高考物理能力提升知識點(diǎn)優(yōu)化10.3電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用

1、2013高考物理能力提升知識點(diǎn)優(yōu)化：10.3電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分，每小題只有一個選項(xiàng)符合題意)1.(創(chuàng)新題)在豎直方向的勻強(qiáng)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(qiáng)度b隨時間t如圖乙變化時，下列選項(xiàng)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(qiáng)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t0時刻起由靜止開始沿x軸正方向做

2、勻加速運(yùn)動，則線框中的感應(yīng)電流i(取逆時針方向?yàn)殡娏髡较?隨時間t的變化圖線i-t圖可能是圖中的()3.(易錯題)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?yàn)檎较?，則線圈b中的電流i2隨時間t變化的圖象是圖中的()4.(創(chuàng)新題)如圖甲所示，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v03 m/s進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時開始計(jì)時t0，此時線框中感應(yīng)電動勢為1 v，在t3 s時刻線框到達(dá)2位置開始離開勻強(qiáng)磁場.此過程中v-t圖象如圖乙所示，那么()a.t0時線框右側(cè)

3、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二、雙項(xiàng)選擇題(本大題共5小題，每小題8分，共40分，每小題有兩個選項(xiàng)符合題意)5.兩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(qiáng)度b的變化情況和磁通量的變化率分別是()a.磁感應(yīng)強(qiáng)度b豎直向上且正增強(qiáng)，b.磁感應(yīng)強(qiáng)度b豎直向下且正增強(qiáng)，c.磁感應(yīng)強(qiáng)度b豎直向上且正減弱，d.磁感應(yīng)強(qiáng)度

4、b豎直向下且正減弱，6.(創(chuàng)新題)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(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(jì)，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?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较?，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()7.(易錯題)如圖所示，垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)有一位于紙面內(nèi)的電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd，現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個方向以v、3v速度勻速拉出磁場，則導(dǎo)

5、體框分別從兩個方向移出磁場的過程中()a.導(dǎo)體框所受安培力方向相同b.導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同c.導(dǎo)體框ad邊兩端電壓相同d.通過導(dǎo)體框截面的電荷量相同8.(2012·深圳模擬)如圖所示，在水平放置的兩條平行光滑導(dǎo)軌上有一垂直于導(dǎo)軌的金屬棒ab，勻強(qiáng)磁場跟軌道平面垂直，磁場方向如圖所示.導(dǎo)軌接有阻值為r15 、r26 的兩個定值電阻及滑動變阻器r0，其余電阻不計(jì).電路中的電壓表量程為010 v，電流表的量程為03 a.現(xiàn)將r0調(diào)至30 ，用f40 n的水平向右的力使ab沿導(dǎo)軌向右平移，當(dāng)ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，兩電表中有一表正好達(dá)到滿偏，而另一表未達(dá)到滿偏.下列說法正確的是()a.當(dāng)棒a

6、b達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，電流表滿偏b.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，電壓表滿偏c.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，棒ab的速度是1 m/sd.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，棒ab的速度是2.25 m/s9.矩形線圈abcd，長ab20 cm，寬bc10 cm，匝數(shù)n200，線圈回路總電阻r5 ，整個線圈平面內(nèi)均有垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁場穿過.若勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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)t0.3 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 j三、計(jì)算題(本大題共2小題，共3

7、6分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)10.(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(qiáng)度b1 t的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌一端接阻值r9 的電阻.導(dǎo)軌上有質(zhì)量m1 kg、電阻r1 、長度也為1 m的導(dǎo)體棒，在外力的作用下從t0開始沿平行導(dǎo)軌方向運(yùn)動，其速度隨時間的變化規(guī)律是v2，不計(jì)導(dǎo)軌電阻.求：(1)t4 s時導(dǎo)體棒受到的安培力的大??；(2)請?jiān)谌鐖D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.11.(預(yù)測題)(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d0.5 m，電阻不計(jì)，左端通過導(dǎo)線與阻

8、值r2 的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值rl4 的小燈泡l連接.在cdfe矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，ce長l2 m，有一阻值r2 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(qiáng)度b隨時間變化規(guī)律如圖乙所示.在t0至t4 s內(nèi)，金屬棒pq保持靜止，在t4 s時使金屬棒pq以某一速度進(jìn)入磁場區(qū)域并保持勻速運(yùn)動.已知從t0開始到金屬棒運(yùn)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(yùn)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0，感應(yīng)電流的方向應(yīng)與圖示方向相反，即為負(fù)方向，故

9、b、c錯誤；在t，原磁場為反方向且磁場在增強(qiáng)，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0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(yùn)動時，cd邊切割磁感線，由右手定則知電流方向?yàn)轫槙r針，方向?yàn)樨?fù)；i，故d項(xiàng)正確.3.【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(qiáng)，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?yàn)樨?fù)方向.故d正確.4.【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

10、可知，線框右側(cè)的邊兩端m、n間電壓為0.75 v，a錯誤；根據(jù)13 s時間內(nèi)線框做勻加速直線運(yùn)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fma0.5 n，b錯誤；根據(jù)圖線可知線框進(jìn)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t1 s時刻的相同，即為2 m/s，c正確，d錯誤.【變式備選】(雙選)如圖所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，虛線間的距離為l，金屬圓環(huán)的直徑也是l.圓環(huán)從左邊界進(jìn)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

11、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(jìn)入磁場的過程中感應(yīng)電動勢的平均值為blv【解析】選a、b.在圓環(huán)進(jìn)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?yàn)槟鏁r針方向，感應(yīng)電動勢eblv，圓環(huán)切割磁感線的有效長度l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(jìn)入磁場和出磁場時所受安培力都向左，c錯誤；圓環(huán)進(jìn)入磁場時感應(yīng)電動勢的平均值為blv，d錯誤.5.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)由平衡條件判斷電場力方向進(jìn)而判斷金屬板的電性.(2)根據(jù)楞次定律判斷磁場的方向及磁感應(yīng)強(qiáng)度的

12、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b、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(qiáng)度b為豎直向上且正減弱或豎直向下且正增強(qiáng)，a、d錯誤；因mgq，ur，en，聯(lián)立可求得，故選項(xiàng)b、c項(xiàng)正確.6.【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，

13、故外力f方向也改變?yōu)檎?，其大小隨b的增大而增大，d項(xiàng)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(diǎn).7.【解析】選c、d.將線框向左和向右拉出磁場，產(chǎn)生電流方向都為逆時針，由左手定則知，第一次ad邊受安培力向右，第二次bc邊受安培力向左，故a錯誤；兩次產(chǎn)生電動勢之比為13，所以電流之比為13，所用時間之比為31，由qi2rt，可知兩次產(chǎn)生焦耳熱不同，故b錯誤；第一次uadblv，第二次uadbl·3v，故c正確；由q知，兩次通過截面的電荷量相

14、同，故d正確.8【解析】選b、c.r0、r2并聯(lián)部分的電阻為r025 ，閉合回路的總電阻為r總r02r110 .若電流表滿偏，則電壓表示數(shù)uimr0215 v>10 v，故電流表不能滿偏，只能電壓表滿偏；ab棒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，電壓表滿偏，電流表的示數(shù)i2 a，eabumir120 v，由fbil和eabblv，聯(lián)立得v1 m/s.故b、c正確.9.【解析】選b、d.由enns可知，由于線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率 t/s0.5 t/s 為常數(shù)，則回路中感應(yīng)電動勢為en2 v，且恒定不變，故選項(xiàng)a錯誤；回路中感應(yīng)電流的大小為i0.4 a，選項(xiàng)b正確；當(dāng)t0.3 s時，磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.2 t，則安培力為fnbil200×0.2×0.4×0.2 n3.2 n，故選項(xiàng)c錯誤；1 min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為qi2rt0.42×5×60 j48 j，選項(xiàng)d正確.10.【解析】(1)4 s時導(dǎo)體棒的速度是v24 m/s (2分)感應(yīng)電動勢eblv (2分)感應(yīng)電流i (2分)此時導(dǎo)體棒受到的安培力f安bil0.4 n (2分)(2)由(1)可