2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 電磁感應(yīng)與電路 電磁感應(yīng)真題匯編

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1、電磁感應(yīng) 1.(2018·全國(guó)卷I ·T17)如圖,導(dǎo)體軌道OPQS固定,其中PQS是半圓弧,Q為半圓弧的中點(diǎn),O為圓心。軌道的電阻忽略不計(jì)。OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿,M端位于PQS上,OM與軌道接觸良好??臻g存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B?,F(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過(guò)程Ⅰ);再使磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以一定的變化率從B增加到B′(過(guò)程Ⅱ)。在過(guò)程Ⅰ、Ⅱ中,流過(guò)OM的電荷量相等,則等于 (  ) A. B. C. D.2

2、【解析】選B。由、、解得:。過(guò)程Ⅰ中流過(guò)OM的電荷量;過(guò)程Ⅱ中流過(guò)OM的電荷量。而q1=q2,即,解得。 2.(2018·全國(guó)卷I ·T19) 如圖,兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)與電源連接,另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開(kāi)關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是 (  ) A.開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng) B.開(kāi)關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向 C.開(kāi)關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向 D.開(kāi)關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間再斷

3、開(kāi)后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng) 【解析】選A、D。開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間,根據(jù)安培定則可知,兩線圈內(nèi)的磁場(chǎng)方向水平向右。因?yàn)榫€圈內(nèi)的磁通量增加,根據(jù)楞次定律可判斷直導(dǎo)線內(nèi)的電流方向由南到北,再根據(jù)安培定則可知直導(dǎo)線內(nèi)的電流在正上方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,則小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng),故選項(xiàng)A正確;開(kāi)關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間后,與直導(dǎo)線相連的線圈內(nèi)磁通量不變,則直導(dǎo)線沒(méi)有感應(yīng)電流,故小磁針不動(dòng),故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間,與直導(dǎo)線相連的線圈內(nèi)磁通量減少,根據(jù)楞次定律可判斷直導(dǎo)線內(nèi)的電流方向由北到南,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng),故選

4、項(xiàng)D正確。 3.(2018·全國(guó)卷II ·T18)如圖,在同一水平面內(nèi)有兩根平行長(zhǎng)導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,區(qū)域?qū)挾染鶠閘,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向交替向上向下。一邊長(zhǎng)為的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動(dòng)。線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的正確圖線可能是 (  ) 【解析】選D。從起始位置向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,左右兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同,方向分別向上和向下,E=2Blv、,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?;向左運(yùn)動(dòng)~l的過(guò)程中,左右兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同,方向都向下,回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,電流為0;左右兩導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)l~的過(guò)程中,兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

5、大小相等,方向分別向下和向上,E=2Blv、,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍幌蜃筮\(yùn)動(dòng)~2l的過(guò)程中,兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等,方向都向上,回路中電流為0。選項(xiàng)D正確。 【題后反思】(1)對(duì)于多階段問(wèn)題的分析,一定要做到合理分段,并對(duì)各段的起點(diǎn)、終點(diǎn)和規(guī)律細(xì)致分析。 (2) 涉及兩段導(dǎo)體同時(shí)切割磁感線的問(wèn)題,特別注意各導(dǎo)體棒所處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,然后確定回路中總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的大小。 4.(2018·全國(guó)卷Ⅲ·T20)如圖甲,在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i,i的變化如圖乙所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)

6、電動(dòng)勢(shì) (  ) A.在t=時(shí)為零 B.在t=時(shí)改變方向 C.在t=時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较? D.在t=T時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较? 【解析】選A、C。由于長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i,所以會(huì)在導(dǎo)線的左右兩側(cè)產(chǎn)生磁場(chǎng),那么導(dǎo)線框R就會(huì)有磁通量。由于導(dǎo)線PQ中的電流大小和方向都在進(jìn)行周期性變化,所以右側(cè)線框的磁通量就會(huì)有周期性的變化,所以就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律來(lái)判定在t=到t=時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均沿順時(shí)針?lè)较颍蔅錯(cuò);在t=時(shí)圖線斜率為零,磁通量變化率為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,故A對(duì);在t=時(shí)圖線斜率最大,磁通量變化率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大且沿順時(shí)針?lè)较?/p>

7、,同理在t=T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大,且沿逆時(shí)針?lè)较?,故C對(duì)D錯(cuò),故選A、C。 5.(2018·江蘇高考 ·T9)如圖所示,豎直放置的“”形光滑導(dǎo)軌寬為L(zhǎng),矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放,進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等。金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R,與導(dǎo)軌接觸良好,其余電阻不計(jì),重力加速度為g。金屬桿 (  ) A.剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)加速度方向豎直向下 B.穿過(guò)磁場(chǎng)Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 C.穿過(guò)兩磁場(chǎng)產(chǎn)生的總熱量為4mgd D.釋放時(shí)距磁場(chǎng)Ⅰ上邊界的高度h可能小于 【解析】選B、C。金屬桿在磁場(chǎng)Ⅰ、Ⅱ之間運(yùn)動(dòng)時(shí),做加速運(yùn)動(dòng),因此

8、金屬桿在磁場(chǎng)Ⅰ中要做減速運(yùn)動(dòng),才能保證進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ時(shí)和進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)速度相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;畫(huà)出穿過(guò)磁場(chǎng)Ⅰ和在兩磁場(chǎng)之間的v-t圖象,能夠直觀反映出穿過(guò)磁場(chǎng)Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,選項(xiàng)B正確;進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等,表明金屬桿穿過(guò)磁場(chǎng)Ⅰ到進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ之前動(dòng)能沒(méi)有變化,減少的重力勢(shì)能2mgd變成了焦耳熱,再穿過(guò)磁場(chǎng)Ⅱ過(guò)程跟穿過(guò)磁場(chǎng)Ⅰ情況完全相同,產(chǎn)生的焦耳熱還等于2mgd,總的熱量為4mgd,選項(xiàng)C正確;由于在進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ前,金屬桿做自由落體運(yùn)動(dòng),末速度為,在剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí),安培力·>mg才能保證金屬桿做減速運(yùn)動(dòng),化簡(jiǎn)得,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 6.(2018·天津高考·T12)真空管道超高速

9、列車的動(dòng)力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動(dòng)動(dòng)能的裝置。圖甲是某種動(dòng)力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型,圖中粗實(shí)線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌,電阻忽略不計(jì)。ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直、長(zhǎng)度均為l、電阻均為R的金屬棒,通過(guò)絕緣材料固定在列車底部,并與導(dǎo)軌良好接觸,其間距也為l,列車的總質(zhì)量為m。列車啟動(dòng)前,ab、cd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,如圖甲所示,為使列車啟動(dòng),需在M、N間連接電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源,電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)。列車啟動(dòng)后電源自動(dòng)關(guān)閉。 (1)要使列車向右運(yùn)行,啟動(dòng)時(shí)圖甲中M、N哪個(gè)接電源正極,并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。 (2)求剛接通電源時(shí)列

10、車加速度a的大小。 (3)列車減速時(shí),需在前方設(shè)置如圖乙所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)寬度和相鄰磁場(chǎng)間距均大于l。若某時(shí)刻列車的速度為v0,此時(shí)ab、cd均在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域,試討論:要使列車停下來(lái),前方至少需要多少塊這樣的有界磁場(chǎng)? 【解析】(1)M接電源正極,列車要向右運(yùn)動(dòng),安培力方向應(yīng)向右,根據(jù)左手定則,接通電源后,金屬棒中電流方向由a到b,由c到d,故M接電源正極。 (2)由題意,啟動(dòng)時(shí)ab、cd并聯(lián),設(shè)回路總電阻為R總,由電阻的串并聯(lián)知識(shí)得R總=; ① 設(shè)回路總電流為I,根據(jù)閉合電路歐姆定律有 ② 設(shè)兩根金屬棒所受安培力之和為F,有F=BIl ③ 根據(jù)牛頓第二定

11、律有F=ma, ④ 聯(lián)立①②③④式得a= ⑤ (3)設(shè)列車減速時(shí),cd進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)Δt時(shí)間ab恰好進(jìn)入磁場(chǎng),此過(guò)程中穿過(guò)兩金屬棒與導(dǎo)軌所圍回路的磁通量的變化量為ΔΦ,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1,由法拉第電磁感應(yīng)定律有E1=, ⑥ 其中ΔΦ=Bl2; ⑦ 設(shè)回路中平均電流為I′,由閉合電路歐姆定律有⑧ 設(shè)cd受到的平均安培力為F′,有F′=I′lB ⑨ 以向右為正方向,設(shè)Δt時(shí)間內(nèi)cd受安培力沖量為I沖,有I沖=-F′Δt ⑩ 同理可知,回路出磁場(chǎng)時(shí)ab受安培力沖量仍為上述值,設(shè)回路進(jìn)出一塊有界磁場(chǎng)區(qū)域安培力沖量為I0,有I0=2I沖 設(shè)列車停下來(lái)受到的總沖量為I總, 由動(dòng)量定理有

12、I總=0-mv0 聯(lián)立⑥⑦⑧⑨⑩式得 討論:若恰好為整數(shù),設(shè)其為n,則需設(shè)置n塊有界磁場(chǎng),若不是整數(shù),設(shè)的整數(shù)部分為N,則需設(shè)置N+1塊有界磁場(chǎng)。 答案:(1)M 理由見(jiàn)解析  (2) (3)見(jiàn)解析 7.(2018·江蘇高考 ·T13)如圖所示,兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ,間距為d。導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上,距底端的距離為s,導(dǎo)軌與外接電源相連,使金屬棒通有電流。金屬棒被松開(kāi)后,以加速度a沿導(dǎo)軌勻加速下滑,金屬棒中的電流始終保持恒定,重力加速度為g。求下滑到底端的過(guò)程中,金屬棒 (1)末速度的大小v。 (2)通過(guò)的電流大小I。 (3)通過(guò)的電荷量Q。 【解析】(1)金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng),有v2=2as,解得v=。 (2)安培力F安=IdB,金屬棒所受合力F=mgsin θ-F安 由牛頓第二定律F=ma 解得I= (3)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=,電荷量Q=It 解得Q= 答案:(1) (2) (3) 5

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