高考物理二轮复习专题九限时训练

1、专题九限时训练(限时:45分钟) 【测控导航】考点题号(难易度)1.电磁感应现象和楞次定律的理解1(易)2.法拉第电磁感应定律的理解2(中),8(易),9(中)3.感应电动势大小计算3(中),6(中)4.法拉第电磁感应定律与图像结合4(中),5(难),7(中),10(难)一、选择题(在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求)1.(2015山西省太原市二模)直导线ab放在如图所示的水平导体框架上,构成一个闭合回路;长直导线cd和框架处在同一个平面内,且cd和ab平行.当cd中通有电流时,观察到ab向左滑动,关于cd中的电流,下列说法正确的是(C)A.电流

2、一定增大,方向沿c向dB.电流一定增大,方向沿d向cC.电流一定减小,方向可能由d向cD.电流大小恒定,方向由d到c解析:ab棒向左滑动,说明通过回路的磁通量在减小,即通过回路的磁感应强度在减弱,因此cd的电流在减小,与电流方向无关.2.如图(a)所示,电路的左侧是一个电容为C的电容器,电路的右侧是一个环形导体,环形导体所围的面积为S.在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图(b)所示,则在0t0时间内电容器(A)A.上极板带正电,所带电荷量为B.上极板带正电,所带电荷量为C.上极板带负电,所带电荷量为D.上极板带负电,所带电荷量为解析:根据法拉第电磁感应定

3、律,电动势E=,电容器两端的电压等于电源的电动势,所以电容器所带的电量Q=CU=.根据楞次定律,在环形导体中产生的感应电动势的方向为逆时针方向,所以电容器的上极板带正电.故选项A正确,B,C,D错误.教师备用:(2015江西一模)如图所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为B,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域在x轴方向宽度均为a,在y轴方向足够宽.现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过磁场区域.若以逆时针方向为电流的正方向,在选项图中,线框中感应电流i与线框移动的位移x的关系图像正确的是(C)解析:线框从开始进入到全部进入第一个磁场时,磁通量向里增

4、大,则由楞次定律可知,电流方向为逆时针,因切割的有效长度均匀增大,故由E=BLv可知,电动势也均匀增加,则电流均匀增大;当线圈开始进入第二个磁场后,线圈中磁通量向里减小,则可知电流为顺时针即为负值,线框在两个磁场中切割磁感线产生同向的感应电流,而有效长度均匀增加,因此,电流值快速增大,同理线框出右边磁场时电流为正值且均匀增大,由此知选项C正确.3.(2015全国新课标理综)如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时,a,b,c三点的电势分别为Ua,Ub,Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是(C)A.Ua&

5、gt;Uc,金属框中无电流B.Ub>Uc,金属框中电流方向沿abcaC.Ubc=-Bl2,金属框中无电流D.Ubc=Bl2,金属框中电流方向沿acba解析:闭合金属框在匀强磁场中以角速度逆时针转动时,穿过金属框的磁通量始终为零,金属框中无电流.由右手定则可知Ub=Ua<Uc,选项A,B,D错误;b,c两点的电势差Ubc=-Blv中=-Bl2,选项C正确.4.(2015河南毕业班适应性模拟)如图所示,两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置,导轨上端接电阻R,宽度相同的水平条形区域和内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B,和之间无磁场.一导体棒MN靠在导轨上,并与两导轨始终保持良好接触,导体

6、棒从距区域上边界H处由静止释放,在穿过两段磁场区域的过程中,流过电阻R上的电流及其变化情况相同.下面四个图像能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是(A)解析:导体棒从距区域上边界H处由静止释放,做自由落体运动,由于导体棒在穿过两段磁场区域的过程中,流过电阻R上的电流及其变化情况相同,说明导体棒穿过上方磁场的过程必定做减速运动,导体棒所受的安培力大于重力,而速度减小,产生的感应电动势减小,感应电流减小,导体棒所受的安培力减小,合力减小,则导体棒的加速度减小,vt图像的斜率逐渐减小,而且根据两个过程的相似性可知进出上方磁场和进出下方磁场的速度变化情况相同,故A正确.5.(2015大连一模)如图(甲

7、)所示,光滑平行金属导轨MN,PQ所在平面与水平面成角,MP两端接一电阻R,整个装置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中.t=0时对金属棒施加一平行于导轨的外力F,使金属棒ab由静止开始沿导轨向上运动,导轨电阻忽略不计.已知通过电阻R的感应电流i随时间t变化的关系如图(乙)所示.下列关于棒运动速度v、外力F、流过R的电荷量q以及闭合回路中磁通量的变化率随时间变化的图像正确的是(D)解析:由图(乙)知it,而i=,则Et,而E=,感应电流为i= ,即=kt,故有=kRt ,所以图像D正确;而E=BLv,则有=kt,即v=t,导体棒做匀加速直线运动,A错误;由牛顿第二定律知,F-mgsin -Bk

8、tL=ma,整理可得F=ma+mgsin +BkLt,故Ft图像是一条不过原点的直线,B错误;通过导体棒的电荷量为q=kt 2 ,故qt图像为开口向上的抛物线,C错误.教师备用:(2015天津联考)如图所示,一闭合金属圆环用绝缘细绳挂于O点,圆环平面与磁场垂直,将圆环拉离平衡位置并释放,圆环摆动过程中经过匀强磁场区域,则下列说法正确的是(空气阻力不计)(AB) A.圆环向右穿过磁场后,不能摆至原高度B.在进入和离开磁场时,圆环中均有感应电流C.圆环进入磁场后离最低位置越近速度越大,感应电流也越大D.圆环最终将静止在最低位置解析:当圆环从初位置开始运动,进出磁场时,由于圆环内磁通量发生变化,所以

9、有感应电流产生,同时,金属圆环本身有内阻,必然有能量的转化,即有能量的损失,因此圆环不会摆到原高度,A,B正确.随着圆环进出磁场,其能量逐渐减少圆环摆动的范围越来越小,当圆环只在匀强磁场中摆动时,如图所示,圆环内无磁通量的变化,无感应电流产生,无机械能损失,所以圆环将在AB间来回摆动,C,D错误.6.(2015南宁市第二次适应性测试)如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H,P固定在框上,H,P的间距很小,质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形,其有效电阻为0.1 ,此时在整个空间加方向与水平面成30

10、76;角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=(0.8-0.4t)T,图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则(BC)A.t=1 s时,金属杆中感应电流方向从C到DB.t=3 s时,金属杆中感应电流方向从D到CC.t=1 s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.4 ND.t=3 s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.1 N解析:由楞次定律的“增反减同”原理,可判断出t=1 s时金属杆中的电流方向是从D到C,选项A错误;t=3 s时磁场反向增强,金属杆中的电流方向从D到C,选项B正确;由法拉第电磁感应定律E=0.2 V,感应电流为I=2 A,当t=1 s时,B1=0.4 T,则

11、安培力F1=ILB1方向斜向右上方,则金属杆受到P的弹力FN1=ILB1sin 30°=0.4 N,故选项C正确;当t=3 s时,B2=-0.4 T,安培力F2=ILB2方向斜向左下方,则金属杆受到H的弹力FN2=ILB2sin 30°=0.4 N,故选项D错误.7.(2015辽宁抚顺市模拟)如图所示,正六边形导线框abcdef放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的变化关系如图(乙)所示.t=0时刻,磁感应强度B的方向垂直纸面向里,设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正.则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随

12、时间t变化的图像正确的是(AC)解析:02 s内,磁场的方向垂直纸面向里,且逐渐减小,根据楞次定律,感应电流的方向为顺时针,即为正值.根据法拉第电磁感应定律,E=B0S为定值,则感应电流为定值,I1=,由左手定则可知,安培力方向水平向右,其大小F=BI1L,随B减小而减小.在23 s内,磁感应强度方向垂直纸面向外,且逐渐增大,根据楞次定律,感应电流方向为顺时针,大小与02 s内相同,安培力方向向左,且随B的增大而均匀增大;同理,可确定36 s内电流的大小和方向以及安培力的变化情况,由此得选项A,C正确.8.(2015山东理综)如图,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

13、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(ABD)A.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C.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,圆盘将匀速转动解析:把圆盘看成沿半径方向紧密排列的金属条,根据右手定则,处于磁场中的圆盘部分,感应电流从靠近圆盘边缘处流向靠近圆心处,故靠近圆心处电势高,A正确;安培力F=,磁场越强,安培力越大,B正确;磁场反向时,安培力仍是阻力,C错误;若所加磁场穿过整个圆盘,则磁通量不再变化,没有感应电流,安培力为零,将匀速转动,D正确.二、非选择题9.(2015甘肃二诊)如图所示

14、,一个边缘带有凹槽的金属圆环,沿其直径装有一根长2L的金属杆AC,可绕通过圆环中心的水平轴O转动.将一根质量不计的足够长细绳一端固定于槽内并将绳绕于圆环槽内,绳子的另一端悬挂了一个质量为m的物体.圆环的一半处在磁感应强度为B,方向垂直环面向里的匀强磁场中.现将物体由静止释放,若金属圆环和金属杆单位长度的电阻均为R.忽略所有摩擦和空气阻力.(1)设某一时刻圆环转动的角速度为0,且OA边在磁场中,请求出此时金属杆OA产生电动势的大小;(2)请求出物体在下落过程中可达到的最大速度;(3)当物体下落达到最大速度后,金属杆OC段刚要进入磁场时,杆A,O两端之间电压多大?解析:(1)由于=0L,由公式E=

15、BLv得感应电动势E=.(2)等效电路如图所示,R并=,R2=LR,r=LR,R总=R并+R2+r,当达到最大速度时,功率关系为mgv=,其中E=,最大速度为v=.(3)由mgv=IE,得OA中的电流大小为I=,当OC段刚要进入磁场时,AO段切割磁感线,其两端的电压为UAO=I(R并+R2)=(+1).答案:(1)(2)(3)(+1)教师备用:(2015泰州一模)如图所示,螺线管横截面积为S,线圈匝数为N,电阻为R1,管内有图示方向的变化磁场.螺线管与足够长的平行金属导轨MN,PQ相连并固定在同一平面内,与水平面的夹角为,两导轨的间距为L.导轨的电阻忽略不计.导轨处于垂直斜面向上、磁感应强度为

16、B0的匀强磁场中.金属杆ab垂直导轨放置,与导轨接触良好,并可沿导轨无摩擦滑动.已知金属杆ab的质量为m,电阻为R2,重力加速度为g.忽略螺线管的磁场对金属杆ab的影响、忽略空气阻力.(1)为使ab杆保持静止,求通过ab的电流的大小和方向;(2)当ab杆保持静止时,求螺线管内磁场的磁感应强度B的变化率;(3)若螺线管内磁场的磁感应强度的变化率=k(k>0),将金属杆ab由静止释放,杆将沿斜面向下运动.求当杆的速度为v时,杆的加速度大小.解析:(1)以金属杆ab为研究对象,根据平衡条件mgsin -B0IL=0,得I=,通过ab杆电流方向为由b到a.(2)根据法拉第电磁感应定律E=n=NS

17、,根据欧姆定律I=,得=.(3)根据法拉第电磁感应定律E1=NS=NSk(k>0),ab杆切割磁感线产生的电动势 E2=B0Lv,总电动势 E总=E1+E2,感应电流I=,根据牛顿第二定律mgsin -F=ma,安培力 F=B0IL,所以a=gsin -(k>0).答案:(1)方向ba(2)(3)gsin -(k>0)10.(2015广东理综)如图(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L=0.4 m.导轨右端接有阻值R=1 的电阻,导体棒垂直放置在导轨上,且接触良好.导体棒及导轨的电阻均不计.导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,bd连线与导轨垂直,长度也为L.从0时刻开始,磁感应强度B的大小随时间t变化,规律如图(b)所示;同一时刻,棒从导轨左端开始向右匀速运动,1 s后刚好进入磁场.若使棒在导轨上始终以速度v=1 m/s做直线运动,求:(1)棒进入磁场前,回路中的电动势E;(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式.解析:(1)由图(b)可知01.0 s内B的变化率=0.5 T/s正方形磁场区域的面积S=()2=0.08 m2棒进入磁场前01.