2017年度高考物理（第9讲 电磁感应现象及其规律的应用）二轮真题训练 8页

第9讲 电磁感应现象及其规律的应用 ‎1.(2012·安徽期末)如图所示，在匀强磁场B中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟固定的大导体矩形环M相连接，导轨上放一根金属导体棒ab并与导轨紧密接触，磁感线垂直于导轨所在平面．若导体棒匀速地向右做切割磁感线的运动，则在此过程中M所包围的固定闭合小矩形导体环N中电流表内(　　)‎ A．有自下而上的恒定电流 B．产生自上而下的恒定电流 C．电流方向周期性变化 D．没有感应电流 解析：　导体棒匀速向右运动，M中产生稳定的电流，则通过N中的磁通量保持不变，故N中无感应电流产生，选项D正确．‎ 答案：　D ‎2.如图所示，回路竖直放在匀强磁场中，磁场的方向垂直于回路平面向外．导体AC可以贴着光滑竖直长导轨下滑．设回路的总电阻恒定为R，当导体AC从静止开始下落后，下面叙述中正确的说法有(　　)‎ A．导体下落过程中，机械能守恒 B．导体加速下落过程中，导体减少的重力势能全部转化为在电阻上产生的热量 C．导体加速下落过程中，导体减少的重力势能转化为导体增加的动能和回路中增加的内能 D．导体达到稳定速度后的下落过程中，导体减少的重力势能大于回路中增加的内能 解析：　由于安培力的作用，机械能不守恒，A错误；导体加速下落过程中，除增加回路的内能之外，还有动能产生，B错误，C正确；稳定后，导体减少的重力势能等于回路中增加的内能，D错误．‎ 答案：　C ‎3.(2012·河北衡水中学下学期一调考试)如图所示，水平面内两光滑的平行金属导轨，左端与电阻R相连接，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好．今对金属棒施加一个水平向右的外力F，使金属棒从a位置开始向右做初速度为零的匀加速运动，依次通过位置b和c.若导轨与金属棒的电阻不计，ab与bc的距离相等，关于金属棒在运动过程中的有关说法正确的是(　　)‎ A．金属棒通过b、c两位置时，外力F的大小之比为1∶ B．金属棒通过b、c两位置时，电阻R的电功率之比为1∶2‎ C．从a到b和从b到c的两个过程中，通过金属棒横截面的电荷量之比为1∶1‎ D．从a到b和从b到c的两个过程中，电阻R上产生的热量之比为1∶1‎ 解析：　由v2＝2ax可知，金属棒通过b、c两位置时，金属棒速度之比为1∶，产生的感应电流之比为1∶，所受安培力之比为1∶，由牛顿第二定律可知，外力F的大小之比不是1∶，选项A错误；由电功率公式P＝I2R可知，金属棒通过b、c两位置时，电阻R的电功率之比为1∶2，选项B正确；由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电流定义可得，q＝ΔΦ/R，从a到b和从b到c的两个过程中，ΔΦ相等，所以通过金属棒横截面的电荷量之比为1∶1，选项C正确；由焦耳定律，Q＝I2Rt＝qIR，从a到b和从b到c的两个过程中，电阻R上产生的热量之比为1∶，选项D错误．‎ 答案：　BC ‎4.(2013·天津卷·3)如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2则(　　)‎ A．Q1＞Q2，q1＝q2　　　　　　　 B．Q1＞Q2，q1＞q2‎ C．Q1＝Q2，q1＝q2　 D．Q1＝Q2，q1＞q2‎ 解析：　根据法拉第电磁感应定律E＝Blv、欧姆定律I＝和焦耳定律Q＝I2Rt，得线圈进入磁场产生的热量Q＝·＝，因为lab＞lbc，所以Q1＞Q2.根据＝，＝及q＝Δt得q＝，故q1＝q2.选项A正确，选项B、C、D错误．‎ 答案：　A ‎5.(2013·山东潍坊重点中学联考)如图所示，边长为L的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，中途穿过垂直纸面向里、有理想边界的匀强磁场区域．磁场的宽度大于L，以i表示导线框中的感应电流，从线框刚进入磁场开始计时，取逆时针方向为电流正方向，以下i－t关系图象，可能正确的是(　　)‎ 解析：　边长为L 的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，若进入磁场时所受安培力与重力沿斜面方向的分力平衡，则线框做匀速直线运动，感应电流为一恒定值；完全进入后磁通量不变，感应电流为零，线框做匀加速直线运动；从磁场中出来时，感应电流方向相反，所受安培力大于重力沿斜面方向的分力，线框做减速运动，感应电流减小．所以选项B正确．‎ 答案：　B ‎6．如图甲所示，两根电阻忽略不计的导轨平行放置，导轨左端接电阻R1，右端接小灯泡L，导体棒AB垂直于导轨放置，电阻R1、导体棒AB和小灯泡L的电阻均为R(不计灯泡电阻随温度的变化)，虚线MN右侧有垂直导轨平面的磁场，当导体棒AB从MN左侧某处匀速向右运动时开始计时，磁感应强度随时间变化如图乙所示，若导体棒AB从开始运动到穿越磁场的过程中，灯泡的亮度始终不变，则导体棒AB在穿越磁场前后电阻R1上消耗的功率之比是(　　)‎ ‎　‎ A．1∶1　 B．1∶2‎ C．1∶3　 D．1∶4‎ 解析：　导体棒AB在穿越磁场前的等效电路如图甲所示，有：P前＝2R＝R；导体棒AB在穿越磁场后的等效电路如图乙所示，有：P后＝I2R，所以D正确．‎ 答案：　D ‎7.纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化．一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω.t＝0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示．若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是(　　)‎ 解析：　从导体杆转动切割磁感线产生感应电动势的角度考虑．当导体杆顺时针转动切割圆形区域中的磁感线时，由右手定则判断电动势由O指向A，为正，选项D错误；切割过程中产生的感应电动势E＝BL＝BL2ω，其中L＝2Rsin ωt，即E＝2BωR2sin2ωt，可排除选项A、B，选项C正确．‎ 答案：　C ‎8．磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E－t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为，线圈中的E－t关系图可能是(　　)‎ ‎[‎ 解析：　由公式E＝Blv可知，当刷卡速度减半时，线圈中的感应电动势最大值减半，且刷卡所用时间加倍，故本题正确选项为D.‎ 答案：　D ‎9.‎ ‎(2013·福建卷·18)如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO′平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO′下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律(　　)‎ 解析：　根据导体线框进入磁场的速度的不同分析线框的受力情况、运动情况，从而判断可能的v－t图象．‎ 线框先做自由落体运动，因线框下落高度不同，故线框ab边刚进磁场时，其所受安培力F安与重力mg的大小关系可分以下三种情况：‎ ‎①当F安＝mg时，线框匀速进入磁场，其速度v＝，选项D有可能；‎ ‎②当F安＜mg时，线框加速进入磁场，又因F安＝，因此a＝，即a＝g－，速度v增大，a减小，线框做加速度逐渐减小的加速运动，选项C有可能；③当F安＞mg时，线框减速进入磁场，a＝－g，v减小，a减小，线框做加速度逐渐减小的减速运动，当线框未完全进入磁场而a减为零时，即此时F安＝mg，线框开始做匀速运动，当线框完全进入磁场后做匀加速直线运动，选项B有可能．故不可能的只有选项A.‎ 答案：　A ‎10．(2013·重庆卷·7)小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度为L.‎ ‎(1)判断铜条所受安培力的方向，并说明G1和G2哪个大；‎ ‎(2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小．‎ 解析：　(1)铜条匀速向下运动，由楞次定律可知，其所受安培力竖直向下．根据牛顿第三定律，铜条对磁铁的作用力竖直向下，故G2＞G1.‎ ‎(2)由题意知：G1＝G2－F，F＝G2－G1，由安培力公式 F＝BIL I＝ E＝Blv 联立以上各式，解得B＝ .‎ 答案：　(1)安培力的方向竖直向上，G2＞G1　(2)安培力的大小F＝G2－G1　磁感应强度的大小B＝ ‎11．如图所示，电阻可忽略的光滑平行金属导轨MN、M′N′固定在竖直方向，导轨间距d＝‎0.8 m，下端NN′间接一阻值R＝1.5 Ω的电阻，磁感应强度B＝1.0 T的匀强磁场垂直于导轨平面．距下端h＝‎1.5 m高处有一金属棒ab与轨道垂直且接触良好，其质量m＝‎0.2 kg，电阻r＝0.5 Ω，由静止释放到下落至底端NN′的过程中，电阻R上产生的焦耳热QR＝1.05 J．g＝‎10 m/s2.求：‎ ‎(1)金属棒在此过程中克服安培力所做的功WA；‎ ‎(2)金属棒下滑速度为‎2 m/s时的加速度a；‎ ‎(3)金属棒下滑的最大速度vm.‎ 解析：　(1)设棒ab产生的热量为Qr，由于金属棒与电阻的电流相等，由Q＝I2Rt，‎ 得Qr＝QR＝0.35 J 金属棒克服安培力做的功等于回路中产生的热量，故WA＝Qr＋QR＝1.4 J.‎ ‎(2)当金属棒的速度v＝‎2 m/s时，E＝Bdv，I＝，F安＝BId 再由牛顿第二定律，mg－F安＝ma 解得a＝‎6.8 m/s2.‎ ‎(3)在最低位置金属棒的速度最大，由能量守恒定律，得 mgh－WA＝mv 代入数据，得vm＝‎4 m/s.‎ 答案：　(1)1.4 J　(2)‎6.8 m/s2　(3)‎4 m/s ‎12．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l＝‎0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m＝‎0.02 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止．取g＝1‎0 m/s2，问：‎ ‎(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？‎ ‎(2)棒ab受到的力F多大？‎ ‎(3)棒cd每产生Q＝0.1 J的热量，力F做的功W是多少？‎ 解析：　(1)棒cd受到的安培力为：‎ Fcd＝IlB ①‎ 棒cd在共点力作用下平衡，则：‎ Fcd＝mgsin 30° ②‎ 由①②式，代入数据解得：‎ I＝‎1 A ③‎ 根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c.④‎ ‎(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等，即：‎ Fab＝Fcd 对棒ab，由共点力平衡知：‎ F＝mgsin 30°＋IlB ⑤‎ 代入数据解得：F＝0.2 N． ⑥‎ ‎(3)设在时间t内棒cd产生Q＝0.1 J热量，由焦耳定律知：‎ Q＝I2Rt ⑦‎ 设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势为：‎ E＝Blv ⑧‎ 由闭合电路欧姆定律知：‎ I＝ ⑨‎ 由运动学公式知在时间t内，棒ab沿导轨的位移为：‎ x＝vt ⑩‎ 力F做的功为：‎ W＝Fx ⑪‎ 综合上述各式，代入数据解得：‎ W＝0.4 J． ⑫‎ 答案：　(1)‎1 A　电流方向由d至c　(2)0.2 N　(3)0.4 J