2011高考物理二轮复习 交变电流和电磁感应专题预测4

20112011 高考物理二轮复高考物理二轮复 习交变电流和电磁感应专题预测习交变电流和电磁感应专题预测 4 4 一 选择题一 选择题 本题共 10 小题 共 40 分 在每小题给出的四个选项中 有的只有一个选项正确 有的有多个选项正确 全部选对的得 4 分 选对但不全的得 2 分 有选错的得 0 分 1 如图 12 1 所示 金属杆ab cd可以在光滑导轨PQ和RS 上滑动 匀强磁场方向垂直纸 面向里 当ab cd分别以速度v1 v2滑动时 发现回路感生电流方向为逆时针方向 则 v1和v2的大小 方向可能是 图 12 1 A v1 v2 v1向右 v2向左 B v1 v2 v1和v2都向左 C v1 v2 v1和v2都向右 D v1 v2 v1和v2都向左 解析解析 因回路abdc中产生逆时针方向的感生电流 由题意可知回路abdc的面积应增大 选 项 A C D 错误 B 正确 答案答案 B 2 2011 2011 河北唐山高三模拟河北唐山高三模拟 如图 12 2 所示 把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间 两磁极间磁场可视为匀强磁场 蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO 轴转动 当蹄形磁铁 匀速转动时 线圈也开始转动 当线圈的转动稳定后 有 图 12 2 A 线圈与蹄形磁铁的转动方向相同 B 线圈与蹄形磁铁的转动方向相反 C 线圈中产生交流电 D 线圈中产生为大小改变 方向不变的电流 解析解析 本题考查法拉第电磁感应定律 楞次定律等考点 根据楞次定律的推广含义可知 A 正 确 B 错误 最终达到稳定状态时磁铁比线圈的转速大 则磁铁相对线圈中心轴做匀速圆 周运动 所以产生的电流为交流电 答案答案 AC 3 如图 12 3 所示 线圈M和线圈P绕在同一铁芯上 设两个线圈中的电流方向与图中所标 的电流方向相同时为正 当M中通入下列哪种电流时 在线圈P中能产生正方向的恒定感应 电流 图 12 3 图 12 4 解析解析 据楞次定律 P中产生正方向的恒定感应电流说明M中通入的电流是均匀变化的 且 方向为正方向时应均匀减弱 故 D 正确 答案答案 D 4 如图 12 5 所示 边长为L的正方形导线框质量为m 由距磁场H高处自由下落 其下边 ab进入匀强磁场后 线圈开始做减速运动 直到其上边cd刚刚穿出磁场时 速度减为ab 边进入磁场时的一半 磁场的宽度也为L 则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为 图 12 5 A 2mgLB 2mgL mgHC mgHmgL 4 3 2 D mgHmgL 4 1 2 解析解析 设刚进入磁场时的速度为v1 刚穿出磁场时的速度 2 1 2 v v 线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为 2L 由题意得mgHmv 2 1 2 1 QmvLmgmv 2 2 2 1 2 1 2 2 1 由 得mgHmgLQ 4 3 2 C 选项正确 答案答案 C 5 如图 12 6 a 所示 圆形线圈P静止在水平桌面上 其正上方悬挂一相同线圈Q P和Q共 轴 Q中通有变化电流 电流随时间变化的规律如图 12 6 b 所示 P所受的重力为G 桌面对 P的支持力为FN 则 图 12 6 A t1时刻FN GB t2时刻FN GC t3时刻FN GD t4时刻FN G 6 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 12 7 所示 在每个线框进入磁场的过程中 M N两点间的电压分别为 Ua Ub Uc和Ud 下列判断正确的是 图 12 7 A Ua Ub Uc UdB Ua Ub Ud Uc C Ua Ub Ud UcD Ub Ua Ud Uc 解析解析 线框进入磁场后切割磁感线 a b产生的感应电动势是c d电动势的一半 而不同的 线框的电阻不同 设a线框电阻为 4r b c d线框的电阻分别为 6r 8r 6r 则 4 3 4 3BLv r r BLvUa 6 5 6 5BLv r r BLvUb 2 3 8 6 2 BLv r r LvBUc 3 4 6 4 2 Blv r r LvBUd 所以 B 正确 答案答案 B 7 2011 2011 安徽皖南模拟安徽皖南模拟 如图 12 8 所示 用一块金属板折成横截面为 形的金属槽放 置在磁感应强度为B的匀强磁场中 并以速度v1向右匀速运动 从槽口右侧射入的带电微 粒的速度是v2 如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动 则微粒做匀速圆周运动的轨道半 径r和周期T分别为 图 12 8 A g v g vv 221 2 B g v g vv 121 2 C g v g v 11 2 D g v g v 21 2 解析解析 金属板折成 形的金属槽放在磁感应强度为B的匀强磁场中 并以速度v1向右 匀速运动时 左板将切割磁感线 上 下两板间产生电势差 由右手定则可知上板为正 下板为负 1 1 Bv l Blv d U E 微粒做匀速圆周运动 则重力等于电场力 方向相反 故有 1 g qBv g qE m 向心力由洛伦兹力提供 所以 2 2 2 r v mBqv 得 g vm qB mv r 21 2 周期 g v v r T 1 2 22 故 B 项正确 答案答案 B 8 超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起 同时通过周期性地变换 磁极方向而获得推进动力的新型交通工具 其推进原理可以简化为如图 12 9 所示的模型 在 水平面上相距L的两根平行直导轨间 有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2 且 B1 B2 B 每个磁场的宽度都是l 相间排列 所有这些磁场都以相同的速度向右匀速运动 这时跨在两导轨间的长为L 宽为l的金属框abcd 悬浮在导轨上方 在磁场力作用下也将 会向右运动 设金属框的总电阻为R 运动中所受到的阻力恒为Ff 金属框的最大速度为 vm 则磁场向右匀速运动的速度v可表示为 图 12 9 A v B2L2vm FfR B2L2B v 4B2L2vm FfR 4B2L2 C v 4B2L2vm FfR 4B2L2D v 2B2L2vm FfR 2B2L2 解析解析 导体棒ad和bc各以相对磁场的速度 v vm 切割磁感线运动 由右手定则可知回路 中产生的电流方向为abcda 回路中产生的电动势为E 2BL v vm 回路中电流为 I 2BL v vm R 由于左右两边ad和bc均受到安培力 则合安培力为F合 2 BLI 4B2L2 v vm R 依题意金属框达到最大速度时受到的阻力与安培力平衡 则 Ff F合 解得磁场向右匀速运动的速度v 4B2L2vm FfR 4B2L2 B 对 答案答案 B 9 矩形导线框abcd放在匀强磁场中 磁感线方向与线圈平面垂直 磁感应强度B随时间变化 的图象如图 12 10 甲所示 t 0 时刻 磁感应强度的方向垂直纸面向里 在 0 4 s 时间内 线 框中的感应电流 规定顺时针方向为正方向 ab边所受安培力 规定向上为正方向 随时间 变化的图象分别为图乙中的 甲 乙 图 12 0 解析解析 在 0 1 s 内 穿过线框中的磁通量为向里的减少 由楞次定律 感应电流的磁场垂直纸 面向里 由安培定则 线框中感应电流的方向为顺时针方向 由法拉第电磁感应定律 t SB nE E一定 由 R E I 故I一定 由左手定则 ab边受的安培力向上 由于磁场变 弱 故安培力变小 同理可判出在 1 2 s 内 线框中感应电流的方向为顺时针方向 ab边受 的安培力为向下的变强 2 3 s 内 线框中感应电流的方向为逆时针方向 ab边受的安培力 为向上的变弱 因此选项 AD 对 答案答案 AD 10 如图 12 11 甲所示 用裸导体做成 U 形框架abcd ad与bc相距L 0 2 m 其平面与水平 面成 30 角 质量为m 1 kg 的导体棒PQ与ad bc接触良好 回路的总电阻为R 1 整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中 磁场的磁感应强度B随时间t的变化情况如图 乙所示 设图甲中B的方向为正方向 t 0 时 B0 10 T 导体棒PQ与cd的距离x0 0 5 m 若PQ始终静止 关于PQ与框架间的摩擦力大小在 0 t1 0 2 s 时间内的变化情况 下面判 断正确的是 图 12 11 A 一直增大B 一直减小C 先减小后增大D 先增大后减小 解析解析 由图乙 T s50 1 0 t B t B t 0 时 回路所围面积S Lx0 0 1 m2 产生的感应电动势 V5 t SB E A5 R E I 安培力F B0IL 10 N 方向沿斜面向上 而下滑力 mgsin30 5 N 小于安培力 故刚开始摩擦力沿斜面向下 随着安培力减小 沿斜面向下的摩 擦力也减小 当安培力等于下滑力时 摩擦力为零 安培力再减小 摩擦力变为沿斜面向上且 增大 故选项 C 对 答案答案 C 二 填空题二 填空题 共 2 小题 共 12 分 11 6 分 如图 12 12 所示 有一弯成 角的光滑金属导轨POQ 水平放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中 磁场方向与导轨平面垂直 有一金属棒MN 与导轨的OQ边垂直放置 金属棒从 O点开始以加速度a向右运动 求t秒末时 棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是 图 12 12 解析解析 该题求的是t秒末感应电动势的瞬时值 可利用公式E Blv求解 而上面错误解法求的 是平均值 开始运动t秒末时 金属棒切割磁感线的有效长度为 tan 2 1 tan 2 atODL 根据运动学公式 这时金属棒切割磁感线的速度为v at 由题知B L v三者互相垂直 有 tan 2 1 32t BaBlvE 即金属棒运动t秒末时 棒与导 轨所构成的回路中的感应电动势是 tan 2 1 32 tBaE 答案答案 tan 2 1 32t Ba 12 6 分 如图 12 13 所示 有一闭合的矩形导体框 框上M N两点间连有一电压表 整个装 置处于磁感应强度为B的匀强磁场中 且框面与磁场方向垂直 当整个装置以速度v向右匀 速平动时 M N之间有无电势差 填 有 或 无 电压表的示数为 图 12 13 解析解析 当矩形导线框向右平动切割磁感线时 AB CD MN均产生感应电动势 其大小均为BLv 根 据右手定则可知 方向均向上 由于三个边切割产生的感应电动势大小相等 方向相同 相当 于三个相同的电源并联 回路中没有电流 而电压表是由电流表改装而成的 当电压表中有电 流通过时 其指针才会偏转 既然电压表中没有电流通过 其示数应为零 也就是说 M N之 间虽有电势差BLv 但电压表示数为零 答案答案 有 0 三 计算 论述题三 计算 论述题 共 4 个题 共 48 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要的演算 步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位 13 10 分 如图 12 14 所示是一种测量通电线圈中磁场的磁感应强度B的装置 把一个很小 的测量线圈A放在待测处 线圈与测量电荷量的冲击电流计G串联 当用双刀双掷开关 S 使 螺线管的电流反向时 测量线圈中就产生感应电动势 从而引起电荷的迁移 由表G测出电荷 量Q 就可以算出线圈所在处的磁感应强度 B 已知测量线圈的匝数为 N 直径为d 它和表G 串联电路的总电阻为R 则被测出的磁感应强度B为多大 图 12 14 解析解析 当双刀双掷开关 S 使螺线管的电流反向时 测量线圈中就产生感应电动势 根据法拉第 电磁感应定律可得 t d B N t NE 2 2 2 由欧姆定律和电流的定义得 t Q R E I 即t R E Q 联立可解得 2 2 Nd QR B 答案答案 2 2 Nd QR 14 12 分 如图 12 15 所示 线圈内有理想边界的磁场 开始时磁场的磁感应强度为B0 当磁 场均匀增加时 有一带电微粒静止于平行板 两板水平放置 电容器中间 若线圈的匝数为n 平行板电容器的板间距离为d 粒子的质量为m 带电荷量为q 设线圈的面积为S 求 图 12 15 1 开始时穿过线圈平面的磁通量的大小 2 处于平行板电容器间的粒子的带电性质 3 磁感应强度的变化率 解析解析 1 B0S 2 由楞次定律 可判出上板带正电 故推出粒子应带负电 3 t nE B S mg d E q 联立解得 nqS mgd t B 答案答案 1 B0S 2 负电 3 nqS mgd t B 15 12 分 两根光滑的长直金属导轨MN M N 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 12 16 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 图 12 16 1 ab运动速度v的大小 2 电容器所带的电荷量q 解析解析 本题是电磁感应中的电路问题 ab切割磁感线产生感应电动势为电源 电动势可由 E Blv计算 其中v为所求 再结合闭合 或部分 电路欧姆定律 焦耳定律 电容器及运动 学知识列方程可解得 1 设ab上产生的感应电动势为E 回路中的电流为I ab运动距离 s 所用时间为t 三个电 阻R与电源串联 总电阻为 4R 则 E Blv 由闭合电路欧姆定律有 R E I 4 v s t 由焦耳定律有Q I2 4R t 由上述方程得 4 22 slB QR v 2 设电容器两极板间的电势差为U 则有U IR 电容器所带电荷量q CU 解得 Bls CQR q 答案答案 1 slB QR 22 4 2 Bls CQR 16 14 分 如图 12 17 所示 水平地面上方的H高区域内有匀强磁场 水平界面PP 是磁场 的上边界 磁感应强度为B 方向是水平的 垂直于纸面向里 在磁场的正上方 有一个位于竖 直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd ab长为l1 bc长为l2 H l2 线框的质量为m 电阻 为R 使线框abcd从高处自由落下 ab边下落的过程中始终保持水平 已知线框进入磁场的 过程中的运动情况是 cd边进入磁场以后 线框先做加速运动 然后做匀速运动 直到ab边 到达边界PP 为止 从线框开始下落到cd边刚好到达水平地面的过程中 线框中产生的焦 耳热为Q 求 图 1