2021高考物理：專題十　電磁感應(yīng) 10-2 Word版含解析

1、1(多選)1824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，但略有滯后。下列說(shuō)法正確的是() 點(diǎn)擊觀看解答視頻A圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化D圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)答案AB解析當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓盤的半徑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，選項(xiàng)A正確；圓

2、盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁針施加磁場(chǎng)力作用，導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；由于圓盤中心正上方懸掛小磁針，在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤的磁通量不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圓盤中自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)，由安培定則可判斷出在中心方向豎直向下，其他位置最新中心對(duì)稱，此磁場(chǎng)不會(huì)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc。已知bc邊的長(zhǎng)度為l。下列判斷正確的是()點(diǎn)擊觀看解答視頻AUaUc，金屬框中無(wú)電流BUbUc，金屬框中電流方向沿abc

3、aCUbcBl2，金屬框中無(wú)電流DUacBl2，金屬框中電流方向沿acba答案C解析在三角形金屬框內(nèi)，有兩邊切割磁感線，其一為bc邊，根據(jù)EBlv可得：電動(dòng)勢(shì)大小為Bl2；其二為ac邊，ac邊有效的切割長(zhǎng)度為l，根據(jù)EBlv，可得：電動(dòng)勢(shì)大小也為Bl2；由右手定則可知：金屬框內(nèi)無(wú)電流，且UcUbUa，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；UbcUacBl2，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3圖為無(wú)線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S。若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過(guò)線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差ab()A恒為B從0均勻變化到C恒為D從

4、0均勻變化到答案C解析由楞次定律判定，感應(yīng)電流從a流向b，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，故abnS，因?yàn)榇艌?chǎng)均勻增加，所以ab為恒定的，可見(jiàn)C正確。4如圖，空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為；將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為。則等于()A. B.C1 D.答案B解析由法拉第電磁感應(yīng)定律知直金屬棒運(yùn)動(dòng)時(shí)其兩端電動(dòng)勢(shì)BLv，將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且互相垂直的折線，并放于與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的平面內(nèi)，并沿折線夾角平

5、分線的方向以相同的速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)， BLv，則。因此B對(duì)，A、C、D錯(cuò)。5如圖所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為a，線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，且一半處在磁場(chǎng)中，在t時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B。在此過(guò)程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A. B.C. D.答案B解析由法拉第電磁感應(yīng)定律，Enn，選項(xiàng)B正確。6(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過(guò)了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)。若要縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有()A增加線圈的匝數(shù)B提高交流電源的頻率C將金屬杯換為瓷杯D取走線圈中的鐵芯答案AB解析根據(jù)題意，金屬杯產(chǎn)生了渦流使水溫度升高。要縮

6、短加熱時(shí)間，應(yīng)使渦流增大。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率，均可使渦流增大，選項(xiàng)A、B正確；換為瓷杯，不能產(chǎn)生渦流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；取走鐵芯，使渦流減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7(多選)如圖所示，從兩相同線圈正上方某一高度由靜止釋放一條形磁鐵，條形磁鐵沿兩線圈的中心軸線豎直下落至兩線圈的正中間位置時(shí)，最新兩線圈中感應(yīng)電流的說(shuō)法正確的是()A感應(yīng)電流的方向相同 B感應(yīng)電流的方向相反C感應(yīng)電流的大小相等 D感應(yīng)電流的大小不等答案BC解析由楞次定律可知，穿過(guò)上下兩線圈的磁場(chǎng)方向相同，且磁通量的變化相反，因此產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向也相反，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，條形磁鐵沿

7、兩線圈的中心軸線豎直下落至兩線圈的正中間位置時(shí)，由對(duì)稱性可知，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，則感應(yīng)電流的大小也相等，故C正確，D錯(cuò)誤。8(多選)如圖所示，L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零。A和B是兩個(gè)完全相同的燈泡，則下列說(shuō)法中正確的有()A當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，A、B兩燈同時(shí)亮，最后B燈熄滅B當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，A、B兩燈同時(shí)熄滅C當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低D當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b答案AD解析開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，線圈L對(duì)電流有阻礙作用，則相當(dāng)于燈泡A與B串聯(lián)，因此同時(shí)亮，且亮度相同，穩(wěn)定后B被短路熄滅，選項(xiàng)A正確；穩(wěn)定后當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，A馬上熄滅，由于自感，線圈中

8、的電流只能慢慢減小，其相當(dāng)于電源，左端電勢(shì)高，與燈泡B構(gòu)成閉合回路放電，流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b，B閃一下再熄滅，選項(xiàng)D正確，B、C錯(cuò)誤。9小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”，如圖1所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊長(zhǎng)L0.1 m，豎直邊長(zhǎng)H0.3 m，匝數(shù)為N1。線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B01.0 T，方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在02.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤放上待測(cè)物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡，測(cè)出電流即可測(cè)得物體的質(zhì)量。(重力加速度取g10 m/s2)(1)為使電磁天平的量程達(dá)到0.5 kg，線圈的匝數(shù)N1至少為多少？(2)進(jìn)

9、一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，另選N2100匝、形狀相同的線圈，總電阻R10 。不接外電流，兩臂平衡。如圖2所示，保持B0不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾萪0.1 m。當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01 kg的物體時(shí)，天平平衡，求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率。答案(1)25(2)0.1 T/s解析(1)線圈受到安培力FN1B0IL天平平衡mgN1B0IL代入數(shù)據(jù)得N125(2)由電磁感應(yīng)定律得EN2EN2Ld由歐姆定律得I線圈受到安培力FN2B0IL天平平衡mgNB0代入數(shù)據(jù)可得0.1 T/s10某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電測(cè)速裝置，工作原理如圖所示。一個(gè)半徑為R0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上，一根長(zhǎng)為R的金屬棒OA，A端與導(dǎo)軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個(gè)半徑為r的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤上繞有不可伸長(zhǎng)的細(xì)線，下端掛著一個(gè)質(zhì)量為m0.5 kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T。a點(diǎn)與導(dǎo)軌相連，b點(diǎn)通過(guò)電刷與O端相連。測(cè)量a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放，下落h0.3 m時(shí)，測(cè)得U0.15 V。(細(xì)線與圓盤間沒(méi)有滑動(dòng)，金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計(jì)，重力加速度g10 m/s2)(1