高考物理模拟新题特快专递第五期专题十三、电磁感应 11页

2013高考模拟新题特快专递第五期专题十三、电磁感应1．（2013年浙江省宁波市期末）如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是答案：B解析：根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量变化产生感应电流，能够产生感应电流的是图B。2．（湖北省荆门市2012-2013学年度高三元月调考）老师让学生观察一个物理小实验：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是A．磁铁插向左环，横杆发生转动B．磁铁插向右环，横杆发生转动C．把磁铁从左环中拔出，左环会跟着磁铁运动 D．把磁铁从右环中拔出，右环不会跟着磁铁运动答案：B解析：磁铁插向右环，横杆发生转动；磁铁插向左环，由于左环不闭合，没有感应电流产生，横杆发生转动，选项A错误B正确；把磁铁从左环中拔出，左环不会跟着磁铁运动，把磁铁从右环中拔出，右环会跟着磁铁运动；选项CD错误。3．（2013年江苏省泰州市期末）如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n=100，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值 R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图已所示。下列说法中正确的是A．线圈中的感应电流方向为顺时针方向B．电阻R两端的电压随时间均匀增大C．线圈电阻r消耗的功率为4×10-4WD．前4s内通过R的电荷量为4×10-4C答案：D解析：由楞次定律，线圈中的感应电流方向为逆时针方向，选项A错误；由法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势恒定为E=nS△B/△t=0.1V，电阻R两端的电压不随时间变化，选项B错误；回路中电流I=E/(R+r)=0.02A，线圈电阻r消耗的功率为P=I2r=4×10-4W，选项C正确；前4s内通过R的电荷量为q=It=0.08C，选项D错误。B4．（2013深圳市南山区期末）如图，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，能使圆环中产生感应电流的做法是Ａ．使匀强磁场均匀减少Ｂ．保持圆环水平并在磁场中上下移动Ｃ．保持圆环水平并在磁场中左右移动Ｄ．保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动答案：A解析：根据闭合回路中磁通量变化产生感应电流这一条件，能使圆环中产生感应电流的做法是使匀强磁场均匀减少，选项A正确。bacdef第19题图5．（2013贵州六校联考）在边长为L的等边三角形区域abc内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个边长也为L的等边三角形导线框def在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边ef 始终与磁场的底边界bc在同一直线上，如图所示。取沿顺时针的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流随时间变化的图象是0000tiiiitttABCD【答案】B【解析】开始时三角形def右侧进入磁场切割磁感线，根据右手定则可知，电流方向为顺时针，即为正方向，当两等边三角形完全重合时，产生的感应电流达到最大值，而后三角形def左侧切割磁感线，根据右手定则可知此时电流方向为负，排除选项AC；由题意知三角形def匀速运动，设其速度大小为v，则产生的感应电动势的瞬时值为，可见e与t成正比，进而可知i与t成正比，选项B正确D错误。6．（2013江苏名校质检）如图所示，一个边长为2L的等腰直角三角形ABC区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正。则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是（）ABCD 答案：A解析：在0～t时间内，bc边进入磁场，切割有效长度不变，根据楞次定律可以判断电流逆时针，为正值，大小不变；在t～2t时间内ad边进入磁场，bc边开始穿出磁场，有效长度从零开始逐渐增大，感应电动势从零开始逐渐增大，电流从零开始逐渐增大，根据楞次定律可以判断电流顺时针，为负值；在2t～3t时间内ad边开始穿出磁场，有效长度从逐渐减小到零，感应电动势逐渐减小到零，电流逐渐减小到零，根据楞次定律可以判断电流顺时针，为负值，符合题意的图像是A图。考点：法拉第电磁感应定律的应用点评：本题关键点是弄清楚切割有效长度和电流的方向。7．(2013河南名校联考)图中L是绕在铁心上的线圈，它与电阻R、R0、电键和电池E可构成闭合回路．线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向，当电流的流向与箭头所示的方向相同，该电流为正，否则为负．电键K1和K2都处于断开状态．设在t=0时刻，接通电键K1，经过一段时间，在t=t1时刻，再接通电键K2，则能正确表示L中的电流I随时间t的变化图线的是：（）答案：A解析：t=0时刻，接通电键K1，由于线圈自感的作用，L中的电流I逐渐增大。在t=t1时刻，再接通电键K2，线圈产生自感电动势，电流逐渐减小，选项A正确。8．（2013年江苏省泰州市期末） 如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U型导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列选项中正确的是A．在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大B．在t2时刻，金属圆环L内的磁通量最大C．在t1~t2时间内，金属圆环L内有逆时针方向的感应电流D．在t1~t2时间内，金属圆环L有收缩的趋势答案：BD解析：当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，在导线框cdef内产生感应电动势和感应电流，在t1时刻，感应电流为零，金属圆环L内的磁通量为零，选项A错误；在t2时刻，感应电流最大，金属圆环L内的磁通量最大，选项B正确；由楞次定律，在t1~t2时间内，导线框cdef内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐增大，金属圆环L内磁通量增大，根据楞次定律，金属圆环L内有顺时针方向的感应电流，选项C错误；在t1~t2时间内，金属圆环L有收缩的趋势，选项D正确。9．（2013江苏名校质检）一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框平面与磁场垂直，线框的右边紧贴着磁场边界，如图甲所示。t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场。外力F随时间t变化的图线如图乙所示。已知线框质量m=1kg、电阻R=1Ω。以下说法正确的是A.做匀加速直线运动的加速度为1m/s2B.匀强磁场的磁感应强度为TC.线框穿过磁场过程中,通过线框的电荷量为CD.线框穿过磁场的过程中,线框上产生的焦耳热为1.5J9．答案：ABC 解析：本题考查的是电磁感应定律相关问题，开始时，，由图可知t=1.0s时安培力消失，线框刚好离开磁场区域，则线框边长：；由t=1.0s时，F=3N，,得到，；，故D错，ABC正确。10．（2013江苏名校质检）如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为θ，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B.有一质量为m长为l的导体棒从ab位置获得平行于斜面的，大小为v的初速度向上运动，最远到达a′b′的位置，滑行的距离为s，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ.则(　　)A.上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B.上滑过程中电流做功发出的热量为mv2－mgs(sinθ＋μcosθ)C.上滑过程中导体棒克服安培力做的功为mv2D.上滑过程中导体棒损失的机械能为mv2－mgssinθ10．答案：ABD解析：本题考查的是电磁感应定律和力学的综合问题，上滑过程中开始时导体棒的速度最大，受到的安培力最大为；根据能量守恒，上滑过程中电流做功发出的热量为mv2－mgs(sinθ＋μcosθ)；上滑过程中导体棒克服安培力做的功等于产生的热也是mv2 －mgs(sinθ＋μcosθ)；上滑过程中导体棒损失的机械能为mv2－mgssinθ；11．（2013深圳市南山区期末）如图，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈。下面说法正确的是Ａ．闭合开关S时，A、B灯同时亮，且达到正常Ｂ．闭合开关S时，B灯比A灯先亮，最后一样亮Ｃ．闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样亮Ｄ．断开开关S时，A灯与B灯同时慢慢熄灭答案：BD解析：由于自感的作用，闭合开关S时，B灯比A灯先亮，最后一样亮，选项AC错误B正确；断开开关S时，L中产生自感电动势，A灯与B灯同时慢慢熄灭，选项D正确。12．(16分)（2013江苏省连云港市期末）如图甲所示，一对足够长的平行粗糙导轨固定在水平面上，两导轨间距l=1m，左端之间用R=3Ω的电阻连接，导轨的电阻忽略不计。一根质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体杆静止置于两导轨上，并一两导轨垂直。整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上。现用水平向右的拉力F拉导体杆，拉力F与时间t的关系如图乙所示，导体杆恰好做匀加速直线运动。在0~2s内拉力F所做的功为W=J，重力加速度g=10m/s2。求：(1)导体杆与导轨间的动摩擦因数μ；(2)在0~2s内通过电阻R的电量q；(3)在0~2s内电阻R上产生的热电量Q。解析：．⑴设导体杆的加速度为a，则t时刻导体杆的速度v=at产生的感应电动势为E=Blv电路中的感应电流为 导体杆上所受的安培力为由牛顿第二定律可知：即代入数字得：N（3分）由图象可知：F=3+2tN（1分）由于物体做匀加速直线运动，加速度a为常数，比较两式可得：a=2m/s2，m=0.4（2分）⑵在F作用的时间内，导体杆的位移为m（1分）在时间t内的平均感应电动势平均电流为通过的电荷量（2分）代入数得q=4C（1分）⑶t=2s时刻，导体杆的速度v=at=4m/s。（1分）在力F的作用过程中，设电路中产生的总热量为Q′。由动能定理可知（2分）代入数字可得J（1分）由串联电路的知识可知J（2分）13．（18分）（2013山东省滨州一中期末）如图甲所示，电阻不计，间距为的平行长金属导轨置于水平面内，阻值为的导体棒固定连接在导轨左端，另一阻值也为的导体棒垂直放置到导轨上，与导轨接触良好，并可在导轨上无摩擦移动。现有一根轻杆一端固定在中点，另一端固定于墙上，轻杆与导轨保持平行，两棒间距为 。若整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，且从某一时刻开始，磁感应强度随时间按图乙所示的方式变化。（1）求在0～时间内流过导体棒的电流的大小与方向；（2）求在时间内导体棒产生的热量；（3）1.5时刻杆对导体棒的作用力的大小和方向。解：（1）在0～时间内，磁感应强度的变化率产生感应电动势的大小流过导体棒ef的电流大小有楞次定律可判断电流方向为（2）在时间内，磁感应强度的变化率产生感应电动势的大小流过导体棒ef的电流大小时间内导体棒ef产生的热量（3）在时，磁感应强度 Ef棒受安培力：方向水平向左：根据导体棒受力平衡，杆对导体棒的作用力为方向为向右的拉力。MNPQR1R2BabSθθ14．（2013广东省韶关市一模）如图所示，足够长的金属导轨MN、PQ平行放置，间距为L，与水平面成θ角，导轨与定值电阻R1和R2相连，且R1=R2=R，R1支路串联开关S，原来S闭合．匀强磁场垂直导轨平面向上，有一质量为m、有效电阻也为R的的导体棒ab与导轨垂直放置，它与导轨的接触粗糙且始终接触良好，现让导体棒ab从静止开始释放，沿导轨下滑，当导体棒运动达到稳定状态时速率为V，此时整个电路消耗的电功率为重力功率的．已知重力加速度为g，导轨电阻不计，求：（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小和达到稳定状态后导体棒ab中的电流强度I；（2）如果导体棒ab从静止释放沿导轨下滑x距离后运动达到稳定状态，在这一过程中回路中产生的电热是多少？（3）导体棒ab达到稳定状态后，断开开关S，从这时开始导体棒ab下滑一段距离后，通过导体棒ab横截面的电量为q，求这段距离是多少？解析：．（1）回路中的总电阻为：当导体棒ab以速度V匀速下滑时棒中的感应电动势为：E=BLV此时棒中的感应电流为：此时回路的总电功率为：（2分）此时重力的功率为：（2分） 据题给条件有：解得：（2分）（2分）（2）设导体棒ab与导轨间的滑动摩擦力大小为f，根据能的转化和守恒定律可知：解得：（2分）导体棒ab减少的重力势能等于增加的动能、回路中产生的焦耳热以及克服摩擦力做功的和：（2分）解得：（2分）（3）S断开后，回路中的总电阻为：设这一过程经历的时间为Δt，这一过程回路中的平均感应电动势为，通过导体棒ab的平均感应电流为，导体棒ab下滑的距离为S，则：得：（2分）解得：（2分）