2012高考必备-物理试题分类汇编—电磁感应.pdf

21 世纪教育网 中国最大型 最专业的中小学教育资源门户网站 版权所有 21 世纪教育网 高考物理试题分类汇编高考物理试题分类汇编 电磁感应电磁感应 09 年上海物理 13 如图 金属棒 ab 置于水平放置的 U 形光滑导轨上 在 ef 右侧存 在有界匀强磁场B 磁场方向垂直导轨平面向下 在 ef 左侧的无磁场区域 cdef 内有一半径很 小的金属圆环 L 圆环与导轨在同一平面内 当金属棒 ab 在水平恒力F作用下从磁场左边界 ef 处由静止开始向右运动后 圆环 L 有 填收缩 扩张 趋势 圆环内产生的感 应电流 填变大 变小 不变 答案 收缩 变小 解析解析 由于金属棒 ab 在恒力 F 的作用下向右运动 则 abcd 回路中产生逆时针方向的感应 电流 则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场 随着金属棒向右加速运动 圆环的磁通量将 增大 依据楞次定律可知 圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大 又由于金属棒 向右运动的加速度减小 单位时间内磁通量的变化率减小 所以在圆环中产生的感应电流不 断减小 09 年上海卷 9 信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区 每个磁化区代表 了二进制数 1 或 0 用以储存信息 刷卡时 当磁条以某一速度拉过信用卡阅读器的检测头时 在检测头的线圈中会产生变化的电压 如图 1 所示 当信用卡磁条按图 2 所示方向以该速 度拉过阅读检测头时 在线圈中产生的电压随时间的变化关系正确的是 21 世纪教育网 中国最大型 最专业的中小学教育资源门户网站 版权所有 21 世纪教育网 答案 B 09 年山东卷 21 如图所示 一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路 虚线 MN 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度 v 向右匀速进入磁场 直径 CD 始络与 MN 垂直 从 D 点到达边界开始到 C 点进入磁场为止 下列结论正确的 是 A 感应电流方向不变 B CD 段直线始终不受安培力 C 感应电动势最大值 E Bav D 感应电动势平均值 1 4 EBav 答案 ACD 解析解析 在闭合电路进入磁场的过程中 通过闭合电路的磁通量逐渐增大 根据楞次定律 可知感应电流的方向为逆时针方向不变 A 正确 根据左手定则可以判断 受安培力向下 B 不正确 当半圆闭合回路进入磁场一半时 即这时等效长度最大为 a 这时感应电动势最大 E Bav C 正确 感应电动势平均值 2 1 1 2 2 4 Ba EBav a t v D 正确 考点 楞次定律 安培力 感应电动势 左手定则 右手定则 提示 感应电动势公式E t 只能来计算平均值 利用感应电动势公式EBlv 计算时 l 应是等效长度 即垂直切割磁感线的长度 09 年重庆卷 20 题 20 图为一种早期发电机原理示意图 该发电机由固定的圆形线圈 和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成 两磁极相对于线圈平面对称 在磁极绕转轴匀速转动 过程中 磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧 XOY运动 O是线圈中心 则 21 世纪教育网 中国最大型 最专业的中小学教育资源门户网站 版权所有 21 世纪教育网 A 从 X 到 O 电流由 E 经 G 流向 F 先增大再减小 B 从 X 到 O 电流由 F 经 G 流向 E 先减小再增大 C 从 O 到 Y 电流由 F 经 G 流向 E 先减小再增大 D 从 O 到 Y 电流由 E 经 G 流向 F 先增大再减小 答案 D 09 年福建卷 18 如图所示 固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距 为 d 其右端接有阻值为 R 的电阻 整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为 B 的匀强磁场 中 一质量为 m 质量分布均匀 的导体杆 ab 垂直于导轨放置 且与两导轨保持良好接触 杆与导轨之间的动摩擦因数为 u 现杆在水平向左 垂直于杆的恒力 F 作用下从静止开始沿导 轨运动距离 L 时 速度恰好达到最大 运动过程中杆始终与导轨保持垂直 设杆接入电路 的电阻为 r 导轨电阻不计 重力加速度大小为 g 则此过程 A 杆的速度最大值为 B 流过电阻 R 的电量为 C 恒力 F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D 恒力 F 做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量 答案 BD 解析解析 当杆达到最大速度vm时 0 22 rR vdB mgF m 得 22d B rRmgF vm A 错 由公式 rR BdL rR SB rR q B 对 在棒从开始到达到最大速度的过程中由动能 定理有 KfF EWWW 安 其中mgWf QW 安 恒力F做的功与摩擦力做 的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和 C 错 恒力F做的功与安倍力做的功 21 世纪教育网 中国最大型 最专业的中小学教育资源门户网站 版权所有 21 世纪教育网 之和等于于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和 D 对 09 年浙江卷 17 如图所示 在磁感应强度大小为 B 方向 竖直向上的匀强磁场中 有一质量为m 阻值为R的闭合矩形金 属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点 并可绕O点摆动 金 属线框从右侧某一位置静止开始释放 在摆动到左侧最高点的过程 中 细杆和金属线框平面始终处于同一平面 且垂直纸面 则线框 中感应电流的方向是 A adcba B dabcd C 先是dabcd 后是adcba D 先是adcba 后是dabcd 答案 B 解析解析 由楞次定律 一开始磁通量减小 后来磁通量增大 由 增反 减同 可知电 流方向是dabcd 09 年海南物理 4 一长直铁芯上绕有一固定线圈 M 铁芯右端与一木质圆柱密接 木 质圆柱上套有一闭合金属环 N N 可在木质圆柱上无摩擦移动 M 连接在如图所示的电路中 其中 R 为滑线变阻器 1 E和 2 E为直流电源 S 为单刀双掷开关 下列情况中 可观测到 N 向 左运动的是 A 在 S 断开的情况下 S 向 a 闭合的瞬间 B 在 S 断开的情况下 S 向 b 闭合的瞬间 C 在 S 已向 a 闭合的情况下 将 R 的滑动头向 c 端移动时 D 在 S 已向 a 闭合的情况下 将 R 的滑动头向 d 端移动时 答案 C 09 年全国卷 24 15 分 如图 匀强磁场的磁感应强度方 向垂直于纸面向里 大小随时间的变化率 B k t k为负的常 量 用电阻率为 横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方 框 将方框固定于纸面内 其右半部位于磁场区域中 求 1 导线中感应电流的大小 21 世纪教育网 中国最大型 最专业的中小学教育资源门户网站 版权所有 21 世纪教育网 2 磁场对方框作用力的大小随时间的变化 1 8 kls I 2 2 2 8 k l s 解析解析 本题考查电磁感应现象 1 线框中产生的感应电动势kl t sB t 2 2 1 在线框产生的感应电流 R I s l R 4 联立 得 8 kls I 2 导线框所受磁场力的大小为BIlF 它随时间的变化率为 t B Il t F 由以上式联 立可得 8 22 slk t F 09 年北京卷 23 18 分 单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流 量 以下简称流量 由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体 如自来水 啤酒等 流量 的装置 称为电磁流量计 它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成 传感器的结构如图所示 圆筒形测量管内壁绝缘 其上装有一对电极a和 c a c 间的距离 等于测量管内径 D 测量管的轴线与 a c 的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相 互垂直 当导电液体流过测量管时 在电极 a c 的间出现感应电动势 E 并通过与电极连接 的仪表显示出液体流量 Q 设磁场均匀恒定 磁感应强度为 B 1 已知 33 0 40 205 10 0 12 Dm BT Qs 设液体在测量管内各处流速相同 试求 E 的大小 去 3 0 2 一新建供水站安装了电磁流量计 在向外供水 时流量本应显示为正值 但实际显示却为负值 经检查 原因是误将测量管接反了 既液体由测量管出水口流入 从如水口流出 因为已加压充满管道 不便再将测量管拆 下重装 请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便 方法 3 显示仪表相当于传感器的负载电阻 其阻值记 21 世纪教育网 中国最大型 最专业的中小学教育资源门户网站 版权所有 21 世纪教育网 为 Ra c 间导电液体的电阻 r 随液体电阻率色变化而变化 从而会影响显示仪表的示数 试 以 E R r 为参量 给出电极 a c 间输出电压 U 的表达式 并说明怎样可以降低液体电阻率 变化对显示仪表示数的影响 解析 解析 1 导电液体通过测量管时 相当于导线做切割磁感线的运动 在电极 a c 间切割感 应线的液柱长度为 D 设液体的流速为 v 则产生的感应电动势为 E BDv 由流量的定义 有 Q Sv v D 4 2 式联立解得 D BQ D Q BDE 44 2 代入数据得VVE 3 3 100 1 4 03 12 0105 24 2 能使仪表显示的流量变为正值的方法简便 合理即可 如 改变通电线圈中电流的方向 使磁场 B 反向 或将传感器输出端对调接入显示仪表 3 传感器的显示仪表构成闭合电路 有闭合电路欧姆定律 rR E I RrI E rR RE IRU 输入显示仪表是 a c 间的电压 U 流量示数和 U 一一对应 E 与液体电阻率无关 而 r 随电阻率的变化而变化 由 式可看出 r 变化相应的 U 也随之变化 在实际流量不变的情 况下 仪表显示的流量示数会随 a c 间的电压 U 的变化而变化 增大 R 使 R r 则 U E 这样就可以降低液体电阻率的变化对显示仪表流量示数的影响 09 年上海物理 24 14 分 如图 光滑的平行金属导轨水平放置 电阻不计 导轨 间距为l 左侧接一阻值为R的电阻 区域 cdef 内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场 磁 场宽度为s 一质量为m 电阻为r的金属棒 MN 置于导轨上 与导轨垂直且接触良好 受到 F 0 5v 0 4 N v为金属棒运动速度 的水平力作用 从磁场的左边界由静止开始运动 测得电阻两端电压随时间均匀增大 已知l 1m m 1kg R 0 3 r 0 2 s 1m 21 世纪教育网 中国最大型 最专业的中小学教育资源门户网站 版权所有 21 世纪教育网 1 分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动 2 求磁感应强度B的大小 3 若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v v0 B2l2 m R r x 且棒在运 动到 ef 处时恰好静止 则外力F作用的时间为多少 4 若在棒未出磁场区域时撤去外力 画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对 应的各种可能的图线 解析解析 1 金属棒做匀加速运动 R两端电压U I v U随时间均匀增大 即v随时 间均匀增大 加速度为恒量 2 F B 2l2v R r ma 以F 0 5v 0 4 代入得 0 5 B2l2 R r v 0 4 a a与v无关 所以a 0 4m s2 0 5 B2l2 R r 0 得B 0 5T 3 x1 1 2 at2 v0 B2l2 m R r x2 at x1 x2 s 所以 1 2 at2 m R r B2l2 at s 得 0 2t2 0 8t 1 0 t 1s 4 可能图线如下 09 年广东物理 18 15 分 如图 18 a 所示 一个电阻值为R R R R 匝数为n的圆形金 属线与阻值为 2R的电阻 R1连结成闭合回路 线圈的半径为 r1 在线圈中半径为 r2的圆形区域 存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场 磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图 18 b 所 示 图线与横 纵轴的截距分别为t t t t0 0 0 0和B B B B0 0 0 0 导线的电阻不计 求 0 至t t t t1 1 1 1时间内 1 通过电阻 R R R R1 1 1 1上的电流大小和方向 2 通过电阻 R R R R1 1 1 1上的电量q及电阻 R1上产生的热量 21 世纪教育网 中国最大型 最专业的中小学教育资源门户网站 版权所有 21