【备战2012】高考物理最新模拟 专题9 电磁感应

用心 爱心 专心1 备战备战 20122012 年高考物理最新模拟年高考物理最新模拟 专题专题 9 9 电磁感应电磁感应 第一节 电磁感应现象 楞次定律 一 单项选择题 1 2012 年台州调研 如图所示 在匀强磁场中的矩形金属轨道上 有等长的两根金 属棒ab和cd 它们以相同的速度匀速运动 则 2 如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈 与滑动变阻器 电池构成闭合电路 a b c为三个闭合金属圆环 假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内 则当滑动变阻器 的滑片左 右滑动时 能产生感应电流的金属圆环是 A a b两个环 B b c两个环 C a c两个环 D a b c三个环 3 2012 年慈溪中学模拟 如图所示 同一平面内的三条平行导线串有两个电阻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 A 流过R的电流为由d到c 流过r的电流为由b到a 用心 爱心 专心2 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 4 1931 年英国物理学家狄拉克从理论上预言 存在只有一个磁 极的粒子 即 磁单极子 1982 年 美国物理学家卡布莱拉设计了 一个寻找磁单极子的实验 他设想 如果一个只有 N 极的磁单极子从上向下穿过如图所示 的超导线圈 那么 从上向下看 超导线圈上将出现 A 先是逆时针方向 然后是顺时针方向的感应电流 B 先是顺时针方向 然后是逆时针方向的感应电流 C 顺时针方向持续流动的感应电流 D 逆时针方向持续流动的感应电流 5 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 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先小于mg后大小mg 运动趋势向右 D FN先大于mg后小于mg 运动趋势向右 用心 爱心 专心3 6 2012 年镇海中学高三模拟 如图 一磁铁用细线悬挂 一个很长的铜管固定在磁 铁的正下方 开始时磁铁上端与铜管上端相平 烧断细线 磁铁落入铜管的过程中 下列 说法正确的是 磁铁下落的加速度先增大 后减小 磁铁下落的加速度恒定 磁铁下落的速度先增大后减小 磁铁下落的加速度一直减小最后为零 磁铁下落的速度逐渐增大 最后匀速运动 A 只有 正确 B 只有 正确 C 只有 正确 D 只有 正确 二 不定项选择题 7 如图所示 AOC是光滑的金属轨道 AO沿竖直方向 OC沿水平 方向 PQ是一根金属直杆如图立在导轨上 直杆从图示位置由静止开始 在重力作用下运动 运动过程中Q端始终在OC上 空间存在着垂直纸 面向外的匀强磁场 则在PQ杆滑动的过程中 下列判断正确的是 A 感应电流的方向始终是由P Q B 感应电流的方向先是由P Q 后是由Q P C PQ受磁场力的方向垂直杆向左 D PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左 后垂直于杆向右 解析 选 BD 在PQ杆滑动的过程中 杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小 三 角形POQ内的磁通量先增大后减小 由楞次定律可判断 B 项对 再由PQ中电流方向及左手 定则可判断 D 项对 8 如图所示 沿x轴 y轴有两根长直导线 互相绝缘 x轴上的 用心 爱心 专心4 导线中通有沿 x方向的电流 y轴上的导线中通有沿 y方向的电流 两虚线是坐标轴所 夹角的角平分线 a b c d是四个圆心在虚线上 与坐标原点等距的相同的圆形导线 环 当两直导线中的电流从相同大小 以相同的快慢均匀减小时 各导线环中的感应电流 情况是 A a中有逆时针方向的电流 B b中有顺时针方向的电流 C c中有逆时针方向的电流 D d中有顺时针方向的电流 9 如图所示为地磁场磁感线的示意图 在北半球地磁场的竖直分量向下 飞机在我国 上空匀速巡航 机翼保持水平 飞行高度不变 由于地磁场的作用 金属机翼上有电势 差 设飞行员左方机翼末端处的电势为U1 右方机翼末端处的电势为U2 则 A 若飞机从西往东飞 U1比U2高 B 若飞机从东往西飞 U2比U1高 C 若飞机从南往北飞 U1比U2高 D 若飞机从北往南飞 U2比U1高 解析 选 AC 北半球的地磁场的竖直分量向下 其俯视图如图所示 对水平飞行的飞 机 其机翼可等效为一水平放置的导体棒 应用右手定则可判断 向北飞行时 左方机翼 末端电势高 并可得出如下结论 在北半球 不论飞机沿何方向水平飞行 都是飞机左翼 电势高 在南半球 不论飞机沿何方向水平飞行 都是飞机右翼电势高 右手定则中四 指的指向即等效电源的正极 因为在电源内部电流从负极流向正极 故 A C 正确 10 2012 年山东潍坊模拟 如图所示 两块金属板水平放置 与左侧水平放置的线圈 通过开关 K 用导线连接 压力传感器上表面绝缘 位于两金属板间 带正电的小球静置于 用心 爱心 专心5 压力传感器上 均匀变化的磁场沿线圈的轴向穿过线圈 K 未接通时压力传感器的示数为 1 N K 闭合后压力传感器的示数变为 2 N 则磁场的变化情况可能是 A 向上均匀增大 B 向上均匀减小 C 向下均匀减小 D 向下均匀增大 解析 选 AC K 闭合后 向上均匀增大或向下均匀减小磁场都能使上金属板带正电 下 金属板带负电 带正电的小球受竖直向下的电场力 压力传感器示数变大 11 2012 年湖北黄冈调研 如图所示 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 B0 y c 框平面与磁场垂直 直径ab水平 空气阻力不计 铝框由静止释放下落的过程中 A 铝框回路磁通量不变 感应电动势为 0 B 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 三 计算题 12 如图所示 固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中 金属棒 MN沿框架以速度v向右做匀速运动 t 0 时 磁感应强度为B0 此时MN到达的位置使 MDEN构成一个边长为l的正方形 为使MN棒中不产生感应电流 从t 0 开始 磁感应强 度B应怎样随时间t变化 请推导出这种情况下B与t的关系式 解析 要使MN棒中不产生感应电流 应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化 在t 0 时刻 穿过线圈平面的磁通量 1 B0S B0l2 用心 爱心 专心6 设t时刻的磁感应强度为B 此时磁通量为 2 Bl l vt 由 1 2得B B0l l vt 答案 B随t减小 B B0l l vt 课时 27 第二节 法拉第电磁感应定律 自感 涡流 一 单项选择题 1 穿过闭合回路的磁通量 随时间t变化的图象分别如图中的甲 丁所示 下列关 于回路中产生的感应电动势的论述中正确的是 A 图甲中回路产生的感应电动势恒定不变 B 图乙中回路产生的感应电动势一直在变大 C 图丙中回路在 0 t1时间内产生的感应电动势小于在t1 t2时间内产生的感应电动 势 D 图丁中回路产生的感应电动势先变小后变大 2 2012 年江苏南通一模 电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流 使锅体发热从而 加热食物 下列相关的说法中正确的是 A 锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 B 电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作 C 金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物 D 电磁炉的上表面一般都用金属材料制成 以加快热传递 减少热损耗 解析 选 A 涡流是高频交流电产生的磁场引起的电磁感应现象 故选项 A 正确 B 错 误 电磁炉表面一般用绝缘材料制成 避免产生涡流 锅体用金属制成利用涡流加热食物 用心 爱心 专心7 故选项 C D 错误 3 如图中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中 绕 O轴以角速度 沿逆时针方向匀速转动 则通过电阻R的电流的方向和 大小是 金属圆盘的电阻不计 A 由c到d I Br2 R B 由d到c I Br2 R C 由c到d I Br2 2R D 由d到c I Br2 2R 解析 选 D 金属圆盘在匀强磁场中匀速转动 可以等效为无数根长为r的导体棒绕O 点做匀速圆周运动 其产生的感应电动势大小为E Br2 2 由右手定则可知其方向由外 指向圆心 故通过电阻R的电流I Br2 2R 方向由d到c 故选 D 项 4 2012 年宁波效实中学模拟 图中电感线圈L的直流电阻为 RL 小灯泡的电阻为R 小量程电流表 G1 G2的内阻不计 当开关 S 闭合且稳定后 电流表 G1 G2的指针均偏向右侧 电流表的零刻 度在表盘的中央 则当开关 S 断开时 下列说法中正确的是 A G1 G2的指针都立即回到零点 B G1缓慢回到零点 G2立即左偏 然后缓慢回到零点 C G1立即回到零点 G2缓慢回到零点 D G2立即回到零点 G1缓慢回到零点 解析 选 B S 闭合且稳定时 通过电流表 G1 G2两条支路的电流 均由左向右 断开 S L中产生自感电动势 由 增反减同 可知 自 感电动势E自的方向一定与原电流方向相同 等效电路如图所示 显然 断开 S 后 在E自的作用下 回路中将继续形成沿顺时针方向的电流 这时流经电流表 G2支路的电流方向变为由右向左 由于这段时间内E自 是逐渐减小的 故电流也是逐渐减小的 5 2010 年高考北京卷 在如图所示的电路中 两个相同的小灯泡 L1和 L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R 闭合开关 S 后 调整R 使 L1和 L2发光的亮度一样 此时流过两个灯泡的电流均为I 然后 断开 S 若t 时刻再闭合 S 则在t 前后的一小段时间内 正确反映流过 L1的电流i1 流过 L2 的电流i2随时间t变化的图象是 用心 爱心 专心8 解析 选 B 由题中给出的电路可知 电路由L与 L1和 L2与R两个支路并联 在t 时 刻 L1支路的电流因为有L的自感作用 所以i1由零逐渐增大 L2支路为纯电阻电路 i2 不存在逐渐增大的过程 所以选项 B 正确 6 2012 年正定中学模拟 一矩形线框置于匀强磁场中 线框平面与磁场方向垂 直 先保持线框的面积不变 将磁感应强度在 1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍 接着 保持增大后的磁感应强度不变 在 1 s 时间内 再将线框的面积均匀地减小到原来的一 半 先后两个过程中 线框中感应电动势的比值为 A B 1 1 2 C 2 D 4 二 不定项选择题 7 2012 年嘉兴模拟 在竖直向下的匀强磁场中 将一水平放置 的金属棒PQ以初速度v0水平抛出 如图所示 棒在运动过程中始终保 持水平 空气阻力不计 那么 下列说法中正确的是 A PQ棒两端的电势一定满足 P Q B PQ棒中的感应电动势越来越大 C PQ棒中的感应电动势越来越小 D PQ棒中的感应电动势保持不变 8 2010 年高考大纲全国卷 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下 大小 为 4 5 10 5T 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸 河宽 100 m 该河段涨潮和落潮 时有海水 视为导体 流过 设落潮时 海水自西向东流 流速为 2 m s 下列说法正确的是 A 电压表记录的电压为 5 mV B 电压表记录的电压为 9 mV C 河南岸的电势较高 D 河北岸的电势较高 用心 爱心 专心9 解析 选 BD 可以将海水视为垂直河岸方向放置的导体平动切割地磁场的磁感线产生 感应电动势 由E BLv 9 mV B 项正确 由右手定则可知 感应电流方向由南向北 故 河北岸的电势较高 D 项正确 9 一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在匀强磁场中 如图所 示 线圈平面与磁场方向成 60 角 磁感应强度随时间均匀变化 用下列 哪些方法可使感应电流增加一倍 A 把线圈匝数增加一倍 B 把线圈面积增加一倍 C 把线圈半径增加一倍 D 改变线圈与磁场方向的夹角 10 如图所示 水平面内两光滑的平行金属导轨 左端与电阻R相连接 匀强磁场B 竖直向下分布在导轨所在的空间内 质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好 今 对金属棒施加一个水平向右的外力F 使金属棒从a位置开始向右做初速度为零的匀加速 运动 依次通过位置b和c 若导轨与金属棒的电阻不计 ab与bc的距离相等 关于金属 棒在运动过程中的有关说法正确的是 A 金属棒通过b c两位置时 电阻R的电功率之比为 1 2 B 金属棒通过b c两位置时 外力F的大小之比为 1 2 C 从a到b和从b到c的两个过程中 电阻R上产生的热量之比为 1 1 D 从a到b和从b到c的两个过程中 通过金属棒横截面的电荷量之比为 1 1 解析 选 AD 由题意知vc vb 所以Ec Eb Ic Ib 电阻R消耗的功率 222 P I2R 所以 A 正确 所需的外力F ma 而金属棒所受的安培力 Pb Pc I2b I2c 1 2 B2L2v R Fb Fc 因加速度未知 B 错误 金属棒从a到b和从b到c的两个过程中外力做功 vb vc 1 2 W1 W2 由动能定理可知动能的增加量 Ek1 Ek2 由能量守恒定律可知Q1mg 1 N 故ab杆做减速直线运 动 速度减小 安培力也减小 加速度越来越小 最后加速度减为零时做匀速运动 故 D 正确 3 竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道 如图所示 抛物线方程是y x2 轨道下半部分处在一个水平向外的匀强磁场 中 磁场的上边界是y a的直线 图中虚线所示 一个小金属环 从抛物线上y b b a 处以速度v沿抛物线下滑 假设抛物线足够 长 金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是 A mgb B mv2 1 2 C mg b a D mg b a mv2 1 2 4 2012 年河北冀州中学模拟 如图 空间某区域中有一匀强磁场 磁感 应强度方向水平 且垂直于纸面向里 磁场上边界b和下边界d水平 在竖直 面内有一矩形金属线圈 线圈上下边的距离很短 下边水平 线圈从水平面a 开始下落 已知磁场上下 边界之间的距离大于水平面a b之间的距离 若线 圈下边刚通过水平面b c 位于磁场中 和d时 线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb Fc 和Fd 则 A Fd Fc Fb B Fc FdFb Fd D Fc Fb Fd 解析 选 D 线圈自由下落 到b点受安培力 线圈全部进入磁场 无感应电流 则线 圈不受安培力作用 线圈继续加速 到d点出磁场时受到安培力作用 由F 知 安培力和线圈的速度成正比 D 正确 B2L2v R 5 2012 年德州一中模拟 如图所示 一导体圆环位于纸面内 O为圆心 环内两个圆心角为 90 的扇形区域内分别有匀强磁场 两 用心 爱心 专心13 磁场磁感应强度的大小相等 方向相反且均与纸面垂直 导体杆OM可绕O转动 M端通过 滑动触点与圆环良好接触 在圆心和圆环间连有电阻R 杆OM以匀角速度 逆时针转动 t 0 时恰好在图示位置 规定从a到b流经电阻R的电流方向为正 圆环和导体杆的电阻 忽略不计 则杆从t 0 开始转动一周的过程中 电流随 t变化的图象是 解析 选 C 旋转的导体棒在磁场中切割磁感线 产生电动势 由右手定则可判断 开 始时电流方向由b向a 为负方向 后来磁场方向相反 电流方向为正方向 因为只有开 始的 周期和第 3 个周期内导体棒切割磁感线 1 4 6 2012 年陕西宝鸡一模 一矩形线圈abcd位于一随时间变化的匀强磁场内 磁场方 向垂直线圈所在的平面向里 如图甲所示 磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所 示 以I表示线圈中的感应电流 图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向 则图丙中能正 确表示线圈中电流I随时间t变化规律的是 二 不定项选择题 7 如图所示 用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和 2L的两只闭 合线框a和b 以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速 地拉到磁场外 则下列说法正确的是 A 产生的焦耳热之比为 1 4 用心 爱心 专心14 B 产生的焦耳热之比为 1 1 C 通过铜丝某截面的电量之比为 1 2 D 通过铜丝某截面的电量之比为 1 4 8 2012 年金华十校联考 如图所示 一个水平放置的 形光滑导轨固定在磁感 应强度为B的匀强磁场中 ab是粗细 材料与导轨完全相同的导体棒 导体棒与导轨接触 良好 在外力作用下 导体棒以恒定速度v向右平动 以导体棒在图中所示位置的时刻为 计时起点 则回路中感应电动势E 感应电流I 导体棒所受外力的功率P和回路中产生的 焦耳热Q随时间t变化的下列图象中正确的是 9 2009 年高考福建理综卷 如图所示 固定放置在同一水平面内的两根平行长直金 属导轨的间距为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 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 用心 爱心 专心15 A 杆的速度最大值为 F mg R B2d2 B 流过电阻R的电量为 Bdl R r 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做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 10 2012 年浙江调研 如图所示 光滑金属导轨AC AD固定在水平面内 并处在方 向竖直向下 大小为B的匀强磁场中 有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在 导轨上水平向右运动 最终恰好静止在A点 在运动过程中 导体棒与导轨始终构成等边 三角形回路 且通过A点的总电荷量为Q 已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为R 其 余电阻不计 则 A 该过程中导体棒做匀减速运动 B 该过程中接触电阻产生的热量为mv 1 82 0 C 开始运动时 导体棒与导轨所构成回路的面积为S QR B D 当导体棒的速度为v0时 回路中感应电流大小为初始时的一半 1 2 解析 选 C 由于导体棒在向右运动切割磁感线产生感应电流 同时受到水平向左的安 培力 所以导体棒速度逐渐减小 速度减小又使得感应电动势 感应电流 安培力均减小 所以导体棒做加速度逐渐减小的变减速运动 A 错误 由能量守恒可知整个运动过程中导 体棒损失的动能全部转化为内能 故 B 错误 设开始运动时 导体棒