高考物理二輪復習 第1部分 專題突破篇 限時集訓10 電磁感應規(guī)律及其應用-人教版高三物理試題

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1、專題限時集訓(十)　電磁感應規(guī)律及其應用 (建議用時：40分鐘) 一、選擇題(本題共8小題，每小題6分．在每小題給出的四個選項中，第1～5題只有一項符合題目要求，第6～8題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．) 1．在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)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，然后觀察電流表的變化 C．將一房間內(nèi)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

2、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 D　[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．] 2

3、．如圖20所示，a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長la＝3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應強度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則(　　) 圖20 A．兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應電流 B．a(chǎn)、b線圈中感應電動勢之比為9∶1 C．a(chǎn)、b線圈中感應電流之比為3∶4 D．a(chǎn)、b線圈中電功率之比為3∶1 B　[根據(jù)楞次定律可知，兩線圈內(nèi)均產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，選項A錯誤；因磁感應強度隨時間均勻增大，設(shè)＝k，根據(jù)法拉第電磁感應定律可得E＝n＝nl2，則＝()2＝，選項B正確；根據(jù)I＝＝＝＝可知，I∝l，故a、b線圈中感應電流之比

4、為3∶1，選項C錯誤；電功率P＝IE＝·nl2＝，則P∝l3，故a、b線圈中電功率之比為27∶1，選項D錯誤．] 3．(2016·咸陽二模)如圖21所示，一呈半正弦形狀的閉合線框abc，ac＝l，勻速穿過邊界寬度也為l的相鄰磁感應強度大小相同的勻強磁場區(qū)域，整個過程線框中感應電流圖象為(取順時針方向為正方向)(　　) 【導學號：25702049】 圖21 B　[線框從左邊磁場進入右邊磁場的過程中，兩邊都切割磁感線，磁通量變化得更快，感應電動勢更大，感應電流方向沿逆時針，為負，選項B正確．] 4．在如圖22甲所示的電路中，電阻R1＝R2＝2R，圓形金屬線圈半徑為r1，線圈導線的

5、電阻為R，半徑為r2(r2

6、πr，由閉合電路歐姆定律得感應電流為I＝，所以線圈兩端的電壓U＝I(R1＋R2)＝，③錯④對，故應選D.] 5．(2016·河北邯鄲一模)如圖23所示，一足夠長的光滑平行金屬軌道，軌道平面與水平面成θ角，上端與一電阻R相連，處于方向垂直軌道平面向上的勻強磁場中．質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab，從高為h處由靜止釋放，下滑一段時間后，金屬桿開始以速度v勻速運動直到軌道的底端．金屬桿始終保持與軌道垂直且接觸良好，軌道的電阻及空氣阻力均可忽略不計，重力加速度為g.則(　　) 圖23 A．金屬桿加速運動過程中的平均速度為v/2 B．金屬桿加速運動過程中克服安培力做功的功率大于勻速運動過程中克

7、服安培力做功的功率 C．當金屬桿的速度為v/2時，它的加速度大小為 D．整個運動過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為mgh－mv2 C　[對金屬桿分析知，金屬桿ab在運動過程中受到重力、軌道支持力和安培力作用，先做加速度減小的加速運動，后做勻速運動，因金屬桿加速運動過程不是勻加速，故其平均速度不等于，A錯誤．當安培力等于重力沿斜面的分力，即mgsin θ＝時，桿ab開始勻速運動，此時v最大，F(xiàn)安最大，故勻速運動時克服安培力做功的功率大，B錯誤；當金屬桿速度為時，F(xiàn)安′＝＝mgsin θ，所以F合＝mgsin θ－F安′＝mgsin θ＝ma，得a＝，C正確；由能量守恒可得mgh－mv2＝Qab＋

8、QR，即mgh－mv2應等于電阻R和金屬桿上產(chǎn)生的總焦耳熱，D錯誤．] 6．(2016·江蘇高考T6)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖24所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產(chǎn)生感應電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音．下列說法正確的有(　　) 圖24 A．選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作 B．取走磁體，電吉他將不能正常工作 C．增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應電動勢 D．弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化 BCD　[銅不能被磁化，銅質(zhì)弦不能使電吉他正常工作，選項A錯誤；取走磁體后，弦的振動無法通過電磁感應轉(zhuǎn)化為電信號，音箱不能發(fā)聲，選項B正確；增加線圈匝

9、數(shù)，根據(jù)法拉第電磁感應定律E＝N知，線圈的感應電動勢變大，選項C正確；弦振動過程中，線圈中感應電流的磁場方向發(fā)生變化，則感應電流的方向不斷變化，選項D正確．] 7.如圖25所示是法拉第制作的世界上第一臺發(fā)電機的模型原理圖．把一個半徑為r的銅盤放在磁感應強度大小為B的勻強磁場中，使磁感線水平向右垂直穿過銅盤，銅盤安裝在水平的銅軸上，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸，G為靈敏電流表．現(xiàn)使銅盤按照圖示方向以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，則下列說法中正確的是(　　) 圖25 A．C點電勢一定高于D點電勢 B．圓盤中產(chǎn)生的感應電動勢大小為Bωr2 C．電流表中的電流方向為由a到b D．若銅

10、盤不轉(zhuǎn)動，使所加磁場磁感應強度均勻增大，在銅盤中可以產(chǎn)生渦旋電流 BD　[把銅盤看作由中心指向邊緣的無數(shù)條銅棒組合而成，當銅盤轉(zhuǎn)動時，每根銅棒都在切割磁感線，相當于電源，由右手定則知，盤邊緣為電源正極，中心為電源負極，C點電勢低于D點電勢，選項A錯誤；此電源對外電路供電，電流由b經(jīng)電流表再從a流向銅盤，選項C錯誤；銅棒轉(zhuǎn)動切割磁感線，相當于電源，回路中感應電動勢為E＝Brv＝Brωr＝Bωr2，選項B正確；若銅盤不轉(zhuǎn)動，使所加磁場磁感應強度均勻增大，在銅盤中產(chǎn)生感生環(huán)形電場，使銅盤中的自由電荷在電場力的作用下定向移動，形成環(huán)形電流，選項D正確．] 8．(2016·貴州三校聯(lián)考)如圖26所示

11、，豎直光滑導軌上端接入一定值電阻R，C1和C2是半徑都為a的兩圓形磁場區(qū)域，其區(qū)域內(nèi)的磁場方向都垂直于導軌平面向外，區(qū)域C1中磁場的磁感應強度隨時間按B1＝b＋kt(k>0)變化，C2中磁場的磁感應強度恒為B2，一質(zhì)量為m、電阻為r、長度為L的金屬桿AB穿過區(qū)域C2的圓心垂直地跨放在兩導軌上，且與導軌接觸良好，并恰能保持靜止．則(　　) 圖26 A．通過金屬桿的電流大小為 B．通過金屬桿的電流方向為從B到A C．定值電阻的阻值為R＝－r D．整個電路的熱功率P＝ BCD　[根據(jù)題述金屬桿恰能保持靜止，由平衡條件可得：mg＝B2I·2a，通過金屬桿的電流大小為I＝，選項A錯誤．由

12、楞次定律可知，通過金屬桿的電流方向為從B到A，選項B正確．根據(jù)區(qū)域C1中磁場的磁感應強度隨時間按B1＝b＋kt(k>0)變化，可知＝k，C1中磁場變化產(chǎn)生的感應電動勢E＝πa2＝kπa2，由閉合電路歐姆定律，E＝I(r＋R)，聯(lián)立解得定值電阻的阻值為R＝－r，選項C正確．整個電路的熱功率P＝EI＝kπa2·＝，選項D正確．] 二、計算題(共2小題，32分) 9．(14分)(2016·全國甲卷T24)如圖27所示，水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導軌間接一電阻，質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導軌上．t＝0時，金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運動．t0時刻，金屬桿進入磁感

13、應強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域，且在磁場中恰好能保持勻速運動．桿與導軌的電阻均忽略不計，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動摩擦因數(shù)為μ.重力加速度大小為g.求： 圖27 (1)金屬桿在磁場中運動時產(chǎn)生的電動勢的大??； (2)電阻的阻值． 【解析】　(1)設(shè)金屬桿進入磁場前的加速度大小為a，由牛頓第二定律得 ma＝F－μmg ① 設(shè)金屬桿到達磁場左邊界時的速度為v，由運動學公式有 v＝at0 ② 當金屬桿以速度v在磁場中運動時，由法拉第電磁感應定律，桿中的電動勢為 E＝Blv ③ 聯(lián)立①②③式可得 E＝Blt0. ④ (2)設(shè)金屬桿在磁場區(qū)域中

14、勻速運動時，金屬桿中的電流為I，根據(jù)歐姆定律 I＝ ⑤ 式中R為電阻的阻值．金屬桿所受的安培力為 f＝BlI ⑥ 因金屬桿做勻速運動，由牛頓運動定律得 F－μmg－f＝0 ⑦ 聯(lián)立④⑤⑥⑦式得 R＝. ⑧ 【答案】　(1)Blt0　(2) 10．(18分)(2016·河南三門峽三模)如圖28甲所示，兩平行導軌是由傾斜導軌(傾角為θ)與水平導軌用極短的圓弧導軌平滑連接而成的，并處于磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，兩導軌間距為L，上端與阻值為R的電阻連接．一質(zhì)量為m的金屬桿AB在t＝0時由靜止開始在沿P1P2方向的拉力(圖中未畫出)作用下沿導軌下滑．當桿AB運動到P

15、2Q2處時撤去拉力，桿AB在水平導軌上繼續(xù)運動，其速率v隨時間t的變化圖象如圖乙所示，圖中vmax和t1為已知量．若全過程中電阻R產(chǎn)生的總熱量為Q，桿AB始終垂直于導軌并與導軌保持良好接觸，導軌和桿AB的電阻以及一切摩擦均不計，求： 【導學號：25702050】 圖28 (1)桿AB中的最大感應電流Imax的大小和方向； (2)桿AB下滑的全過程通過電阻R的電荷量q； (3)撤去拉力后桿AB在水平導軌上運動的路程s. 【解析】　(1)由題圖乙知桿AB運動到水平軌道P2Q2處時的速率為vmax，則回路中的最大感應電動勢Emax＝BLvmax 桿AB運動到水平軌道的P2Q2處時

16、，回路中的感應電流最大，回路中的最大感應電流Imax＝ 得Imax＝ 根據(jù)右手定則知Imax的方向由A流向B. (2)根據(jù)法拉第電磁感應定律得，桿AB下滑全過程平均感應電動勢 ＝ 平均感應電流＝ 又q＝t1 解得q＝ 而ΔΦ＝BLs1cos θ 由題圖乙知桿AB下滑的距離 s1＝vmaxt1 解得q＝. (3)撤去拉力后桿AB在水平導軌上做減速運動，感應電流I＝ 根據(jù)牛頓第二定律有BIL＝ma 若Δt趨近于零，則a＝ 由以上三式可得vΔt＝mΔv 則v1Δt1＝mΔv1，v2Δt2＝mΔv2，…，vnΔtn＝mΔvn 得(v1Δt1＋v2Δt2＋…＋vnΔtn)＝m(Δv1＋Δv2＋…＋Δvn) 即s＝m(vmax－0) 解得s＝. 【答案】　見解析