高考物理二轮突破14能力提升演练 8页

第一篇 专题知能突破 专题四电磁感应现象及其规律的应用　‎ ‎1．如图4－12所示，三个相同的金属圆环内存在不同的有界匀强磁场，虚线表示环的某条直径．已知所有磁场的磁感应强度随时间变化的关系都满足B＝kt，方向如图所示．测得A环中感应电流强度为I，则B环和C环内感应电流强度分别为(　　)‎ 图4－12‎ A．IB＝I，IC＝0B．IB＝I，IC＝2I C．IB＝2I，IC＝2ID．IB＝2I，IC＝0‎ 答案：D ‎2. 图4－13‎ 北半球地磁场的竖直分量向下．如图4－13所示，在北京某中学实验室 的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab 边沿南北方向，ad边沿东西方向．下列说法中正确的是(　　)‎ A．若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势低 B．若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低 C．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→a D．若以ab为轴将线圈向上翻转，则线圈中感应电流方向为a→d→c→b→a 解析：本题考查地磁场分布的特点，用楞次定律判断产生的感应电流的方向．线圈向东平动时，ba和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相同，a点电势比b点电势低，A对；同理，线圈向北平动，则a、b电势相等，高于c、d两点电势，B错；以ab为轴将线圈翻转，向下的磁通量减小了，感应电流的磁场方向应该向下，再由右手螺旋定则知，感应电流的方向为a→b→c→d→a，则C对．‎ 答案：AC 图4－14‎ ‎3.如图4－14所示，将一阴极射线管置于一通电螺线管的正上方且在同一 水平面内，则阴极射线将(　　)‎ A．向外偏转 B．向里偏转 C．向上偏转 D．向下偏转 解析：本题考查右手定则与带电粒子在磁场中受力的知识．由右手定则可知通电螺线管在阴极射线处磁场方向竖直向下，阴极射线带负电，结合左手定则可知其所受洛伦兹力垂直于纸面向外．难度易．‎ 图4－15‎ 答案：A ‎4.如图4－15所示，由导体棒ab和矩形线框cdef组成的“‎10”‎图案在匀 强磁场中一起向右匀速平动，匀强磁场的方向垂直线框平面向里，磁 感应强度B随时间均匀增大，则下列说法正确的是(　　)‎ A．导体棒的a端电势比b端电势高，电势差Uab在逐渐增大 B．导体棒的a端电势比b端电势低 ，电势差Uab在逐渐增大 C．线框cdef中有顺时针方向的电流，电流大小在逐渐增大 D．线框cdef中有逆时针方向的电流，电流大小在逐渐增大 解析：本题考查电磁感应现象和楞次定律．对导体棒ab由右手定则可判断a端电势高，由E＝Blv可知，因为磁感应强度均匀增大，所以Uab变大，故选项A对，B错；对矩形线框cdef，由楞次定律可判断，感应电流的方向为逆时针方向，但由于磁感应强度是均匀增大，所以感应电流是恒定的，不会增大，所以选项C、D都不对．难度中等．‎ 图4－16‎ 答案：A ‎5.(2010·南京毕业班测试)线圈通以如图4－16所示的随时间变化的电流，‎ 则(　　)‎ A．0～t1时间内线圈中的自感电动势最大 B．t1～t2时间内线圈中的自感电动势最大 C．t2～t3时间内线圈中的自感电动势最大 D．t1～t2时间内线圈中的自感电动势为零 解析：线圈中的自感电动势与通入的电流的变化率成正比，即E∝.根据图象分析：0～t1时间内的电流变化率小于t2～t3时间内的电流变化率，A错误，C正确；t1～t2时间内的电流变化率为零，自感电动势为零，B错误，D正确．‎ 答案：CD ‎6．图4－17中a～d所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象，关于回路中产生的感应电动势下列论述正确的是(　　)‎ 图4－17‎ A．图a中回路产生的感应电动势恒定不变 B．图b中回路产生的感应电势势一直在变大 C．图c中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势 D．图d中回路产生的感应电动势先变小再变大 解析：磁通量Φ随时间t变化的图象中，斜率表示感应电动势，所以图a中不产生感应电动势，图b中产生恒定的感应电动势，图c中0～t1时间内的感应电动势大于t1～t2时间内的感应电动势，图d中感应电动势先变小再变大．‎ 图4－18‎ 答案：D ‎7.(2010·苏北四校联考)如图4－18所示，一半圆形铝框处在水平向外的 非匀强磁场中，场中各点的磁感应强度为By＝，y 为该点到地面的距离，c为常数，B0为一定值．铝框平面与磁场垂直，直径ab水平，(空气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中(　　)‎ A．铝框回路磁通量不变，感应电动势为0‎ B．回路中感应电流沿顺时针方向，直径ab两点间电势差为0‎ C．铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度g D．直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下，铝框下落加速度大小可能等于g 解析：由题意知，y越小，By越大，下落过程中，磁通量逐渐增加，A错误；由楞次定律判断，铝框中电流沿顺时针方向，但Uab≠0，B错误；直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下，但直径ab处在磁场较强的位置，所受安培力较大，半圆弧ab的等效水平长度与直径相等，但处在磁场较弱的位置，所受安培力较小，这样整个铝框受安培力的合力向上，故C正确，D错误．‎ 答案：C 图4－19‎ ‎8.如图4－19甲所示，光滑平行金属导 轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角，M、P两端接一阻值为R的定值电阻，阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计．整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上．t＝0时对金属棒施一平行于导轨的外力F，金属棒由静止开始沿导轨向上运动，通过R的感应电流随时间t变化的关系如图4－19乙所示．下列关于穿过回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬时变化率以及a、b两端的电势差Uab和通过金属棒的电荷量q随时间t变化的图象中，正确的是(　　)‎ 解析：设导轨间距为L，通过R的电流I＝＝，因通过R的电流I随时间均匀增大，即金属棒ab的速度v随时间t均匀增大，金属棒ab的加速度a为恒量，故金属棒ab做匀加速运动．磁通量Φ＝Φ0＋BS＝Φ0＋BL×at2＝Φ0＋，A错误；＝＝‎ eq f(1,2)BLat，∝t，B正确；因Uab＝IR，且I∝t，所以Uab∝t，C正确；q＝Δt＝Δt＝＝，q∝t2，D错误．‎ 答案：BC ‎9．电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图4－20甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图4－20乙所示，则对应感应电流的变化为(　　)‎ 图4－20‎ 解析：根据法拉第电磁感应定律E＝n，Φ－t图线的斜率表示瞬时感应电动势的大小，所以0时刻、t0时刻、2t0时刻斜率最大，感应电动势最大；0.5t0时刻、1.5t0时刻斜率为零，感应电动势为零，故图象B正确．‎ 答案：B 图4－21‎ ‎10.如图4－21是用电流传感器(相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研 究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R.图4－22是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图象．关于这些图象，下列说法中正确的是(　　)‎ 图4－22‎ A．图甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 B．图乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 C．图丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 D．图丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 解析：开关S由断开变为闭合瞬间，流过自感线圈的电流为零，流过传感器1、2的电流均为；闭合电路稳定后，流过传感器1的电流为，流过传感器2的电流为；开关断开后，流过传感器1的电流立即变为零，流过传感器2的电流方向相反，从逐渐变为零．‎ 答案：BC 图4－23‎ ‎11.(2010·江苏单科，13)如图4－23所示，两足够长的光滑金属导轨竖直 放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直．一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放．导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I.整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻．求：‎ ‎(1)磁感应强度的大小B；‎ ‎(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；‎ ‎(3)流经电流表电流的最大值Im.‎ 解析：(1)电流稳定后，导体棒做匀速运动 BIL＝mg①‎ 解得B＝②‎ ‎(2)感应电动势E＝BLv③‎ 感应电流I＝④‎ 由②③④式解得v＝.‎ ‎(3)由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为vm 机械能守恒mv＝mgh 感应电动势的最大值Em＝BLvm 感应电流的最大值Im＝，解得Im＝.‎ 答案：(1)　(2)　(3) 图4－24‎ ‎12.如图4－24所示，两根足够长固定平行金属导轨位于倾角θ＝30°‎ 的斜面上，导轨上、下端各接有阻值R＝20Ω的电阻，导轨电 阻忽略不计，导轨宽度L＝‎2m，在整个导轨平面内都有垂直于 导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1T．质量m＝‎0.1kg、‎ 连入电路的电阻r＝10Ω的金属棒ab在较高处由静止释放，当金属棒ab下滑高度h＝‎ ‎3m时，速度恰好达到最大值v＝‎2m/s，金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好．g取‎10m/s2.求：‎ ‎(1)金属棒ab由静止至下滑高度为‎3m的运动过程中机械能的减少量．‎ ‎(2)金属棒ab由静止至下滑高度为‎3m的运动过程中导轨上端电阻R中产生的热量．‎ 解析：(1)金属棒ab机械能的减少量 ΔE＝mgh－mv2＝2.8J.‎ ‎(2)速度最大时金属棒ab产生的电动势 E＝BLv 产生的电流I＝E/(r＋R/2)‎ 此时的安培力F＝BIL 由题意可知，受摩擦力Ff＝mgsin30°－F 由能量守恒得，损失的机械能等于金属棒ab克服摩擦力做功和产生的总电热之和，电热Q＝ΔE－Ffh/sin30°‎ 上端电阻R中产生的热量QR＝Q/4‎ 联立以上几式得：QR＝0.55J.‎ 答案：(1)2.8J　(2)0.55‎