2012高考物理二轮复习 专题11 电磁感应限时集训

用心 爱心 专心1 专题限时集训专题限时集训 十一十一 A A 专题十一专题十一 电磁感应电磁感应 时间 45 分钟 图 11 1 3 如图 11 2 所示 两根足够长的光滑平行金属导轨竖直放置 导轨间距为L 金属导体 棒ab垂直放在导轨上 并与导轨保持良好接触 导体棒电阻为R 导轨电阻不计 空间有 垂直于导轨平面的匀强磁场 磁感应强度为B 当金属导体棒ab由静止开始向下运动一段 时间t0后 再接通开关 S 图 11 3 为导体棒运动的v t图象 其中可能正确的是 图 11 3 4 如图 11 4 所示 两块水平放置的金属板距离为d 用导线 开关 S 与一个n匝的 线圈连接 线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场中 两板间放一台小压力传感器 压 力传感器上表面绝缘 在其上表面静止放置一个质量为m 电量为 q的小球 开关 S 闭合 用心 爱心 专心2 前传感器上有示数 开关 S 闭合后传感器上的示数变为原来的 2 倍 线圈中磁场的变化情 况和磁通量变化率分别是 图 11 4 A 正在减弱 t mgd q B 正在减弱 t mgd nq C 正在增强 t mgd d D 正在增强 t mgd nq 5 如图 11 5 所示的电路可以用来 研究电磁感应现象 干电池 开关 线圈A 滑动变阻器串联成一个电路 电流计 线圈B串联成另一个电路 线圈A B套在同一个闭 合铁芯上 且它们的匝数足够多 从开关闭合时开始计时 图 11 6 为流经电流计的电流 大小i随时间t变化的图象 其中正确的是 图 11 5 图 11 6 6 如图 11 7 所示 在水平放置的两条平行光滑导轨上有一垂直于导轨的金属棒 ab 匀强磁场跟轨道平面垂直 磁场方向如图所示 导轨接有阻值为R1 5 R2 6 的两个定值电阻及滑动变阻器R0 其余电阻不计 电路中的电压表量程为 0 10 V 电流 表的量程为 0 3 A 现将R0调至 30 用F 40 N 的水平向右的力使ab沿导轨向右平 移 当ab达到稳定状态时 两电表中有一表正好达到满偏 而另一表未达到满偏 下列说 法正确的是 图 11 7 A 当棒ab达到稳定状态时 电流表满偏 B 当棒ab达到稳定状态时 电压表满偏 C 当棒ab达到稳定状态时 棒ab的速度是 1 m s 用心 爱心 专心3 D 当棒ab达到稳定状态时 棒ab的速度是 2 25 m s 7 如图 11 8 甲所示 光滑且足够长的平行金属导轨MN PQ固定在同一水平面上 两导轨间距L 0 30 m 导轨电阻忽略不计 其间连接有固定电阻R 0 40 导轨上停放 一质量m 0 10 kg 电阻r 0 20 长度也为L 0 30 m 的金属杆ab 整个装置处于 磁感应强度B 0 50 T 的匀强磁场中 磁场方向竖直向下 用一外力F沿水平方向拉金属 杆ab 使之由静止开始运动 电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑 获得 电压U随时间t变化的关系如图乙所示 下列说法中不正确的是 图 11 8 A 金属杆做匀加速直线运动 B 第 2 s 末外力的瞬时功率为 0 35 W C 如果水平外力从静止开始拉动杆 2 s 所做的功为 0 35 J 则金属杆上产生的焦耳 热为 0 15 J D 如果水平外力从静止开始拉动杆 2 s 所做的功为 0 35 J 则金属杆上产生的焦耳 热为 0 05 J 8 如图 11 9 甲所示 足够长的 U 形光滑金属导轨平面与水平面成 角 0 90 其中MN与PQ平行且间距为L 导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂 直 导轨电阻不计 金属棒ab由静止开始沿导轨下滑 并与两导轨始终保持垂直且良好接 触 ab棒接入电路的电阻为R 当流过ab棒某一横截面的电量为q时 棒的速度大小为 v 则金属棒ab在这一过程中 图 11 9 A 运动的平均速度大小为v 1 2 B 下滑位移大小为 qR BL C 产生的焦耳热为qBLv D 受到的最大安培力大小为sin B2L2v R 9 如图 11 10 所示 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 在导轨上端并接两个额定功率均为P 电阻均为R的小灯泡 整个系统置于匀强 磁场中 磁感应强度方向与导轨所在平面垂直 现将一质量为m 电阻可以忽略的金属棒 MN从图示位置由静止开始释放 金属棒下落过程中保持水平 且与导轨接触良好 已知某 时刻后两灯泡保持正常发光 重力加速度为g 求 1 磁感应强度的大小 2 灯泡正常发光时导体棒的运动速率 用心 爱心 专心4 图 11 10 10 有人设计了一种可测速的跑步机 测速原理如图 11 11 所示 该机底面固定有间 距为L 长度为d的平行金属电极 电极间充满磁感应强度为B 方向垂直纸面向里的匀强 磁场 且接有电压表和电阻R 绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条 磁场中始终 仅有一根金属条 且与电极接触良好 不计金属电阻 若橡胶带匀速运动时 电压表读数 为U 求 1 橡胶带匀速运动的速率 2 电阻R消耗的电功率 3 一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功 图 11 11 用心 爱心 专心5 专题限时集训 十一 B 专题十一 电磁感应 时间 45 分钟 1 如图 11 12 所示 一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中 场中各点的磁感 应强度为By y为该点到地面的距离 c为常数 B0为一定值 铝框平面与磁场垂直 B0 yc 直径ab水平 铝框由静止释放下落的过程中 空气阻力不计 图 11 12 A 铝框回路磁通量不变 感应电动势为 0 B 铝框回路中感应电流沿顺时针方向 直径ab两点间电势差为 0 C 铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度g D 直径ab受安培力向上 半圆弧ab受安培力向下 铝框下落加速度大小可能等于g 2 如图 11 13 甲所示 矩形金属导线框abcd在匀强磁场中静止不动 磁场方向与线 框平面垂直 磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示 t 0 时刻 磁感应强度的方 向垂直纸面向里 则在 0 4 s 时间内 图 11 14 表示线框ab边所受的安培力F 规定向 左为正 随时间t变化的图象 其中正确的是 图 11 13 图 11 14 3 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 11 15 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 用心 爱心 专心6 的原因是 图 11 15 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 图 11 16 4 如图 11 16 所示 固定在水平桌面上的光滑金属导轨cd eg处于方向竖直向下的 匀强磁场中 金属杆ab与导轨接触良好 在两根导轨的端点c e之间连接一电阻 其他 部分电阻忽略不计 现用一水平向右的外力F1作用在金属杆ab上 使金属杆由静止开始 向右沿导轨滑动 滑动中杆ab始终垂直于导轨 金属杆受到的安培力用F2表示 图 11 17 表示F1与F2随时间t变化的关系图象 其中可能正确的是 图 11 17 5 如图 11 18 所示 水平放置的光滑金属长导轨MM 和NN 之间接有电阻R 导 轨左 右两区域的分别处在方向相反 与轨道垂直匀强磁场中 方向如图所示 设左 右 区域磁场的磁感应强度为B1和B2 虚线为两区域的分界线 一根金属棒ab放在导轨上并 与其正交 棒和导轨的电阻均不计 金属棒在水平向右的恒定拉力作用下 在虚线左边区 域中恰好以速度为v做匀速直线运动 导轨足够长 则可知 用心 爱心 专心7 图 11 18 A 当B2 B1时 棒进入右边区域先做加速运动 最后以速度 做匀速直线运动 v 2 B 当B2 B1时 棒进入右边区域先做加速运动 最后以速度 2v做匀速直线运动 C 当B2 时 棒进入右边区域先做加速运动 最后以速度 4v做匀速运动 B1 2 D 当B2 时 棒进入右边区域先做加速运动 最后以速度 2v做匀速运动 B1 2 6 如图 11 19 所示 正方形线框的边长为L 从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动 中途穿越垂直纸面向里 有理想边界的匀强磁场区域 磁场的宽度大于L 以i表示导线 框中感应电流的大小 从线圈进入磁场开始计时 取逆时针方向为电流的正方向 图 11 20 为i t关系图象 其中可能正确的是 图 11 19 图 11 20 7 如图 11 21 甲所示 两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计 两质量 长 度均相同的导体棒c d 置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处 磁场宽为 3h 方向 与导轨平面垂直 先由静止释放c c刚进入磁场即匀速运动 此时再由静止释放d 两导 体棒与导轨始终保持良好接触 用ac表示c的加速度 Ekd表示d的动能 xc xd分别表示 c d相对释放点的位移 图 11 21 乙中正确的是 图 11 21 8 如图 11 22 所示 两足够长的光滑金属导轨竖直放置 相距为L 一理想电流表 与两导轨相连 匀强磁场与导轨平面垂直 一质量为m 有效电阻为R的导体棒在距磁场 上边界h处静止释放 导体棒进入磁场后 流经电流表的电流逐渐减小 最终稳定为I 整 个运动过程中 导体棒与导轨接触良好 且始终保持水平 不计导轨的电阻 求 1 磁感应强度的大小B 2 电流稳定后 导体棒运动速度的大小v 3 流经电流表的电流的最大值Im 用心 爱心 专心8 图 11 22 9 如图 11 23 所示 两根足够长的光滑平行金属导轨MN PQ间距为l 0 5 m 其 电阻不计 两导轨及其构成的平面均与水平面成 30 角 完全相同的两金属棒ab cd分 别垂直导轨放置 每棒两端都与导轨始终有良好接触 已知两棒质量均为m 0 02 kg 电 阻均为R 0 1 整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中 磁感应强度B 0 2 T 棒ab在平行于导轨向上的力F作用下 沿导轨向上匀速运动 而棒cd恰好能够保持静 止 取g 10 m s2 问 1 通过棒cd的电流I是多少 方向如何 2 棒ab受到的力F多大 3 棒cd每产生Q 0 1 J 的热量 力F做的功W是多少 图 11 23 专题限时集训 十一 A 1 A 解析 根据楞次定律可知 感应电流产生的效果总是阻碍磁通量的变化 所 以二者转动方向一定相同 也可以由受力分析得出相同结论 要产生感应电流 铝框就要 切割磁感线 磁铁转速与铝框转速就要有差值 不可能相等 选项 A 正确 B 错误 当铝 框平面与磁场方向垂直时 铝框不切割磁感线 感应电流为零 选项 C 错误 铝框平面与 与磁场方向平行时 铝框竖直边垂直切割磁感线 电流最大 所受磁场力也最大 选项 D 错误 2 C 解析 根据法拉第电磁感应定律E N 感应电动势的大小与线圈的匝 t 数 磁通量的变化率 磁通量变化的快慢 成正比 所以 A B 选项错误 C 选项正确 因不 知原磁场变化趋势 增强或减弱 故无法用楞次定律确定感应电流产生的磁场的方向 D 选项错误 3 BD 解析 接通开关 S 前 导体棒做自由落体运动 设t0时刻导体棒速度为v 此时接通开关 S 应有三种可能情况 如果mg 则导体棒自t0时刻开始做匀速运 B2l2v R 动 如果mg 则自t0时刻开始做加速度减小的加速运动 如果mg B2l2v R B2l2v R 则自t0时刻开始做加速度减小的减速运动 由以上分析可知选项 B D 正确 4 B 解析 由题意可知 闭合开关后上极板应带正电 则感应电流方向应为顺时 用心 爱心 专心9 针 感应电流产生的磁场方向应竖直向上 与原磁场方向相同 由楞次定律可知 磁场正 在减弱 且满足q n mg 本题只有选项 B 正确 t 1 d 5 B 解析 开关闭合时 线圈A中的电流发生变化 穿过线圈B的磁通量发生变 化 根据法拉第电磁感应定律 线圈B中有感应电流产生 线圈A中电流稳定后 流经线 圈A的电流不再改变 穿过线圈B的磁通量不变 电流计中的电流逐渐减小为零 故只有 选项 B 正确 6 BC 解析 R0 R2并联部分的电阻为R02 5 闭合回路的总电阻为 R0R2 R0 R2 R总 R02 R1 10 若电流表满偏 则电压表示数U ImR02 15 V 10 V 故电流表不能 满偏 只能电压表满偏 ab棒达到稳定状态时 电压表满偏 电流表的示数I 2 Um R02 A Eab Um IR1 20 V 由F BIl和Eab Blv 联立得v 1 m s 故 B C 正确 7 C 解析 由图乙知电压U随时间t变化的关系式为U 0 1t 导线ab切割磁 感线产生的电动势E BLv R两端的电压U IR 0 1t 对比知v t 即金 ER R r BLvR R r 属杆做加速度a 1 m s2的匀加速直线运动 2 s 末杆的速度v2 at 2 m s 电动势 E2 BLv2 0 3 V 电流I2 0 5 A 安培力FA BI2L 0 075 N 由牛顿第二定律 E2 R r F FA ma 0 175 N 第 2 s 末外力的瞬时功率P2 Fv2 0 35 W 由能量守恒定律 有 W mv Q 金属杆上产生的焦耳热Qr 0 05 J 不正确的是 C 1 22 2 rQ r R r r R W 1 2mv2 2 选项 8 B 解析 对导体棒受力分析 如图甲所示 由牛顿第二定律有 mgsin ma 可知导体棒向下做加速度不断减小的加速运动 作出v t图象如图乙所示 B2L2v R 表示导体棒实际运动的v t图象 表示匀加速直线运动的v t图象 可见 A v v 2 错 由q t E 联立解得q 设棒下滑的位移为x 则 II E R t R BLx 所以q 故x B 对 由能量守恒定律有mgxsin mv2 Q 可得 BLx R qR BL 1 2 Q mgxsin mv2 mv2 C 错 这一过程中的最大速度为v 最大安培力大 1 2 mgqRsin BL 1 2 小为F安 D 错 B2l2v R 9 1 2 mg 2L R P 2P mg 解析 1 设小灯泡的额定电流为I0 有 P I R 2 0 由题意 在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后 小灯泡保持正常发光 流经MN的电流 为 I 2I0 此时金属棒MN所受的重力和安培力平衡 下落的速度达到最大值 有 用心 爱心 专心10 mg BLI 联立解得 B mg 2L R P 2 设灯泡正常发光时 导体棒的速率为v 由电磁感应定律与欧姆定律得 E BLv E RI0 解得 v 2P mg 10 1 2 3 U BL U2 R BLUd R 解析 1 设电动势为E 橡胶带运动速率为v 由E BLv E U 得 v U BL 2 设电功率为P 则P U2 R 3 设流过金属条的电流为I 所受安培力为F 克服安培力做的功为W 由 I F BIL W Fd U R 得 W BLUd R 专题限时集训 十一 B 1 C 解析 由题意知 y越小 By越大 下落过程中 磁通量逐渐增加 选项 A 错误 由楞次定律判断 铝框中电流沿顺时针方向 但Uab 0 选项 B 错误 直径ab受安 培力向上 半圆弧ab受安培 力向下 但直径ab处在磁场较强的位置 所受安培力较大 半圆弧ab的等效水平长 度与直径相等 但处在磁场较弱的位置 所受安培力较小 这样整个铝框受安培力的合力 向上 故选项 C 正确 D 错误 2 A 解析 由B的变化图线可知 0 2 s 内电流恒定 方向由b到a 0 1 s 内 磁感应强度B向里逐渐减小 由F安 BIL及左手定则可知 安培力的方向向左 且逐渐减 小 1 2 s 内磁感应强度B向外逐渐增大 安培力的方向向右 且逐渐增大 同理可以判 断出 2 4 s 的受力情况 选项 A 正确 3 C 解析 电路达稳定状态后 设通过线圈L和灯A的电流分别为I1和I2 当 开关 S 断开时 电流I2立即消失 但是线圈L和灯A组成了闭合回路 由于L的自感作用 I1不会立即消失 而是在回路中逐渐减弱并维持短暂的时间 通过回路的电流从I1开始衰 减 如果开始I1 I2 则灯A会闪亮一下 即当线圈的直流电阻RL RA时 会出现灯A闪亮 一下的情况 若RL RA 得I1 I2 则不会出现灯A闪亮一下的情况 综上所述 只有 C 项正确 4 B 解析 由图象可知 各图中安培力的大小随时间均匀增大 即F2 kt k为 常数 因为金属杆切割磁感线产生的感应电动势E BLv 闭合电路中感应电流 I 所以安培力F2 BIL kt 即金属杆做匀加速运动 对金属杆由牛顿 E R BLv R B2L2v R 第二定律有F1 F2 ma 所以选项 B 正确 5 C 解析 棒在虚线左边区域中恰好以速度为v做匀速直线运动 满足拉力F 所以当B2 B1时 棒进入右边区域将仍然保持速度v做匀速直线运动 选项 A B B2 1l2v R 用心 爱心 专心11 均错误 当B2 时 棒进入右边区域将先做加速运动 最后以速度 4v做匀速运动 即 B1 2 满足F 选项 C 正确 选项 D 错误 B2 2l2 4v R 6 B 解析 闭合线框中的电流I 若线框进入磁场时做匀速运动 即满 E R BLv R 足mgsin 完全进入磁场后 会以gsin 的加速度做匀加速运动 离开磁场时 B2L2v R 有 mgsin 线框做减速运动 a gsin 加速度逐渐减小 电流会 B2L2v R B2L2v mR 逐渐减小 由右手定则知 电流方向为顺时针 选项 B 正确 选项