专题11电磁感应（测）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版） 16页

www.ks5u.com ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ 一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）‎ ‎1．如图甲所示，水平面上的不平行导轨MN、PQ上放着两根光滑导体棒ab、cd，两棒间用绝缘丝线系住；开始时匀强磁场垂直纸面向里，磁感强度B随时间t的变化如图乙所示．则以下说法正确的是： （ ）‎ A．在t0时刻导体棒ab中无感应电流 B．在t0时刻导体棒ab所受安培力方向水平向左 C．在0～t0时间内回路电流方向是acdba D．在0～t0时间内导体棒ab始终静止 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题只要楞次定律的第二种表达掌握好了，本题可以直接利用楞次定律的“来拒去留”进行判断，要注意时安培力为0。‎ ‎2．如图（a)所示，半径为r的带缺口刚性金属圆环固定在水平面内，缺口两端引出两根导线，与电阻R构成闭合回路。若圆环内加一垂直于纸面变化的磁场，变化规律如图(b)所示。规定磁场方向垂直纸面向里为正，不计金属圆环的电阻。以下说法正确的是： （ ）‎ A．0-1s内，流过电阻R的电流方向为a→b B．1-2s内，回路中的电流逐渐减小 C．2-3s内，穿过金属圆环的磁通量在减小 D．t=2s时，Uab＝‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】注意磁通量变化量的方向，先判断穿过线圈的磁通量的变化情况，然后后根据楞次定律判断电流方向，此时线圈相当于一个电源，一定要注意这个电源有没有内阻 ‎3．如图所示，A，B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕中间竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的。若用磁铁分别接近这两个圆环，则下面说法正确的是： （ ）‎ A．磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开 B．磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动 C．磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动 D．磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 当磁铁的靠近时，导致圆环A的磁通量变大，从而由楞次定律可得圆环A的感应电流，又处于磁场中，则受到的安培力作用，使它远离磁铁，即被推开；若磁铁的远离时，导致圆环A 的磁通量变小，从而由楞次定律可得圆环A的感应电流，又处于磁场中，则受到的安培力作用，使它靠近磁铁，即被吸引；而对于圆环B，当磁铁的靠近时，虽磁通量变大，有感应电动势，但由于不闭合，所以没有感应电流，则不受安培力作用．所以对于圆环B，无论靠近还是远离，都不会有远离与吸引等现象，故D正确，ABC错误；‎ ‎【名师点睛】当磁铁的运动，导致两金属圆环的磁通量发生变化，对于闭合圆环，从而由楞次定律可得线圈中产生感应电流，则处于磁铁的磁场受到安培力，使圆环运动；对于不闭合圆环，虽有感应电动势，但没有感应电流，则不受安培力作用。‎ ‎4．如图(a)所示,在光滑水平面上用恒力F拉质量为1 kg的单匝均匀正方形铜线框,在1位置以速度v0=3 m/s进入匀强磁场时开始计时t=0,此时线框中感应电动势为1 V,在t=3 s时刻线框到达2位置开始离开匀强磁场.此过程中vt图象如图(b)所示,那么： （ ）‎ A.线框右侧边两端MN间的电压为0.25 V B.恒力F的大小为0.5 N C.线框完全离开磁场的瞬间位置3的速度大小为3 m/s D.线框完全离开磁场的瞬间位置3的速度大小为1m/s ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由b图象看出，在t=3s时刻线框到达2位置开始离开匀强磁场时与线框进入时速度相同，则线框出磁场与进磁场运动情况完全相同，则知线框完全离开磁场的瞬间位置3速度与t=2s时刻的速度相等，即为2m/s．故CD错误．故选B。‎ ‎【名师点睛】本题要抓住速度-时间图象的斜率表示加速度．根据加速度的变化判断物体的受力情况．还注意分析线框出磁场与进磁场运动情况的关系，就能正确解答。‎ ‎5．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合正方形线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，则拉力对环做功之比Wa：Wb等于： （ ）‎ A． 1：2 B． 2：1 C． 1：4 D． 4：1‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题综合了感应电动势、焦耳定律、电阻定律，关键根据功能关系得到外力对环做的功的表达式，运用比例法进行分析．‎ ‎6．如图，虚线P、Q、R间存在着磁感应强度大小相等，方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，磁场宽度均为L．一等腰直角三角形导线框abc，ab边与bc边长度均为L，bc边与虚线边界垂直．现让线框沿bc方向匀速穿过磁场区域，从c点经过虚线P开始计时，以逆时针方向为导线框感应电流i的正方向，则下列四个图像中能正确表示i一t图像的是： （ ）‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 线框刚进入磁场时磁通量向里增加，感应磁场向外，因此感应电流方向为逆时针，电流应为正，选项B错误；随着线框的运动，导线切割磁感线长度增加，感应电流增加，由于边的长度为L，故电流正向增加的时间为，由于左边磁场宽度为L ‎，故当线框全部进入至进入右边磁场之前，感应电流一直增加，进入右边磁场之后，由楞次定律可知，磁通量向里减小，故感应电流的磁场应该向里，故感应电流为顺时针，且逐渐增加，时间为；当线框全部进入右边后至出磁场的过程中，磁通量向外减小，故感应电流的磁场向外，可知感应电流为逆时针，符合这个规律只有A，故A正确。‎ ‎【名师点睛】该题实际上由第一时间段内的感应电流的大小变化和方向就可以判定结果，把后面的每一段都分析，就是为了能够熟练楞次定律的应用。‎ ‎7．如图4（甲）所示，两平行光滑导轨倾角为30°，相距10 cm，质量为10 g的直导线PQ水平放置在导轨上，从Q向P看的侧视图如图4（乙）所示。导轨上端与电路相连，电路中电源电动势为12.5 V，内阻为0.5 Ω，限流电阻R=5Ω，R′为滑动变阻器，其余电阻均不计。在整个直导线的空间中充满磁感应强度大小为1T的匀强磁场（图中未画出），磁场方向可以改变，但始终保持垂直于直导线。若要保持直导线静止在导轨上，则电路中滑动变阻器连入电路电阻的极值取值情况及与之相对应的磁场方向是： （ ）‎ A.电阻的最小值为12Ω，磁场方向水平向右 B．电阻的最大值为25 Ω，磁场方向垂直斜面向左上方 C．电阻的最小值为7 Ω，磁场方向水平向左 D．电阻的最大值为19.5 Ω，磁场方向垂直斜面向右下方 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】金属棒静止在斜面上，受力平衡．根据左手定则判断出安培力的方向，再根据平衡条件和安培力公式求出电路中电流，再由欧姆定律求解电阻。‎ ‎8．如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图．一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面积为A的小喷口，喷口离地的高度为h ‎．管道中有一绝缘活塞．在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b，长度均为L，其中棒b的两端与一理想电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中．当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为s．若液体的密度为ρ，重力加速度为g，不计所有阻力．则下列说法不正确是： （ ）‎ A．活塞移动的速度为 B．该装置的功率为 C．磁感强度B的大小为 D．电压表的读数为 ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 因为装置的功率即为安培力的功率，即， ，所以磁感强度B的大小为，故选项C正确；电压表的读数为金属棒b切割磁场产生的电动势为：，故选项D错误。‎ ‎【名师点睛】本题涉及的内容较多，并且难度较大，在第一问中要根据液体的流量相同来求解，这是平时不常遇到的，学生不容易想到的。‎ ‎9．如图甲所示，面积为S的n匝圆形闭合线圈内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小随时间周期性变化，如图乙所示，已知线圈的电阻为R，则下列说法正确的是： （ ）‎ A.线圈内产生的感应电动势最大值为SB0(V) B. 线圈内产生的感应电流最小值为(A)‎ C. 线圈内产生的感应电动势周期为4s D.0-1s内线圈内产生的感应电流沿顺时针方向 ‎【答案】CD ‎【名师点睛】此题是对楞次定律及法拉第电磁感应定律的考查；关键是知道B-t线的斜率等于磁感应强度的变化率，斜率越大，则感应电动势越大；根据楞次定律能判断感应电流的方向。‎ ‎10．如图所示，一U 形金属导轨竖直倒置，相距为 L，磁感应强度的大小为B的匀强磁场与导轨平面垂直．一阻值为R、长度为L、质量为m的导体棒在距磁场上边界h处静止释放．导体棒进入磁场后速度减小，最终速度稳定时离磁场上边缘的距离为H.导体棒从静止开始运动到速度刚稳定的整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻．下列说法正确的是： （ ）‎ A. 整个运动过程中回路的最大电流为 B．整个运动过程中导体棒产生的焦耳热为 C．整个运动过程中导体棒克服安培力所做的功为mgH D．整个运动过程中回路电流的功率为 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ 由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，产生的感应电流最大，设最大速度为vm．‎ 对于自由下落的过程，根据机械能守恒得：mgh=mvm2‎ 感应电流的最大值为：‎ 代入解得：．故A正确．‎ 由于导体棒先做减速运动，I减小，P减小，故D错误．故选AB.‎ ‎【名师点睛】本题分析导体棒的运动情况是解题的基础，熟练推导出安培力与速度的关系式，正确分析功能关系，再根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力等等电磁学常用的规律求解。‎ ‎11．如图所示，一面积为S，电阻为R的N匝矩形线圈处于一个交变的磁场中，磁感应强度的变化规律为B=B0sinωt．下列说法正确的是： （ ）‎ A．线框中会产生交变电流 B．在t=时刻，线框中感应电流达到最大值 C．从t=0到t=这一过程中通过导体横截面积的电荷量为 D．若只增大变化磁场的频率，则线框中感应电流的频率也将增加，但电流的有效值不变 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ 由题意可知，矩形线圈处于一个交变的磁场中，从而导致穿过线圈的磁通量变化，则产生感应电流，故A正确；线圈中产生感应电流的瞬时表达式，为，当在时刻，线框中感应电流达到最大值，故B正确；根据电量的表达式，，从t=0到t=这一过程中通过导体磁通量变化为B0S，所以横截面积的电荷量为为N，故C错误；若只增大变化磁场的频率，则线框中感应电流的频率也将增加，导致最大值也增加，所以有效值也增大，故D错误．故选AB。‎ ‎【名师点睛】考查法拉第电磁感应定律的应用，学会如何求解横截面积的电荷量，注意横截面积的电荷量还与线圈的匝数有关，同时掌握最大值与频率有关，以及有效值与最大值的关系。‎ ‎12．如图所示电路中，电源电动势为E（内阻不可忽略），线圈L的电阻不计．以下判断正确的是： （ ）‎ A．闭合S稳定后，电容器两端电压为E B．闭合S稳定后，电容器的a极板带负电 C．断开S的瞬间，通过R1的电流方向向右 D．断开S的瞬间，通过R2的电流方向向右 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】在分析此类型题目时，一定要注意线圈的特点，如果是理想线圈，则阻抗很大，类似与断路，阻抗消失后，电阻为零，类似一条导线，另外需要注意在开关闭合时，线圈和谁串联，则影响谁，在开关断开时，线圈和谁能组成闭合回路，则影响谁，‎ 二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）‎ ‎13．（10分） 如图甲所示，一对足够长的平行粗糙导轨固定在与水平面夹角为370的斜面上，两导轨间距为l=1m，下端接有R=3Ω的电阻，导轨的电阻忽略不计；一根质量m=0.5kg、电阻r=1Ω(导轨间部分)的导体杆垂直静置与两导轨上，并与两导轨接触良好；整个装置处于磁感应强度大小B=2T、 垂直于导轨平面向上的匀强磁场中；现用平行于斜面向上的拉力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；重力加速度g=10m/s2，sin370=0.6，cos370=0.8；求导体杆的加速度大小和导体杆与导轨间的动摩擦因数μ。‎ ‎【答案】2m/s2, 0.5‎ ‎【名师点睛】此题是电磁感应的力学问题，主要考查法拉第电磁感应定律及牛顿第二定律的应用；解题时要根据物理情景找到力F与时间的函数关系，再与所给的图像对比斜率及截距等数据求解未知量.‎ ‎14．（10分）如图所示，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为30°的斜面上，导轨宽度为L，导轨下端接有电阻R，两导轨间存在一方向垂直于斜面向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场，轻绳一端平行于斜面系在质量为m的金属棒上，另一端通过定滑轮竖直悬吊质量为的小木块。第一次经金属棒从PQ位置由静止释放，发现金属棒沿导轨下滑，第二次去掉轻绳，让金属棒从PQ位置由静止释放。已知两次下滑过程中金属棒始终与导轨接触良好，且在金属棒下滑至底端MN前，都已经达到了平衡状态。导轨和金属棒的电阻都忽略不计，已知，（h为PQ位置与MN位置的高度差）。求：‎ ‎（1）金属棒两次运动到MN时的速度大小之比；‎ ‎（2）金属棒两次运动到MN过程中，电阻R产生的热量之比。‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎（2）第一次下滑至MN位置的过程中，根据动能定理可得 第二次下滑至MN位置的过程中，根据动能定理可得 两次运动过程中，电阻R产生的热量之比为 ‎【名师点睛】本题是电磁感应与力学知识的综合应用，关键是安培力的分析和计算，它是联系力学与电磁感应的桥梁。‎ ‎15．（15分）图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨，处在垂直于导轨所在平面（纸面）的匀强磁场中（图中未画出）。导轨的a1b1、a2b2、c1d1、c2d2段均竖直。MN、PQ分别为两根粗细均匀的金属细杆，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触，MN通过一细线悬挂在力传感器下，t＝0时PQ在竖直向上的外力T作用下从图（a）中所示位置由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动，力传感器记录的拉力随时间变化的图像如图（b）所示。已知匀强磁场的磁感强度为B＝1T，a1b1与a2b2间距离与两细杆的长度均为L1＝0.5m， MN、PQ的电阻均为R＝5Ω，回路中其它部分的电阻不计，重力加速度g取10m/s2，求：‎ ‎（1）金属杆PQ运动的加速度a； （2）c1d1与c2d2间的距离L2； ‎ ‎（3）0~1.0s内通过MN的电量q；‎ ‎【答案】（1）8 m/s2（2）0.0714m；（3）0.0875C ‎【解析】‎ ‎（2）0.5~1.0s内 由图（b）可知＝0.05 N/s，可求出L2＝m≈0.0714m ‎（3）0~0.5s内PQ运动的位移是x1＝at2=3m，扫过的面积为L1x1‎ ‎0.5~1.0s内PQ运动的位移是x2＝3s1=9m，扫过的面积为L2x2‎ ‎0~1.0s内通过MN的电量，可求出q＝0.0875C ‎【名师点睛】此题是对法拉第电磁感应定律及安培力的考查；解题时关键是根据物理规律列出函数关系时，然后结合给定的物理图线来解决。注意图线的斜率的物理意义；电量的求解一定要记住一个导出公式。‎ ‎16．（15分）如图，绝缘光滑斜面倾角θ=370，在区域I内有垂直于斜面向上的匀强磁场，区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为B ‎=1T，宽度均为d=0．4m，MN为两磁场的分界线．质量为0．06kg的矩形线框abcd，边长分别为L=0．6m和d=0．4m，置于斜面上端某处，ab边与磁场边界、斜面底边平行．由静止释放线框，线框沿斜面下滑，恰好匀速进入区域I，已知线框的总电阻R=0．5Ω．‎ ‎（1）求ab边在区域I内运动时，线框的速度v0的大小；‎ ‎（2）求当ab边刚进入区域Ⅱ时，线框的发热功率P；‎ ‎（3）将ab边进入区域Ⅱ时记为t=0时刻，为使线框此后能以大小为0．4m/s2方向沿斜面向上的加速度做匀变速运动，需在线框上施加一沿斜面方向的外力，求t=0时的外力F；‎ ‎（4）请定性画出（3）的情景中，t=0之后外力F随时间t变化的图像．‎ ‎【答案】（1）（2）（3）（4）如图所示；‎ ‎【解析】‎ ‎（1）由 解得 ‎（4）线框减速到零所需时间：‎ 下行距离