【名师伴你行】2016年高考二轮复习物理第二部分 专题限时训练13 电磁感应定律的综合应用(一)

专题限时训练专题限时训练 十三十三 电磁感应定律的综合应用电磁感应定律的综合应用 一一 限时限时 45 分钟分钟 一 单项选择题一 单项选择题 每小题每小题 6 分 共分 共 30 分分 1 2015 江苏单科江苏单科 如图所示 用天平测量匀强磁场的磁感应如图所示 用天平测量匀强磁场的磁感应 强度 下列各选项所示的载流线圈匝数相同 边长强度 下列各选项所示的载流线圈匝数相同 边长 MN 相等 将它相等 将它 们分别挂在天平的右臂下方 线圈中通有大小相同的电流 天平处们分别挂在天平的右臂下方 线圈中通有大小相同的电流 天平处 于平衡状态 若磁场发生微小变化 天平最容易失去平衡的是于平衡状态 若磁场发生微小变化 天平最容易失去平衡的是 A B C D 答案 答案 A 解析 解析 磁场发生微小变化时 因各选项中载流线圈在磁场中的磁场发生微小变化时 因各选项中载流线圈在磁场中的 面积不同 由法拉第电磁感应定律面积不同 由法拉第电磁感应定律 E n n知载流线圈在知载流线圈在 t B S t 磁场中的面积越大 产生的感应电动势越大 感应电流越大 载流磁场中的面积越大 产生的感应电动势越大 感应电流越大 载流 线圈中的电流变化越大 所受的安培力变化越大 天平越容易失去线圈中的电流变化越大 所受的安培力变化越大 天平越容易失去 平衡 由题图可知 选项平衡 由题图可知 选项 A 符合题意 符合题意 2 2014 全国理综全国理综 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放 形很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放 形 成一很长的竖直圆筒 一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置 其下成一很长的竖直圆筒 一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置 其下 端与圆筒上端开口平齐 让条形磁铁从静止开始下落 条形磁铁在端与圆筒上端开口平齐 让条形磁铁从静止开始下落 条形磁铁在 圆筒中的运动速率圆筒中的运动速率 A 均匀增大 均匀增大 B 先增大 后减小 先增大 后减小 C 逐渐增大 趋于不变 逐渐增大 趋于不变 D 先增大 再减小 最后不变 先增大 再减小 最后不变 答案 答案 C 解析 解析 竖直圆筒相当于闭合电路 磁铁穿过闭合电路 产生感竖直圆筒相当于闭合电路 磁铁穿过闭合电路 产生感 应电流 根据楞次定律 磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的阻力 开应电流 根据楞次定律 磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的阻力 开 始时磁铁的速度小 产生的感应电流也小 阻力也小 磁铁加速运始时磁铁的速度小 产生的感应电流也小 阻力也小 磁铁加速运 动 随着速度的增大 产生的感应电流增大 阻力也增大 直到阻动 随着速度的增大 产生的感应电流增大 阻力也增大 直到阻 力等于磁铁重力时 磁铁匀速运动 力等于磁铁重力时 磁铁匀速运动 C 正确 正确 3 2015 长春质量检测长春质量检测 如图所示 用一根横截面积为如图所示 用一根横截面积为 S 的粗细的粗细 均匀的硬导线做成一个半径为均匀的硬导线做成一个半径为 R 的圆环 把圆环一半置于均匀变化的圆环 把圆环一半置于均匀变化 的磁场中 磁场方向垂直纸面向外 磁感应强度大小随时间的变化的磁场中 磁场方向垂直纸面向外 磁感应强度大小随时间的变化 率率 k k 0 ab 为圆环的一条直径 导线的电阻率为为圆环的一条直径 导线的电阻率为 则下列 则下列 B t 说法中正确的是说法中正确的是 A 圆环具有扩张的趋势 圆环具有扩张的趋势 B 圆环中产生逆时针方向的感应电流 圆环中产生逆时针方向的感应电流 C 图中 图中 a b 两点间的电压大小为两点间的电压大小为 k R2 1 2 D 圆环中感应电流的大小为 圆环中感应电流的大小为 kRS 4 答案 答案 D 解析 解析 由题意 通过圆环的磁通量变大 由楞次定律可知 圆由题意 通过圆环的磁通量变大 由楞次定律可知 圆 环有收缩的趋势 且产生顺时针方向的感应电流 故环有收缩的趋势 且产生顺时针方向的感应电流 故 A B 项错误 项错误 a b 之间的电压是路端电压 不是感应电动势 之间的电压是路端电压 不是感应电动势 Uab E k R2 1 2 1 4 故故 C 项错误 感应电流项错误 感应电流 I E k R2 r 可得 可得 E r 1 2 2 R S I 故 故 D 项正确 项正确 kRS 4 4 2015 山西四校联考山西四校联考 矩形导线框矩形导线框 abcd 放在匀强磁场中 在外力放在匀强磁场中 在外力 控制下处于静止状态 如图甲所示 磁感线方向与导线框所在平面控制下处于静止状态 如图甲所示 磁感线方向与导线框所在平面 垂直 磁感应强度垂直 磁感应强度 B 随时间变化的图象如图乙所示 随时间变化的图象如图乙所示 t 0 时刻 磁时刻 磁 感应强度的方向垂直导线框平面向里 在感应强度的方向垂直导线框平面向里 在 0 4 s 时间内 导线框时间内 导线框 ad 边所受安培力随时间变化的图象边所受安培力随时间变化的图象 规定以向左为安培力正方向规定以向左为安培力正方向 可能可能 是下面选项中的是下面选项中的 答案 答案 D 解析 解析 0 1 s 导线框的磁通量减小 根据楞次定律 导线框 导线框的磁通量减小 根据楞次定律 导线框 ad 边受到向左的安培力来阻碍磁通量的减小 安培力为正值 根据边受到向左的安培力来阻碍磁通量的减小 安培力为正值 根据 法拉第电磁感应定律可知 导线框产生恒定的电流法拉第电磁感应定律可知 导线框产生恒定的电流 I 由安培力 由安培力 F BIL 可知 安培力可知 安培力 F 大小的变化情况和磁感应强度大小的变化情况和磁感应强度 B 大小的变大小的变 化情况一致 线性减小化情况一致 线性减小 1 2 s 导线框的磁通量增大 根据楞次定 导线框的磁通量增大 根据楞次定 律 导线框律 导线框 ad 边受到向右的安培力来阻碍磁通量的增大 安培力为边受到向右的安培力来阻碍磁通量的增大 安培力为 负值 根据法拉第电磁感应定律可知 导线框产生恒定的电流负值 根据法拉第电磁感应定律可知 导线框产生恒定的电流 I 由 由 安培力安培力 F BIL 可知 安培力可知 安培力 F 大小的变化情况和磁感应强度大小的变化情况和磁感应强度 B 大大 小的变化情况一致 线性增大小的变化情况一致 线性增大 2 3 s 导线框的磁通量减小 根据 导线框的磁通量减小 根据 楞次定律 导线框楞次定律 导线框 ad 边受到向左的安培力来阻碍磁通量的减小 安边受到向左的安培力来阻碍磁通量的减小 安 培力为正值 根据法拉第电磁感应定律可知 导线框产生恒定的电培力为正值 根据法拉第电磁感应定律可知 导线框产生恒定的电 流流 I 由安培力 由安培力 F BIL 可知 安培力可知 安培力 F 大小的变化情况和磁感应强大小的变化情况和磁感应强 度度 B 大小的变化情况一致 线性减小大小的变化情况一致 线性减小 3 4 s 导线框的磁通量增大 导线框的磁通量增大 根据楞次定律 导线框根据楞次定律 导线框 ad 边受到向右的安培力来阻碍磁通量的增大 边受到向右的安培力来阻碍磁通量的增大 安培力为负值 根据法拉第电磁感应定律可知 导线框产生恒定的安培力为负值 根据法拉第电磁感应定律可知 导线框产生恒定的 电流电流 I 由安培力 由安培力 F BIL 可知 安培力可知 安培力 F 大小的变化情况和磁感应大小的变化情况和磁感应 强度强度 B 大小的变化情况一致 线性增大 选项大小的变化情况一致 线性增大 选项 D 正确 正确 A B C 错误 错误 5 2015 重庆理综重庆理综 如图为无线充电技术中使用的受电线圈示如图为无线充电技术中使用的受电线圈示 意图 线圈匝数为意图 线圈匝数为 n 面积为 面积为 S 若在若在 t1到到 t2时间内 匀强磁场平行时间内 匀强磁场平行 于线圈轴线向右穿过线圈 其磁感应强度大小由于线圈轴线向右穿过线圈 其磁感应强度大小由 B1均匀增加到均匀增加到 B2 则该段时间线圈两端则该段时间线圈两端 a 和和 b 之间的电势差之间的电势差 a b A 恒为 恒为 nS B2 B1 t2 t1 B 从 从 0 均匀变化到均匀变化到 nS B2 B1 t2 t1 C 恒为 恒为 nS B2 B1 t2 t1 D 从 从 0 均匀变化到 均匀变化到 nS B2 B1 t2 t1 答案 答案 C 解析 解析 根据法拉第电磁感应定律得 感应电动势根据法拉第电磁感应定律得 感应电动势 E n n t 由楞次定律和右手螺旋定则可判断 由楞次定律和右手螺旋定则可判断 b 点电势高于点电势高于 a 点电点电 B2 B1 S t2 t1 势 因磁场均匀变化 所以感应电动势恒定 因此势 因磁场均匀变化 所以感应电动势恒定 因此 a b 两点电势差两点电势差 恒为恒为 a b n 选项 选项 C 正确 正确 B2 B1 S t2 t1 二 多项选择题二 多项选择题 每小题每小题 6 分 共分 共 18 分分 6 2015 山东理综山东理综 如图所示 一均匀金属圆盘绕通过其圆心且如图所示 一均匀金属圆盘绕通过其圆心且 与盘面垂直的轴逆时针匀速转动 现施加一垂直穿过圆盘的有界匀与盘面垂直的轴逆时针匀速转动 现施加一垂直穿过圆盘的有界匀 强磁场 圆盘开始减速 在圆盘减速过程中 以下说法正确的是强磁场 圆盘开始减速 在圆盘减速过程中 以下说法正确的是 A 处于磁场中的圆盘部分 靠近圆心处电势高 处于磁场中的圆盘部分 靠近圆心处电势高 B 所加磁场越强越易使圆盘停止转动 所加磁场越强越易使圆盘停止转动 C 若所加磁场反向 圆盘将加速转动 若所加磁场反向 圆盘将加速转动 D 若所加磁场穿过整个圆盘 圆盘将匀速转动 若所加磁场穿过整个圆盘 圆盘将匀速转动 答案 答案 ABD 解析 解析 根据右手定则可判断靠近圆心处电势高 选项根据右手定则可判断靠近圆心处电势高 选项 A 正确 正确 圆盘处在磁场中的部分转动切割磁感线 相当于电源 其他部分相圆盘处在磁场中的部分转动切割磁感线 相当于电源 其他部分相 当于外电路 根据左手定则 圆盘所受安培力与运动方向相反 磁当于外电路 根据左手定则 圆盘所受安培力与运动方向相反 磁 场越强 安培力越大 故所加磁场越强越易使圆盘停止转动 选项场越强 安培力越大 故所加磁场越强越易使圆盘停止转动 选项 B 正确 磁场反向 安培力仍阻碍圆盘转动 选项正确 磁场反向 安培力仍阻碍圆盘转动 选项 C 错误 若所加错误 若所加 磁场穿过整个圆盘 整个圆盘相当于电源 不存在外电路 没有电磁场穿过整个圆盘 整个圆盘相当于电源 不存在外电路 没有电 流 所以圆盘不受安培力而匀速转动 选项流 所以圆盘不受安培力而匀速转动 选项 D 正确 正确 7 2015 全国理综全国理综 1824 年 法国科学家阿拉果完成了著名的年 法国科学家阿拉果完成了著名的 圆盘实验圆盘实验 实验中将一铜圆盘水平放置 在其中心正上方用柔软 实验中将一铜圆盘水平放置 在其中心正上方用柔软 细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针 如图所示 实验中发现 当圆细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针 如图所示 实验中发现 当圆 盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时 磁针也随着一起盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时 磁针也随着一起 转动起来 但略有滞后 下列说法正确的是转动起来 但略有滞后 下列说法正确的是 A 圆盘上产生了感应电动势 圆盘上产生了感应电动势 B 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C 在圆盘转动的过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量 在圆盘转动的过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量 发生了变化发生了变化 D 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流 此电流产生 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流 此电流产生 的磁场导致磁针转动的磁场导致磁针转动 答案 答案 AB 解析 解析 A 当圆盘转动时 圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁当圆盘转动时 圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁 感线 产生感应电动势 选项感线 产生感应电动势 选项 A 正确 正确 B 如图所示 铜圆盘上存在许多小的闭合回路 当圆盘转动 如图所示 铜圆盘上存在许多小的闭合回路 当圆盘转动 时 穿过小的闭合回路的磁通量发生变化 回路中产生感应电流 时 穿过小的闭合回路的磁通量发生变化 回路中产生感应电流 根据楞次定律 感应电流阻碍其相对运动 但抗拒不了相对运动 根据楞次定律 感应电流阻碍其相对运动 但抗拒不了相对运动 故磁针会随圆盘一起转动 但略有滞后 选项故磁针会随圆盘一起转动 但略有滞后 选项 B 正确 正确 C 在圆盘转动过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始 在圆盘转动过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始 终为零 选项终为零 选项 C 错误 错误 D 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向 沿圆盘轴线方向 会使磁针沿轴线方向偏转 选项沿圆盘轴线方向 会使磁针沿轴线方向偏转 选项 D 错误 错误 8 2014 江苏单科江苏单科 如图所示 在线圈上端放置一盛有冷水的金如图所示 在线圈上端放置一盛有冷水的金 属杯 现接通交流电源 过了几分钟 杯内的水沸腾起来 若要缩属杯 现接通交流电源 过了几分钟 杯内的水沸腾起来 若要缩 短上述加热时间 下列措施可行的有短上述加热时间 下列措施可行的有 A 增加线圈的匝数 增加线圈的匝数 B 提高交流电源的频率 提高交流电源的频率 C 将金属杯换为瓷杯 将金属杯换为瓷杯 D 取走线圈中的铁芯 取走线圈中的铁芯 答案 答案 AB 解析 解析 当线圈上通交流电时 金属杯由于发生电磁感应现象 当线圈上通交流电时 金属杯由于发生电磁感应现象 杯中有感应电流 对水加热 若要增大感应电流 则需要增大感应杯中有感应电流 对水加热 若要增大感应电流 则需要增大感应 电动势或者减小杯体的电阻 增加线圈的匝数 使得穿过金属杯的电动势或者减小杯体的电阻 增加线圈的匝数 使得穿过金属杯的 磁场增强 感应电动势增大 磁场增强 感应电动势增大 A 正确 提高交流电的频率 使得磁正确 提高交流电的频率 使得磁 通量的变化率增大 感应电动势增大 通量的变化率增大 感应电动势增大 B 正确 若将金属杯换为瓷正确 若将金属杯换为瓷 杯 则不会产生感应电流 杯 则不会产生感应电流 C 错误 取走线圈中的铁芯 磁场会大错误 取走线圈中的铁芯 磁场会大 大减弱 感应电动势减小 大减弱 感应电动势减小 D 错误 错误 三 计算题三 计算题 每小题每小题 16 分 共分 共 32 分分 9 2015 江苏单科江苏单科 做磁共振做磁共振 MRI 检查时 对人体施加的磁场检查时 对人体施加的磁场 发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流 某同学为了估算该感应发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流 某同学为了估算该感应 电流对肌肉组织的影响 将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单电流对肌肉组织的影响 将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单 匝线圈 线圈的半径匝线圈 线圈的半径 r 5 0 cm 线圈导线的截面积 线圈导线的截面积 A 0 80 cm2 电阻率电阻率 1 5 m 如图所示 匀强磁场方向与线圈平面垂直 若磁如图所示 匀强磁场方向与线圈平面垂直 若磁 感应强度感应强度 B 在在 0 3 s 内从内从 1 5 T 均匀地减为零 求 均匀地减为零 求 计算结果保留一计算结果保留一 位有效数字位有效数字 1 该圈肌肉组织的电阻该圈肌肉组织的电阻 R 2 该圈肌肉组织中的感应电动势该圈肌肉组织中的感应电动势 E 3 0 3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量内该圈肌肉组织中产生的热量 Q 答案 答案 1 6 103 2 4 10 2 V 3 8 10 8 J 解析 解析 1 由电阻定律得由电阻定律得 R 代入数据得 代入数据得 R 6 103 2 r A 2 感应电动势感应电动势 E 代入数据得 代入数据得 E 4 10 2 V B r2 t 3 由焦耳定律得由焦耳定律得 Q t 代入数据得 代入数据得 Q 8 10 8 J E2 R 10 2015 天津理综天津理综 如图所示 如图所示 凸凸 字形硬质金属线框质量为字形硬质金属线框质量为 m 相邻各边互相垂 相邻各边互相垂 直 且处于同一竖直平面内 直 且处于同一竖直平面内 ab 边长为边长为 l cd 边长为边长为 2l ab 与与 cd 平行 间距为平行 间距为 2l 匀强磁场区域的上下边界均水平 磁场方向垂直于匀强磁场区域的上下边界均水平 磁场方向垂直于 线框所在平面 开始时 线框所在平面 开始时 cd 边到磁场上边界的距离为边到磁场上边界的距离为 2l 线框由静 线框由静 止释放 从止释放 从 cd 边进入磁场直到边进入磁场直到 ef pq 边进入磁场前 线框做匀速边进入磁场前 线框做匀速 运动 在运动 在 ef pq 边离开磁场后 边离开磁场后 ab 边离开磁场之前 线框又做匀速边离开磁场之前 线框又做匀速 运动 线框完全穿过磁场过程中产生的热量为