁场的区域运动到位置2，下列说法中正确的是()图x212a线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且进入时的速度越大，感应电流越大b整个线圈在匀强磁场中匀速运动时，线圈中有感应电流，而且感应电流是恒定的 c整个线圈在匀强磁场中加速运动时，线圈中有感应电流，而且感应电流越来越大 d线圈穿出匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且感应电流越来越大2a【解析】 线圈进入匀强磁场区域的过程中，磁通量发生变化，线圈中有感应电流，而且进入时的速度越大，感应电动势越大，感应电流越大，a对；整个线圈在匀强磁场中无论是匀速、加速还是减速运动，磁通量都不发生变化，线圈中没有感应电流产生，b、c错；线圈穿出匀强磁场区域的过程中，磁通量发生变化，线圈中有感应电流，感应电流大小与运动的速度有关，匀速运动感应电流不变，加速运动感应电流增大，d错32011上海模拟如图x214所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看)()图x214a沿顺时针方向b先沿顺时针方向后沿逆时针方向c沿逆时针方向d先沿逆时针方向后沿顺时针方向3c【解析】 条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，向右的磁通量一直增加，根据楞次定律，环中的感应电流(自左向右看)为逆时针方向，c对42011苏北模拟如图x218所示，l是直流电阻为零、自感系数很大的线圈，a和b是两个相同的小灯泡，某时刻闭合开关s，通过a、b两灯泡中的电流ia、ib随时间t变化的图象如图x219所示，正确的是()图x218a bcd图x2194a【解析】 l是直流电阻为零、自感系数很大的线圈，当闭合开关s时，电流先从灯泡b所在支路流过，最后自感线圈把灯泡b短路，流过灯泡a的电流逐渐增大至稳定，流过灯泡b的电流最后减小到零，故a对52011青岛模拟如图x2112所示为几个有理想边界的磁场区域，相邻区域的磁感应强度大小相等、方向相反，区域的宽度均为l.现有一边长为l的正方形导线框由图示位置开始，沿垂直于区域边界的直线匀速穿过磁场区域，设逆时针方向为电流的正方向，图x2113中能正确反映线框中感应电流的是()abcd图x21135d【解析】 线框进入磁场中0至l的过程中，由右手定则，感应电流的方向为顺时针，即负方向，感应电流i，大小恒定，a、b不正确；线框进入磁场中l至2l的过程中，由右手定则，感应电流的方向为逆时针，即正方向，感应电流i，c错误，d正确62011龙岩质检矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，如图x2116甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度b随时间t变化的规律如图乙所示，则()图x2116a从0到t1时间内，导线框中电流的方向为adcbab从0到t1时间内，导线框中电流越来越小c从t1到t2时间内，导线框中电流越来越大d从t1到t2时间内，导线框bc边受到安培力大小保持不变6a【解析】 从0到t1时间内，垂直纸面向里的磁感应强度减小，磁通量减小，根据楞次定律可判断，产生顺时针方向的电流，故a正确；由公式es，i，由于磁感应强度均匀减小，为一恒定值，线框中产生的感应电流大小不变，故bc错误；磁感应强度b均匀变化，由公式fbilbc知：bc边受的安培力是变化的，故d错误72011济南模拟如图x221甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为l1 m，上端接有电阻r3 ，虚线oo下方是垂直于导轨平面的匀强磁场现将质量m0.1 kg、电阻r1 的金属杆ab从oo上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的vt图象如图乙所示(取g10 m/s2)求：(1)磁感应强度b；(2)杆在磁场中下落0.1 s过程中电阻r产生的热量图x2217【解析】 (1)由图象知，杆自由下落0.1 s进入磁场后以v1.0 m/s做匀速运动产生的电动势eblv杆中的电流i杆所受安培力f安bil由平衡条件得mgf安解得b2 t(2)电阻r产生的热量qi2rt0.075 j82011惠州模拟在质量为m1 kg的小车上竖直固定着一个质量m0.2 kg、高h0.05 m、总电阻r100 、n100匝的矩形线圈，且小车与线圈的水平长度l相同现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动，速度为v110 m/s，随后穿过与线圈平面垂直的磁感应强度b1.0 t的水平有界匀强磁场，方向垂直纸面向里，如图x223所示已知小车运动(包括线圈)的速度v随车的位移x变化的vx图象如图乙所示求：(1)小车的水平长度l和磁场的宽度d；(2)小车的位移x10 cm时线圈中的电流大小i以及此时小车的加速度a；(3)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻产生的热量q.甲乙图x2238【解析】 (1)由图可知，从x5 cm开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，受安培力作用，小车做减速运动，速度v随位移x减小，当x15 cm时，线圈完全进入磁场，线圈中感应电流消失，小车做匀速运动因此小车的水平长度l10 cm.当x30 cm时，线圈开始离开磁场 ，则d30 cm5 cm25 cm.(2)当x10 cm时，由图象可知，线圈右边切割磁感线的速度v28 m/s由闭合电路欧姆定律得，线圈中的电流i0.4 a此时线圈所受安培力fnbih2 n小车的加速度a1.67 m/s2(3)由图象可知，线圈左边离开磁场时，小车的速度为v32 m/s.线圈进入磁场和离开磁场时，克服安培力做功，线圈的动能减少，转化成电能消耗在线圈上产生电热线圈电阻发热量q(mm)(vv)57.6 j92011锦州模拟如图x224所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为r(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为b的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点a用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒ab.ab由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，b点的线速度为v，则这时ab两端的电压大小为()图x224a.b.c.dbav9a【解析】 当摆到竖直位置时，ab切割磁感线的瞬时感应电动势eb2a(v)bav.由闭合电路欧姆定律，uabbav，故选a.102011南京质检如图x225所示是两个互连的金属圆环，小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一，磁场垂直穿过大金属环所在区域当磁感应强度随时间均匀变化时，在大环内产生的感应电动势为e，则a、b两点间的电势差为()图x225a.e b.e c.e de10b【解析】 a、b间的电势差等于路端电压，而小环电阻占电路总电阻的，故uabe，b正确11【2011甘肃模拟】如图x226所示，虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场，直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴o以角速度匀速转动设线框中感应电流方向以逆时针为正，那么在图x227中能正确描述线框从图x226中所示位置开始转动一周的过程中线框内感应电流随时间变化情况的是()图x226abcd图x22711. a【解析】 直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴o以角速度匀速转动，进入磁场的过程中，穿过闭合回路的磁通量均匀增加，故产生的感应电流恒定，完全进入磁场后没有感应电流产生，由此就可判断a对12【2011南京质检】如图x231所示，在光滑绝缘水平面上，一矩形线圈冲入一匀强磁场，线圈全部进入磁场区域时，其动能恰好等于它在磁场外面时的一半设磁场宽度大于线圈宽度，那么() 图x231a线圈恰好在刚离开磁场的地方停下b线圈在磁场中某位置停下c线圈在未完全离开磁场时即已停下d线圈完全离开磁场以后仍能继续运动，不会停下来12d【解析】 线圈冲入匀强磁场时，产生感应电流，线圈受安培力作用做减速运动，动能也减少同理，线圈冲出匀强磁场时，动能减少，进、出时减少的动能都等于安培力做的功由于进入时的速度大，故感应电流大，安培力大，安培力做的功也多，减少的动能也多，而线圈离开磁场过程中损失的动能少于它进入磁场时损失的动能，即少于它在磁场外面时动能的一半，因此线圈离开磁场