2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 電路和電磁感應(yīng) 第12講 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用練案.doc
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專題四第12講 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用限時: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(xué)質(zhì)量檢測)一段導(dǎo)線abcde位于磁感應(yīng)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(jīng)導(dǎo)線的電流為I,方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)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(jù)幾何關(guān)系可知bcd60,故b與d之間的直線距離也為L,則導(dǎo)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(xué)質(zhì)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(gòu)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(guān)S閉合時i2i1),則下列圖象中正確的是(A)解析當(dāng)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(chǎn)生的感應(yīng)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(zhì)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(xué)另找器材再探究此實驗。他安裝好器材,經(jīng)反復(fù)實驗后發(fā)現(xiàn):磁鐵下方放置圓環(huán),并沒有對磁鐵的振動產(chǎn)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(shù)太小B磁鐵的質(zhì)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(chǎn)生感應(yīng)電流,都能對磁鐵的運動產(chǎn)生阻礙作用,ABC錯;若圓環(huán)的材料為非金屬材料,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,無法對磁鐵產(chǎn)生阻礙作用,故選D。4(2018廈門市高三下學(xué)期第二次質(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)軸,邊緣和轉(zhuǎn)軸處各有一個銅電刷與其緊貼,用導(dǎo)線將電刷與電阻R連接起來形成回路,其他電阻均不計。轉(zhuǎn)動搖柄,使圓盤如圖示方向勻速轉(zhuǎn)動。已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,圓盤半徑為r,電阻的功率為P。則(D)A圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為,流過電阻R的電流方向為從c到dB圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為,流過電阻R的電流方向為從d到cC圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為,流過電阻R的電流方向為從c到dD圓盤轉(zhuǎn)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(shù)幅條組成,它們都切割磁感線,從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,出現(xiàn)感應(yīng)電流,根據(jù)右手定則圓盤上感應(yīng)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(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,得圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBrBrBr2,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(xué)期期中)已知地磁場類似于條形磁鐵產(chǎn)生的磁場,地磁N極位于地理南極。如圖所示,在湖北某中學(xué)實驗室的水平桌面上,放置邊長為L的正方形閉合導(dǎo)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(zhuǎn)90,則翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)90,則翻轉(zhuǎn)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(jù)右手定則,ad邊切割磁感線產(chǎn)生的電流方向沿ad方向,在電源內(nèi)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(chǎn)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(zhuǎn)90,穿過線圈平面的向下磁通量變小,由楞次定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)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(zhuǎn)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(chǎn)生的感應(yīng)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(xué)期模擬)如圖甲所示,螺線管內(nèi)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(yīng)強度B的正方向,螺線管與U形導(dǎo)線框cdef相連,導(dǎo)線框cdef內(nèi)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(dǎo)線框cdef在同一平面內(nèi)。當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)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(nèi)的磁通量最大,最大值mB0SB在t2時刻,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大C在t1t2時間內(nèi),金屬圓環(huán)L有擴張的趨勢D在t1t2時間內(nèi),金屬圓環(huán)L內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流解析當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強度隨時間按圖乙所示規(guī)律變化時,在導(dǎo)線框cdef內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,在t1時刻,感應(yīng)電流為零,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量為零,選項A錯誤;在t2時刻,感應(yīng)電流最大,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大,選項B正確;在t1t2時間內(nèi),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(nèi),導(dǎo)線框cdef內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向感應(yīng)電流,感應(yīng)電流逐漸增大,金屬圓環(huán)L內(nèi)磁通量增大,根據(jù)楞次定律,金屬圓環(huán)L內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流,選項D正確。7(2018山東省濰坊市高三下學(xué)期三模)如圖所示,兩平行導(dǎo)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(dǎo)軌電阻不計。質(zhì)量為m的金屬細(xì)桿靜止在傾斜導(dǎo)軌底端,與導(dǎo)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(yīng)強度隨時間變化關(guān)系為BB0kt(k0),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(dǎo)體棒的電流方向為由b到aC回路中電流的大小為D細(xì)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(yīng)強度均勻增大,產(chǎn)生的感生電動勢,由法拉第電磁感應(yīng)定律得EnSk(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(yīng)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(yīng)電流大小恒定,則細(xì)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(zhì)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(cè)有豎直向上的勻強磁場,磁場寬度大于l,磁感應(yīng)強度大小為B。線框通過一水平細(xì)線繞過光滑定滑輪懸掛一質(zhì)量為m的物體,現(xiàn)由靜止釋放物體,當(dāng)線框有一半進(jìn)入磁場時已勻速運動,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,線框從開始運動到AD邊剛進(jìn)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(xì)繩拉力的最小值為C線框恰全部進(jìn)入磁場時,產(chǎn)生的熱量等于mglD線框有一半進(jìn)入磁場時與線框AD邊剛進(jìn)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(shè)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(jìn)入磁場后加速度變小,故拉力變小,因此釋放瞬間細(xì)繩拉力最小值為T;當(dāng)全部進(jìn)入磁場時,Tmg,TFA,產(chǎn)生的電動勢為EBIv,則I,F(xiàn)ABIL,可得勻速時速度v。由能量守恒,mgl(Mm)v2Q,可得產(chǎn)生的熱量Qmgl(Mm);線框有一半進(jìn)入磁場時,BC兩端的電壓UBlv,框AD邊剛進(jìn)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(xué)期4月模擬)如圖,兩平行金屬導(dǎo)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(yīng)強度大小為B,方向豎直向下。一質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上,在水平外力作用下沿導(dǎo)軌勻速向右滑動,滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好。已知電阻R消耗的功率為P,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為,重力加速度大小為g,導(dǎo)軌的電阻可忽略。求:(1)導(dǎo)體棒勻速運動的速率v;(2)水平外力F的大小。解析(1)設(shè)回路中的電流為I,對電阻R,有PI2R金屬桿產(chǎn)生的電動勢為EBLv根據(jù)歐姆定律I聯(lián)立可得導(dǎo)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(xué)期模擬)在一水平面上,放置相互平行的直導(dǎo)軌MN、PQ,其間距L0.2m,R1、R2是連在導(dǎo)軌兩端的電阻,R10.6,R21.2,虛線左側(cè)3m內(nèi)(含3m處)的導(dǎo)軌粗糙,其余部分光滑并足夠長。ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量為m0.1kg、長度為L0.3m的粗細(xì)均勻的導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒的總電阻r0.3,開始時導(dǎo)體棒處于虛線位置,導(dǎo)軌所在空間存在磁感應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)軌做加速運動,此過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體棒與粗糙導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)及2s內(nèi)流過R1的電荷量;(2)試寫出02s內(nèi)牽引力F隨時間變化的表達(dá)式;(3)如果2s末牽引力F消失,則從2s末到導(dǎo)體棒停止運動過程中R1產(chǎn)生的焦耳熱是多少?解析(1)由速度時間圖象可以看出導(dǎo)體棒做勻加速直線運動,加速度a1.5m/s2vat1.5tm/s水平方向上導(dǎo)體棒受牽引力F、安培力和摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律得FBILfma又fNmgR1、R2并聯(lián)電阻為R0.4根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)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(jù)PFv由題圖乙可知,2s末導(dǎo)體棒的速度為3m/s,可得F0.3N解得0.1根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)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(nèi)FBILmamgmamg即F0.025t0.25(N)。(3)根據(jù)圖象可知2s末導(dǎo)體棒的速度為v3m/s,這時導(dǎo)體棒恰好前進(jìn)了3m,從2s末到導(dǎo)體棒停止運動過程,根據(jù)能量守恒定律得mv2Q總又Q1Q2Q總則Q1(Q1Q2)0.2J。- 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