【聚集高考】高三物理一轮复习 （对点训练+通关训练）专题10 电磁感应.doc

【聚集高考】2014高三物理一轮复习对点训练+通关训练：专题10电磁感应考点1电磁感应现象与条件1.如图所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用1和2表示穿过大小两环的磁通量，则有( c )a12 b1e2，a端为正 be1e2，b端为正ce1e2，a端为正 de1e2， b端为正解析：根据eblv，e1b2r，e2b2r，可见e1e2，又根据右手定则判断电流方向从a流向b，在电源内部，电流是从负极流向正极的，所以选d.3.(双选)(2012四川卷)半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为r0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为b.杆在圆环上以速度v平行于直径ce向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心o开始，杆的位置由确定，如图所示则( ad )a0时，杆产生的电动势为2bavb时，杆产生的电动势为bavc0时，杆受的安培力大小为d时，杆受的安培力大小为解析：当0时，杆在圆心位置，切割磁感线的有效长度等于圆环直径，杆产生的感应电动势为e2bav，a正确；当时，杆切割磁感线的有效长度等于圆环半径，杆产生的感应电动势为ebav，b错误；当0时，回路的总电阻r1(2aa)r0，杆受的安培力f1bi1l1，c错误；当时，回路的总电阻r2(aa)r0，杆受的安培力f2bi2l2，d正确4.如图所示，两块距离为d的金属板水平放置，将其用导线和开关与一个匝数为n的线圈连接，线圈所处的空间有方向竖直向上且大小变化的磁场b，两金属板间放一台压力传感器，传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的小球s断开时传感器上有示数，s闭合时传感器上示数为2mg，则线圈中的磁场b的变化情况和磁通量变化率分别是( b )a正在增加， b正在减弱，c正在减弱， d正在增加，解析：根据平衡条件可得，小球受到向下的电场力等于mg，因为小球带正电，则下板为负极板，根据楞次定律可知，磁场在减弱，由qmg，根据法拉第电磁感应定律un，联立可得b正确5.如图(a)所示，面积s0.2m2、匝数n630匝、总电阻r1.0的线圈处在变化的磁场中，磁感应强度b随时间t按图(b)所示规律变化，方向垂直线圈平面图(a)中的传感器可看成一个纯电阻r，并标有“3v0.9w”，滑动变阻器r0上标有“101a”，试回答下列问题：(1)设磁场垂直纸面向外为正方向，试判断通过电流表的电流方向；(2)为了保证电路的安全，求电路中允许通过的最大电流；(3)若滑动变阻器触头置于最左端，为了保证电路的安全，图(b)中的t0最小值是多少？答案(1)向右(2)0.3a(3)40s解析：(1)由楞次定律和安培定则判断得，通过电流表的电流向右(2)传感器正常工作时的电阻r10，工作电流i0.3a，由于滑动变阻器的工作电流是1a，所以电路允许通过的最大电流为i0.3a.(3)滑动变阻器触头位于最左端时外电路的电阻为r外20，故电源电动势的最大值ei(r外r)6.3v由法拉第电磁感应定律e解得t040s6.如图所示，磁感应强度b0.2t的匀强磁场中有一折成30角的金属导轨aob，导轨平面垂直磁场方向一条直导线mn垂直ob方向放置在导轨上并接触良好当mn以v4m/s的速度从导轨o点开始向右沿水平方向匀速运动时，若所有导线单位长度的电阻0.1/m，求：(1)经过时间t后，闭合回路的感应电动势的瞬时值；(2)时间t内，闭合回路的感应电动势的平均值；(3)当时间为t时，闭合回路中的电流大小和方向答案(1)1.84tv(2)0.92tv(3)1.69a，逆时针方向解析：(1)设运动时间t后，直导线mn在ob上移动了xvt4t，mn的有效长度lxtan 30t；感应电动势的瞬时值eblv0.2t4v1.84tv.(2)这段时间内感应电动势的平均值blv0.24v0.92tv.(3)随t增大，回路电阻增大，当时间为t时，回路总长度l4t()t10.9t，回路总电阻rl10.9t0.11.09t，回路总电流ia1.69a，电流大小恒定，由右手定则知，电流方向沿逆时针考点3自感、涡流、电磁阻尼与电磁驱动1.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈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( c )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解析：当线圈的电阻小于小灯泡电阻时，闭合开关，小灯泡发光，这时线圈中电流大于小灯泡中电流断开开关，由于自感，线圈中产生自感电动势，线圈与小灯泡构成闭合回路，造成小灯泡闪亮一下熄灭所以最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是产生自感电动势的支路电阻偏大，线圈电阻偏大，选项c正确2.(多选)磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( bc )a防止涡流而设计的 b利用涡流而设计的c起电磁阻尼的作用 d起电磁驱动的作用解析：线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后较快停下来所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用bc正确3.如图所示的电路中，电源的电动势为e，内阻为r，电感l的电阻不计，电阻r的阻值大于灯泡d的阻值，在t0时刻闭合开关s，经过一段时间后，在tt1时刻断开s，下列表示a、b两点间电压uab随时间t变化的图像中，正确的是( b )解析：开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，电压uab逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，所以正确选项b.4.(多选)如图电路中，自感线圈电阻很小(可忽略不计)，自感系数很大a、b、c是三只完全相同的灯泡则s闭合后( bcd )as闭合瞬间，三个灯都不亮bs闭合瞬间，a灯最亮，b灯和c灯亮度相同cs闭合后过一会儿，a灯逐渐变暗，最后完全熄灭ds闭合后过一会儿，b、c灯逐渐变亮，最后亮度相同解析：s闭合的时间，l阻抗很大，相当于断路，此刻仅a、b、c接在电路申，b、c并联再与a灯串联，故a灯上分配电压大，a、b、c三个灯同时发亮，a灯最亮故选项b正确s闭合后，l逐渐趋于稳定，即l的感抗逐渐减小，最后完全消失由于l的纯电阻可忽略不计，因此，此时l对a相当于短路，所以灯a逐渐变暗，最后熄灭，而b、c灯逐渐变亮，最后亮度相同，故选项c、d、正确，bcd都正确5.(多选)在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道，一导体圆环自轨道右侧的p点无初速度滑下，则下列判断正确的是( ac )a圆环中将有感应电流产生b圆环能滑到轨道左侧与p点等高处c圆环最终停在轨道的最低点d圆环将会在轨道上永远的滑动下去解析：由于直线电流周围的磁场是非匀强磁场，离导线越远磁场越弱，导体圆环在滑动过程中，环内磁通量不停的变化，产生感应电流，有电磁阻尼的作用，直到圆环停在轨道的最低点6.(多选)如图所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒与电路接触良好当导体棒ab在外力f作用下从左向右做匀加速直线运动时，若不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡l未被烧毁，电容器c未被击穿，则该过程中( ad )a感应电动势将变大b电容器c的上极板带负电c电容器两极板间的电场强度将减小d灯泡的亮度变大解析：因ab棒做匀加速直线运动，由eblv知，感应电动势增大，回路中的电流变大，灯泡变亮，故a、d正确；因v均匀增大，电动势增大，则电容器两端电压增大，极板间的电场强度增大，c错；由右手定则知，电容器c的上极板带正电，b错误锦囊1电磁感应中电路与图像问题的分析1.如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd.b、d间连有一固定电阻r，导轨电阻可忽略不计mn为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为r.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为b，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对mn施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动令u表示mn两端电压的大小，则( a )aublv，流过固定电阻r的感应电流由b到dbublv，流过固定电阻r的感应电流由d到bcublv，流过固定电阻r的感应电流由b到ddublv，流过固定电阻r的感应电流由d到b解析：由法拉第电磁感应定律知，导体棒产生的感应电动势为blv，mn两端电压为路端电压，故u，由右手定则可以判断电路中感应电流的方向由b到d，a正确2.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如下图所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是( b )解析：设此题中磁感应强度为b，线框边长为l，速度为v，则四种情况的感应电动势都是blv，但b中ab为电源，a、b两点间的电势差为路端电压uabblv，其他三种情况下，uabblv，故选b.3.(2012新课标卷)如图所示，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行已知在t0到tt1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是( a ) 解析：由楞次定律可判断出b、d选项对应的线框中的感应电流总是沿逆时针方向，b、d错误；c选项对应的线框受到的安培力的合力始终水平向左，c错误；故只有a正确4.(多选)一个闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，设磁场方向向里为磁感应强度b的正方向，线圈中的箭头为电流i的正方向线圈及线圈中感应电流i随时间变化的图线如图所示，则磁感应强度b随时间变化的图线可能是图中的( cd )解析：图示线圈中感应电流的方向是顺时针为正，由其感应电流的图像可知线圈中开始的电流是逆时针方向，感应电流的磁场是垂直于纸面出来的，若是原磁场是进去的(正方向)，则原磁场应是加强的，在bt图像上的斜率为正值，经过t/4后，感应电流反向，说明原磁场是减弱的，图像的斜率为负值，再过t/2，图像的斜率为正值所以c、d两图正确5.两根光滑的长直金属导轨mn、mn平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，m、m处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为r，电容器的电容为c.长度也为l、阻值同为r的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为b、方向竖直向下的匀强磁场中ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为q.求：(1)ab运动速度v的大小；(2)电容器所带的电荷量q.解析：(1)设ab上产生的感应电动势为e，回路中电流为i，ab运动距离s所用的时间为t，则有：eblvisvtqi2(4r)t由上述方程得：v(2)设电容器两极板间的电势差为u，则有：uir电容器所带电荷量qcu解得q6.如图甲所示，在水平面上固定有长为l2m、宽为d1m的金属“u”形导轨，在“u”形导轨右侧l0.5m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m0.1kg的导体棒以v01m/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磁场的影响(取g10m/s2)(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况；(2)计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4s内回路产生的焦耳热解析：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有mgmav1v0atxv0tat2导体棒停止运动，即v10，代入数据解得：t1s，x0.5m，导体棒没有进入磁场区域导体棒在1s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x0.5m(2)前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为e0，i0后2s回路产生的电动势为eld0.1v回路的总长度为5m，因此回路的总电阻为r50.5电流为i0.2a根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向(3)前2s电流为零，后2s有恒定电流，焦耳热为qi2rt0.04j锦囊2电磁感应中能量与动力学问题的分析1.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴oo旋转，当给以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止，若将两环分别置于磁感应强度b大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向垂直，乙环的转轴与磁场方向平行，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是( a )a. 甲环先停b. 乙环先停c. 两环同时停下d. 无法判断两环停止的先后解析：两环均在匀强磁场中以相同的角速度转动，由图可知：甲环的磁通量会发生变化，甲环的动能要转化为电能，而乙环中无磁通量的变化，不会产生感应电流，故甲环先停下来a选项正确2.如图所示，固定的水平长直导线中通有电流i，下方有一矩形线框，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( b )a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方向，且方向不发生变化，a错误，b正确；因线框上下两边所在处的磁感应强度不同，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3.(多选)如图所示，电阻为r，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑经一段时间后闭合开关s，则s闭合后( ad )a导体棒ef的加速度可能大于gb导体棒ef的加速度一定小于gc导体棒ef最终速度随s闭合时刻的不同而不同d导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒解析：释放瞬间，金属棒只受重力作用，所以其加速度等于重力加速度金属棒向下切割磁感线，产生的电流由cb流经r，当速度为v时，则安培力方向向上，金属所受合力可能大于重力，即加速度可能大于g；从能量守恒方面看，重力势能的减少量等于动能的增加量与电阻r上产生的总热量之和，即导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒4.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程是yx2，下半部分处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)一个小金属圆环从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滚假设抛物线足够长，金属圆环沿抛物线下滚后产生的焦耳热的总量是( d )amgb b.mv2cmg(ba) dmg(ba)mv2解析：金属块在进入磁场或离开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生电流，进而产生焦耳热最后，金属块在高为a的曲面上做往复运动减少的机械能为mg(ba)mv2，由能量的转化和守恒可知，减少的机械能全部转化成焦耳热，即选d.5.如图，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