第一篇专题七电磁感应现象及其应用专题训练经典化

1、第一篇 专题七 电磁感应现象及其应用基础等级评价1(2010新课标全国卷)如图711所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直让铜棒从静止开始自由下落，铜 图711棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1，下落距离为0.8R时电动势大小为E2.忽略涡流损耗和边缘效应关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是()AE1E2，a端为正BE1E2，b端为正CE1E2，a端为正 DE1E2，b端为正解析：当细直棒下落距离为0.2R时，棒的速度v

2、1，有效切割长度l12，此时刻电动势E1Bv1l12BR；当棒下落距离为0.8R时，棒的速度v2，有效切割长度l22，电动势E2Bv2l22BR，比较E1与E2的表达式知E1E2，由右手螺旋定则判定出棒处的磁场方向向左，再用右手定则判定出b端电势高故D项正确答案：D2(2010安徽高考)如图712所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈和，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(为细导线)两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界设线圈、落地时的 图712速度

3、大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2，不计空气阻力，则()Av1v2，Q1Q2 Bv1v2，Q1Q2Cv1Q2 Dv1v2，Q1Q1，故D项正确答案：D3(2010山东高考改编) 如图713所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO对称的位置时，下列说法错误的是()A穿过回路的磁通量为零 图713B回路中感应电动势大小为2Blv0C回路中感应电流的方向为顺时针方向D回路中ab边与cd边所受安培力方向相同解析：当回路运

4、动到关于OO对称的位置时，穿过回路的两个相反方向的磁场面积相等，且磁感应强度大小均为B，穿过回路的磁通量为零，选项A正确；ab、cd两个边均切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可判断出，两个边产生的感应电流的方向均为逆时针方向，所以回路中感应电动势大小为2Blv0，选项B正确，选项C错误；根据左手定则可判断出回路中ab、cd两个边所受安培力的方向相同，选项D正确答案：C4(2010合肥模拟)如图714甲所示，等离子气流由左方连续以v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接线圈A内有随图乙所示的变化磁场，且磁场的正方向规定为向左，则下列叙述正确的是

5、()图714A在01 s内ab、cd导线互相排斥B在1 s2 s内ab、cd导线互相吸引C在2 s3 s内ab、cd导线互相吸引D在3 s4 s内ab、cd导线互相吸引解析：等离子气流由左方射入，由左手定则可知，正电荷向P1偏转，负电荷向P2偏转，电流方向由ab；右侧回路中，在01 s内，由楞次定律可判断，电流的方向由cd，ab、cd中电流方向相同，相互吸引，A错误；在1 s2 s内，右侧回路中，电流仍为由cd，故ab、cd导线互相吸引，B正确；同理，可判断，在2 s4 s内，右侧回路电流方向均为dc，即ab、cd导线中电流反向，相互排斥，故C、D错误答案：B5(2010天津模拟)超导磁悬浮列

6、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715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B1B2B，每个磁场的宽都是L，相间排列，所有这些磁场都以速度v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)在磁场力的作用下也将会向右运动，设金属框的总电阻为R，运动中所受的阻力恒为f，则金属框的最大速度可表示为()图715Av0(B2L2vfR)/B2L2Bv0(2B2L2vfR)/2B2L2Cv0(4B2L2vfR)/4B2L2Dv0(2B

7、2L2vfR)/2B2L2解析：在t时间内，磁感线相对dc边运动引起框内磁通量变化dcBL(vv0)t；同理，该时间内，磁感线相对ab边运动引起框内磁通量变化abBL(vv0)t，故在金属框所围面积的磁通量变化dcab.根据法拉第电磁感应定律，金属框中感应电动势大小E；根据闭合电路欧姆定律有I；根据安培力公式，dc边所受的安培力FdcBIL，ab边所受的安培力FabBIL，根据左手定则，ab、dc边所受的安培力方向相同，达到稳定时，与阻力f平衡，fFabFdc2BIL，由以上关系式联立得v0.答案：C6(2010福州模拟)如图716所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化

8、率k，k为负的常量用电阻率为、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域 图716中求：(1)导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率解析：线框中产生的感应电动势ESl2|k|线框的电阻R线框中的感应电流I，解得I.(2)线框上、下半边所受的安培力相互平衡，线框右边受的安培力为FBIl安培力随时间的变化率为Il解得.答案：(1)(2)7(2010江苏高考)如图717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

9、，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； 图717(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；(3)流经电流表电流的最大值Im.解析：(1)电流稳定后，导体棒做匀速运动BILmg 解得B (2)感应电动势EBLv 感应电流I 由式解得v(3)由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为vm由机械能守恒mvmgh感应电动势的最大值EmBLvm感应电流的最大值Im解得Im答案：(1)(2)(3)8(2010上海高考)如图718所示，宽度L0.5 m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内，并处在磁感应强度

10、大小B0.4 T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布将质量m0.1 kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并与框架接触良好以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标金属棒从x01 m处 图718以v02 m/s的初速度，沿x轴负方向做a2 m/s2的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用求：(1)金属棒ab运动0.5 m，框架产生的焦耳热Q；(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系；(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4 s过程中通过ab的电量q，某同学解法为：先算出经过0.4 s金属棒的运动距离s，以及0.4 s时回路内的电阻R，然后代入q

11、求解指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果解析：(1)金属棒仅受安培力作用，其大小Fma0.12 N0.2 N金属棒运动0.5 m，框架中产生的焦耳热等于克服安培力做的功所以QFs0.20.5 J0.1 J.(2)金属棒所受安培力为FBILI所以Fvma由于棒做匀减速直线运动v所以R0.4 (SI)(3)错误之处是把0.4 s时回路内的电阻R代入q进行计算正确的解法是qIt因为FBILma所以qt0.4 C0.4 C.答案：(1)0.1 J(2)R0.4 (SI)(3)见解析发展等级评价(限时60分钟满分100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分每小题只有一个选项符合题

12、意，把该选项前的字母填在题后的括号内)1(2010新课标全国卷改编)在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献下列说法正确的是()A奥斯特发现了电流热效应；法拉第发现了电磁感应现象B麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在C库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律解析：由物理学史可知，奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A错误；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B错误；库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，C正确；洛伦兹发现了

13、磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，D错误答案：C2如图1甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则()图1A在电路甲中，断开S后，A将逐渐变亮B在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐暗C在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗D在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐暗解析：甲电路中，灯A和线圈L串联、电流相同，断开S时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，通过R、A形成回路，渐渐变暗乙电路电阻R和灯A串联，灯A的电阻大于线圈L的电阻，电流则小于线圈L中的电流，断开S时，电源不给灯供电，而线圈产

14、生自感电动势阻碍电流的减小，通过R、A形成回路，灯A中电流比原来大，变得更亮，然后渐渐变暗答案：D3水平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd，两棒用绝缘细线系住，且细线处于拉直状态，匀强磁场的方向如图2甲所示磁感应强度B随时间t的变化图线如图2乙所示，不计ab、cd间电流的相互作用，则在0到t0时间内细线中的张力()图2A逐渐增大B逐渐减小C保持不变 D先逐渐增大，后逐渐减小解析：磁场均匀减小，导体棒中产生大小不变的感应电流，但磁场在减小，所以在0到t0时间内，细线中的张力在逐渐减小，t0时刻减小到零，因此B正确答案：B4(2010宿州模拟)如图3所示，矩形闭合线圈，在外力F

15、的作用下，匀速向右通过宽度为d的匀强磁场，设穿过线圈的磁通量为，感应电动势为E，线圈所受的磁场力为F，通过线圈的电荷量为Q，则下列选项中错误的是() 图3图4解析：四个图象分别是磁通量、电动势、磁场力、电荷量随时间变化的关系线圈在进入磁场的过程中，磁通量均匀增加，在离开磁场阶段，磁通量均匀减少由楞次定律可知，这两个阶段均产生感应电动势，且方向相反由左手定则，线圈所受安培力方向都向左两个阶段电荷量都随时间均匀增大，线圈全部在磁场中，磁通量最大，感应电动势为零，电流为零，故正确选项为A、B、D.答案：C5如图5所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为51，当长为l的直导线垂直于磁感应强度为B的匀强磁

16、场以速度v匀速向左运动时，变压器副线圈两端的电压为() 图5ABlv B.BlvC5Blv D0解析：当长为l的直导线垂直于磁感应强度为B的匀强磁场以速度v匀速向左运动时，产生的感应电动势EBlv是一个定值，相当于是理想变压器接在直流电源上，原线圈上是恒定电压不能变压，故副线圈两端电压为零答案：D6(2010广东高考)如图6所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是() 图6图7解析：金属棒匀速运动，进入磁场前和经过磁场后感应电动势均为零，经过磁场过程中产生的感应电动势大小恒定，故A正确答案：A7.

17、 两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图8所示除电阻R外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则()A释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为ab 图8C金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为FD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少解析：在释放的瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力，A错由右手定则可得，电流的方向从b到a，B错当速度为v时，产生的电动势为EBLv，受到的安培力为FBIL，计算可

18、得F，C对在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、重力势能和内能的转化，D错答案：C8.如图9所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K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B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、电荷量为q的小球K断开时传感器上 图9 有示数，K闭合时传感器上的示数变为原来的一半则线圈中磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()A正在增加，B正在增加，C正在减弱，D正在减弱，解析：K断开时，传感器示数为小球重力，K闭合时，示数减半，说明带电荷量为q小球受向上的电场力Fmg，所以上方金属板带负电，且qEmg，又E，

19、故，再由安培定则知，磁场B正在增加，故选A.答案：A二、非选择题(本题共4小题，共52分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9(12分)如图10甲所示，空间存在竖直向上磁感应强度B1 T的匀强磁场，ab、cd是相互平行间距L1 m的长直导轨，它们处在同一水平面内，左边通过金属杆ac相连，质量m1 kg的导体棒MN水平放置在导轨上，已知MN与ac的总电阻R0.2 ，其他电阻不计导体棒MN通过不可伸长细线经光滑定滑轮与质量也为m的重物相连，现将重物由如图所示的静止状态释放后与导体棒MN一起运动，并始终保持导体棒与导轨接触良好已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.5

20、，其他摩擦不计，导轨足够长，重物离地面足够高，重力加速度g取10 m/s2.图10(1)请定性说明：导体棒MN在达到匀速运动前，速度和加速度是如何变化的；到达匀速运动时MN受到的哪些力合力为零，并在图乙中定性画出棒从静止至匀速的过程中所受的安培力大小随时间变化的图象(不需说明理由及计算达到匀速的时间)(2)若已知重物下降高度h2 m时，导体棒恰好开始做匀速运动，在此过程中ac边产生的焦耳热Q3 J，求导体棒MN的电阻值r.解析：(1)在达到稳定速度前，导体棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大当MN棒匀速运动时，悬挂重物的细绳的拉力与安培力及摩擦力三力合力为零；安培力大小随时间变化的图象如图所示(2

21、)导体棒MN匀速运动时，感应电动势EBLv所以感应电流ImgBILmg代入数值联立上式解得：v m/s1 m/s根据能量守恒得：mghmghQ总2mv2即：Q总mgh(1)mv211020.5 J112 J9 J因为QI2Rt而串联电路中电流相等所以解得：rR0.2 0.13 .答案：(1)见解析(2)0.13 10(12分)如图11所示，正方形闭合金属线框abcd的边长l0.50 m，线框总电阻R1.0 .它能够以处于水平方向的cd边为轴转动空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B4.0102 T.(1)开始时线框处于水平面内(图中实线所示的位置)，从静止释放 图11到线框转至竖直

22、平面位置(图中虚线所示位置)的过程中，线框内的感应电流方向如何？通过线框导线某一截面的电荷量Q是多大？(2)若线框经过图中虚线所示的位置时(线框处于竖直平面内)，ab边的速度大小为v2.0 m/s，此时线框中感应电流i多大？ab边受到的安培力F多大？解析：(1)线框由静止释放到竖直平面的过程中，由楞次定律知电流方向为adcba感应电动势的平均值感应电流的平均值通过的电荷量Qt1.0102 C.(2)转过90时感应电流的瞬时值i4.0102 A此时ab边受到的安培力FBil8.0104 N.答案：(1)方向为adcba1.0102 C(2)4.0102 A8.0104 N11(13分)如图12所

23、示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略初始时刻，弹簧恰处于自然长度， 图12导体棒具有水平向右的初速度v0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触(1)求初始时刻导体棒受到的安培力(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？(3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？解析：(1)初始时刻导体棒中感应电动势EBLv0 棒中