高考物理復習專題(電磁感應)

1、高考物理復習專題（電磁感應）1.(2014大綱全國，20，6分)很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放,形成一很長的豎直圓筒。一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置,其下端與圓筒上端開口平齊。讓條形磁鐵從靜止開始下落。條形磁鐵在圓筒中的運動速率()A.均勻增大B.先增大,后減小C.逐漸增大,趨于不變D.先增大,再減小,最后不變答案 1.C解析 1.對磁鐵受力分析可知,磁鐵重力不變,磁場力隨速率的增大而增大,當重力等于磁場力時,磁鐵勻速下落,所以選C。2.(2014江蘇，7，3分)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,過了幾分鐘,杯內的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間,下列措施可行的

2、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 2.AB解析 2.該裝置的工作原理是,線圈內變化的電流產(chǎn)生變化的磁場,從而使金屬杯體內產(chǎn)生渦流,再把電能轉化為內能,使杯內的水發(fā)熱。交流電源的頻率一定時,線圈產(chǎn)生的磁場越強,杯體內磁通量變化就越快,產(chǎn)生的渦流就越大,增加線圈的匝數(shù)會使線圈產(chǎn)生的磁場增強,而取走線圈中的鐵芯會使線圈產(chǎn)生的磁場減弱,故A對、D錯。交流電源的頻率增大,杯體內磁通量變化加快,產(chǎn)生的渦流增大,故B正確。瓷為絕緣材料,不能產(chǎn)生渦流,故C錯。3.(2014江蘇，1，3分)如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強磁場垂

3、直,且一半處在磁場中。在t時間內,磁感應強度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過程中,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為()A.B.C.D.答案 3.B解析 3.由法拉第電磁感應定律知線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E=n=nS=n,得E=,選項B正確。4.(2014四川，6，6分)如圖所示,不計電阻的光滑U形金屬框水平放置,光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上,H、P的間距很小。質量為0.2 kg的細金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間,與金屬框接觸良好并圍成邊長為1 m的正方形,其有效電阻為0.1 。此時在整個空間加方向與水平面成30角且與金屬桿垂直的勻強磁場,磁感應強度隨時間變化規(guī)律是B=(0.4-0

4、.2t)T,圖示磁場方向為正方向。框、擋板和桿不計形變。則()A.t=1 s時,金屬桿中感應電流方向從C到DB.t=3 s時,金屬桿中感應電流方向從D到CC.t=1 s時,金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1 ND.t=3 s時,金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2 N答案 4.AC解析 4.據(jù)已知B=(0.4-0.2t)T可知t=1 s時,正方向的磁場在減弱,由楞次定律可判定電流方向為由C到D,A項正確。同理可判定B項錯誤。t=1 s時感應電動勢E=Ssin 30=0.1 V,I=E/R=1 A,安培力F安=BIL=0.2 N,對桿受力分析如圖對擋板P的壓力大小為FN=FN=F安 cos 60=0.

5、1 N,C項正確。同理可得t=3 s時對擋板H的壓力大小為0.1 N,D項錯誤。5.(2014福建，15，4分)如圖8所示,上下開口、內壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置,小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放,并落至底部,則小磁塊()圖8A.在P和Q中都做自由落體運動B.在兩個下落過程中的機械能都守恒C.在P中的下落時間比在Q中的長D.落至底部時在P中的速度比在Q中的大答案 5.C解析 5.小磁塊在銅管中下落時,由于電磁阻尼作用,不做自由落體運動,而在塑料管中不受阻力作用而做自由落體運動,因此在P中下落得慢,用時長,到達底端速度小,C項正確,A、B、D錯誤。6.(2014安徽，20，6分)英

6、國物理學家麥克斯韋認為,磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場。如圖所示,一個半徑為r的絕緣細圓環(huán)水平放置,環(huán)內存在豎直向上的勻強磁場B,環(huán)上套一帶電荷量為+q的小球。已知磁感應強度B隨時間均勻增加,其變化率為k,若小球在環(huán)上運動一周,則感生電場對小球的作用力所做功的大小是()A.0B.r2qkC.2r2qkD.r2qk答案 6.D解析 6.變化的磁場使回路中產(chǎn)生的感生電動勢E=S=kr2,則感生電場對小球的作用力所做的功W=qU=qE=qkr2,選項D正確。7.(2014山東，16，6分)如圖,一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內,通有恒定電流的長直絕緣導線垂直并緊靠軌道固定,導體棒與軌道垂

7、直且接觸良好。在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中,導體棒所受安培力分別用FM、FN表示。不計軌道電阻。以下敘述正確的是()A.FM向右B.FN向左C.FM逐漸增大D.FN逐漸減小答案 7.BCD解析 7.直導線產(chǎn)生的磁場在M區(qū)域垂直紙面向外,在N區(qū)域垂直紙面向里,根據(jù)右手定則,導體棒上的感應電流在M區(qū)域向下,在N區(qū)域向上,由左手定則判定,在M、N區(qū)域導體棒所受安培力均向左,故A錯誤,B正確;I感=,F安=BI感L=,離直導線越近處B越大,所以FM逐漸增大,FN逐漸減小,C、D正確。8.(2014課標全國卷，18，6分)如圖(a),線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上。在ab線圈中通以變化的電流。用示波

8、器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示。已知線圈內部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比,則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關系的圖中,可能正確的是()答案 8.C解析 8.通電線圈中產(chǎn)生的磁場B=kI(k為比例系數(shù));在另一線圈中的磁通量=BS=kIS,由法拉第電磁感應定律可知,在另一線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E=n,由圖(b)可知,|Ucd|不變,則不變,故不變,故選項C正確。9.(2014課標全國卷，14，6分)在法拉第時代,下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設想的實驗中,能觀察到感應電流的是()A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察

9、電流表的變化C.將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化答案 9.D解析 9.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,因線圈中的磁通量沒有變化,故不能觀察到感應電流,選項A不符合題意;在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈時,如果通電線圈通以恒定電流,產(chǎn)生不變的磁場,則在另一線圈中不會產(chǎn)生感應電流,選項B不符合題意;在線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表時,磁通量已不再變化,因此也不能觀察到感應電流,選項C不符合題意;繞在同一鐵環(huán)上

10、的兩個線圈,在給一個線圈通電或斷電的瞬間,線圈產(chǎn)生的磁場變化,使穿過另一線圈的磁通量變化,因此,能觀察到感應電流,選項D符合題意。10.（2014重慶楊家坪中學高三下學期第一次月考物理試題，5）如圖，在水平面(紙面) 內有三根相同的均勻金屬棒ab、Ac和MN其中ab、ac在a點接觸，構成“v” 字型導軌?？臻g存在垂直于紙面的均勻碰場。用力使MN向右勻速運動，從圖示位置開始計時運動中MN始終與bac的平分線垂直且和導軌保持良好接觸。下列關于回路中電流i與時間t的關系圖線可能正確的是（ ）答案 10.5A解析 10.：設bac=2，單位長度電阻為R0則MN切割產(chǎn)生電動勢E=BLv=Bv2vttan

11、=2Bv2ttan回路總電阻為R(2vttan+) R0vtR0(2tan+) 由閉合電路歐姆定律得：I=，i與時間無關，是一定值，故A正確，BCD錯誤。11.（2014重慶名校聯(lián)盟高三聯(lián)合考試物理試題，5）如圖所示，電阻不計的豎直光滑金屬軌道PMNQ，其PMN部分是半徑為r的1/4圓弧，NQ部分水平且足夠長，勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直于PMNQ平面指向紙里. 一粗細均勻的金屬桿質量為m，電阻為R，長為r，從圖示位置由靜止釋放，若當?shù)氐闹亓铀俣葹間，金屬桿與軌道始終保持良好接觸，則（ ）A桿下滑過程機械能守恒B桿最終不可能沿NQ勻速運動C桿從釋放到桿全部滑至水平軌道過程中產(chǎn)生的電能等

12、于D桿從釋放到桿全部滑至水平軌道過程中，通過桿的電荷量等于答案 11.5D解析 11.：桿在下滑過程中，桿與金屬導軌組成閉合回路，磁通量在改變，會產(chǎn)生感應電流，桿將受到安培力作用，則桿的機械能不守恒，故A錯誤；桿最終沿水平面時，不產(chǎn)生感應電流，不受安培力作用而做勻速運動，故B錯；桿從釋放到滑至水平軌道過程，重力勢能減小mgr，產(chǎn)生的電能和棒的動能，由能量守恒定律得知：桿上產(chǎn)生的電能小于mgr，故C錯誤；桿與金屬導軌組成閉合回路磁通量的變化量為=B（r2r2），根據(jù)推論q=，得到通過桿的電量為q=，故D正確。12.（2014山西忻州一中、康杰中學、臨汾一中、長治二中四校高三第三次聯(lián)考理科綜合試題

13、，21）如圖甲所示，光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成角，M、P兩端接一阻值為R的定值電阻，阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置，其他部分電阻不計。整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上。t=0時對棒施一平行于導軌的外力F，棒由靜止開始沿導軌向上運動，通過R的感應電流隨時間t變化的關系如圖乙所示。下列關于穿過回路abPMa的磁通量和磁通量的瞬時變化率以及ab兩端的電勢差Uab和通過棒的電荷量q隨時間變化的圖象中，正確的是（ ）答案 12.21BD解析 12.：由電流圖象得，I=kt，k是比例系數(shù)設金屬棒長為L。由圖看出，通過R的感應電流隨時間t增大，根據(jù)法拉第電

14、磁感應定律得知，穿過回路的磁通量是非均勻變化的，-t應是曲線，故A錯誤，由、I=kt、E=得 =kt（R+r），則與t成正比，故B正確；a、b兩端的電圧Uab=kRt，則Uab與t成正比，故C錯；通過導體棒的電量為：Q=It=kt2，故Q-t圖象為拋物線，故D正確。13.（2014山東濰坊高三3月模擬考試理科綜合試題，19）如圖所示，三條平行虛線位于紙面內，中間虛線兩側有方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度等大反向菱形閉合導線框ABCD位于紙面內且對角線AC與虛線垂直，磁場寬度與對角線AC長均為正現(xiàn)使線框沿AC方向勻速穿過一磁場，以逆時針方向為感應電流的正方向，則從C點進入磁場到A點離開磁場的

15、過程中，線框中電流i隨時間t的變化關系，以下可能正確的是（ ）答案 13.19D解析 13.：線圈在進磁場的過程中，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的方向沿逆時針方向，為正值，在通過兩個磁場的分界線時，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的方向沿順時針方向，為負值，線圈出磁場的過程中，根據(jù)楞次定律知，感應電流的方向為順時針，為負值故AC錯誤；設BD=L在線圈進入磁場一半的過程中，切割的有效長度均勻增大，感應電動勢均勻增大，則感應電流均勻增大，當BD剛進入磁場時，感應電流最大為 I1=i0；在線圈進入磁場全部過程中，切割的有效長度均勻減小，感應電動勢均勻減小，則感應電流均勻減小至零；線圈通過兩個磁場的分界線時，

16、切割的有效長度先均勻增大，感應電流均勻增大，當BD通過磁場分界線時，感應電流最大為 I2=2i0；后均勻減小至零；在線圈出磁場一半的過程中，在線圈全部出磁場的過程中，切割的有效長度先均勻增大后均勻減小，感應電流先均勻增大后均勻減小，此過程感應電流最大為 I3=i0；故D正確，B錯誤。14.（2014江西重點中學協(xié)作體高三年級第一次聯(lián)考，21）如圖所示，兩根相距為L的平行直導軌水平放置，R為固定電阻，導軌電阻不計。電阻阻值也為R的金屬桿MN垂直于導軌放置，桿與導軌之間有摩擦，整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度大小為B。t=0時刻對金屬桿施加一水平外力F作用，使金屬桿從靜止開始做勻加速直

17、線運動。下列關于外力F、通過R的電流I、摩擦生熱Q（圖C為拋物線）、外力F的功率P隨時間t變化的圖像中正確的是（ ）答案 14.21BC解析 14.：金屬桿從靜止開始做勻加速直線運動中，由法拉第電磁感應定律可得，A錯；電路中的電流為，B正確；電路中產(chǎn)生的熱量為，C正確；由牛頓第二定律可得外力F=ma+, D錯。15.（2014江西省紅色六校高三第二次聯(lián)考，21）如圖所示，平行金屬導軌寬度為L=0.6m，與水平面間的傾角為=37o，導軌電阻不計，底端接有阻值為R=3的定值電阻，磁感應強度為B=1T的勻強磁場垂直向上穿過導軌平面。有一質量為m=0.2kg，長也為L的導體棒始終與導軌垂直且接觸良好，

18、導體棒的電阻為Ro=1，它與導軌之間的動摩擦因數(shù)為=0.3?，F(xiàn)讓導體棒從導軌底部以平行斜面的速度vo=10m/s向上滑行，上滑的最大距離為s=4m。 (sin37o=0.6，cos37o=0.8，g=10m/s2) ，以下說法正確的是（ ）A. 把運動導體棒視為電源，最大輸出功率6.75WB. 導體棒最后可以下滑到導軌底部，克服摩擦力做的總功為10.0JC. 當導體棒向上滑d=2m時，速度為7.07m/sD. 導體棒上滑的整個過程中，在定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為2.46J答案 15.21. AD解析 15.：導體棒開始運動時電路中的感應電動勢最大，由法拉第電磁感應定律可得，A對；導體棒最后可以

19、下滑到導軌底部，克服摩擦力做的總功為，B錯；設當導體棒向上滑d=2m時的速度為，導體棒以vo=10m/s上滑到最高點的過程中，由動能定理可得，導體棒由位置上滑到最高點的過程中，由動能定理可得，聯(lián)立上述三式可得 FA，根據(jù)牛頓第二定律可得，則線框可能加速度減小的加速運動，A項正確；若ab邊進入磁場的瞬間mg FA，根據(jù)牛頓第二定律可得，則線框可能加速度減小的減速運動，項正確；由功能關系可得，解得線框克服安培力做功為，故項正確。由動量定理可得，故項錯。39.(北京市西城區(qū)2014屆高三上學期期末考試) 如圖所示，固定于水平面上的金屬架abcd處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做

20、勻速運動。t=0時，磁感應強度為B0，此時MN到達的位置恰好使MbcN構成一個邊長為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應電流，從t=0開始，磁感應強度B隨時間t變化的示意圖為答案 39.12. C解析 39.通過閉合回路的磁通量不變，則MN棒中不產(chǎn)生感應電流，有B0l2Bl(l+vt) ，解得B=，故只有項符合要求。40.(2014江蘇，13，15分)如圖所示,在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌,導軌間距為L,長為3d,導軌平面與水平面的夾角為,在導軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層。勻強磁場的磁感應強度大小為B,方向與導軌平面垂直。質量為m的導體棒從導軌的頂端由靜止釋放,在滑上涂層之前已經(jīng)做勻

21、速運動,并一直勻速滑到導軌底端。導體棒始終與導軌垂直,且僅與涂層間有摩擦,接在兩導軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計,重力加速度為g。求:(1)導體棒與涂層間的動摩擦因數(shù);(2)導體棒勻速運動的速度大小v;(3)整個運動過程中,電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。答案 40. (1)tan (2)(3)2mgd sin -解析 40.(1)在絕緣涂層上受力平衡mg sin =mg cos 解得=tan (2)在光滑導軌上感應電動勢E=BLv感應電流I=安培力F安=BIL受力平衡F安=mg sin 解得v=(3)摩擦生熱Q摩=mgd cos 由能量守恒定律得3mgd sin =Q+Q摩+mv2解得Q=2mgd

22、 sin -41.(2014福建，22，20分)如圖,某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道,管道的長為L、寬為d、高為h,上下兩面是絕緣板,前后兩側面M、N是電阻可忽略的導體板,兩導體板與開關S和定值電阻R相連。整個管道置于磁感應強度大小為B,方向沿z軸正方向的勻強磁場中。管道內始終充滿電阻率為的導電液體(有大量的正、負離子),且開關閉合前后,液體在管道進、出口兩端壓強差的作用下,均以恒定速率v0沿x軸正向流動,液體所受的摩擦阻力不變。(1)求開關閉合前,M、N兩板間的電勢差大小U0;(2)求開關閉合前后,管道兩端壓強差的變化p;(3)調整矩形管道的寬和高,但保持其它量和矩形管道的

23、橫截面積S=dh不變,求電阻R可獲得的最大功率Pm及相應的寬高比d/h的值。答案 41. (1)Bdv0(2)(3)解析 41.(1)設帶電離子所帶的電量為q,當其所受的洛侖茲力與電場力平衡時,U0保持恒定,有qv0B=q得U0=Bdv0(2)設開關閉合前后,管道兩端壓強差分別為p1、p2,液體所受的摩擦阻力均為f,開關閉合后管道內液體受到安培力為F安,有p1hd=fp2hd=f+F安F安=BId根據(jù)歐姆定律,有I=兩導體板間液體的電阻r=由式得p=(3)電阻R獲得的功率為P=I2RP=R當=時電阻R獲得的最大功率Pm=42.(2014安徽，23，16分)如圖1所示,勻強磁場的磁感應強度B為0

24、.5 T,其方向垂直于傾角為30的斜面向上。絕緣斜面上固定有“”形狀的光滑金屬導軌MPN(電阻忽略不計),MP和NP長度均為2.5 m,MN連線水平,長為3 m。以MN中點O為原點、OP為x軸建立一維坐標系Ox。一根粗細均勻的金屬桿CD,長度d為3 m、質量m為1 kg、電阻R為0.3 ,在拉力F的作用下,從MN處以恒定速度v=1 m/s在導軌上沿x軸正向運動(金屬桿與導軌接觸良好)。g取10 m/s2。(1)求金屬桿CD運動過程中產(chǎn)生的感應電動勢E及運動到x=0.8 m處電勢差UCD;(2)推導金屬桿CD從MN處運動到P點過程中拉力F與位置坐標x的關系式,并在圖2中畫出F-x關系圖象;(3)

25、求金屬桿CD從MN處運動到P點的全過程產(chǎn)生的焦耳熱。答案 42.見解析解析 42.(1)金屬桿CD在勻速運動中產(chǎn)生的感應電動勢E=Blv(l=d),解得E=1.5 V(D點電勢高)當x=0.8 m時,金屬桿在導軌間的電勢差為零。設此時桿在導軌外的長度為l外,則l外=d-d、OP=,得l外=1.2 m由楞次定律判斷D點電勢高,故CD兩端電勢差UCD=-Bl外v,即UCD=-0.6 V(2)桿在導軌間的長度l與位置x關系是l=d=3-x對應的電阻Rl為Rl=R,電流I=桿受的安培力F安=BIl=7.5-3.75x根據(jù)平衡條件得F=F安+mg sin F=12.5-3.75x(0x2)畫出的F-x圖

26、象如圖所示。(3)外力F所做的功WF等于F-x圖線下所圍的面積,即WF=2 J=17.5 J而桿的重力勢能增加量Ep=mg sin 故全過程產(chǎn)生的焦耳熱Q=WF-Ep=7.5 J43.(2014浙江，24，20分)某同學設計一個發(fā)電測速裝置,工作原理如圖所示。一個半徑為R=0.1 m的圓形金屬導軌固定在豎直平面上,一根長為R的金屬棒OA,A端與導軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉軸上。轉軸的左端有一個半徑為r=R/3的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉軸一起轉動。圓盤上繞有不可伸長的細線,下端掛著一個質量為m=0.5 kg的鋁塊。在金屬導軌區(qū)域內存在垂直于導軌平面向右的勻強磁場,磁感應強度B=0.5 T。

27、a點與導軌相連,b點通過電刷與O端相連。測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放,下落h=0.3 m時,測得U=0.15 V。(細線與圓盤間沒有滑動,金屬棒、導軌、導線及電刷的電阻均不計,重力加速度g=10 m/s2)(1)測U時,與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負極”?(2)求此時鋁塊的速度大小;(3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失。第24題圖答案 43.(1)正極(2)2 m/s(3)0.5 J解析 43.(1)由右手定則知,金屬棒產(chǎn)生的感應電動勢的方向由OA,故A端電勢高于O端電勢,與a點相接的是電壓表的“正極”。(2)由電磁感應定律得U=E=BR2U=BR2v=r=

28、R所以v=2 m/s(3)E=mgh-mv2E=0.5 J44.(2014天津，11，18分)如圖所示,兩根足夠長的平行金屬導軌固定在傾角=30的斜面上,導軌電阻不計,間距L=0.4 m。導軌所在空間被分成區(qū)域和,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN,中的勻強磁場方向垂直斜面向下,中的勻強磁場方向垂直斜面向上,兩磁場的磁感應強度大小均為B=0.5 T。在區(qū)域中,將質量m1=0.1 kg,電阻R1=0.1 的金屬條ab放在導軌上,ab剛好不下滑。然后,在區(qū)域中將質量m2=0.4 kg,電阻R2=0.1 的光滑導體棒cd置于導軌上,由靜止開始下滑。cd在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中,ab、cd始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸,取g=10 m/s2。問(1)cd下滑的過程中,ab中的電流方向;(2)ab剛要向上滑動時,cd的速度v多大;(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中,cd滑動的距離x=3.8 m,此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少。答案 44.(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 J解析 44.(1)由a流向b。(2)開始放置ab剛好不下滑時,ab所受摩擦力為最大靜摩擦力,設其為Fmax,有Fmax=m1g sin 設ab剛好要上滑時,cd棒的感應電動勢為E,由法拉第電磁感應定律有E=BLv設電路中的感應電流為I,由閉