高考物理二輪復習專題過關檢測專題：電磁感應(全部含詳細答案解析

1、高考物理二輪總復習專題過關檢測電磁感應 ( 附參考答案 )一、選擇題 ( 本題共 10 小題 ,共有多個選項正確.全部選對的得(時間 :90 分鐘滿分 :100 分 )40 分.在每小題給出的四個選項中,有的只有一個選項正確4 分,選對但不全的得2 分 ,有選錯的得0 分),有的1.如圖 12-1 所示，金屬桿ab、 cd 可以在光滑導軌PQ 和 RS 上滑動，勻強磁場方向垂直紙面向里，當ab、 cd 分別以速度v1、 v2 滑動時，發(fā)現(xiàn)回路感生電流方向為逆時針方向，則v1 和的大小、方向可能是()v2圖 12-1A. v1 v2,v1 向右， v2 向左B. v1 v2,v1 和 v2 都向

2、左 C.v1=v2,v1 和 v2 都向右D. v1=v2,v1 和 v2 都向左解析 :因回路 abdc 中產(chǎn)生逆時針方向的感生電流，由題意可知回路abdc 的面積應增大，選項A 、C、D錯誤， B正確 .答案 :B2.(2010 河北唐山高三摸底，12)如圖 12-2 所示，把一個閉合線圈放在蹄形磁鐵兩磁極之間(兩磁極間磁場可視為勻強磁場)，蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞OO 軸轉(zhuǎn)動 .當蹄形磁鐵勻速轉(zhuǎn)動時，線圈也開始轉(zhuǎn)動，當線圈的轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后，有()圖 12-2A. 線圈與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動方向相同B. 線圈與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動方向相反D. 線圈中產(chǎn)生為大小改變、方向不變的電流解析 :本題考查法拉第電

3、磁感應定律、楞次定律等考點.根據(jù)楞次定律的推廣含義可知A 正確、B 錯誤；最終達到穩(wěn)定狀態(tài)時磁鐵比線圈的轉(zhuǎn)速大，則磁鐵相對線圈中心軸做勻速圓周運動，所以產(chǎn)生的電流為交流電 .答案 :AC3.如圖 12-3 所示 ,線圈 M 和線圈 P 繞在同一鐵芯上 .設兩個線圈中的電流方向與圖中所標的電流方向相同時為正 .當 M 中通入下列哪種電流時 ,在線圈 P 中能產(chǎn)生正方向的恒定感應電流()圖 12-3圖 12-4解析 :據(jù)楞次定律， P 中產(chǎn)生正方向的恒定感應電流說明M 中通入的電流是均勻變化的，且方向為正方向時應均勻減弱，故D正確.答案 :D4.如圖 12-5 所示，邊長為L 的正方形導線框質(zhì)量為

4、m，由距磁場H 高處自由下落，其下邊ab進入勻強磁場后，線圈開始做減速運動，直到其上邊cd 剛剛穿出磁場時，速度減為ab 邊進入磁場時的一半，磁場的寬度也為L ，則線框穿越勻強磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為()圖 12-5A.2mgLB.2mgL+mgHC. 2mgL3D. 2mgL1mgHmgH44v1 解析 :設剛進入磁場時的速度為v1,剛穿出磁場時的速度 v22線框自開始進入磁場到完全穿出磁場共下落高度為2L.由題意得 1 mv12mgH 1 mv11 mv222mg 2L2Q 223由得Q2mgLmgH .C 選項正確 .4答案 :C5.如圖 12-6(a) 所示 ,圓形線圈 P 靜止在水平

5、桌面上,其正上方懸掛一相同線圈Q,P 和 Q共軸,Q中通有變化電流 ,電流隨時間變化的規(guī)律如圖12-6(b) 所示 ,P 所受的重力為 G,桌面對 P 的支持力為 FN,則()圖 12-6A. t1 時刻 F N GB.t 2 時刻 FNGC.t3 時刻 FN GD.t 4 時刻 FN =G解析 :t 1 時刻 ,Q 中電流正在增大 ,穿過 P 的磁通量增大 ,P 中產(chǎn)生與 Q 方向相反的感應電流 ,反向電流相互排斥 ,所以 FN G;t2 時刻 Q 中電流穩(wěn)定 ,P 中磁通量不變 ,沒有感應電流 ,F N=G;t3 時刻 Q中電流為零 ,P 中產(chǎn)生與 Q 在 t3 時刻前方向相同的感應電流,

6、而 Q 中沒有電流 ,所以無相互作用 ,F N=G;t4 時刻 ,P 中沒有感應電流 ,FN=G.答案 :AD6.用相同導線繞制的邊長為L 或 2L 的四個閉合導體線框，以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖 12-7 所示 .在每個線框進入磁場的過程中，M、 N 兩點間的電壓分別為U a、 Ub 、U c和 Ud.下列判斷正確的是 ()圖 12-7A. U a Ub Uc U dB.U aU b Ud U cC.Ua=U b Ud=U cD.U bU a Ud U c解析 :線框進入磁場后切割磁感線,a、b 產(chǎn)生的感應電動勢是c、d 電動勢的一半 .而不同的線框的 電 阻 不 同 . 設 a

7、線 框 電 阻 為 4r ,b 、 c 、 d線 框 的 電 阻 分 別 為 6r 、 8r 、 6r , 則U aBLv3r3BLv ,U bBLv 5r5BLv , U cB2Lv 6r3BLv ,4r46r68r2U dB2Lv4r4Blv .所以 B 正確 .6r3答案 :B7.(2010 安徽皖南八校高三二聯(lián)，16)如圖 12-8 所示，用一塊金屬板折成橫截面為“ ”形的金屬槽放置在磁感應強度為B 的勻強磁場中，并以速度v1 向右勻速運動，從槽口右側(cè)射入的帶電微粒的速度是v2，如果微粒進入槽后恰能做勻速圓周運動，則微粒做勻速圓周運動的軌道半徑 r 和周期 T 分別為 ()圖 12-8

8、A. v1v2 , 2 v2B. v1v2 , 2 v1C. v1 , 2 v1D. v1 , 2 v2gggggggg解析 :金屬板折成 “ ”形的金屬槽放在磁感應強度為B 的勻強磁場中，并以速度v1 向右勻速運動時，左板將切割磁感線，上、下兩板間產(chǎn)生電勢差，由右手定則可知上板為正，下板為負，EUBlv1Bv1 ，微粒做勻速圓周運動，則重力等于電場力，方向相反，故有dlmqEqBv1 , 向心力由洛倫茲力提供，所以qv2 B m v22, 得 rmv2m1v2 ，周期ggrqBgT2 r2 v1，故 B項正確.v2g答案 :B8.超導磁懸浮列車是利用超導體的抗磁作用使列車車體向上浮起，同時通

9、過周期性地變換磁極方向而獲得推進動力的新型交通工具.其推進原理可以簡化為如圖12-9 所示的模型 :在水平面上相距 L 的兩根平行直導軌間，有豎直方向等距離分布的勻強磁場B1 和 B2，且 B1=B2 =B，每個磁場的寬度都是 l ，相間排列，所有這些磁場都以相同的速度向右勻速運動，這時跨在兩導軌間的長為 L、寬為 l 的金屬框 abcd(懸浮在導軌上方 )在磁場力作用下也將會向右運動.設金屬框的總電阻為 R，運動中所受到的阻力恒為F f，金屬框的最大速度為vm，則磁場向右勻速運動的速度 v 可表示為 ()圖 12-9A. v=( B2 L2 vm Ff R)/B2L 2B.v=(4 B2L2

10、vm+F fR)/4B2L 2C.v=(4 B2L2vm F fR)/4B2L 2D. v=(2 B2L2vm+F fR)/2B2L2解析 :導體棒 ad 和 bc 各以相對磁場的速度(v vm)切割磁感線運動，由右手定則可知回路中產(chǎn)生的電流方向為 abcda,回路中產(chǎn)生的電動勢為E=2BL( vvm), 回路中電流為 I=2BL( vvm)/R,由于左右兩邊 ad 和 bc 均受到安培力，則合安培力為F22合=2BLI=4 BL (v vm)/R，依題意金屬框達到最大速度時受到的阻力與安培力平衡，則F f=F 合 ，解得磁場向右勻速運動的速度v=(4 B2L 2vm+Ff R)/4 B2L2

11、,B 對 .答案 :B9.矩形導線框 abcd 放在勻強磁場中 ,磁感線方向與線圈平面垂直 ,磁感應強度 B 隨時間變化的圖象如圖 12-10 甲所示 ,t=0 時刻 ,磁感應強度的方向垂直紙面向里 .在 0 4 s 時間內(nèi) ,線框中的感應電流 (規(guī)定順時針方向為正方向 )、ab 邊所受安培力 (規(guī)定向上為正方向 )隨時間變化的圖象分別為圖乙中的 ()甲乙圖 12-0解析 :在 0 1 s 內(nèi),穿過線框中的磁通量為向里的減少,由楞次定律 ,感應電流的磁場垂直紙面向里 ,由安培定則 ,線框中感應電流的方向為順時針方向.由法拉第電磁感應定律 , E nB S,Et一定,由 IE , 故 I 一定

12、.由左手定則 ,ab 邊受的安培力向上 .由于磁場變?nèi)?,故安培力變小 .同理R可判出在12 s 內(nèi) ,線框中感應電流的方向為順時針方向,ab 邊受的安培力為向下的變強.23 s內(nèi) ,線框中感應電流的方向為逆時針方向,ab 邊受的安培力為向上的變?nèi)?因此選項 AD 對 .答案 :AD10.如圖 12-11 甲所示 ,用裸導體做成U 形框架 abcd,ad 與 bc 相距 L=0.2 m,其平面與水平面成=30 角 .質(zhì)量為 m=1 kg 的導體棒 PQ 與 ad、bc 接觸良好 ,回路的總電阻為R=1 整.個裝置放在垂直于框架平面的變化磁場中,磁場的磁感應強度 B 隨時間 t 的變化情況如圖乙

13、所示 (設圖甲中B 的方向為正方向 ).t=0 時 ,B0=10 T、導體棒 PQ 與 cd 的距離 x0=0.5 m. 若 PQ始終靜止 ,關于 PQ與框架間的摩擦力大小在0 t1=0.2 s 時間內(nèi)的變化情況 ,下面判斷正確的是 ()圖 12-11A. 一直增大B.一直減小C.先減小后增大D. 先增大后減小解析 :由圖乙 ,BB050T/s ,t=0時 , 回路所圍面積S=Lx0=0.1m2, 產(chǎn)生的感應電動勢tt1B S5V ,IEE5A ,安培力 F=B0IL =10 N, 方向沿斜面向上 .而下滑力 mgsin30 =5 N,tR小于安培力 ,故剛開始摩擦力沿斜面向下 .隨著安培力減

14、小 ,沿斜面向下的摩擦力也減小 ,當安培力等于下滑力時 ,摩擦力為零 .安培力再減小 ,摩擦力變?yōu)檠匦泵嫦蛏锨以龃?,故選項 C 對 .答案 :C二、填空題 ( 共 2 小題，共12 分 )11.(6 分 )如圖 12-12 所示 ,有一彎成角的光滑金屬導軌POQ ,水平放置在磁感應強度為B 的勻強磁場中 ,磁場方向與導軌平面垂直.有一金屬棒MN 與導軌的 OQ 邊垂直放置 ,金屬棒從 O 點開始 以 加 速 度a向 右 運 動 , 求t秒 末 時 , 棒 與 導 軌 所 構(gòu) 成 的 回 路 中 的 感 應 電 動 勢 是_.圖 12-12解析 :該題求的是t 秒末感應電動勢的瞬時值,可利用公

15、式E=Blv 求解 ,而上面錯誤解法求的是平均值 .開始運動t 秒末時 ,金屬棒切割磁感線的有效長度為LOD tan1 at 2 tan .2根據(jù)運動學公式,這時金屬棒切割磁感線的速度為v=at.由題知 B、 L、 v 三者互相垂直,有 EBlv1 Ba2 t3 tan ,即金屬棒運動 t 秒末時 ,棒與導軌所2構(gòu)成的回路中的感應電動勢是 E1Ba 2t 3 tan .答案:12Ba2t 3 tan212.(6 分 )如圖 12-13所示 ,有一閉合的矩形導體框 ,框上 M、 N 兩點間連有一電壓表,整個裝置處于磁感應強度為 B的勻強磁場中 ,且框面與磁場方向垂直.當整個裝置以速度 v向右勻速

16、平動時 ,M、 N 之間有無電勢差 ?_(填 “有 ”或 “無 ”)，電壓表的示數(shù)為 _.圖 12-13解析 :當矩形導線框向右平動切割磁感線時,AB、 CD、 MN 均產(chǎn)生感應電動勢,其大小均為 BLv,根據(jù)右手定則可知,方向均向上 .由于三個邊切割產(chǎn)生的感應電動勢大小相等,方向相同 ,相當于三個相同的電源并聯(lián),回路中沒有電流 .而電壓表是由電流表改裝而成的,當電壓表中有電流通過時 ,其指針才會偏轉(zhuǎn) .既然電壓表中沒有電流通過,其示數(shù)應為零 .也就是說 ,M、 N 之間雖有電勢差 BLv,但電壓表示數(shù)為零 .答案:有 0三、計算、論述題(共 4 個題 ,共 48 分 .解答應寫出必要的文字說

17、明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13.(10 分 )如圖 12-14 所示是一種測量通電線圈中磁場的磁感應強度B 的裝置 ,把一個很小的測量線圈 A 放在待測處 ,線圈與測量電荷量的沖擊電流計G 串聯(lián) ,當用雙刀雙擲開關 S 使螺線管的電流反向時 ,測量線圈中就產(chǎn)生感應電動勢,從而引起電荷的遷移,由表 G 測出電荷量 Q,就可以算出線圈所在處的磁感應強度B.已知測量線圈的匝數(shù)為N,直徑為 d,它和表 G 串聯(lián)電路的總電阻為 R,則被測出的磁感應強度B為多大?圖 12-14解析 :當雙刀雙擲開關S 使螺線管的電流反向時,測量線圈中

18、就產(chǎn)生感應電動勢,根據(jù)法拉第電2B ( d ) 2磁感應定律可得 : ENN2tt由歐姆定律和電流的定義得:IEQ,即QE tRtR聯(lián)立可解得 : B2QR .2QRNd 2答案 :Nd 214.(12 分 )如圖 12-15 所示 ,線圈內(nèi)有理想邊界的磁場,開始時磁場的磁感應強度為B0.當磁場均勻增加時 ,有一帶電微粒靜止于平行板(兩板水平放置)電容器中間 ,若線圈的匝數(shù)為n,平行板電容器的板間距離為d,粒子的質(zhì)量為m,帶電荷量為q.(設線圈的面積為S)求 :圖 12-15(1) 開始時穿過線圈平面的磁通量的大小.(2) 處于平行板電容器間的粒子的帶電性質(zhì).(3) 磁感應強度的變化率 .解析

19、 :(1) =B0S.(2) 由楞次定律 ,可判出上板帶正電 ,故推出粒子應帶負電 .(3) En, , = BS,tq Emg ,聯(lián)立解得 :Bmgd .dtnqS答案 :(1)B0S(2)負電(3)BmgdtnqS15.(12 分)兩根光滑的長直金屬導軌MN 、 MN平行置于同一水平面內(nèi)，導軌間距為l ，電阻不計， M、 M處接有如圖12-16 所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為 C.長度也為 l、阻值同為R 的金屬棒 ab 垂直于導軌放置，導軌處于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中 .ab 在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸，在 ab 運動距離為 s的過

20、程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求 :圖 12-16(1) ab 運動速度 v 的大??；(2) 電容器所帶的電荷量 q.解析 :本題是電磁感應中的電路問題,ab 切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢為電源.電動勢可由 E=Blv計算 .其中 v 為所求 ,再結(jié)合閉合 (或部分 )電路歐姆定律、焦耳定律、電容器及運動學知識列方程可解得 .(1) 設 ab 上產(chǎn)生的感應電動勢為E，回路中的電流為 I,ab 運動距離 s 所用時間為 t,三個電阻 R與電源串聯(lián) ,總電阻為 4R,則E=BlvE由閉合電路歐姆定律有 Is4Rtv由焦耳定律有 Q=I 2(4R)t由上述方程得 v4QR .B 2l 2s(2) 設

21、電容器兩極板間的電勢差為U ,則有 U=IR電容器所帶電荷量q=CU解得 qCQR .Bls答案 :(1)4QR(2) CQRB 2l 2 sBls16.(14 分 )如圖 12-17所示 ,水平地面上方的 H 高區(qū)域內(nèi)有勻強磁場 ,水平界面 PP是磁場的上邊界 ,磁感應強度為B,方向是水平的 ,垂直于紙面向里 .在磁場的正上方 ,有一個位于豎直平面內(nèi)的閉合的矩形平面導線框abcd,ab 長為 l1 ,bc 長為 l2,H l2,線框的質(zhì)量為 m,電阻為 R.使線框 abcd從高處自由落下,ab邊下落的過程中始終保持水平,已知線框進入磁場的過程中的運動情況是 :cd 邊進入磁場以后 ,線框先做加速運動 ,然后做勻速運動 ,直到 ab 邊到達邊界 PP為止 .從線框開始下落到 cd 邊剛好到達水平地面的過程中