高考物理二輪專題復習練案：第12講 電磁感應規(guī)律及其應用 Word版含解析

專題四第12講限時：40分鐘一、選擇題(本題共8小題，其中14題為單選，58題為多選)1(2018·安徽省蚌埠市高三第三次教學質量檢測)一段導線abcde位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc、cd和de的長度均為L，且abccde120°，流經導線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導線段abcde所受到的磁場的作用力的合力大小為(B)A2BILB3BILC(2)BILD4BIL解析因為abccde120°，根據幾何關系可知bcd60°，故b與d之間的直線距離也為L，則導線段abcde有效長度為3L，故所受安培力的大小為：F3BIL，故ACD錯誤，B正確，故選B。2(2018·安徽省蚌埠市高三第三次教學質量檢測)如圖所示，某小組利用電流傳感器(接入電腦，圖中未畫出)記錄燈泡A和自感元件L構成的并聯(lián)電路在斷電瞬間各支路電流隨時間的變化情況，i1表示小燈泡中的電流，i2表示自感元件中的電流(已知開關S閉合時i2>i1)，則下列圖象中正確的是(A)解析當電鍵斷開后，電感與燈泡形成回路，電感阻礙自身電流變化，產生的感應電流仍沿著原來方向，大小從i2開始不斷減小，流過燈泡A的電流方向發(fā)生變化，故C正確，ABD錯誤，故選C。3(2018·天津市高考壓軸卷)物理課上，老師做了一個“電磁阻尼”實驗：如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵，將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來；如果在磁鐵下方放一個固定的鋁質圓環(huán)，使磁極上下振動時穿過它，磁鐵就會很快地停下來。某同學另找器材再探究此實驗。他安裝好器材，經反復實驗后發(fā)現：磁鐵下方放置圓環(huán)，并沒有對磁鐵的振動產生影響，對比老師演示的實驗，其原因可能是(D)A彈簧的勁度系數太小B磁鐵的質量太小C磁鐵的磁性太強D圓環(huán)的材料與老師用的不同解析只要能夠產生感應電流，都能對磁鐵的運動產生阻礙作用，ABC錯；若圓環(huán)的材料為非金屬材料，不能產生感應電流，無法對磁鐵產生阻礙作用，故選D。4(2018·廈門市高三下學期第二次質量檢測)法拉第發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機法拉第圓盤發(fā)電機，原理如圖所示。銅質圓盤水平放置在豎直向下的勻強磁場中，圓盤圓心處固定一個帶搖柄的轉軸，邊緣和轉軸處各有一個銅電刷與其緊貼，用導線將電刷與電阻R連接起來形成回路，其他電阻均不計。轉動搖柄，使圓盤如圖示方向勻速轉動。已知勻強磁場的磁感應強度為B，圓盤半徑為r，電阻的功率為P。則(D)A圓盤轉動的角速度為，流過電阻R的電流方向為從c到dB圓盤轉動的角速度為，流過電阻R的電流方向為從d到cC圓盤轉動的角速度為，流過電阻R的電流方向為從c到dD圓盤轉動的角速度為，流過電阻R的電流方向為從d到c解析將圓盤看成無數幅條組成，它們都切割磁感線，從而產生感應電動勢，出現感應電流，根據右手定則圓盤上感應電流從邊緣流向圓心，則流過電阻R的電流方向為從d到c；根據法拉第電磁感應定律，得圓盤產生的感應電動勢EBrBr·Br2，電阻消耗的電功率P，解得，D正確。5(2018·陜西省西交大附中高三下學期期中)已知地磁場類似于條形磁鐵產生的磁場，地磁N極位于地理南極。如圖所示，在湖北某中學實驗室的水平桌面上，放置邊長為L的正方形閉合導體線框abcd，線框的ad邊沿南北方向，ab邊沿東西方向，下列說法正確的是(AC)A若使線框向東平移，則a點電勢比d點電勢低B若使線框向北平移，則a點電勢等于b點電勢C若以ad邊為軸，將線框向上翻轉90°，則翻轉過程線框中電流方向始終為adcb方向D若以ab邊為軸，將線框向上翻轉90°，則翻轉過程線框中電流方向始終為adcb方向解析北半球的磁場方向由南向北斜向下分布。A項，若線框向東平動，根據右手定則，ad邊切割磁感線產生的電流方向沿ad方向，在電源內部電流方向由低電勢到高電勢，所以a點電勢比d點電勢低，故A對；若使線框向北平移，ab邊切割磁感線，所以會產生電勢差，所以ab兩點電勢不相等，故B錯；若以ad邊為軸，將線框向上翻轉90°，穿過線圈平面的向下磁通量變小，由楞次定律可知產生的感應電流的方向始終為adcb方向，故C正確；若以ab邊為軸，將線框向上翻轉90°，穿過線圈平面的向下磁通量先變大后變小，由楞次定律可知產生的感應電流的方向會發(fā)生變化，故D錯誤。故選AC。6(2018·湖南省邵陽市高三下學期模擬)如圖甲所示，螺線管內有一平行于軸線的磁場，規(guī)定圖中箭頭所示方向為磁感應強度B的正方向，螺線管與U形導線框cdef相連，導線框cdef內有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)面積為S，圓環(huán)與導線框cdef在同一平面內。當螺線管內的磁感應強度隨時間按圖乙所示規(guī)律變化時，下列說法中正確的是(BD)A在t1時刻，金屬圓環(huán)L內的磁通量最大，最大值mB0SB在t2時刻，金屬圓環(huán)L內的磁通量最大C在t1t2時間內，金屬圓環(huán)L有擴張的趨勢D在t1t2時間內，金屬圓環(huán)L內有順時針方向的感應電流解析當螺線管內的磁感應強度隨時間按圖乙所示規(guī)律變化時，在導線框cdef內產生感應電動勢和感應電流，在t1時刻，感應電流為零，金屬圓環(huán)L內的磁通量為零，選項A錯誤；在t2時刻，感應電流最大，金屬圓環(huán)L內的磁通量最大，選項B正確；在t1t2時間內，金屬圓環(huán)L有收縮的趨勢，選項C錯誤；由楞次定律，在t1t2時間內，導線框cdef內產生逆時針方向感應電流，感應電流逐漸增大，金屬圓環(huán)L內磁通量增大，根據楞次定律，金屬圓環(huán)L內有順時針方向的感應電流，選項D正確。7(2018·山東省濰坊市高三下學期三模)如圖所示，兩平行導軌間距為L，傾斜部分和水平部分長度均為L，傾斜部分與水平面的夾角為37°，cd間接電阻R，導軌電阻不計。質量為m的金屬細桿靜止在傾斜導軌底端，與導軌接觸良好，電阻為r。整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度隨時間變化關系為BB0kt(k>0)，在桿運動前，以下說法正確的是(BC)A穿過回路的磁通量為2(B0kt)L2B流過導體棒的電流方向為由b到aC回路中電流的大小為D細桿受到的摩擦力一直減小解析由BS效(B0kt)·(L2L2cos37°)1.8(B0kt)L2，故A錯誤；磁感應強度均勻增大，產生的感生電動勢，由法拉第電磁感應定律得En·Sk·(L2L2cos37°)1.8KL2，由全電路歐姆定律得I，則C正確；由楞次定律可得感應電流的方向俯視為順時針方向，即電流流向為b到a，B正確；因感應電流大小恒定，則細桿所受的安培力FBIL因B逐漸增大而增大，由左手定則知方向水平向右，對桿的平衡知識可得mgsinfBILcos，則摩擦力先向上逐漸減小到零，后向下逐漸增大，D錯誤。故選BC。8(2018·四川省涼山州高三第三次診斷試題)如圖所示，在光滑的水平面上，有一質量為M，邊長為l，電阻為R的正方形均勻金屬線框，BC邊與虛線PQ平行，PQ右側有豎直向上的勻強磁場，磁場寬度大于l，磁感應強度大小為B。線框通過一水平細線繞過光滑定滑輪懸掛一質量為m的物體，現由靜止釋放物體，當線框有一半進入磁場時已勻速運動，當地的重力加速度為g，線框從開始運動到AD邊剛進入磁場過程中(BCD)A剛釋放線框的瞬間，線框的加速度為B細繩拉力的最小值為C線框恰全部進入磁場時，產生的熱量等于mglD線框有一半進入磁場時與線框AD邊剛進入磁場時BC兩端的電壓大小之比為34解析剛釋放線框的瞬間，設繩子拉力為T，線框加速度為a。以m為研究對象，mgTma，TMa，可得a，T。進入磁場后加速度變小，故拉力變小，因此釋放瞬間細繩拉力最小值為T；當全部進入磁場時，Tmg，TFA，產生的電動勢為EBIv，則I，FABIL，可得勻速時速度v。由能量守恒，mgl(Mm)v2Q，可得產生的熱量Qmgl(Mm)；線框有一半進入磁場時，BC兩端的電壓UBlv，框AD邊剛進入磁場時，電路電流為零，BC兩端的電壓UBlv，兩次電壓大小之比為34。綜上分析，BCD正確。二、計算題(本題共2小題，需寫出完整的解題步驟)9(2018·廣東省汕頭市高三下學期4月模擬)如圖，兩平行金屬導軌位于水平面上，相距L左端與一阻值為R的電阻相連。整個系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向豎直向下。一質量為m、電阻為r的導體棒置于導軌上，在水平外力作用下沿導軌勻速向右滑動，滑動過程中始終保持與導軌垂直并接觸良好。已知電阻R消耗的功率為P，導體棒與導軌間的動摩擦因數為，重力加速度大小為g，導軌的電阻可忽略。求：(1)導體棒勻速運動的速率v；(2)水平外力F的大小。解析(1)設回路中的電流為I，對電阻R，有PI2R金屬桿產生的電動勢為EBLv根據歐姆定律I聯(lián)立可得導體棒勻速運動的速率v(2)金屬桿在磁場中勻速運動，由牛頓第二定律得FmgBIL聯(lián)立可得水平外力F的大小FmgBL10(2018·江西省新余市高三下學期模擬)在一水平面上，放置相互平行的直導軌MN、PQ，其間距L0.2m，R1、R2是連在導軌兩端的電阻，R10.6，R21.2，虛線左側3m內(含3m處)的導軌粗糙，其余部分光滑并足夠長。ab是跨接在導軌上質量為m0.1kg、長度為L0.3m的粗細均勻的導體棒，導體棒的總電阻r0.3，開始時導體棒處于虛線位置，導軌所在空間存在磁感應強度大小B0.5T、方向豎直向下的勻強磁場，如圖甲所示。從零時刻開始，通過微型電動機對導體棒施加一個牽引力F，方向水平向左，使其從靜止開始沿導軌做加速運動，此過程中導體棒始終與導軌垂直且接觸良好，其運動的速度時間圖象如圖乙所示。已知2s末牽引力F的功率是0.9W。除R1、R2及導體棒的總電阻以外，其余部分的電阻均不計，重力加速度g10m/s2。(1)求導體棒與粗糙導軌間的動摩擦因數及2s內流過R1的電荷量；(2)試寫出02s內牽引力F隨時間變化的表達式；(3)如果2s末牽引力F消失，則從2s末到導體棒停止運動過程中R1產生的焦耳熱是多少？解析(1)由速度時間圖象可以看出導體棒做勻加速直線運動，加速度a1.5m/s2vat1.5tm/s水平方向上導體棒受牽引力F、安培力和摩擦力，根據牛頓第二定律得FBILfma又fNmgR1、R2并聯(lián)電阻為R0.4根據法拉第電磁感應定律和閉合電路歐姆定律得I0.25t(A)t2s時，I0.5A因為2s末牽引力F的功率是0.9W，根據PFv由題圖乙可知，2s末導體棒的速度為3m/s，可得F0.3N解得0.1根據法拉第電磁感應定律E，qt，則q0.5C所以流過R1的電荷量為q10.33C。(2)由(1)可知在02s內FBILmamgmamg即F0.025t0.25(N)。(3)根據圖象可知2s末導體棒的速度為v3m/s，這時導體棒恰好前進了3m，從2s末到導體棒停止運動過程，根據能量守恒定律得mv2Q總又Q1Q2Q總·則Q1(Q1Q2)0.2J。