廣東省高考物理 能力突破 9.3電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用.doc

浙江2013年物理高考能力突破：9.3電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用(40分鐘 100分)一、單項選擇題(本題共4小題，每小題7分，共28分，每小題只有一個選項符合題意)1.(預(yù)測題)在豎直方向的勻強磁場中，水平放置一個面積不變的單匝金屬圓形線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖甲所示，取線圈中磁場方向向上為正，當(dāng)磁感應(yīng)強度b隨時間t如圖乙變化時，下列選項中能正確表示線圈中感應(yīng)電流變化的是( )2.(2012福州模擬)如圖所示，在x0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場的方向垂直于xoy平面(紙面)向里.具有一定電阻的矩形線框abcd位于xoy平面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合.令線框從t=0時刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運動，則線框中的感應(yīng)電流i(取逆時針方向為電流正方向)隨時間t的變化圖線i-t圖可能是圖中的( )3.(易錯題)兩塊水平放置的金屬板間的距離為d，用導(dǎo)線與一個n匝線圈相連，線圈電阻為r，線圈中有豎直方向的磁場，電阻r與金屬板連接，如圖所示，兩板間有一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的油滴恰好處于靜止，則線圈中的磁感應(yīng)強度b的變化情況和磁通量的變化率分別是( )a.磁感應(yīng)強度b豎直向上且正增強, b.磁感應(yīng)強度b豎直向下且正增強，c.磁感應(yīng)強度b豎直向上且正減弱，d.磁感應(yīng)強度b豎直向下且正減弱，4.(創(chuàng)新題)a和b是兩個大小相同的環(huán)形線圈，將兩線圈平行共軸放置，如圖甲所示，當(dāng)線圈a中的電流i1隨時間變化的圖象如圖乙所示時，若規(guī)定兩電流方向如圖甲所示的方向為正方向，則線圈b中的電流i2隨時間t變化的圖象是圖中的( )二、不定項選擇題(本題共3小題，每小題7分，共21分，每小題至少一個選項符合題意)5.(2012溫州模擬)如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角60斜向下的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度b隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定斜向下為正方向，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻r的阻值外，其余電阻不計，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài).規(guī)定ab的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在0t時間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力f隨時間t變化的圖象是( )6.(易錯題) 矩形線圈abcd,長ab=20 cm,寬bc=10 cm，匝數(shù)n=200，線圈回路總電阻r=5 ,整個線圈平面內(nèi)均有垂直于線圈平面的勻強磁場穿過.若勻強磁場的磁感應(yīng)強度b隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，則( )a.線圈回路中感應(yīng)電動勢隨時間均勻變化b.線圈回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為0.4 ac.當(dāng)t=0.3 s時，線圈的ab邊所受的安培力大小為0.016 nd.在1 min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為48 j7.(2012寧波模擬)如圖(a)所示，在光滑水平面上用恒力f拉質(zhì)量為1 kg的單匝均勻正方形銅線框，在1位置以速度v0=3 m/s進入勻強磁場時開始計時t=0，此時線框中感應(yīng)電動勢為1 v，在t=3 s時刻線框到達(dá)2位置開始離開勻強磁場.此過程中v-t圖象如圖(b)所示，那么( )a.t=0時,線框右側(cè)的邊兩端m、n間電壓為0.25 vb.恒力f的大小為1.0 nc.線框完全離開磁場的位置3的瞬時速度為2 m/sd.線框完全離開磁場的位置3的瞬時速度為1 m/s三、計算題(本大題共3小題，共51分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)8.(2012舟山模擬)(15分)如圖甲所示，mn左側(cè)有一垂直紙面向里的勻強磁場.現(xiàn)將一邊長為l、質(zhì)量為m、電阻為r的正方形金屬線框置于該磁場中，使線框平面與磁場方向垂直，且bc邊與磁場邊界mn重合.當(dāng)t=0時，對線框施加一水平拉力f,使線框由靜止開始向右做勻加速直線運動；當(dāng)t=t0時，線框的ad邊與磁場邊界mn重合.圖乙為拉力f隨時間t變化的圖線.求：(1)勻加速運動的加速度a和t0時刻線框的速率v的大??；(2)磁場的磁感應(yīng)強度b的大小；(3)線框穿出磁場的過程中，通過線框的感應(yīng)電量q.9.(創(chuàng)新題)(16分)如圖所示，水平面上固定一個間距l(xiāng)=1 m的光滑平行金屬導(dǎo)軌，整個導(dǎo)軌處在豎直方向的磁感應(yīng)強度b=1 t的勻強磁場中,導(dǎo)軌一端接阻值r=9 的電阻.導(dǎo)軌上有質(zhì)量m=1 kg、電阻r=1 、長度也為1 m的導(dǎo)體棒，在外力的作用下從t=0開始沿平行導(dǎo)軌方向運動，其速度隨時間的變化規(guī)律是，不計導(dǎo)軌電阻.求：(1)t=4 s時導(dǎo)體棒受到的安培力的大小;(2)請在如圖所示的坐標(biāo)系中畫出電流平方與時間的關(guān)系(i2-t)圖象.10.(20分)如圖甲所示，水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d=0.5 m，電阻不計，左端通過導(dǎo)線與阻值r=2 的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值rl=4 的小燈泡l連接.在cdfe矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，ce長，有一阻值r=2 的金屬棒pq放置在靠近磁場邊界cd處.cdfe區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度b隨時間變化規(guī)律如圖乙所示.在t=0至t=4 s內(nèi)，金屬棒pq保持靜止，在t=4 s時使金屬棒pq以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動.已知從t=0開始到金屬棒運動到磁場邊界ef處的整個過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化.求：(1)通過小燈泡的電流.(2)金屬棒pq在磁場區(qū)域中運動的速度大小.答案解析1.【解析】選a.由法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律可知,在，感應(yīng)電流的方向應(yīng)與圖示方向相反，即為負(fù)方向，故b、c錯誤;在，原磁場為反方向且磁場在增強,可判斷感應(yīng)電流方向與圖示方向相反，為負(fù)方向，且其大小為時間內(nèi)的2倍，故a正確，d錯誤.2.【解析】選d.線框勻加速向右運動時，cd邊切割磁感線，由右手定則知電流方向為順時針，方向為負(fù); ,故d項正確.3.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下三點：(1)由平衡條件判斷金屬板的電性. (2)根據(jù)楞次定律判斷磁場的方向及磁感應(yīng)強度的變化情況.(3)由平衡條件、閉合電路歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律綜合求解磁通量的變化率.【解析】選c.由平衡條件知,下金屬板帶正電，故電流應(yīng)從線圈下端流出，等效電路如圖所示，由楞次定律可以判定磁感應(yīng)強度b為豎直向上且正減弱或豎直向下且正增強，a、d錯誤;因,聯(lián)立可求得,故只有c項正確.4.【解析】選d.在第一階段原電流減少，線圈b中的磁場減弱，感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場與a中電流產(chǎn)生磁場方向相同;在第二階段，a中電流反向增大，線圈b中的磁場增強，感應(yīng)電流磁場與a中電流產(chǎn)生磁場方向相反.因i1的斜率變小，在b中產(chǎn)生的i2在變小，方向為負(fù)方向.故d正確.5.【解析】選b、d.由楞次定律可判定回路中的電流始終為ba方向,為負(fù)值，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路電流大小恒定，故a錯誤，b正確;由f安=bil可得f安隨b的變化而變化，在0t0時間內(nèi)，f安方向向右，故外力f與f安等值反向，方向向左為負(fù)值;在t0t時間內(nèi)，磁場方向改變，f安方向改變，故外力f方向也改變?yōu)檎?，其大小隨b的增大而增大，d項正確，c錯誤.【總結(jié)提升】電磁感應(yīng)圖象問題“四注意”(1)注意圖象的初始條件.(2)注意物理量的方向與正負(fù)的對應(yīng)關(guān)系.(3)注意物理量的變化趨勢.(4)注意物理量的增減或方向正、負(fù)的轉(zhuǎn)折點.6.【解析】選b、d.由可知,由于線圈中磁感應(yīng)強度的變化率為常數(shù),則回路中感應(yīng)電動勢為，且恒定不變，故選項a錯誤;回路中感應(yīng)電流的大小為,選項b正確;當(dāng)t=0.3 s時，磁感應(yīng)強度b=0.2 t，則安培力為，故選項c錯誤;1 min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為q=i2rt=0.42560 j=48 j,選項d正確.7.【解析】選c.mn邊切割磁感線，相當(dāng)于電源，其兩端的電壓是路端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，線框右側(cè)的邊兩端m、n間電壓為，a錯誤;根據(jù)13 s時間內(nèi)線框做勻加速直線運動可知，這段時間線框中沒有感應(yīng)電流，線框所受合力為f，根據(jù)牛頓第二定律可知f=ma=0.5 n,b錯誤;根據(jù)圖線可知線框進入磁場和離開磁場時的初速度和受力情況都一樣，所以線框離開時的速度和t=1 s時刻的相同，即為2 m/s,c正確，d錯誤.【變式備選】如圖所示，兩條平行虛線之間存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，虛線間的距離為，金屬圓環(huán)的直徑也是.圓環(huán)從左邊界進入磁場，以垂直于磁場邊界的恒定速度v穿過磁場區(qū)域.則下列說法正確的是( )a.感應(yīng)電流的大小是先增大后減小再增大再減小b.感應(yīng)電流的方向先逆時針后順時針c.金屬圓環(huán)受到的安培力先向左后向右d.進入磁場的過程中感應(yīng)電動勢的平均值為【解析】選a、b.在圓環(huán)進入磁場的過程中，通過圓環(huán)的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向，感應(yīng)電動勢,圓環(huán)切割磁感線的有效長度先增大后減小，所以感應(yīng)電流先增大后減小.同理可以判斷圓環(huán)出磁場時的情況,a、b正確;根據(jù)楞次定律的推廣可知，圓環(huán)進入磁場和出磁場時所受安培力都向左，c錯誤;圓環(huán)進入磁場時感應(yīng)電動勢的平均值為，d錯誤.8.【解析】(1)由t=0時線框靜止，則線框所受的合外力為拉力f0.根據(jù)牛頓第二定律得a=(2分)由勻變速直線運動的速度公式得t0時刻線框的速率v=at0=(2分)(2)t0時刻，由牛頓第二定律得3f0-f安=ma(2分)f安=bil(1分)i=(1分)解式得b=(2分)(3)線框穿出磁場的過程中，e=(1分)(1分)q=(1分)由式可解得q= (2分)答案：(1) (2) (3)9.【解析】(1)4 s時導(dǎo)體棒的速度是 (3分)感應(yīng)電動勢e=blv(2分)感