2019年高考物理一輪復習專題10.18轉動切割磁感線問題千題精練

1、專題10.18轉動切割磁感線問題選擇題1.（2018 洛陽聯(lián)考）1831 年法拉第在一次會議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機（圖甲）.它是利用電磁感應的原理制成的，是人類歷史上第一臺發(fā)電機圖乙是這個圓盤發(fā)電機的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C D分別與轉動軸和銅盤的邊緣良好接觸使銅盤轉動，電阻R中就有電流通過若所加磁場為勻強磁場，回路的總電阻恒定，從左往右看，銅盤沿順時針方向勻速轉動，下列說法中正確的是（ ）A. 銅片D的電勢高于銅片C的電勢B. 電阻R中有正弦式交變電流流過C. 銅盤轉動的角速度增大1 倍，流過電阻R的電流也隨之增大 1 倍D. 保持銅盤不動，磁

2、場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場，則銅盤中有電流產生【參考答案】C【名師解析】根據右手走則，銅片中電流方向為。指向&由于銅片是電源，所嘆銅片。的電勢低于銅片 匸的電勢，選項A錯誤d電阻R中有恒定的電流湊過，選項B錯誤銅盤轉動的角速度增大1倍“根癖專 動過程中產生的感應電動勢公式獨叫產生是感應電動勢增犬1倍根據閉合電趣姆定律，流過電 阻ft的電流也隨之僧大1倍，選項（:正確；保持銅盤不動磁場變?yōu)榉絾柎怪庇阢~盤的交變磁場貝銅盤中沒 有電流產生，選項D錯誤Q2.（2018 上海閔行區(qū)模擬）如圖 5 所示，在外力的作用下，導體桿OC可繞O軸沿半徑為r的光滑的半圓形 框架在勻強磁場中以角速度3勻速

3、轉動，磁感應強度大小為B,方向垂直紙面向里，A、O間接有電阻R,桿和框架電阻不計，則所施外力的功率為（ ）【答案】C【解析】因為他是勻速韓動的，根據能量守恒可得尸“春又因為 5 苧聯(lián)立解得磚等 選項C正確&3.（2016 全國卷H,20）（多選）法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖11 所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中。圓盤旋轉時，關于流過電阻R的電流，下列說法正確的是（）圖 11A.若圓盤轉動的角速度恒定，則電流大小恒定C.若圓盤轉動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼?

4、 倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼? 倍【答案】ABA.肌2r2B32r4B.C.22 4B3r4RcB232r4D. 8RB.若從上向下看，圓盤順時針轉動，則電流沿a到b的方向流動【解析】將圓盤看成無數輻條組成，它們都在切害曲感線從而產生感應電動勢和感應電瀛當圓盤順時針（俯視麻動時，根振右手定則可知圓盤上感應電流從邊緣流向中心，流過電阻的電流方向從日到毎選項B正1r確；由法拉第電磁感應定律得感生電動勢戸 8 認 5片缶 a 恒和屯f大小恒總加大小變化2Jr+r時，了犬小變化，方向不變，故選項A正確，C錯誤由制,當 3 變?yōu)?倍時，尸變?yōu)樵瓉淼?倍，選項D錯誤。4.（2015 新課標全國n

5、,15）如圖 12,直角三角形金屬框abc放置的勻強磁場中，磁感應強度大小為B,方向平行于ab邊向上。當金屬框繞ab邊以角速度3逆時針轉動時，a、b、c三點的電勢分別為Ua、Ub、UC。已知bc邊的長度為I。下列判斷正確的是（）A.uaU,金屬框中無電流B.UU,金屬框中電流方向沿abcac.Uc= 2BI23,金屬框中無電流DU= 2B|圖 122 .3，金屬框中電流方向沿acb【答案】C【解析】金屬框繞ab邊轉動時，閉合回路abc中的磁通量始終為零（即不變），所以金屬框中無電流。金屬框在逆時針轉動時，bc邊和ac邊均切割磁感線，由右手定則可知0bV 0c,0aV 0c，所以根據E=Blv可

6、知，Ubc=ULc=-Blv=Bl0汁=-2BI23。由以上分析可知選項C 正確。5.如圖所示是法拉第做成的世界上第一臺發(fā)電機模型的原理圖。將銅盤放在磁場中，讓磁感線垂直穿過銅 盤；圖中a、b導線與銅盤的中軸線處在同一豎直平面內；轉動銅盤，就可以使閉合電路獲得電流。若圖中銅盤半徑為L,勻強磁場的磁感應強度為B,回路總電阻為R銅盤以角速度3逆時針勻速轉動（從上往下看）。則下列說法正確的是（）A.回路中有大小和方向周期性變化的電流C.回路中電流方向不變，且從b導線流進燈泡，再從a導線流向旋轉的銅盤D.若將勻強磁場改為垂直穿過銅盤的按正弦規(guī)律變化的磁場，不轉動銅盤，燈泡中一定有電流流過【答案】BC【

7、解析】抿題意，當銅盤轉動后，由右手定則可以確定電流流向銅盤的中心，AU導線流出到達臼導線， 方冋不變故A錯誤比正確価產生的電動勢大小為-罕則產生的電違大小為:戶：二冷豹 故B正確；當銅盤不動磁場按正弦規(guī)律變化時，銅盤中形成渦流該電流僅在銅盤中產生，沒有電流通過 燈泡故D錯誤。6.如圖所示為一圓環(huán)發(fā)電裝置，用電阻R= 4Q的導體棒彎成半徑L= 0.2 m的閉合圓環(huán)，圓心為Q COD是一條直徑，在Q D間接有負載電阻R= 1Q。整個圓環(huán)中均有B= 0.5 T 的勻強磁場垂直環(huán)面穿過。電 阻r= 1Q的導體棒OA貼著圓環(huán)做勻速運動，角速度3=300 rad/s，則（）A. 當0A到達OC處時，圓環(huán)的

8、電功率為1 WB. 當0A到達OC處時，圓環(huán)的電功率為2 WC. 全電路最大功率為 3 WD. 全電路最大功率為 4.5 WB.回路中電流大小恒定，且等于BL32R【參考答案】AD桿和框架電阻不計，回路中的總電功率為P,則【名師解析】當0A到達0C處時，圓環(huán)的電阻為1 d與局串聯(lián)接入電源外電屈為棒鈣動過程中 產生的感應電動勢E=BL=3V,圓環(huán)上分壓為1 V,所臥圓環(huán)上的電功率為1 W選項A正測B錯誤; 當Q4到達切處時，圓環(huán)中的電阻為零，此時電路中總電阻最卜而電動勢不變，所臥電功率最大為 4占二 45 M選項C錯誤D正確7.如圖所示，半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強磁場B中，繞0軸以角速

9、度3沿逆時針方向勻速轉動，則通過電阻R的電流的方向和大小是（金屬圓盤的電阻不計）（）【參考答案】D1【名師解析】由右手定則判定通過電阻R的電流的方向是由d到c;而金屬圓盤產生的感應電動勢E=?Br23B2所以通過電阻R的電流大小是1=3。選項 D 正確。2R8.（ 2018 河南八市重點高中聯(lián)考）如圖所示，導體桿 OP 在作用于 OP 中點且垂直于 OP 的力作用下，繞 O 軸 沿半徑為 r 的光滑半圓形框架在勻強磁場中以一定的角速度轉動，磁場的磁感應強度為 B,AO 間接有電阻 RA.由c到d,Br2RB.由d到c,Br2RC.由c到d,Br22RD.由d到c,Br22RB.外力的大小為 2

10、Br、_PRC.導體桿旋轉的角速度為2, PRBr2D.導體桿旋轉的角速度為2 FBr2- R【參考答案】C【名師解析】設導體桿韓動的角速度為巧則導體桿轉動切害蛇感線產生的感應電動勢爐丄ETTR,2根據題述回路中的電功率為巴則羽炳設維持導體桿勻速轉動的外力為旳則有：P 爭垃八 F麻立9.如圖所示，長為 L 的輕金屬軟導線下懸掛一質量為m的小球，在豎直向上的勻強磁場中做圓錐擺運動,圓錐的偏角為0,磁感應強度為 B,則B.擺球轉動的角速度為滬雰選恥正確ABD釀A.擺球轉動的角速度為ILCOSTA.外力的大小為 2Br解得F 我【參考答案】AC【名師解折】由牛頓第二定律復, 2=Zsin8 *聯(lián)立解

11、得:導體在磁場中轉動，脳專切割磁感線，怛導體本身與磁場不垂直，應該考慮切割的有效長度導體L切害幅 感線的有效長度W加瞬切割產生的電動勢公式：得:菇討嘰心冷叫總選怒正勲錯誤。10.（ 2018 湖南長郡中學實驗班選拔考試）如圖所示，x軸上方第一象限和第二象限分別有垂直紙面向里和垂直紙面向外的勻強磁場，且磁感應強度大小相同，現(xiàn)有四分之一圓形線框OMF繞0點逆時針勻速轉動，若規(guī)定線框中感應電流I順時針方向為正方向，從圖示時刻開始計時，則感應電流I及ON邊所受的安培力大小F隨時間t的變化示意圖正確的是I 象限中磁場的磁感線產生感應電動勢和感應電流，由楞次定律;在to2to時間內，0M 邊切割第 II

12、象限中磁場的磁感線,ON 邊切割第 I 象限中磁場的磁感線產生感應電動勢和感應電流，由楞次定律可判斷出感應電流方向為順時針方向（為正值），且大小為在 Oto時間內產生的 2 倍；在 2t03t0時間內，ON 邊切割第 II 象限中磁場的磁C.金屬導線中產生的感應電動勢的大小E=1B；一gsin202 LcosvD.金屬導線中產生的感應電動勢的大小E=1BL.：一gsin202 LcosTZcost?【名師解析】可判斷出感應電流方向為逆時針方向（為負值）!xXXI XXJB*XI*| XXx感線產生感應電動勢和感應電流，由楞次定律可判斷出感應電流方向為逆時針方向（為負值）0to時間內產生感應電流

13、大小。因此感應電流I隨時間t的變化示意圖選項 A 正確 B 錯誤；在 0to時間內，ON邊雖然有電流但沒有進入磁場區(qū)域，所受安培力為零；在to2to時間內，感應電流大小為在 2to3to時間內產生的 2 倍，ON邊所受安培力為在 2to3to時間內的 2 倍，ON邊所受的安培力大小F隨時間t的變化示意 圖 C 錯誤D 正確。11. （2016 河北正定模擬）如圖所示為感應式發(fā)電機，a、b、c、d是空間四個可用電刷與銅盤邊緣接觸的點，O、Q是銅盤軸線導線的接線端，M N是電流表的接線端?，F(xiàn)在將銅盤轉動，能觀察到感應電流的是（）A.將電流表的接線端M N分別連接a、c位置B.將電流表的接線端M N

14、分別連接O、a位置C.將電流表的接線端M N分別連接O、Q位置D.將電流表的接線端M N分別連接C、d位置【參考答案】B【名師解折】當銅盤轉訓寸，其切割磁感線產生感應電動勢，此時銅盤相當于電源，銅盤邊緣和中心相當 于電源的兩個極，貝侵想觀察到感應電流 趴護分別連接電源的兩個極即可，故可知只有B項正確。12.如圖所示為一圓環(huán)發(fā)電裝置，用電阻R=4Q的導體棒彎成半徑L= o.2 m 的閉合圓環(huán)，圓心為O, COD是一條直徑，在O D間接有負載電阻R= 1Q。整個圓環(huán)中均有B= 0.5 T 的勻強磁場垂直環(huán)面穿過。電 阻r= 1Q的導體棒OA貼著圓環(huán)做勻速運動，角速度3= 300 rad/s，則（）

15、，且大小為在A.當OA到達OC處時，圓環(huán)的電功率為 1 WB.當OA到達OC處時，圓環(huán)的電功率為 2 WC. 全電路最大功率為 3 WD. 全電路最大功率為 4.5 W【參考答案】AD【名師解析】當血到達力處時，圓環(huán)的電阻為1 G,與用串聯(lián)接入電源，外電阻為2 C,棒轉動過程中 產生的感應電動勢戸扣*3=眄圓環(huán)上分壓為1巧所以圓環(huán)上的電功率為1陷A正確，E錯誤；當 超到達加處時，圓環(huán)中的電阻為零，此時電踣中總電阻最小，而電動勢不變，所以電功率最大為血十r=4. 5 W, C錯誤，D正確。13.如圖所示，半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強磁場B中，繞0軸以角速度3沿逆時針方向勻速轉動，則通過電

16、阻R的電流的方向和大小是（金屬圓盤的電阻不計）（）xuJIf XEdA.由c到d,|Br23B.由d到c,Br231-R1-RC.由c到d,Br23D.由d到c,Br231-2R1_2R【參考答案】D12【名師解析】由右手定則判定通過電阻R的電流的方向是由d到c；而金屬圓盤產生的感應電動勢E=qBr3B2所以通過電阻R的電流大小是I=3。選項 D 正確。2R14 （ 2016 河南八市重點高中聯(lián)考）如圖所示，導體桿 0P 在作用于 0P 中點且垂直于 0P 的力作用下，繞 0 軸 沿半徑為 r 的光滑半圓形框架在勻強磁場中以一定的角速度轉動，磁場的磁感應強度為 B,A0 間接有電阻 R桿和框架

17、電阻不計，回路中的總電功率為 P,貝 UB.外力的大小為 2Br、_PRC.導體桿旋轉的角速度為2, PRBr2D.導體桿旋轉的角速度為2 PBr2 R【參考答案】C【命題意圖】本題考查了電磁感應、閉合電路歐姆定律、電功率，圓周運動等知識點?！久麕熃馕觥吭O導體桿轉動的角速度為叫貝H導體桿轉動切害脇感線產生的感應電動勢莊丄叫呦,2根據題述回路中的電功率為P,則片巧設維持導體桿勻速轉動的外力為F,則有；厲也4 聯(lián)立解 得片引器砂耳#選項匚正確ABD錯気二計算題15. （14 分）（2018 濟南二模）如圖所示，半徑為I的金屬圓環(huán)水平放置，圓心處及圓環(huán)邊緣通過導線分別 與兩條平行的傾斜金屬軌道相連.

18、圓環(huán)區(qū)域內分布著磁感應強度為B,方向豎直向下的勻強磁場，圓環(huán)上放置一金屬棒a, 端在圓心處，另一端恰好搭在圓環(huán)上，可繞圓心轉動.傾斜軌道部分處于垂直軌道平面向 下的勻強磁場中，磁感應強度大小也為B,金屑棒b放置在傾斜平行導軌上，其長度與導軌間距均為2I。當棒a繞圓心以角速度3順時針（俯視）勻速旋轉時，棒b保持靜止.已知棒b與軌道間的動摩擦因數為卩=0.5，可認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力；棒b的質量為m棒a、b的電阻分別為R2R,其余電阻不A.外力的大小為 2Br計；斜面傾角為0= 37 , sin 37 =0.6 , cos37 =0.8，重力加速度為 g,求B(1) 金屬棒b兩端的電壓(2

19、) 為保持b棒始終靜止，棒a旋轉的角速度大小的范圍。15解：(1)E = Blv由式聯(lián)立,F安=BI 21由式聯(lián)立，解得：F安3R為保持 b 棒始終靜止，棒 a 旋轉的角速度最小設為 ，最大為3mgR . 3mgR5B2l3端與導軌接觸良好，OA 導軌、電阻R構成閉合電路。1(1)試根據法拉第電磁感應定律E n，證明導體棒產生的感 應電動勢EB L2o22RER 2R(2)I =R 2Rmg sin - mg cos3Rmg sin mg cos -3R2：B2l316 ( 14分)(2018 上海二模)如圖(甲)所示，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于紙面，在紙面內固定條以 O點為圓心、半徑為L

20、的圓弧形金屬導軌，長也為L的導體棒 OA 繞 O 點以角速度3勻速轉動,棒的 ABBt2（2 ）某同學設計了一種帶有閃爍燈的自行車后輪，如圖（乙）所示。車輪與輪軸之間均勻根金屬條，每根金屬條中間都串接一個小燈，阻值為R=0.3Q并保持不變，車輪半 徑ri=0.4m，輪軸半徑可以忽略。車架上固定一個強磁鐵，可形成圓心角為0=60。的扇形勻強 磁場區(qū)域，磁感應強度B=2.0T，方向如圖（乙）所示。若自行車前進時，后輪順時針轉動的角速度恒為3=10rad/s ,不計其它電阻和車輪厚度。求金屬條ab 進入磁場時，ab 中感應電流的大小和方向。（3）上問中，已知自行車牙盤半徑r2=12cm 飛輪半徑r3

21、=6cm 如圖（丙）所示。若該同學騎車時每分鐘踩踏腳板 60 圈，車輛和人受到外界阻力的大小恒為10N,他騎車 10 分鐘的 時間內一共需要對自行車做多少功?圖（丙）地連接 4圖 （甲）【名師解（1）設金屬棒OA在t時間內掃過的面積為S,則:磁通改變量L2根據法L2（2）根據右手定則知：ab中的電流方向為電動勢E -2L2*100.42=1.6V踏腳牙盤電路總電阻R總=R/3+R=4R/3=0.4Q通過 ab 中的電流：I=E/R總=4A。W=FfS=FfVt=3.016x104J一共需要做功W總=W+Q=3.42x104J。17.如圖所示，半徑為Li= 2 m 的金屬圓環(huán)內上、下半圓各有垂直

22、圓環(huán)平面的有界勻強磁場，磁感應強度大L1、電阻為R的金屬桿ab, 端處于圓環(huán)中心，另一端恰好搭接在金屬環(huán)上,n繞著a端沿逆時針方向勻速轉動，角速度為3=10 rad/s .通過導線將金屬桿的a端和金屬環(huán)連接到圖示的電路中(連接a端的導線與圓環(huán)不接觸，圖中的定值電阻R=R,滑片P位于F2的正中央，R的總阻值為4F)，圖中的平行板長度為La= 2 m，寬度為d= 2 m.圖示位置為計時起點，在平行板左邊緣中央處剛好有 一帶電粒子以初速度vo= 0. 5 m/s 向右運動，并恰好能從平行板的右邊緣飛出，之后進入到有界勻強磁場 中，其磁感應強度大小為B,左邊界為圖中的虛線位置，右側及上下范圍均足夠大.

23、(忽略金屬桿與圓環(huán)的接觸電阻、圓環(huán)電阻及導線電阻，忽略電容器的充放電時間，忽略帶電粒子在磁場中運動時的電磁輻射的 影響，不計平行金屬板兩端的邊緣效應及帶電粒子的重力和空氣阻力)求：(1)在 04 s 內，平行板間的電勢差LMN；(3)后輪轉速JF2r/ST度c?=4r ad/s車速 產1加二16總的焦耳Z 總 |爐：L.&| X 600J1 Xi1, /V=Q. 64JTV=409.6J：2=4.04X103J克服阻力做功小均為 B= - T.長度也為n(2)帶電粒子飛出電場時的速度;(3)在上述前提下若粒子離開磁場后不會第二次進入電場，則磁感應強度【答案】 一 1 V (2)半 m/

24、s 與水平方向成 45。夾角(3)B2$b則在 04 s 時間內，$M$N,UMN=1 V .Ti(2)粒子在平行板電容器內做類平拋運動，在0時間內水平方向L2=VotiL211= = 4 sd時離開磁場后不會第二次進入電場，即 218.(2016 淮安 5 月模擬)很多人喜歡到健身房騎車鍛煉，某同學根據所學知識設計了一個發(fā)電測速裝置,如圖所示.自行車后輪置于垂直車身平面向里的勻強磁場中，后輪圓形金屬盤在磁場中轉動時，可等效成一導體棒繞圓盤中心O轉動.已知磁感應強度B=0.5 T,圓盤半徑1=0.3 m,圓盤電阻不計.導線通過電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連，導線兩端a、b間接一阻值R=10Q

25、的小燈泡.后輪勻速轉動時，用電壓表測得a、b間電壓U=0.6 V.(1)(1)與a連接的是電壓表的正接線柱還是負接線柱？圓盤勻速轉動 600 s,則此過程中產生了多少電能？(3)自行車車輪邊緣線速度是多少？【名師解析】(1)根據右手定則，輪子邊緣點是等效電源的員極貝6 點接電壓表的負接線柱.(2)(2)根據焦耳定律得Q=I2Rt I=U/R代入數據得Q-2L6J (3)(3)由得m/s.19.(12 分)(2016 上海閘北期末)半徑分別為r和 2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內，一長為r、質 量分布均勻的直導體棒 AB 置于圓導軌上，BA 的延長線過圓導軌中心 O,裝置的俯視圖如圖所示。整

26、個裝置 位于一磁感應強度大小為B的勻強磁場中，方向豎直向下。在內、外圓導軌間對稱地接有三個阻值均為R的電阻。直導體棒在垂直作用于導體棒AB 中點的水平外力F作用下，以角速度3繞 O 點順時針勻速轉動，在轉動過程中始終與導軌保持良好接觸，導體棒和導軌電阻均可忽略。求：（2）流過導體棒的感應電流；（3）外力大小。【參考答案】（1）己感=弓Br229Br2R（1）導體棒產生的感應電動勢;(3) F=9B2r32R【名師解析】 _BidR+r R + r代入數據,可得:g = 0.5CH(2)幾何關系：-H =dsin a解得：sin：= 0.8:- =53桿的速Vi= vcos：= 3m/ s(3)桿受的摩擦力Ff二mgcosv - 3N代入數據，可得F安二3N桿受的安培力(R r)回路中電流I=E/2R=BLv4R此時 cd 棒所