广东省2012高考物理二轮复习 专题9 电磁感应课堂综合演练

用心 爱心 专心1 电磁感应电磁感应 1 2011 江苏高考 如图 9 17 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 A 穿过线框的磁通量保持不变 图 9 17 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 答案 B 2 如图 9 18 所示 有两个相邻的有界匀强磁场区域 磁 感应强度的大小均为B 磁场方向相反 且与纸面垂直 磁场区 域在x轴方向宽度均为a 在y轴方向足够宽 现有一高为a的 正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过磁场区域 图 9 18 若以逆时针方向为电流的正方向 在图 9 19 的四个图像中 线框中感应电流i与线框移 动的位移x的关系图像正确的是 图 9 19 解析 由楞次定律可以判断电流方向 在导线框同时处在两个磁场中时的某个时刻产 用心 爱心 专心2 生的感应电动势 感应电流是进 出磁场时的 2 倍 对比选项中各图像可知选项 C 正确 答案 C 3 双选 用一根横截面积为S 电阻率为 的硬质导线做成一个半径 为r的圆环 ab为圆环的一条直径 如图 9 20 所示 在ab的左侧存在一 个均匀变化的匀强磁场 磁场垂直圆环所在平面 方向如图 磁感应强度大 小随时间的变化率 k kW2 q1 q2 B W1 W2 q1 q2 C W1 W2 q1W2 q1 q2 解析 通过导线横截面的电荷量为q t 与时间无关 故q1 q2 设 I B S R 导线框竖边长为L1 横边长为L2 则外力克服安培力做功为 W B L1 L2 因为t1W2 选项 A 正确 BL1v R B2L2 1L2 2 R t 答案 A 5 2011 海南高考 如图 6 EOF和E O F 为空间一匀强磁场的边界 其中 EO E O FO F O 且EO OF 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 t 0 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为正 则如图 7 中的感应电流i与时间t的关系图线可 能正确的是 图 6 图 7 解析 根据楞次定律 线框刚进入磁场时感应电流沿逆时针方向 故 C D 错误 再根 据E BLv 线框通过磁场的过程中 导体切割磁感线的有效长度发生变化 感应电动势先 增大 后不变 再减小 然后再反向增大 后不变 再减小 故 A 错误 B 正确 答案 B 6 双选 等离子气流由左方连续以v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中 ab直导线与 P1 P2相连接 线圈A与直导线cd连接 线圈A内有随图 8 乙所示的变化磁场 且磁场B 的正方向规定为向左 如图 8 甲所示 则下列说法正确的是 用心 爱心 专心7 图 8 A 0 1 s 内ab cd导线互相排斥 B 1 2 s 内ab cd导线互相排斥 C 2 3 s 内ab cd导线互相排斥 D 3 4 s 内ab cd导线互相排斥 解析 由左侧电路可以判断ab中电流方向由a到b 由右侧电路及图乙可以判断 0 2 s 内cd中电流为由c到d 跟ab中电流同向 因此ab cd相互吸引 选项 A B 错 误 2 4 s 内cd中电流为由d到c 跟ab中电流反向 因此ab cd相互排斥 选项 C D 正确 答案 CD 7 2011 安徽高考 如图 9 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 A B 图 9 BL2 2R 2BL2 2R C D 2BL2 4R BL2 4R 解析 线框转动的角速度为 进磁场的过程用时 周期 出磁场的过程用时 周期 1 8 1 8 进 出磁场时产生的感应电流大小都为I 则转动一周产生的感应电流的有效 1 2BL2 R 值满足 I2RT 2R T 解得I D 项正确 1 2BL2 R 1 4 BL2 4R 答案 D 8 双选 如图 10 所示 相距为d的两水平虚线L1 L2之间有方向垂 直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为B 正方形线圈abcd的边长为 用心 爱心 专心8 L LBIL 则f刚开 始时沿斜面向上 若t 0 时刻 mgsin BIL 则f刚开始时沿斜面向下 C D 都有可能 答案 B 二 计算题 本题共 3 个小题 共 37 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和演 算步骤 有数值计算的要注明单位 10 10 分 如图 13 甲所示 在一个正方形金属线圈区域内 存在着磁感应强度B随 时间变化的匀强磁场 磁场的方向与线圈平面垂直 金属线圈所围的面积S 200 cm2 匝 数n 1 000 线圈电阻r 1 0 线圈与电阻R构成闭合回路 电阻R 4 0 匀强 磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示 求 用心 爱心 专心9 图 13 1 t 2 0 s 时刻 通过电阻R的感应电流大小 2 在t 5 0 s 时刻 电阻R消耗的电功率 3 0 6 0 s 内整个闭合电路中产生的热量 解析 1 根据法拉第电磁感应定律 0 4 0 s 时间内线圈中磁通量均匀变化 产生 恒定的感应电流 t 2 0 s 时的感应电动势E1 n n 1 t1 B4 B0 S t1 根据闭合电路欧姆定律 闭合回路中的感应电流 I1 E1 R r 解得I1 0 2 A 2 由图像可知 在 4 0 6 0 s 时间内 线圈中产生的感应电动势E2 n n 2 t2 6 4 t2 根据闭合电路欧姆定律 t 5 0 s 时闭合回路中的感应电流 I2 0 8 A E2 R r 电阻消耗的电功率P2 I R 2 56 W 2 2 3 根据焦耳定律 0 4 0 s 内闭合电路中产生的热量 Q1 I r R t1 0 8 J 2 1 4 0 6 0 s 内闭合电路中产生的热量 Q2 I r R t2 6 4 J 2 2 0 6 0 s 内闭合电路中产生的热量 Q Q1 Q2 7 2 J 答案 1 0 2 A 2 2 56 W 3 7 2 J 11 12 分 如图 14 所示 半径为r 圆心为O1的虚线所围的圆形区域内存在垂直纸 面向外的匀强磁场 在磁场右侧有一竖直放置的平行金属板C和D 两板间距离为L 在 C D板中央各有一个小孔O2 O3 O1 O2 O3在同一水平直线上 两根足够长的直金属导 轨MN PQ平行放置在倾角为 的绝缘斜面上 两导轨间距也为L M P两点间接有阻值 为R的电阻 一根质量为M的均匀直导体棒ab放在两导轨上 并与导轨垂直 闭合回路 导轨与导体棒的电阻不计 二者之间的摩擦不计 整套装置处于匀强磁场中 磁场的磁感 用心 爱心 专心10 应强度为B 磁场方向垂直于斜面向上 整个装置处在真空室中 有一电荷量为 q 质量 为m的粒子 重力不计 以速率v0从圆形磁场边界上的最低点E沿半径方向射入圆形磁场 区域 最后从小孔O3射出 现释放导体棒ab 其沿着斜面下滑h后开始匀速运动 此时仍 然从E点沿半径方向射入圆形磁场区域的相同粒子恰好不能从O3射出 而从圆形磁场的最 高点F射出 求 图 14 1 圆形磁场的磁感应强度B 2 导体棒ab的质量M 3 导体棒ab下落h的整个过程中 导体棒ab克服安培力做的功为多少 解析 1 在圆形磁场中做匀速圆周运动 由几何关系可知半径为r 洛伦兹力提供向心力qv0B m v2 0 r 解得B mv0 qr 2 根据题意粒子恰好不能从O3射出的条件为 mv qUab 1 22 0 导体棒ab做匀速运动时 Mgsin BIL BLUab R 解得M v BLm 2gqRsin 2 0 3 设导体棒ab匀速运动时 速度大小为vm 则 Uab BLvm 代入 2 中得 vm mv2 0 2qBL 由能量守恒得 W克 Mghsin Mv 1 22 m 解得W克 v BLmh 2qR2 0 m3v6 0 16gBLRq3sin 答案 1 2 mv0 qr BLmv2 0 2gqRsin 3 v BLmh 2qR2 0 m3v6 0 16gBLRq3sin 用心 爱心 专心11 12 15 分 2011 四川高考 如图 15 所示 间距l 0 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B1 0 4 T 方向竖直向上和B2 1 T 方向垂直于斜面向上的匀 强磁场 电阻R 0 3 质量m1 0 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m2 0 05 kg 的小 环 已知小环以a 6 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g 10 m s2 sin 37 0 6 cos 37 0 8 求 图 15 1 小环所受摩擦力的大小 2 Q杆所受拉力的瞬时功率 解析 1 设小环受到的摩擦力大小为Ff 由牛顿第