2012年高考物理最新考点分类解析考点10电磁感应(DOC)

1、-1 - 2012 年物理高考试题分类解析 A B C D D o o -n + n + R0 阳D正确 【考点 10】电磁感应 1.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 Ro.圆环 杆的位置由0确定，如图所示则（ ） 1 . AD 当0 =0 时，杆在圆心位置，切割磁感线的有效长度等于圆环直径，杆产生的 感应电动势为E= 2Bav, A 正确；当0 = 3 时，杆切割磁感线的有效长度等于圆环半径，杆产 ABC D 2 B 第一段时间从初位置到 M N离开磁场，图甲表示该过程的任意一个位置，切割 MN2刚好出磁场时，左端 QF2恰与MP共线，此后一段时间内有效长

2、度不变，一直到线框的左 端与M N重合，这段时间内电流不变，安培力大小不变；最后一段时间如图丙所示，从匀 0 =0 时，杆产生的电动势为 2Bav 生的感应电动势为 E= Bav, B 错误；当0 = 0 时，回路的总电阻 R = （2 a+ n a）R0，杆受的安 n a)R)，杆受的安培力 F2 = Bl2l = B-譽 a= 3BaV 磁感线的有效长度为 MA与NB之和，即为 MM长度的 2 倍，此时电动势 E= 2Bvtv，线框受 4B2 3f 2 的安培力f = 2BIvt = R ，图象是开口向上的抛物线， CD 错误；如图乙所示，线框的右端 水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向

3、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, 培力 F1= BI1I = B- 2Rv2a=4辔 ，C 错误；当 R n + R) 0 = 3 时，回路的总电阻 （a+ 5 3 3 律的是（ ） 2 如图所示，正方形区域 MNP内有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- n 0 = y时，杆产生的电动势为 0 = 0 时，杆受的安培力

4、大小为 2Eav n +2：_R0 0 =专时，杆受的安培力大小为 2 3Bav -2 - 由可得 F= mgin 0 功率 P= Fx 2v= 2mg)sin 0，故 A 正确. 当导体棒速度达到 2 时，对导体棒受力分析如图丙所示. mgin a= - 2 2v BL2 0 R 由可得a= ；gsin 0 图乙 图丙 速运动至M2N2开始计时，有效长度为A C = l - 2vt 电动势E= B( 2vt )v,线框受 的安培力F = B 1 - 2_，图象是开口向上的抛物线, 3. 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 0，上端 接有定值电阻 R,匀强磁场垂

5、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 v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉 力的功率恒为 P,导体棒最终以 2v的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. P= 2mgv;in 0 B. P= 3mgv；in 0 v g C. 当导体棒速度达到 2 时加速度大小为 2sin 0 D. 在速度达到 2V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 3. AC 当导体棒的速度达到 v时，对导体棒进行受力分析如图甲所示. min 0 = BIL B

6、Lv 1 =百 当导体棒的速度达到 2v时，对导体棒进行受力分析如图乙所示. 2BVV_ m in 0 + F= - R 甲 乙 丙 A 错误，B 正确. 所以 mn BVv R -3 - 故 C 正确. 当导体棒的速度达到 2v时，安培力等于拉力和 min 0之和，所以以后匀速运动的过程 中，R上产生的焦耳热等于拉力和重力做功之和，故 D 错误. 4. 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 = ti的时间间隔内，直导线中电流 i发生 某种变化，而线框中的感 应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水

7、平 向左、后水平向右设电流 i正方向与图中箭头所示方向相同，贝 U i随时间t变化的 4. A 由楞次定律可判断出 B D 选项对应的线框中对应的感应电流总是沿逆时针方向, B D 错误；C 选项对应的线框受到的安培力的合力始终水平向左， C 错误；故只有 A 正确. 5. 某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈 Li 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放 大后，使-4 - 电磁铁吸起铁质开关 K从而切断家庭电路.仅考虑 Li在铁芯 中产生的磁场，下列说法正确的有 （ ） A. 家庭电路正常工作时， L2中的磁通量为零 B. 家庭电路中使用的电器增多时

8、， |_2中的磁通量不变 C. 家庭电路发生短路时，开关 K 将被电磁铁吸起 D. 地面上的人接触火线发生触电时，开关 K 将被电磁铁吸起 5. ABD 由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大 小相等，方向相反，因此合磁通量为零， L2中的磁通量为零，A 项正确；当家庭电路中使用的 电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反， L2中的磁通量不变，B 项正确；家 庭电路发生短路时，火线和零线的电流同时增大，合磁通量仍然为零，因此开关 K 不会被电 磁铁吸起，C 项错误；当地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流突然变大，即 Li中的磁-5 - 场发生变化，

9、导致 L2中的磁通量变化，L2中产生感应电流，电磁铁将开关 K 吸起，D 项正确. 6. 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，经重复试验，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 ( ) 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 6. D 只要线圈中的电流增大，金属套环中的磁通量增大，就会产

10、生感应电流，由楞次 定律可知，套环受到斥力的作用，向上弹起.接在直流电源上，在闭合开关的过程中，电流 也有增大的过程，A 项错误；电压越大，匝数越多，效果越明显， B、C 项错误；要是选用绝 缘材料，则不会产生感应电流， D 项正确. 7. 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线始终保持重合.若取磁铁中心 0为坐标原点，建立竖直向 下为正方向的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 象是( ) 的原因可能是 CD A -6 - 7. B 根据条形磁铁的磁感线分布情况，线圈的运动可以分为 3 个

11、阶段，根据楞次定律 可以作出如下判断: 应. - g -7 - 过程 B的方向 的变化 I感的方向 AT B 向上 增加 顺时针 BT C 向上 增加 顺时针 C点 向上 达到最大值 无 CT D 向上 减小 逆时针 在坐标原点0处感应电流的方向发生改变， D 错 ； 这 一 过 程 可 以 看 作 是 线 圈 切 割 磁 感 线 而 E2L2V mg BLv I感= 可知线圈的感应电流不断增大但变化率在减小, R A 错；对于B、D两点，由于磁场的对称性，两点的磁感应强度 B是相同的，由于 VDVB,由I BLv 可知D处的感应电流比较大，所以 R 8. 如图所示，质量为 M的导体棒ab,垂

12、直放在相距为I的平行光滑金属导轨上，导轨 平面与水平面的夹角为 0，并处于磁感应强度大小为 B方向垂直于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R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 R= 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R,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 R. 【解析】(1)导体棒匀速下滑时, Min 0 = BII Mgsin Bl 设导体棒产生的感应电动势为 曰 Eo= BLV 产生感应电流，在 ATB过程

13、中，线圈加速下降，有 a= B、v逐渐增大，线圈向下 做加速度不断减小的变加速运动，由 B 对、C 错. 8.【答案】 2MgRin 0 (1) mBId qMSin 0 -8 - 由闭合电路欧姆定律得: Eo R+ Rin 0 -10 - r + R 安培力F = 2NBH-11 - (3) 一个周期内，通电时间 t = 4T R上消耗的电能W = Im2Rt 且 W= I2RT 4NB|23 c r + R 10. 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 端接有阻值 R= 0.3 Q的电阻，一质量 0.1 kg，电阻r = 0.1 Q的金属棒MN放置在导轨 上，整个装

14、置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度 B= 0.4 T 棒在水平向右的外 力作用下，由静止开始以 a= 2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移 x = 9 m 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 Q ： 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； 撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q; 外力做的功 W. 10. 【答案】(1) 4.5 C (2)1.8 J (3) 5.4 J (1)设棒匀加速运动的时间为 t，回路的磁通量变化

15、量为 动势为E，由法拉第电磁感应定律得 E = t 其中=Blx 设回路中的平均电流为 I ,由闭合电路的欧姆定律得 则通过电阻R的电荷量为 q= I t 联立各式，代入数据得 q= 4.5 C (2)设撤去外力时棒的速度为 V,对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得 v2= 2ax 设棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为 W由动能定理得 1 2 解得F= 4NW r + R | = 0.5 m,左 ，回路中的平均感应电 -12 - W= 0- mv 2-13 - 撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2=- W 联立各式，代入数据得 Q2= 1.8 J 由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比

16、 Q : Q2= 2 : 1，可得 Q= 3.6 J 在棒运动的整个过程中，由功能关系可知 WF= Q+ Q2= 5.4 J 11. 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 1 = 5.0 X 10 m 的金属内圈、半径 2= 0.40 m 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= 0.10 T、方向垂直纸面向 n 外的“扇形”匀强磁场， 其内半径为r1、外半径为 2、 张角山百.后轮以角速 度3= 2 n rad/

17、s相对于转轴转动.若不计其他电阻，忽略磁场的边缘效应. (1) 当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势 E,并指出ab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Ub随时间t变化的b t图象； (4) 若选择的是“ 1.5 V、0.3 A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出, 的设计方案，请给出你的评价. 11. 【答案】(1) 4.9 X10 2 V，方向a. (2) 见解析(3) 见解析 (4) 见解 析 (1)金属条ab在磁场中切割磁感线时，所构成的回路的磁通量变化.设经过时间 t, 磁通量变化量为 ，由法拉第电磁感应定律 E= =BA S=氏卜么0 21么0 ) 联立解得： E= = 2BQ （r2 1）= 4.9 X 10 V 根据右手定则(或楞次定律)，可得感应电流方向为 a. 通过改变磁感应强度 B、后轮外圈半径 2、角速度3和张角0等物理量的大小，优化前同学 -14 - 通过分析，可得电路图为-15 - 设电路中的总电阻为 R总，根据电路图可知 1 4 R总=3 只=3R ab两端电势差 E 1 2 Uab= E IR = E- 厂 R= 一E= 1.2