2012年高考物理试题分类汇编（13）---电磁感应

用心 爱心 专心1 20122012 年高考物理试题分类汇编 电磁感应年高考物理试题分类汇编 电磁感应 1 20122012 福建卷 福建卷 如图甲 一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落 穿过一根竖 直悬挂的条形磁铁 铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合 若取磁铁中 心 O 为坐标原点 建立竖直向下正方向的 x 轴 则图乙中最能正确反映环中感应电 流 i 随环心位置坐标 x 变化的关系图像是 答案 答案 B B 2 2012 2012 全国新课标全国新课标 如图 均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框 半圆直径 与磁场边缘重合 磁场方向垂直于半圆面 纸面 向里 磁感应强度大小为B0 使该线框 从静止开始绕过圆心 O 垂直于半圆面的轴以角速度 匀速转动 半周 在线框中产生感应电流 现使线框保持图中所示位置 磁 感应强度大小随时间线性变化 为了产生与线框转动半周过程中 同样大小的电流 磁感应强度随时间的变化率的大小应为 t B A B C D 0 4 B 0 2 B 0 B 2 0 B 答案 C 解析 匀速转动时感应电动势与磁场变化时感应电动势相同即可 匀速转动时感应电动势 式中R为半径 磁场变化时感应电动势 二者相等可得答案 2 2 1 BRE 2 2 R t B E 3 3 20122012 上海卷 上海卷 正方形导线框处于匀强磁场中 磁场方向垂直框平面 磁感应强度 随时间均匀增加 变化率为k 导体框质量为m 边长为L 总电阻为R 在恒定外力F作 用下由静止开始运动 导体框在磁场中的加速度大小为 导体框中感应电流做 功的功率为 答案 答案 F m k2L4 R 4 20122012 北京高考卷 北京高考卷 物理课上 老师做了一个奇妙的 跳环 实验 如图 她把一个带铁芯的线圈L 开关S和电源用导 线连接起来后 将一金属套环置于线圈L上 且使铁芯穿过套 环 闭合开关S的瞬间 套环立刻跳起 某同学另找来器材再 探究此实验 他连接好电路 经重复 B F 用心 爱心 专心2 实验 线圈上的套环均未动 对比老师演示的实验 下列四个选项中 导致套环未动的原因可能是 A 线圈接在了直流电源上 B 电源电压过高 C 所选线圈的匝数过多 D 所用套环的材料与老师的不同 答案 D 5 5 20122012 海南卷 海南卷 如图 EOF和为空间一匀强磁场E O F 的边界 其中EO FO 且EO OF 为E O F O OO EOF的角平分线 间的距离为 l 磁场方向垂直于纸面 OO 向里 一边长为 l 的正方形导线框沿方向匀速通过磁场 OO 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 方向时为正 则感应电流 i 与实践 t 的关系图线可能正确的是 答案 答案 A A 6 6 20122012 山东卷 山东卷 如图所示 相距为 L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹 角为 上端接有定值电阻 匀强磁场垂直于导轨平面 磁感应强度为 B 将质量为 m 的导体棒由静止释放 当速度达到时开始匀速运动 此时对导体棒施加一平行于导轨v 向下的拉力 并保持拉力的功率为 P 导体棒最终以的2v 速度匀速运动 导体棒始终与导轨垂直且接触良好 不计 导轨和导体棒的电阻 重力加速度为 g 下列选项正确的是 A 2sinPmg B 3sinPmg C 当导体棒速度达到时加速度为 2 v sin 2 g D 在速度达到以后匀速运动的过程中 R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功2v 用心 爱心 专心3 答案 答案 ACAC 7 20122012 四川卷 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 CD 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 A 0 时 杆产生的电动势为 2Bav B 时 杆产生的电动势为 3 Bav3 C 0 时 杆受的安培力大小为 0 2 2 2 R avB D 时 杆受的安培力大小为 3 0 2 35 3 R avB 答案 答案 ADAD 8 2012 2012 全国新课标全国新课标 如图 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t 0 到t t1的时 间间隔内 直导线中电流i发生某种变化 而线框中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 中箭头方向相同 则i随时间t变化的图线可能是 答案 A 解析 要求框中感应电流顺时针 根据楞次定律 可知框内磁场要么向里减弱 载流直导 线中电流正向减小 要么向外增强 载流直导线中电流负向增大 线框受安培力向左 时 载流直导线电流一定在减小 线框受安培力向右时 载流直导线中电流一定在增大 故答案选 A 8 20122012 重庆卷 重庆卷 如题 21 图所示 正方形区域 MNPQ 垂直纸面向里的 匀强磁场 在外力作用下 一正方形闭合刚性导线框沿 QN 方向匀速运动 t 0 时刻 其四个顶点 M N P Q 恰好在磁场边界中点 下列图象中能反映线框所受安培力 f 的大小随时间 t 变化规律的是 用心 爱心 专心4 答案 答案 B B 9 20122012 上海卷 上海卷 4 分 为判断线圈绕向 可将灵敏电流计 G 与线圈 L 连接 如图 所示 已知线圈由 a 端开始绕至 b 端 当电流从电流计 G 左端流入时 指针向左偏转 1 将磁铁 N 极向下从线圈上方竖直插入 L 时 发 现指针向左偏转 俯视线圈 其绕向为 填 顺时针 或 逆时针 2 当条形磁铁从图中虚线位置向右远离 L 时 指 针向右偏转 俯视线圈 其绕向为 填 顺时针 或 逆时针 答案 答案 1 顺时针 2 逆时针 10 20122012 天津卷 天津卷 如图所示 一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内 导轨间 距 l 0 5m 左端接有阻值 R 0 3 的电阻 一质量 m 0 1kg 电阻 r 0 1 的金属棒 MN 放 置在导轨上 整个装置置于竖直向上的匀强磁场中 磁场的磁感应强度 B 0 4T 棒在水平 向右的外力作用下 由静止开始以 a 2m s2的加速度做匀加速运动 当棒的位移 x 9m 时撤 去外力 棒继续运动一段距离后停下来 已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 Q1 Q2 2 1 导轨足够长且电阻不计 棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持 良好接触 求 1 棒在匀加速运动过程中 通过电阻 R 的电荷量 q 2 撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2 3 外力做的功 WF 答案 18 分 解析 1 棒匀加速运动所用时间为t 有 xat 2 2 1 s3 2 922 a x t 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求电路中产生的平均电流为 A5 1 1 03 0 3 95 04 0 Rrt Blx RrtrR E I 根据电流定义式有 C5 435 1 t Iq S N a S G L b N 用心 爱心 专心5 2 撤去外力前棒做匀加速运动根据速度公式末速为 m s632 atv 撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动 安培力做负功先将棒的动能转化为电 能 再通过电流做功将电能转化为内能 所以焦耳热等于棒的动能减少 有 J8 161 0 2 1 2 1 22 2 mvEQ k 3 根据题意在撤去外力前的焦耳热为J6 32 21 QQ 撤去外力前拉力做正功 安培力做负功 其大小等于焦耳热Q1 重力不做功共 同使棒的动能增大 根据动能定理有 1 QWE Fk 则 J4 58 16 3 1 kFk EQWE 11 11 20122012 广东卷 广东卷 18 分 如图 17 所示 质量为M的导体棒ab 垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上 导轨 平面与水平面的夹角为 并处于磁感应强度大小为B 方向垂直与导轨平面向上的匀强 磁场中 左侧是水平放置 间距为d的平行金属板 R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻 器的阻值 不计其他电阻 1 调节Rx R 释放导体棒 当棒沿导轨匀速下滑时 求通过棒的电流I及棒的速率 v 2 改变Rx 待棒沿导轨再次匀速下滑后 将质量为m 带电量为 q的微粒水平射入 金属板间 若它能匀速通过 求此时的Rx 答案 答案 18 18 分分 解 解 1 当Rx R棒沿导轨匀速下滑时 由平衡条件 sinMgF 安培力FBIl 解得 sinMg I Bl 感应电动势EBlv 用心 爱心 专心6 电流 2 E I R 解得 2 2 2sinMgR v B l 2 微粒水平射入金属板间 能匀速通过 由平衡条件 U mgq d 棒沿导轨匀速 由平衡条件 1 sinMgBI l 金属板间电压 1x UI R 解得 sin x mldB R Mq 12 20122012 上海卷 上海卷 14 分 如图 质量为M的足 够长金属导轨 abcd 放在光滑的绝缘水平面上 一电 阻不计 质量为m的导体棒 PQ 放置在导轨上 始终 与导轨接触良好 PQbc 构成矩形 棒与导轨间动摩 擦因数为 棒左侧有两个固定于水平面的立柱 导 轨 bc 段长为L 开始时 PQ 左侧导轨的总电阻为R 右侧导轨单位长度的电阻为R0 以 ef 为界 其左侧匀强磁场方向竖直向上 右侧匀强磁场水平向左 磁感应强度大小均为B 在t 0 时 一水平向左的拉力F垂直作用于导轨的 bc 边上 使导轨由静止开始做匀加速 直线运动 加速度为a 1 求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式 2 经过多少时间拉力F达到最大值 拉力F的最大值为多少 3 某一过程中回路产生的焦耳热为Q 导轨克服摩擦力做功为W 求导轨动能的 增加量 答案 答案 1 感应电动势为E BLv 导轨做初速为零的匀加速运动 v at E BLat s at2 2 感应电流的表达式为I BLv R总 BLat R 2R0 at2 2 BLat R R0at2 2 导轨受安培力FA BIL B2L2at R R0at2 摩擦力为 Ff FN mg BIL mg B2L2at R R0at2 由牛顿定律 F FA Ff Ma F Ma FA Ff Ma mg 1 B2L2at R R0at2 上式中当 R t R0at即t 时外力F取最大值 F max Ma mg 1 B2L2 1 2 3 设此过程中导轨运动距离为s 由动能定理W合 Ek 摩擦力为 Ff mg FA 摩擦力做功为 W mgs WA mgs Q s Ek Mas W Q W Q mg Ma mg 13 20122012 江苏卷 江苏卷 15 分 某兴趣小组设计一种发电装置 如图所示 在磁极与圆柱 B b e Q a F B c f P d 用心 爱心 专心7 状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角 均为 磁场均沿半径方向 匝数为N的矩形 4 9 p 线圈abcd边长ab cd l bc ad 2l 线圈以角速度绕中心轴匀速转动 bc与ad边同时 进入磁场 在磁场中 两条边的经过处的磁感应强度大小均为B 方向始终与两条边的运 动方向垂直 线圈的总电阻为r 外接电阻为 R 求 1 线圈切割磁感线时 感应电动势的大小Em 2 线圈切割磁感线时 bc边所受安培力的大小F 3 外接电阻上电流的有效值 I 答案 1 边的运动速度 感应电动势bcad 2 l v 解得 NBlvEm4 2 2NBlEm 2 电流 安培力 解得 Rr E I m m lNBIF m 2 Rr lBN F 322 4 3 一个周期内 通电时间 上消耗的电能 且Tt 9 4 RRtIW m 2 RTIW 2 解得 3 4 2 Rr NBl I 14 2012 2012 浙江卷浙江卷 22 分 为了提高自行车夜间行驶的安全性 小明同学设计了一种 闪烁 装置 如图所示 自行车后轮由半径 r1 5 0 l0 2m 的金属内圈 半径 r2 0 40m 的金属外圈和绝缘辐条构成 后轮的内 外圈之间等间隔地接有 4 根金属条 每根金属条 的中间均串联有一电阻值为 R 的小灯泡 在支架上装有磁铁 形成了磁感应强度 B 0 l0T 方向垂直纸面向外的 扇形 匀强磁场 其内半径为 r1 外半径为 r2 张角 后轮以角速度 2 rad s 相对于转轴转动 若不计其它电阻 忽略磁场的边缘效应 6 1 当金属条 ab 进入 扇形 磁场时 求感应电动势 E 并指出曲上的电流方向 2 当金属条 ab 进入 扇形 磁场时 画出 闪烁 装置的电路图 3 从金属条 ab 进入 扇形 磁场时开始 经计算画出轮子转一圈过程中 内圈与外圈 之间电势差 Uab 随时间 t 变化的 Uab t 图象 4 若选择的是 1 5V 0 3A 的小灯泡 该 闪烁 装置能否正常工作 有同学提出 通过改变磁感应强度 B 后轮外圈半径 r2 角速度 和张角 等物理量的大小 优化前同学的设计方案 请给出你的评价 答案 用心 爱心 专心8 用心 爱心 专心10 用心 爱心 专心11 15 15 20122012 福建卷 福建卷 20 分 如图甲 在圆柱形区域内存在一方向竖直向下 磁感应强度大小为 B 的匀强磁场 在此区 域内 沿水平面固定一半径为 r 的圆环形光滑细玻璃管 环心 0 在区域中心 一质量为 m 带电量为 q q 0 的小球 在管内沿逆时针方向 从上向下看 做圆周运动 已知磁 感应强度大小 B 随时间 t 的变化关系如图乙所示 其中 0 0 2 m T qB 设小球在运动过程中 电