2019年高考物理真題分類(lèi)匯編 專(zhuān)題10 電磁感應(yīng).doc

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2019年高考物理真題分類(lèi)匯編 專(zhuān)題10 電磁感應(yīng) 考點(diǎn)一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 1.(xx課標(biāo)Ⅰ,14,6分)在法拉第時(shí)代,下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中,能觀察到感應(yīng)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.繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)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　D　 2.(xx大綱全國(guó),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(zhǎng)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(kāi)口平齊。讓條形磁鐵從靜止開(kāi)始下落。條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動(dòng)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　C　 3.(xx廣東理綜,15,4分)如圖所示,上下開(kāi)口、內(nèi)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(　　) A.在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng) B.在兩個(gè)下落過(guò)程中的機(jī)械能都守恒 C.在P中的下落時(shí)間比在Q中的長(zhǎng) D.落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大 答案　C　 4.(xx山東理綜,16,6分)(多選)如圖,一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi),通有恒定電流的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定,導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好。在向右勻速通過(guò)M、N兩區(qū)的過(guò)程中,導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示。不計(jì)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　BCD　 5.(xx四川理綜,6,6分)(多選)如圖所示,不計(jì)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(zhì)量為0.2 kg的細(xì)金屬桿CD恰好無(wú)擠壓地放在兩擋板之間,與金屬框接觸良好并圍成邊長(zhǎng)為1 m的正方形,其有效電阻為0.1 Ω。此時(shí)在整個(gè)空間加方向與水平面成30角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B=(0.4-0.2t)T,圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?。框、擋板和桿不計(jì)形變。則(　　) A.t=1 s時(shí),金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到D B.t=3 s時(shí),金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到C C.t=1 s時(shí),金屬桿對(duì)擋板P的壓力大小為0.1 N D.t=3 s時(shí),金屬桿對(duì)擋板H的壓力大小為0.2 N 答案　AC　 6.(xx重慶理綜,8,16分)某電子天平原理如圖所示,E形磁鐵的兩側(cè)為N極,中心為S極,兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,磁極寬度均為L(zhǎng),忽略邊緣效應(yīng)。一正方形線圈套于中心磁極,其骨架與秤盤(pán)連為一體,線圈兩端C、D與外電路連接。當(dāng)質(zhì)量為m的重物放在秤盤(pán)上時(shí),彈簧被壓縮,秤盤(pán)和線圈一起向下運(yùn)動(dòng)(骨架與磁極不接觸),隨后外電路對(duì)線圈供電,秤盤(pán)和線圈恢復(fù)到未放重物時(shí)的位置并靜止,由此時(shí)對(duì)應(yīng)的供電電流I可確定重物的質(zhì)量。已知線圈匝數(shù)為n,線圈電阻為R,重力加速度為g。問(wèn) (1)線圈向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,線圈中感應(yīng)電流是從C端還是從D端流出? (2)供電電流I是從C端還是從D端流入?求重物質(zhì)量與電流的關(guān)系。 (3)若線圈消耗的最大功率為P,該電子天平能稱(chēng)量的最大質(zhì)量是多少? 答案　(1)感應(yīng)電流從C端流出 (2)外加電流從D端流入　m=I (3) 考點(diǎn)二　法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 互感 7.(xx江蘇單科,1,3分)如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長(zhǎng)為a,線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,且一半處在磁場(chǎng)中。在Δt時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過(guò)程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為(　　) A. B. C. D. 答案　B　 8.(xx課標(biāo)Ⅰ,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。用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖(b)所示。已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)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(shí)間變化關(guān)系的圖中,可能正確的是(　　) 答案　C　 9.(xx課標(biāo)Ⅱ,25,19分)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),一長(zhǎng)為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面,BA的延長(zhǎng)線通過(guò)圓導(dǎo)軌中心O,裝置的俯視圖如圖所示。整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向豎直向下。在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫(huà)出)。直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為g。求 (1)通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小; (2)外力的功率。 答案　(1)　方向:由C端到D端 (2)μmgωr+ 10.(xx浙江理綜,24,20分)某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電測(cè)速裝置,工作原理如圖所示。一個(gè)半徑為R=0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上,一根長(zhǎng)為R的金屬棒OA,A端與導(dǎo)軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個(gè)半徑為r=R/3的圓盤(pán),圓盤(pán)和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤(pán)上繞有不可伸長(zhǎng)的細(xì)線,下端掛著一個(gè)質(zhì)量為m=0.5 kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T。a點(diǎn)與導(dǎo)軌相連,b點(diǎn)通過(guò)電刷與O端相連。測(cè)量a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放,下落h=0.3 m時(shí),測(cè)得U=0.15 V。(細(xì)線與圓盤(pán)間沒(méi)有滑動(dòng),金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計(jì),重力加速度g=10 m/s2) (1)測(cè)U時(shí),與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極”還是“負(fù)極”? (2)求此時(shí)鋁塊的速度大小; (3)求此下落過(guò)程中鋁塊機(jī)械能的損失。 答案　(1)正極　(2)2 m/s　(3)0.5 J 考點(diǎn)三　電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題 11.(xx安徽理綜,23,16分)如圖1所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5 T,其方向垂直于傾角θ為30的斜面向上。絕緣斜面上固定有“”形狀的光滑金屬導(dǎo)軌MPN(電阻忽略不計(jì)),MP和NP長(zhǎng)度均為2.5 m,MN連線水平,長(zhǎng)為3 m。以MN中點(diǎn)O為原點(diǎn)、OP為x軸建立一維坐標(biāo)系Ox。一根粗細(xì)均勻的金屬桿CD,長(zhǎng)度d為3 m、質(zhì)量m為1 kg、電阻R為0.3 Ω,在拉力F的作用下,從MN處以恒定速度v=1 m/s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(dòng)(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好)。g取10 m/s2。 (1)求金屬桿CD運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E及運(yùn)動(dòng)到x=0.8 m處電勢(shì)差UCD; (2)推導(dǎo)金屬桿CD從MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)過(guò)程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式,并在圖2中畫(huà)出F-x關(guān)系圖象; (3)求金屬桿CD從MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的全過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱。 答案　(1)金屬桿CD在勻速運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=Blv(l=d),解得E=1.5 V　(D點(diǎn)電勢(shì)高) 當(dāng)x=0.8 m時(shí),金屬桿在導(dǎo)軌間的電勢(shì)差為零。設(shè)此時(shí)桿在導(dǎo)軌外的長(zhǎng)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(diǎn)電勢(shì)高,故CD兩端電勢(shì)差 UCD=-Bl外v,即UCD=-0.6 V (2)桿在導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度l與位置x關(guān)系是l=d=3-x 對(duì)應(yīng)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 θ F=12.5-3.75x(0≤x≤2) 畫(huà)出的F-x圖象如圖所示。 (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(shì)能增加量ΔEp=mg sin θ 故全過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱Q=WF-ΔEp=7.5 J 考點(diǎn)四　電磁感應(yīng)的綜合問(wèn)題 12.(xx安徽理綜,20,6分)英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為,磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)。如圖所示,一個(gè)半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置,環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,環(huán)上套一帶電荷量為+q的小球。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加,其變化率為k,若小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周,則感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做功的大小是(　　) A.0 B.r2qk C.2πr2qk D.πr2qk 答案　D　 13.(xx天津理綜,11,18分)如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ=30的斜面上,導(dǎo)軌電阻不計(jì),間距L=0.4 m。導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN,Ⅰ中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下,Ⅱ中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上,兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=0.5 T。在區(qū)域Ⅰ中,將質(zhì)量m1=0.1 kg,電阻R1=0.1 Ω的金屬條ab放在導(dǎo)軌上,ab剛好不下滑。然后,在區(qū)域Ⅱ中將質(zhì)量m2=0.4 kg,電阻R2=0.1 Ω的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上,由靜止開(kāi)始下滑。cd在滑動(dòng)過(guò)程中始終處于區(qū)域Ⅱ的磁場(chǎng)中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸,取g=10 m/s2。問(wèn) (1)cd下滑的過(guò)程中,ab中的電流方向; (2)ab剛要向上滑動(dòng)時(shí),cd的速度v多大; (3)從cd開(kāi)始下滑到ab剛要向上滑動(dòng)的過(guò)程中,cd滑動(dòng)的距離x=3.8 m,此過(guò)程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少。 答案　(1)由a流向b　(2)5 m/s　(3)1.3 J 14.(xx江蘇單科,13,15分)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),長(zhǎng)為3d,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ,在導(dǎo)軌的中部刷有一段長(zhǎng)為d的薄絕緣涂層。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放,在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng),并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直,且僅與涂層間有摩擦,接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計(jì),重力加速度為g。求: (1)導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ; (2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v; (3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。 答案　(1)tan θ　(2) (3)2mgd sin θ- 15.(xx北京理綜,24,20分) 導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)可以從宏觀和微觀兩個(gè)角度來(lái)認(rèn)識(shí)。如圖所示,固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬直導(dǎo)線MN在與其垂直的水平恒力F作用下,在導(dǎo)線框上以速度v做勻速運(yùn)動(dòng),速度v與恒力F方向相同;導(dǎo)線MN始終與導(dǎo)線框形成閉合電路。已知導(dǎo)線MN電阻為R,其長(zhǎng)度L恰好等于平行軌道間距,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻。 (1)通過(guò)公式推導(dǎo)驗(yàn)證:在Δt時(shí)間內(nèi),F對(duì)導(dǎo)線MN所做的功W等于電路獲得的電能W電,也等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q; (2)若導(dǎo)線MN的質(zhì)量m=8.0 g、長(zhǎng)度L=0.10 m,感應(yīng)電流I=1.0 A,假設(shè)一個(gè)原子貢獻(xiàn)1個(gè)自由電子,計(jì)算導(dǎo)線MN中電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定向移動(dòng)的平均速率ve(下表中列出一些你可能會(huì)用到的數(shù)據(jù)); 阿伏加德羅常數(shù)NA 6.01023 mol-1 元電荷e 1.610-19 C 導(dǎo)線MN的摩爾質(zhì)量μ 6.010-2 kg/mol 　　(3)經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為,金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子與金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞。展開(kāi)你想象的翅膀,給出一個(gè)合理的自由電子的運(yùn)動(dòng)模型;在此基礎(chǔ)上,求出導(dǎo)線MN中金屬離子對(duì)一個(gè)自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向的平均作用力的表達(dá)式。 答案　(1)電動(dòng)勢(shì)E=BLv 導(dǎo)線勻速運(yùn)動(dòng),受力平衡F=F安=BIL 在Δt時(shí)間內(nèi), 外力F對(duì)導(dǎo)線做功W=FvΔt=F安vΔt=BILvΔt 電路獲得的電能W電=qE=IEΔt=BILvΔt 可見(jiàn),F對(duì)導(dǎo)線MN所做的功等于電路獲得的電能W電; 導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2RΔt=IΔtIR=qE=W電 可見(jiàn),電路獲得的電能W電等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q。 (2)7.810-6 m/s　(3)下述解法的共同假設(shè):所有自由電子(簡(jiǎn)稱(chēng)電子,下同)以同一方式運(yùn)動(dòng)。 方法一:動(dòng)量解法 設(shè)電子在每一次碰撞結(jié)束至下一次碰撞結(jié)束之間的運(yùn)動(dòng)都相同,經(jīng)歷的時(shí)間為Δt,電子的動(dòng)量變化為零。 因?yàn)閷?dǎo)線MN的運(yùn)動(dòng),電子受到沿導(dǎo)線方向的洛倫茲力f洛的作用 f洛=evB 沿導(dǎo)線方向,電子只受到金屬離子的作用力和f洛作用,所以 f洛Δt-If=0 其中If為金屬離子對(duì)電子的作用力的沖量,其平均作用力為,則If=Δt 得=f洛=evB 方法二:能量解法 設(shè)電子從導(dǎo)線的一端到達(dá)另一端經(jīng)歷的時(shí)間為t,在這段時(shí)間內(nèi),通過(guò)導(dǎo)線一端的電子總數(shù) N= 電阻上產(chǎn)生的焦耳熱是由于克服金屬離子對(duì)電子的平均作用力做功產(chǎn)生的。 在時(shí)間t內(nèi) 總的焦耳熱Q=NL 由能量守恒得Q=W電=EIt=BLvIt 所以=evB 方法三:動(dòng)力學(xué)解法 因?yàn)殡娏鞑蛔?所以假設(shè)電子以速度ve相對(duì)導(dǎo)線做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 因?yàn)閷?dǎo)線MN的運(yùn)動(dòng),電子受到沿導(dǎo)線方向的洛倫茲力f洛的作用, f洛=evB 沿導(dǎo)線方向,電子只受到金屬離子的平均作用力和f洛作用,二力平衡 即=f洛=evB 16.(xx福建理綜,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(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為d、高為h,上下兩面是絕緣板,前后兩側(cè)面M、N是電阻可忽略的導(dǎo)體板,兩導(dǎo)體板與開(kāi)關(guān)S和定值電阻R相連。整個(gè)管道置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向沿z軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。管道內(nèi)始終充滿電阻率為ρ的導(dǎo)電液體(有大量的正、負(fù)離子),且開(kāi)關(guān)閉合前后,液體在管道進(jìn)、出口兩端壓強(qiáng)差的作用下,均以恒定速率v0沿x軸正向流動(dòng),液體所受的摩擦阻力不變。 (1)求開(kāi)關(guān)閉合前,M、N兩板間的電勢(shì)差大小U0; (2)求開(kāi)關(guān)閉合前后,管道兩端壓強(qiáng)差的變化Δp; (3)調(diào)整矩形管道的寬和高,但保持其它量和矩形管道的橫截面積S=dh不變,求電阻R可獲得的最大功率Pm及相應(yīng)的寬高比d/h的值。 答案　(1)Bdv0　(2)　(3)