高三物理（第04期）好題速遞分項解析匯編 專題10 電磁感應（含解析）

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專題10 電磁感應 一、選擇題 1.【遼師大附中2016—2017學年上學期期中考試】電動自行車是一種應用廣泛的交通工具，其速度控制是通過轉動右把手實現(xiàn)的，這種轉動把手稱“霍爾轉把”，屬于傳感器非接觸控制。轉把內部有永久磁鐵和霍爾器件等，截面如圖甲。開啟電源時，在霍爾器件的上下面之間加一定的電壓，形成電流，如圖乙。隨著轉把的轉動，其內部的永久磁鐵也跟著轉動，霍爾器件能輸出控制車速的電壓，已知電壓與車速關系如圖丙。以下關于“霍爾轉把”敘述正確的是 A．為提高控制的靈敏度，永久磁鐵的上、下端分別為N、S 極 B．按圖甲順時針轉動電動車的右把手，車速將變快 C．圖乙中從霍爾器件的左右側面輸出控制車速的霍爾電壓 D．若霍爾器件的上下面之間所加電壓正負極性對調，將影響車速控制 【答案】B 考點：傳感器。 2.【遼寧省沈陽市東北育才學校2017屆高三上學期第二次模擬考試】如圖，固定在水平桌面上的光滑金屬導軌cd、eg處于方向豎直向下的勻強磁場中，金屬桿ab與導軌接觸良好，在兩根導軌的端點d、e之間連接一電阻，其他部分電阻忽略不計，現(xiàn)用一水平向右的恒力F作用在金屬桿ab上，使金屬桿由靜止開始向右沿導軌滑動，滑動中桿ab始終垂直于導軌，金屬桿受到的安培力用F安表示，則下列說法正確的是（ ） A．金屬桿ab做勻加速直線運動 B．金屬桿ab運動過程回路中有順時針方向的電流 C．金屬桿ab所受到的F安先不斷增大，后保持不變 D．金屬桿ab克服安培力做功的功率與時間的平方成正比 【答案】C 考點：導體切割磁感線時的感應電動勢、電功、電功率 3.【山東省實驗中學2017屆高三第一次診斷性考試】勻強磁場中有一細金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面位于紙面內，如圖甲所示．磁場方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向為正，磁感強度B隨時間t變化規(guī)律如圖乙所示．用I1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應電流，f1、f2、f3分別表示金屬環(huán)產生對應感應電流時其中很小段受到的安培力．則 A．I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向 B．I2沿順時針方向，I3沿逆時針方向 C．f1方向指向圓心，f2方向指向圓心 D．f2方向背離圓心向外，f3方向指向圓心 【答案】AD 考點：楞次定律 4.【河北省石家莊市第二中學2017屆高三上學期第二期聯(lián)考】如圖所示是某同學自制的電流表原理圖，質量為m的均勻金屬桿MN與一豎直懸掛的絕緣輕彈簧相連，彈簧勁度系數(shù)為k，在邊長為，的矩形區(qū)域abcd內均有勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外。MN的右端連接一絕緣輕指針，可指示出標尺上的刻度，MN的長度大于ab，當MN中沒有電流通過且處于靜止時，MN與ab邊重合，且指針指在標尺的零刻度；當MN中有電流時，指針示數(shù)可表示電流大小，MN始終在紙面內且保持水平，重力加速度為g，則（ ） A．要使電流表正常工作，金屬桿中電流方向應從N至M B．當該電流表的示數(shù)為零時，彈簧的伸長量不為零 C．該電流表的量程是 D．該電流表的刻度在范圍內是均勻的 【答案】BCD 考點：導體切割磁感線時的感應電動勢、電磁感應中的能量轉化 5.【河北省滄州市第一中學2017屆高三11月月考】如圖甲所示，在豎直方向上有四條間距相等的水平虛線L1、L2、L3、L4，在L1L2之間和L3L4之間存在勻強磁場，磁感應強度B大小均為1T,方向垂直于虛線所在的平面；現(xiàn)有一矩形線圈abcd，寬度cd=L=0.5m，質量為0.1kg，電阻為2Ω，將其從圖示位置由靜止釋放（cd邊與L1重合），速度隨時間的變化關系如圖乙所示，t1時刻cd邊與 L2重合，t2時刻ab邊與L3重合，t3時刻ab邊與L4重合，已知t1-t2的時間間隔為0.6s，整個運動過程中線圈平面始終處于豎直方向，重力加速度g取10m/s2．則（　　） A．在0-t1時間內，通過線圈的電荷量為0.25C B．線圈勻速運動的速度大小為2m/s C．線圈的長度為1m D．0-t3時間內，線圈產生的熱量為1.8J 【答案】AD 考點：法拉第電磁感應定律；能量守恒定律 6.【河北省滄州市第一中學2017屆高三11月月考】線圈所圍的面積為0.1m2，線圈電阻為1Ω；規(guī)定線圈中感應電流I的正方向從上往下看是順時針方向，如圖（1）所示，磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖（2）所示，則下列說法正確的是( ) A．在時間0～5s內，I的最大值為0.01A B．在第4s時刻，I的方向為逆時針 C．前2s內，通過線圈某截面的總電荷量為0.01C D．第3s內，線圈的發(fā)熱功率最大 【答案】ABC 【解析】由圖看出，在0-1s內圖線的斜率最大，B的變化率最大，線圈中產生的感應電動勢最大，感應電流也最大，最大值為．故A正確．在第4s時刻，穿過線圈的磁場方向向上，磁通量減小，則根據(jù)楞次定律判斷得知，I的方向為逆時針方向．故B正確．前2s內，通過線圈某截面的總電量．故C正確．第3s內，B沒有變化，線圈中沒有感應電流產生，則線圈的發(fā)熱功率最?。蔇錯誤．故選ABC. 考點：法拉第電磁感應定律；楞次定律 7.【河北省滄州市第一中學2017屆高三11月月考】如圖是磁流體泵的示意圖；已知磁流體泵是高為h的矩形槽，槽左右相對兩側壁是導電板，它們之間的距離為L，兩導電板加上電勢差為U的電場，兩導電板間加上垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B, 導電板下部與足夠大的水銀面接觸，上部與豎直的非導電管相連．已知水銀的密度為ρ，電阻率為r，重力加速度g，則（　　） A．水銀上升的條件是BU＞ρrgL B．若滿足上升條件，水銀從初始位置上升的高度是 C．若滿足上升條件，水銀從初始位置上升的高度是 D．水銀上升的高度與槽前后面間的距離有關 【答案】AB 考點：安培力；帶電粒子在復合場中的運動 8.【溫州中學2017屆高三11月選考模擬考試】“超導量子干涉儀”可用于探測心磁（10-10T）和腦磁（10-13T）等微弱磁場，其靈敏度可達10-14T，其探測“回路”示意圖如圖甲。穿過ABCD “回路”的磁通量為Φ，總電流強度I=i1+i2。I與的關系如圖乙所示(Φ0=2.0710-15 Wb),下列說法正確的是 A．圖乙中橫坐標的單位是Wb B．穿過“回路”的磁通量越大，電流I越大 C．穿過“回路”的磁通量變化引發(fā)電流I周期性變化 D．根據(jù)電流I的大小，可以確定穿過“回路”的磁通量大小 【答案】C 考點：楞次定律 9.【溫州中學2017屆高三11月選考模擬考試】如圖甲所示，在傾角為θ的光滑斜面內分布著垂直于斜面的勻強磁場，其磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。質量為m的矩形金屬框從t=0時刻靜止釋放，t3時刻的速度為v，移動的距離為L，重力加速度為g。在金屬框下滑的過程中，下列說法正確的是 A．t1～t3時間內金屬框中的電流方向不變 B．0～t3時間內金屬框做勻加速直線運動 C．0～t3時間內金屬框做加速度逐漸減小的直線運動 D．0～t3時間內金屬框中產生的焦耳熱為 【答案】AB 【解析】t1～t3時間內穿過線圈的磁通量先向上的減小，后向下的增加，根據(jù)楞次定律可知，金屬框中的電流方向不變，選項A正確；0～t3時間內金屬框所受安培力的合力為零，則所受的合力為沿斜面向下的mgsinθ,做勻加速直線運動，選項B正確，C錯誤；0～t3時間內金屬框運動的加速度為gsinθ，故機械能無損失，故線框中產生的焦耳熱不等于，選項D錯誤；故選AB. 考點：楞次定律；牛頓定律的應用；功能關系 10.【溫州中學2017屆高三11月選考模擬考試】如圖所示，在水平界面EF、 GH、JK間，分布著兩個勻強磁場，兩磁場方向水平且相反大小均為B，兩磁場高均為L寬度圓限。一個框面與磁場方向垂直、質量為m電阻為R、邊長也為上的正方形金屬框abcd,從某一高度由靜止釋放，當ab邊剛進入第一個磁場時，金屬框恰好做勻速點線運動，當ab邊下落到GH和JK之間的某位置時，又恰好開始做勻速直線運動．整個過程中空氣阻力不計．則 A．金屬框穿過勻強磁場過程中，所受的安培力保持不變 B．金屬框從ab邊始進入第一個磁場至ab邊剛到達第二個磁場下邊界JK過程中產生的熱量為2mgL C．金屬框開始下落時ab邊距EF邊界的距離 D．當ab邊下落到GH和JK之間做勻速運動的速度 【答案】D ，從線框開始下落到剛進入磁場過程，由機械能守恒定律得：mgh=mv2，解得：，故C錯誤．當ab邊下落到GH和JK之間做勻速運動時，線框受到的安培力：，由平衡條件得：，解得：，故D正確．故選D。 考點：法拉第電磁感應定律；功能關系 11.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1 500，橫截面積S＝20 cm2，螺線管導線電阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，電容器電容C＝30 μF。在一段時間內，穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按圖乙所示的規(guī)律變化。則下列說法中正確的是（ ） R1 R2 C B t／s B／T 1.0 2.0 O 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 A．螺線管中產生的感應電動勢為1.5 V B．閉合電鍵，電路中的電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電 C．電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率為510－2 W D．電鍵斷開，流經(jīng)電阻R2的電荷量為1.810－5 C 【答案】D 考點：法拉第電磁感應定律; 全電路歐姆定律；功率 12.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示，在光滑的水平面上方，有兩個磁感應強度大小均為B、方向相反的水平勻強磁場，PQ為兩個磁場的邊界，磁場范圍足夠大。一個邊長為a、質量為m、電阻為R的金屬正方形線框，以速度v垂直磁場方向從實線（Ⅰ）位置開始向右運動，當線框運動到分別有一半面積在兩個磁場中的（Ⅱ）位置時，線框的速度為。下列說法正確的是（ ） P Q （Ⅰ） （Ⅱ） A．在位置（Ⅱ）時線框中的電功率為 B．此過程中線框產生的內能為 C．在位置（Ⅱ）時線框的加速度為 D．此過程中通過線框截面的電量為 【答案】AB 考點：法拉第電磁感應定律；電功率 二、非選擇題 1.如圖所示，光滑斜面的傾角α=300，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l1=1m，bc邊的邊長l2=0.6m，線框的質量m=1kg，電阻R=0.1Ω，線框與絕緣細線相連，現(xiàn)用F=20N的恒力通過定滑輪向下拉細線并帶動線框移動（如圖所示），斜面上ef線（ef∥gh）的右方有垂直斜面向上的勻強磁場，磁感應強度B=0.5T，如果線框從靜止開始運動，進入磁場最初一段時間做勻速運動，ef和gh的距離s=18.6m，取g=10m/s2，求： （1）線框進入磁場前的加速度和線框進入磁場時做勻速運動的速度v； （2）簡要分析線框在整個過程中的運動情況并求出ab邊由靜止開始到運動到gh線處所用的時間t； （3）ab邊運動到gh線處的速度大小和在線框由靜止開始到運動到gh線的整個過程中產生的焦耳熱 【答案】（1）6m/s（2）1.7s（3）9J （2）線框abcd進入磁場前時，做勻加速直線運動；進磁場的過程中，做勻速直線運動；進入磁場后到運動到gh線，仍做勻加速直線運動．線框進入磁場前，線框僅受到細線的拉力F、斜面的支持力和線框重力， 由牛頓第二定律得：F-mgsinα=ma 線框進入磁場前的加速度： 進磁場前線框的運動時間為： 進磁場過程中勻速運動時間： 線框完全進入磁場后線框受力情況同進入磁場前， 所以該階段的加速度仍為：a=15m/s2 s?l2＝vt3+at32 解得：t3=1.2s 故ab邊由靜止開始運動到gh線所用的時間為：t=t1+t2+t3=1.7s． （3）ab運動到gh處的速度大小v′=v+at3=6+151.2m/s=24m/s 由題意知線框開始運動至ab邊到達gh處時線框上升的距離x=x1+s=1.2+18.6m=19.8m 整個過程中根據(jù)功能關系知：Fx=mgxsinα+Q+mv′2 整個運動過程產生的焦耳熱Q=Fx-mgxsin30-mv′2=2019.8?11019.8?1242J=9J 故整個過程產生的焦耳熱為9J． 考點：法拉第電磁感應定律；牛頓第二定律；功能關系 2.【溫州中學2017屆高三11月選考模擬考試】（12分）渦流制動是一種利用電磁感應原理工作的新型制動方式，它的基本原理如圖甲所示．水平面上固定一塊鋁板，當一豎直方向的條形磁鐵在鋁板上方幾毫米高度上水平經(jīng)過時，鋁板內感應出的渦流會對磁鐵的運動產生阻礙作用．渦流制動是磁懸浮列車在高速運行時進行制動的一種方式．某研究所制成如圖乙所示的車和軌道模型來定量模擬磁懸浮列車的渦流制動過程．車廂下端安裝有電磁鐵系統(tǒng)，能在長為L1=0.6m，寬L2=0.2m的矩形區(qū)域內產生豎直方向的勻強磁場，磁感應強度可隨車速的減小而自動增大（由車內速度傳感器控制），但最大不超過B1=2T，將鋁板簡化為長大于L1，寬也為L2的單匝矩形線圈，間隔鋪設在軌道正中央，其間隔也為L2，每個線圈的電阻為R1=0.1Ω，導線粗細忽略不計．在某次實驗中，模型車速度為v=20m/s時，啟動電磁鐵系統(tǒng)開始制動，車立即以加速度a1=2m/s2做勻減速直線運動，當磁感應強度增加到B1時就保持不變，直到模型車停止運動．已知模型車的總質量為m1=36kg，空氣阻力不計．不考慮磁感應強度的變化引起的電磁感應現(xiàn)象以及線圈激發(fā)的磁場對電磁鐵產生磁場的影響． （1）電磁鐵的磁感應強度達到最大時，模型車的速度為多大？ （2）模型車的制動距離為多大？ （3）為了節(jié)約能源，將電磁鐵換成若干個并在一起的永磁鐵組，兩個相鄰的磁鐵磁極的極性相反，且將線圈改為連續(xù)鋪放，如圖丙所示，已知模型車質量減為m2=20kg，永磁鐵激發(fā)的磁感應強度恒為B2=0.1T，每個線圈匝數(shù)為N=10，電阻為R2=1Ω，相鄰線圈緊密接觸但彼此絕緣．模型車仍以v=20m/s的初速度開始減速，為保證制動距離不大于80m，至少安裝幾個永磁鐵？ 【答案】（1）5m/s（2）106.25m（3）4 【解析】（1）假設電磁鐵的磁感應強度達到最大時，模型車的速度為v1則E1=B1L1v1① ② F1=B1I1L1③ F1=m1a1④ 由①②③④式并代入數(shù)據(jù)得v1=5m/s⑤ （2）⑥ 由第（1）問的方法同理得到磁感應強度達到最大以后任意速度v時，安培力的大小為⑦ 對速度v1后模型車的減速過程用動量定理得⑧ ⑨ x=x1+x2⑩ 由⑥⑦⑧⑨⑩并代入數(shù)據(jù)得x=106.25m（11） 考點：法拉第電磁感應定律；動量定理 3.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】（15分）相距l(xiāng)＝1.5 m的足夠長金屬導軌豎直放置，質量為m1＝1 kg的金屬棒ab和質量為m2＝0.27 kg的金屬棒cd均通過棒兩端的小環(huán)水平地套在金屬導軌上，如圖（a）所示，虛線上方磁場方向垂直紙面向里，虛線下方磁場方向豎直向下，兩處磁場磁感應強度的大小相同。ab棒光滑，cd棒與導軌間動摩擦因數(shù)為μ＝0.75，兩棒總電阻為1.8 Ω，導軌電阻不計。ab棒在方向豎直向上，大小按圖（b）所示規(guī)律變化的外力F作用下，從靜止開始沿導軌勻加速運動，同時cd棒也由靜止釋放。重力加速度g取10 m／s2。 （1）求出磁感應強度B的大小和ab棒加速度大??； （2）已知在2 s內外力F做功40 J，求此過程中兩金屬棒產生的總焦耳熱； （3）求出cd棒達到最大速度所需的時間。 B B a b d c 0 1 2 F／N 10 11 12 13 14 14.6 t／s 圖（a） 圖（b） 【答案】（1）1.2T 1m/s2（2）18J（3）2s （3）cd棒先做加速度逐漸減小的加速運動，當cd棒所受重力與滑動摩擦力相等時，速度達到最大；后做加速度逐漸增大的減速運動，最后停止運動．當cd棒速度達到最大時，有由平衡可得： 得t＝2 s 考點：牛頓定律的應用；能量守恒定律；法拉第電磁感應定律 4.【江西省吉安市第一中學2017屆高三上學期期中考試】如圖a所示，豎直平面內兩根光滑且不計電阻的長平行金屬導軌，間距L，導軌間的空間內存在垂直導軌平面的勻強磁場；將一質量m、電阻R的金屬桿水平靠在導軌處上下運動，與導軌接觸良好． （1）若磁感應強度隨時間變化滿足B=kt，k為已知非零常數(shù)．金屬桿在距離導軌頂部L處釋放，則何時釋放，會獲得向上的加速度． （2）若磁感應強度隨時間變化滿足，B0、c、d均為已知非零常數(shù)．為使金屬桿中沒有感應電流產生，從t=0時刻起，金屬桿應在外力作用下做何種運動？ 【答案】（1）在時釋放金屬棒，加速度向上；（2）金屬棒由靜止開始向下做勻加速直線運動 （2）設t=0時，金屬桿距離頂部x，為了不產生感應電流，任意時刻t時磁通量應與剛開始時相同，設t時間內位移s，已知：，磁通量保持不變，則， 解得：，由靜止開始向下的勻加速直線運動。 考點：法拉第電磁感應定律