2010版《五年高考三年模拟》精品物理题库：第十二章_电.doc

电磁感应 第十二章第十二章 电磁感应电磁感应 第一部分第一部分 五年高考题荟萃五年高考题荟萃 20092009 年高考新题年高考新题 一 选择题一 选择题 1 1 09 09 上海物理上海物理 13 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 2 2 09 09 上海上海 9 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 B 电磁感应 3 3 09 09 山东山东 21 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 ACD 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 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 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 4 4 09 09 重庆重庆 20 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AXOY运动 O是线圈中心 则 D 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 5 5 09 09 福建福建 18 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 电磁感应 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 BD 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 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 6 6 09 09 浙江浙江 17 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 B A adcba B dabcd C 先是dabcd 后是adcba D 先是adcba 后是dabcd 电磁感应 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 7 7 09 09 海南物理海南物理 4 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 C 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 二 非选择题二 非选择题 8 8 09 09 全国卷全国卷 24 24 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 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 电磁感应 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 9 9 09 09 北京北京 23 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 其阻值记为 R a 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 电磁感应 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 0 105 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 10 10 09 09 上海物理上海物理 24 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 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 x 且棒在运动 B2l2 m R r 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 电磁感应 恒量 2 F ma 以 F 0 5v 0 4 B2l2v R r 代入得 0 5 v 0 4 a B2l2 R r a 与 v 无关 所以 a 0 4m s2 0 5 0 B2l2 R r 得 B 0 5T 3 x1 at2 v0 x2 at x1 x2 s 所以 at2 at s 1 2 B2l2 m R r 1 2 m R r B2l2 得 0 2t2 0 8t 1 0 t 1s 4 可能图线如下 11 11 09 09 广东物理广东物理 18 18 15 分 如图 18 a 所示 一个电阻值为 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 t0和 B0 导线的电阻不计 求 0 至 t1时间内 1 通过电阻 R1上的电流大小和方向 2 通过电阻 R1上的电量 q 及电阻 R1上产生的热量 解析解析 由图象分析可知 0 至 1 t时间内 0 0 BB tt 由法拉第电磁感应定律有 B Enns tt 而 2 2 sr 电磁感应 由闭合电路欧姆定律有 1 1 E I RR 联立以上各式解得 通过电阻 1 R上的电流大小为 2 02 1 0 3 nBr I Rt 由楞次定律可判断通过电阻 1 R上的电流方向为从 b 到 a 通过电阻 1 R上的电量 2 021 1 1 0 3 nBr t qI t Rt 通过电阻 1 R上产生的热量 2224 2 021 11 1 2 0 2 9 n Br t QI R t Rt 2005 20082005 2008 年高考试题分类汇编 电磁感应年高考试题分类汇编 电磁感应 一 选择题一 选择题 1 1 08 08 全国全国 20 20 矩形导线框 abcd 固定在匀强磁 场中 磁感线的方向与导线框所在平面垂直 规定磁场 的正方向垂直低面向里 磁感应强度 B 随时间变化的规 律如图所示 若规定顺时针方向为感应电流 I 的正方向 下列各图中正确的是 D 解析 解析 0 1s 内 B 垂直纸面向里均匀增大 则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线圈中产 生恒定的感应电流 方向为逆时针方向 排除 A C 选项 2s 3s 内 B 垂直纸面向外均匀增 大 同理可得线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向 排除 B 选项 D 正确 2 2 08 08 全国全国 21 21 如图 一个边长为 l 的正方形虚线框内有 垂直于纸面向里的匀强磁场 一个边长也为 l 的正方形导线框所 在平面与磁场方向垂直 虚线框对角线 ab 与导线框的一条边垂 直 ba 的延长线平分导线框 在 t 0 时 使导线框从图示位置 a b 电磁感应 开始以恒定速度沿 ab 方向移动 直到整个导线框离开磁场区域 以 i 表示导线框中感应电流 的强度 取逆时针方向为正 下列表示 i t 关系的图示中 可能正确的是 C 解析 解析 从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中 线框切割磁感线的有效长度逐渐 增大 所以感应电流也逐渐拉增大 A 项错误 从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁 场边界时 切割磁感线有效长度不变 故感应电流不变 B 项错 当正方形线框下边离开磁 场 上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中 磁通量减少的稍慢 故这两 个过程中感应电动势不相等 感应电流也不相等 D 项错 故正确选项为 C 3 3 08 08 四川四川 17 17 在沿水平方向的匀强磁场中 有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴 自由转动 开始时线圈静止 线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直 所成的锐角为 在 磁场开始增强后的一个极短时间内 线圈平面 B A 维持不动 B 将向使 减小的方向转动 C 将向使 增大的方向转动 D 将转动 因不知磁场方向 不能确定 会增大还是会减小 解析 解析 由楞次定律可知 当磁场开始增强时 线圈平面转动的效果是为了减小线圈磁通量的 增加 而线圈平面与磁场间的夹角越小时 通过的磁通量越小 所以将向使减小的方向转 动 4 4 08 08 江苏江苏 8 8 如图所示的电路中 三个相同的灯泡a b c和电感L1 L2与直流电源连 接 电感的电阻忽略不计 电键K从闭合状态突然断开时 下列判断正确的有 AD A a先变亮 然后逐渐变暗 B b先变亮 然后逐渐变暗 C c先变亮 然后逐渐变暗 D b c都逐渐变暗 解析 考查自感现象 电键 K 闭合时 电感 L1和 L2的电流均等于三个灯泡的电流 断开电 电磁感应 键 K 的瞬间 电感上的电流 i 突然减小 三个灯泡均处于回路中 故 b c 灯泡由电流 i 逐渐 减小 B C 均错 D 对 原来每个电 感线圈产生感应电动势均加载于灯泡 a 上 故灯泡 a 先变亮 然后逐渐变暗 A 对 本题涉及到自感现象中的 亮一下 现象 平时要注意透彻 理解 5 5 08 08 海南海南 1 1 法拉第通过静心设计的一系列试验 发现了电磁感应定律 将历史上认 为各自独立的学科 电学 与 磁学 联系起来 在下面几个典型的实验设计思想中 所作 的推论后来被实验否定的是 A A 既然磁铁可使近旁的铁块带磁 静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷 那么静止导线 上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流 B 既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势 那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中 感应出电流 C 既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流 那么静止的磁铁也可在近旁运动的 导体中感应出电动势 D 既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势 那么运动导线上的稳恒电流也可在近 旁的线圈中感应出电流 解析 解析 对 A 选项 静止的导线上的稳恒电流附近产生稳定的磁场 通过旁边静止的线圈不会 产生感应电流 A 被否定 稳恒电流周围的稳定磁场是非匀强磁场 运动的线圈可能会产生 感应电流 B 符合事实 静止的磁铁周围存在稳定的磁场 旁边运动的导体棒会产生感应电 动势 C 符合 运动的导线上的稳恒电流周围产生运动的磁场 即周围磁场变化 在旁边的 线圈中产生感应电流 D 符合 6 6 08 08 海南海南 10 10 一航天飞机下有一细金属杆 杆指向地心 若仅考虑地磁场的影响 则 当航天飞机位于赤道上空 AD A 由东向西水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 B 由西向东水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 C 沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由下向 上 D 沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时 金属杆中一定没有感应电动势 解析 解析 如图 设观察方向为面向北方 左西右东 则地磁场方向平行赤道表面向北 若飞机 由东向西飞行时 由右手定则可判断出电动势方向为由上向下 若飞机由西向东飞行时 由 电磁感应 右手定则可判断出电动势方向为由下向上 A 对 B 错 沿着经过地磁极的那条经线运动时 速度方向平行于磁场 金属杆中一定没有感应电动势 C 错 D 对 7 7 08 08 重庆重庆 18 18 如图所示 粗糙水平桌面上有一质量为 m 的铜质矩形线圈 当一竖直放 置的条形磁铁从线圈中线 AB 正上方等高快速经过时 若线圈始终不动 则关于线圈受到的 支持力 FN及在水平方向运动趋势的正确判断是 D A FN先小于 mg 后大于 mg 运动趋势向左 B FN先大于 mg 后小于 mg 运动趋势向左 C FN先大于 mg 后大于 mg 运动趋势向右 D FN先大于 mg 后小于 mg 运动趋势向右 解析解析 本题考查电磁感应有关的知识 本题为中等难度题目 条形磁铁从线圈正上方等高快 速经过时 通过线圈的磁通量先增加后又减小 当通过线圈磁通量增加时 为阻碍其增加 在竖直方向上线圈有向下运动的趋势 所以线圈受到的支持力大于其重力 在水平方向上有 向右运动的趋势 当通过线圈的磁通量减小时 为阻碍其减小 在竖直方向上线圈有向上运 动的趋势 所以线圈受到的支持力小于其重力 在水平方向上有向右运动的趋势 综上所述 线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力 运动趋势总是向右 8 8 08 08 上海上海 6 6 老师做了一个物理小实验让学生观察 一轻质横杆两侧各固定一金属环 横杆克绕中心点自由转动 老师拿一条形磁铁插向其中一个小环 后又取出插向另一个小环 同学们看到的现象是 B A 磁铁插向左环 横杆发生转动 B 磁铁插向右环 横杆发生转动 C 无论磁铁插向左环还是右环 横杆都不发生转动 D 无论磁铁插向左环还是右环 横杆都发生转动 解析 解析 左环没有闭合 在磁铁插入过程中 不产生感应电流 故横杆不发生转动 右环闭合 在磁铁插入过程中 产生感应电流 横杆将发生转动 9 9 08 08 宁夏宁夏 16 16 如图所示 同一平面内的三条平行导线 串有两个最阻 R 和 r 导体棒 PQ 与三条导线接触良好 匀 强磁场的方向垂直纸面向里 导体棒的电阻可忽略 当导体 棒向左滑动时 下列说法正确的是 B 电磁感应 A 流过 R 的电流为由 d 到 c 流过 r 的电流为由 b 到 a B 流过 R 的电流为由 c 到 d 流过 r 的电流为由 b 到 a C 流过 R 的电流为由 d 到 c 流过 r 的电流为由 a 到 b D 流过 R 的电流为由 c 到 d 流过 r 的电流为由 a 到 b 解析解析 本题考查右手定则的应用 根据右手定则 可判断 PQ 作为电源 Q 端电势高 在 PQcd 回路中 电流为逆时针方向 即流过 R 的电流为由 c 到 d 在电阻 r 的回路中 电流为 顺时针方向 即流过 r 的电流为由 b 到 a 当然也可以用楞次定律 通过回路的磁通量的变 化判断电流方向 10 10 08 08 山东山东 22 22 两根足够长的光滑导轨竖直放置 间距为 L 底端接阻值为 R 的电阻 将质量为 m 的金属棒悬挂在一个 固定的轻弹簧下端 金属棒和导轨接触良好 导轨所在平面与 磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直 如图所示 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 AC A 释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 g B 金属棒向下运动时 流过电阻 R 的电流方向为 a b C 金属棒的速度为 v 时 所受的安培力大小为 F D 电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 解析 解析 在释放的瞬间 速度为零 不受安培力的作用 只受到重力 A 对 由右手定则可得 电流的方向从 b 到 a B 错 当速度为时 产生的电动势为 受到的安培力为vEBlv 计算可得 C 对 在运动的过程中 是弹簧的弹性势能 重力势能和内FBIL 22 B L v F R 能的转化 D 错 高考考点高考考点 电磁感应 易错提醒易错提醒 不能理解瞬间释放的含义 考虑受到安培力 备考提示备考提示 电磁感应是电场和磁场知识的有机结合 所以难度相对也会大一些 现在高 考要求不是很高 一般不出大型计算题 但在选择题中 以最后一个题出现 二 非选择题二 非选择题 11 11 08 08 上海上海 10 10 如图所示 平行于 y 轴的导体棒以速度 v 向右匀速直线运动 经过半径 为 R 磁感应强度为 B 的圆形匀强磁场区域 导体棒中的感应电动势 与导体棒位置 x 关系 的图像是 A 电磁感应 N S RC a b 解析 解析 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 有效长度 L 2Rsin 电动势与有效长度成正比 故在 x R 左侧 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 12 12 07 07 宁夏理综宁夏理综 20 20 电阻 R 电容 C 与一线圈连成闭合回路 条形磁铁静止于线圈的正上方 N 极朝下 如图所示 现使磁铁开 始自由下落 在 N 极接近线圈上端的过程中 流过 R 的电流方向和 电容器极板的带电情况是 D A 从 a 到 b 上极板带正电 B 从 a 到 b 下极板带正电 C 从 b 到 a 上极板带正电 D 从 b 到 a 下极板带正电 13 13 07 07 山东理综山东理综 21 21 用相同导线绕制的边长为 L 或 2L 的四个闭合导体线框 以相同的 速度匀速进入右侧匀强磁场 如图所示 在每个线框进入磁场的过程中 M z 两点间的电 压分别为 Ua Ub Uc和 Ud 下列判断正确的是 B A Ua Ub Uc Ud B Ua Ub Ud Uc C Ua Ub Uc Ud D Ub Ua Ud Uc 14 14 07 07 上海上海 7 7 取两个完全相同的长导线 用其中一根绕成如图 a 所示的螺线管 当该螺 线管中通以电流强度为的电流时 测得螺线管I 内中部的磁感应强度大小为 B 若将另一根长导线对折后绕成如图 b 所示的螺线管 并通 a b 电磁感应 以电流强度也为的电流时 则在螺线管内中部的磁感应强度大小为 I A A 0B 0 5B C B D 2 B 15 15 06 06 陕西陕西 11 11 如图 在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻 R 的直 角形金属导轨 aob 在纸面内 磁场方向垂直于纸面朝里 另有两根金属导 轨 c d 分别平行于 oa ob 放置 保持导轨之间接触良好 金属导轨的电 阻不计 现经历以下四个过程 以速度 v 移动 d 使它与 ob 的距离增大一倍 再以速率 v 移动 c 使它与 oa 的距离减小一半 然后 再以速率 2v 移动 c 使它回到原处 最后以速率 2v 移动 d 使它也回到原处 设上 述四个过程中通过电阻 R 的电量的大小依次为 Q1 Q2 Q3和 Q4 则 A A Q1 Q2 Q3 Q4 B Q1 Q2 2Q3 2Q4 C 2Q1 2Q2 Q3 Q4 D Q1 Q2 Q3 Q4 16 16 06 06 北京北京 20 20 如图所示 匀强磁场的方向垂直纸面向里 一 带电微粒从磁场边界 d 点垂直于磁场方向射入 沿曲线 dpa 打到屏 MN 上的 a 点 通过 pa 段用时为若该微粒经过 P 点时 与一个静 a t 止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒 最终打到屏 MN 上 两个微粒所受重力均忽略 新微粒运动的 D A 轨迹为 pb 至屏幕的时间将小于 t B 轨迹为 pc 至屏幕的时间将大于 t C 轨迹为 pb 至屏幕的时间将等于 t D 轨迹为 pa 至屏幕的时间将大于 t 17 17 06 06 四川四川 17 17 如图所示 接有灯泡 的平行金属导轨水平放置在匀强磁场中 一导体l 杆与两导轨良好接触并做往复运动 其运动情况与弹簧振子做简谐运动的情况相同 图中 O 位置对应于弹簧振子的平衡位置 P Q 两位置对应于弹簧振子的最大位移处 若两导轨的电 阻不计 则 D A 杆由 O 到 P 的过程中 电路中电流变大 B 杆由 P 到 Q 的过程中 电路中电流一直变大 C 杆通过 O 处时 电路中电流方向将发生改变 D 杆通过 O 处时 电路中电流最大 18 18 06 06 天津天津 20 20 在竖直向上的匀强磁场中 电磁感应 水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈 规定线圈中感应电流的正方向如图 1 所示 当磁场 的磁感应强度 B 随时间 如图 2 变化时 图 3 中正确表示线圈中感应电动势 E 变化的是 A t 19 19 06 06 江苏江苏 19 19 关于多用电表的使用 下列说法中正确的是 A A 用电流挡测电流或用电压挡测电压前 必须检查机械零点 B 用电阻挡测电阻前 不需要检查机械零点 C 用电阻挡测电阻时 若从一个倍率变换到另一个倍率 不需要重新检查欧姆零点 D 用电阻挡测电阻时 被测电阻的阻值越大 指针向右转过的角度就越大 20 20 05 05 广东广东 6 6 如图所示 两根足够长的固定平行金属光滑 导轨位于同一水平面上 导轨上横放着两根相同的导体棒 ab cd 与导轨构成矩形回路 导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根 轻质弹簧 两棒的中间用细线绑住 它们的电阻均为 R 回路上 其余部分的电阻不计 在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀 强磁场 开始时 导体棒处于静止状态 剪断细线后 导体棒在运动过程中 AD 回路中有感应电动势 两根导体棒所受安培力的方向相同 两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒 机械能守恒 两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒 机械能不守恒 21 21 05 05 广东广东 26 26 在物理学的发展过程中 许多物理学家的科学发现推动了人类历史的 进步 在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中 不正确的说法是 A A 库仑发现了电流的磁效应 B 爱因斯坦成功地解释了光电效应现象 C 法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律 D 牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础 22 22 05 05 辽宁辽宁 7 7 如图所示 两根相距为的平行直导轨 ac bd 电磁感应 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 A 流过固定电阻 R 的感应电流由 b 到 d 2 1 vBlU B 流过固定电阻 R 的感应电流由 d 到 b 2 1 vBlU C 流过固定电阻 R 的感应电流由 b 到 d vBlU D 流过固定电阻 R 的感应电流由 d 到 b vBlU 23 23 05 05 全国全国 19 19 图中两条平行虚线之间存在匀强磁场 虚线间的 距离为 l 磁场方向垂直纸面向里 abcd 是位于纸面内的梯形线圈 ad 与 bc 间的距离也为 l t 0 时刻 bc 边与磁场区域边界重合 如图 现令线圈以恒定的速度 v 沿垂直于磁场区域 边界的方向穿过磁场区域 取沿 a b c d a 的感应电流为正 则在线圈穿越磁场区域的 过程中 感应电流 I 随时间 t 变化的图线可能是 B 24 24 05 05 全国全国 理综理综 16 16 如图 闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁 铁 磁铁的 N 极朝下 当磁铁向下运动时 但未插入线圈内部 B A 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互吸引 B 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互排斥 C 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈相互吸引 D 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈相互排斥 S N 电磁感应 二 非选择题二 非选择题 1 1 08 08 全国全国 24 24 19 分 如图 一直导体棒质量为 m 长 为 l 电阻为 r 其两端放在位于水平面内间距也为 l 的光滑平行 导轨上 并与之密接 棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电 阻 图中未画出 导轨置于匀强磁场中 磁场的磁感应强度大小 为 B 方向垂直于导轨所在平面 开始时 给导体棒一个平行于 导轨的初速度 v0 在棒的运动速度由 v0减小至 v1的过程中 通过控制负载电阻的阻值使棒中 的电流强度 I 保持恒定 导体棒一直在磁场中运动 若不计导轨电阻 求此过程中导体棒上 感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率 解析 导体棒所受的安培力为 F BIl 3 分 由题意可知 该力的大小不变 棒做匀减速运动 因此在棒的速度从 v0减小到 v1的过程中 平均速度为 3 分 2 1 10 vvv 当棒的速度为 v 时 感应电动势的大小为 E Blv 3 分 棒中的平均感应电动势为 2 分 vBlE 综合 式可得 2 分 10 2 1 vvBlE 导体棒中消耗的热功率为 2 分 rIP 2 1 负载电阻上消耗的热功率为 2 分 12 PIEP 由以上三式可得 2 分 rIvvBlP 2 102 2 1 2 2 08 08 北京北京 22 22 16 分 均匀导线制成的单位正方形闭合 线框 abcd 每边长为 L 总电阻为 R 总质量为 m 将其置于 磁感强度为 B 的水平匀强磁场上方 h 处 如图所示 线框由静 止自由下落 线框平面保持在竖直平面内 且 cd 边始终与水 平的磁场边界平行 当 cd 边刚进入磁场时 1 求线框中产生的感应电动势大小 2 求 cd 两点间的电势差大小 3 若此时线框加速度恰好为零 求线框下落的高度 h 所应满足的条件 解析 1 cd 边刚进入磁场时 线框速度 v 2gh 电磁感应 线框中产生的感应电动势 E BLv BL2gh 2 此时线框中电流 I E R cd 两点间的电势差 U I 3 4 R 3 2 4 Blgh 3 安培力 F BIL 22 2B Lgh R 根据牛顿第二定律 mg F ma 由 a 0 解得下落高度满足 h 22 44 2 m gR B L 3 3 08 08 天津天津 25 25 22分 磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具 它的驱动系统简化 为如下模型 固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框 电阻为R 金属框 置于xOy平面内 长边MN长为l 平行于y轴 宽为d的NP边平行于x轴 如图1所示 列车轨道 沿Ox方向 轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场 磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分 布 其空间周期为 最大值为B0 如图2所示 金属框同一长 边上各处的磁感应强度相同 整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速 平移 设在短暂时间内 MN PQ边所在位置的磁感应强度随 时间的变化可以忽略 并忽略一切阻力 列车在驱动系统作用 下沿Ox方向加速行驶 某时刻速度为v vV 所以在时间内MN边扫过磁场的面积t 0 s v v l t 在此时间内 MN边左侧穿过S的磁通移进金属框而引起框内磁通量变化t 00 MN B l vvt 同理 该时间内 PQ边左侧移出金属框的磁通引起框内磁通量变化t 00 PQ B l vvt 故在内金属框所围面积的磁通量变化t PQMN 根据法拉第电磁感应定律 金属框中的感应电动势大小 E t 根据闭合电路欧姆定律有 E I R 根据安培力公式 MN边所受的安培力 0MN FB Il PQ边所受的安培力 0PQ FB Il 根据左手定则 MN PQ边所受的安培力方向相同 此时列车驱动力的大小 0 2 MNPQ FFFB Il 联立解得 2 2 00 4 B lvv F R 4 4 08 08 江苏江苏 15 15 16分 如图所示 间距为L的 电磁感应 两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为 导轨光滑且电阻忽略不计 场强为B的条 形匀强磁场方向与导轨平面垂直 磁场区域的宽度为d1 间距为d2 两根质量均为m 有效电 阻均为R的导体棒a和b放在导轨上 并与导轨垂直 设重力加速度为g 1 若a进入第2个磁场区域时 b以与a同样的速度进入第1个磁场区域 求b穿过第1个磁场区 域过程中增加的动能 Ek 2 若a进入第2个磁场区域时 b恰好离开第1个磁场区域 此后a离开第2个磁场区域时 b 又恰好进入第2个磁场区域 且a b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相 求b 穿过第2个磁场区域过程中 两导体棒产生的总焦耳热Q 3 对于第 2 问所述的运动情况 求a穿出第k个磁场区域时的速率v 答案答案 1 穿过地 1 个磁场区域过程中增加的动能 b sin 1 mgdEk 2 sin 21 ddmgQ 3 mR dlB dlB mgRd v 8 sin 4 1 22 1 22 2 解析 解析 1 a 和 b 不受安培力作用 由机械能守恒定律知 sin 1 mgdEk 2 设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为 v1刚离开无磁场区域时的速度为 v2 由能量守恒知 在磁场区域中 sin 2 1 2 1 1 2 2 2 1 mgdmvQmv 在无磁场区域中 sin 2 1 2 1 2 2 1 2 2 mgdmvQmv 解得 sin 21 ddmgQ 3 在无磁场区域 根据匀变速直线运动规律 sin 12 gtvv 且平均速度 t dvv 212 2 有磁场区域 棒 a 受到的合力 BIlmgF sin 感应电动势 Blv 电磁感应 感应电流 R I 2 解得 v R lB mgF 2 sin 22 根据牛顿第二定律 在 t 到 t t 时间内 t m F v 则有 t mR vlB gv 2 sin 22 解得 1 22 21 2 sind mR lB gtvv 高考考点高考考点 电磁感应和能量关系 易错提醒易错提醒 第 2 小问的题目比较长 不容易看懂 要耐心审题 备考提示备考提示 电磁感应和能量关系运动是整个物理学的核心 在每年的压轴题经常会出现 通常有多个问 一般第 1 小问不难 后面的几问比较难 但不要放弃 要有分部得分意 识 因此在复习中要培养学生分析物理问题的能力和分部得分意识 5 5 08 08 上海上海 24 24 14 分 如图所示 竖直平面内有一半 径为 r 内阻为 R1 粗细均匀的光滑半圆形金属球 在 M N 处与相距为 2r 电阻不计的平行光滑金属轨道 ME NF 相接 EF 之间接有电阻 R2 已知 R1 12R R2 4R 在 MN 上方及 CD 下方有水平方向的匀强磁场 I 和 II 磁感应强度大 小均为 B 现有质量为 m 电阻不计的导体棒 ab 从半圆环 的最高点 A 处由静止下落 在下落过程中导体棒始终保持水 平 与半圆形金属环及轨道接触良好 高平行轨道中够长 已知导体棒 ab 下落 r 2 时的速度大小为 v1 下落到 MN 处的速度大小为 v2 1 求导体棒 ab 从 A 下落 r 2 时的加速度大小 2 若导体棒 ab 进入磁场 II 后棒中电流大小始终不变 求磁场 I 和 II 之间的距离 h 和 R2上 的电功率 P2 3 若将磁场 II 的 CD 边界略微下移 导体棒 ab 刚进入磁场 II 时速度大小为 v3 要使其在 外力 F 作用下做匀加速直线运动 加速度大小为 a 求所加外力 F 随时间变化的关系式 解析 1 以导体棒为研究对象 棒在磁场 I 中切割磁感线 棒中产生产生感应电动势 导 电磁感应 体棒 ab 从 A 下落 r 2 时 导体棒在策略与安培力作用下做加速运动 由牛顿第二定律 得 mg BIL ma 式中 l r3 1 Blv I R 总 式中 4R 844 844 RRR R RRR 总 由以上各式可得到 22 1 3 4 B r v a g mR 2 当导体棒 ab 通过磁场 II 时 若安培力恰好等于重力 棒中电流大小始终不变 即 22 24 22 tt BrvB r v mgBIrBr RR 并并 式中 124 3 124 RR RR RR 并 解得 2222 3 44 t mgRmgR v B rB r 并 导体棒从 MN 到 CD 做加速度为 g 的匀加速直线运动 有 22 2 2 t vvgh 得 222 2 44 9 322 vm gr h B rg 此时导体棒重力的功率为 22 22 3 4 Gt m g R Pmgv B r 根据能量守恒定律 此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率 即 12G PPPP 电 22 22 3 4 m g R B r 所以 2 3 4 G PP 22 22 9 16 m g R B r 3 设导体棒 ab 进入磁场 II 后经过时间 t 的速度大小为 此时安培力大小为 t v 22 4 3 t B r v F R 电磁感应 由于导体棒 ab 做匀加速直线运动 有 3t vvat 根据牛顿第二定律 有 F mg F ma 即 22 3 4 3 B rvat Fmgma R 由以上各式解得 222222 3 3 444 333 B r vB rB r a Fatvm gatmamg RRR 6 6 08 08 广东广东 18 18 17 分 如图 a 所示 水平放置的两根平行金属导轨 间距 L 0 3m 导轨左端连接R 0 6 的电阻 区域 abcd 内存在垂直于导轨平面B 0 6T 的匀强 磁场 磁场区域宽D 0 2 m 细金属棒 A1和 A2用长为 2D 0 4m 的轻质绝缘杆连接 放置在导 轨平面上 并与导轨垂直 每根金属棒在导轨间的电阻均为t 0 3 导轨电阻不计 使金 属棒以恒定速度r 1 0 m s 沿导轨向右穿越磁场 计算从金属棒 A1进入磁场 t 0 到 A2离 开磁场的时间内 不同时间段通过电阻R的电流强度 并在图 b 中画出 解析 解析 0 t1 0 0 2s A1产生的感应电动势 VBDvE18 0 0 13 06 0 电阻 R 与 A2并联阻值 2 0 rR rR R并 所以电阻 R 两端电压 072 0 18 0 3 02 0 2 0 E rR R U 并 并 通过电阻 R 的电流 A R U I12 0 6 0 072 0 1 t1 t2 0 2 0 4s E 0 I2 0 t2 t3 0 4 0 6s 同理 I3 0 12A 电磁感应 7 7 07 07 广东广东 18 18 17 分 如图 a 所示 一端封闭的两条平行光滑导轨相距 L 距左端 L 处的中间一段被弯成半径为 H 的 1 4 圆弧 导轨左右两段处于高度相差 H 的水平面上 圆弧 导轨所在区域无磁场 右段区域存在磁场 B0 左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁 场 B t 如图 b 所示 两磁场方向均竖直向上 在圆弧顶端放置一质量为 m 的金属棒 ab 与导轨左段形成闭合回路 从金属棒下滑开始计时 经过时间 t0滑到圆弧底端 设金属 棒在回路中的电阻为 R 导轨电阻不计 重力加速度为 g 2金属棒在圆弧内滑动时 回路中感应电流的大小和方向是否发生改变 为什么 求 0 到 t0时间内 回路中感应电流产生的焦耳热量 3讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场 B0的一瞬间 回路中感应电流的大小和方向 解析 感应电流的大小和方向均不发生改变 因为金属棒滑到圆弧任意位置时 回路中磁 通量的变化率相同 0 t0时间内 设回路中感应电动势大小为 E0 感应电流为 感应电流产生的焦耳热量I 为 Q 由法拉第电磁感应定律 0 02 0 t B L t E 根据闭合电路的欧姆定律 R E I 0 由焦耳定律及 有 Rt BL RtIQ 0 2 0 4 0 2 解得 42 0 0 L B Q t R 设金属棒进入磁场 B0一瞬间的速度变 金属棒在圆弧区域下滑的过程中 机械能守恒 0 v 电磁感应 2 2 1 mvmgH 在很短的时间内 根据法拉第电磁感应定律 金属棒进入磁场 B0瞬间的感应电动势为 E t 则 t E v t x 2 0 tBLxLB 由闭合电路欧姆定律及 解得感应电流 0 0 2 t L gH R LB I 根据 讨论 当时 0 0 2 t L gH I 当时 方向为 0 2 t L gH 0 0 2 t L gH R LB Iab 当时 方向为 0 2 t L gH gH t L R LB I2 0 0 ba 8 8 07 07 江苏江苏 21 21 16 分 如图所示 空间等间距 分布着水平方向的条形匀强磁场 竖直方向磁场区域 足够长 磁感应强度 B 1 T 每一条形磁场区域的宽 度及相邻条形磁场区域的间距均为 d 0 5m 现有一 边长 l 0 2 m 质量 m 0 1 kg 电阻 R 0 1 的正方形线框 MNOP 以 v0 7 m s 的初速从左 侧磁场边缘水平进入磁场 求 线框 MN 边刚进入磁场时受到安培力的大小 F 线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热 Q 3 线框能穿过的完整条形磁场区域的个数 n 解析 线框 MN 边刚进入磁场区域时有 0 2 8 N Blv FBlIBl R 设线框竖直下落时 线框下落了 H 速度为 vH ddddddd P M O N v0 电磁感应 由能量守恒定律得 22 0H 11 22 mgHmvQmv 由自由落体规律得 2 H 2vgH 解得 2 0 1 2 45 J 2 Qmv 解法一 解法一 只有在线框进入和穿出条形磁场区域时 才产生感应电动势 线框部分进入磁场区域 x 时有 2 2 BlvB l FBlIBlv RR 在 t t t 时间内 由动量定理 F t m v 求和 2 22 2 0 B lB l v txmv RR 解得 2 2 0 B l xmv R 穿过条形磁场区域的个数为4 4 2 x n l 可穿过 4 个完整条形磁场区域 解法二 解法二 线框穿过第 1 个条形磁场左边界过程