高考物理備考30分鐘課堂集訓(xùn)系列專(zhuān)題9電磁感應(yīng)

1、專(zhuān)題9 電磁感應(yīng) 一、選擇題(本大題共12個(gè)小題，共60分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1如圖1所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為e，內(nèi)阻r不能忽略r1和r2是兩個(gè)定值電阻，l是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈開(kāi)關(guān)s原來(lái)是斷開(kāi)的從閉合開(kāi)關(guān)s到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定為止的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)r1的電流i1和通過(guò)r2的電流i2的變化情況是 ()ai1開(kāi)始較大而后逐漸變小bi1開(kāi)始很小而后逐漸變大ci2開(kāi)始很小而后逐漸變大di2開(kāi)始較大而后逐漸變小解析：閉合開(kāi)關(guān)s時(shí)，由于l是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈，產(chǎn)生反向的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，所以開(kāi)始時(shí)i2很小而i較大，隨著電流達(dá)到穩(wěn)定

2、，線圈的自感作用減小，i2開(kāi)始逐漸變大，由于分流導(dǎo)致穩(wěn)定電路中r1中的電流減小故選a、c. 答案：ac2(2011·山東模擬)如圖2所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量 為m的銅質(zhì)矩形線圈當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈 中線ab正上方等高快速經(jīng)過(guò)時(shí)，若線圈始終不動(dòng)，則關(guān)于線圈受到的支持力fn及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的正確判斷是()afn先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左bfn先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左cfn先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右dfn先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右解析：當(dāng)磁鐵沿矩形線圈中線ab正上方通過(guò)時(shí)，線圈中向下的磁通量先增加后減小，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流的方向

3、(從上向下看)先逆時(shí)針再順時(shí)針，則線圈先上方為n極下方為s極，后改為上方為s極下方為n極，根據(jù)同名磁極相斥、異名磁極相吸，則線圈受到的支持力先大于mg后小于mg，線圈受到向右的安培力，則水平方向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右d項(xiàng)正確答案：d3一環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)第1 s內(nèi)磁感線垂直線圈平面(即垂直于紙面)向里，如圖3甲所示若磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖3乙所示，那么第3 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小與其各處所受安培力的方向是 ()圖3a大小恒定，沿順時(shí)針?lè)较蚺c圓相切b大小恒定，沿著圓半徑指向圓心c逐漸增加，沿著圓半徑離開(kāi)圓心d逐漸增加，沿逆時(shí)針?lè)较蚺c圓相切解析：由圖乙知，第3 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度b逐漸增

4、大，變化率恒定，故感應(yīng)電流的大小恒定再由楞次定律，線圈各處受安培力的方向都使線圈面積有縮小的趨勢(shì)，故沿半徑指向圓心b項(xiàng)正確答案：b4如圖4所示，光滑絕緣水平面上有一矩形線圈沖入一勻強(qiáng)磁 場(chǎng)，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外 面時(shí)的一半，設(shè)磁場(chǎng)寬度大于線圈寬度，那么 ()a線圈恰好在剛離開(kāi)磁場(chǎng)的地方停下b線圈在磁場(chǎng)中某位置停下c線圈在未完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)即已停下d線圈完全離開(kāi)磁場(chǎng)以后仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)停下來(lái)解析：線圈沖入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受安培力作用做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減少同理，線圈沖出勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，動(dòng)能也減少，進(jìn)、出時(shí)減少的動(dòng)能都等于安培力做的功由于進(jìn)入時(shí)的速度大，故感應(yīng)電流

5、大，安培力大，安培力做的功也多，減少的動(dòng)能也多，線圈離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中，損失的動(dòng)能少于它在磁場(chǎng)外面時(shí)動(dòng)能的一半，因此線圈離開(kāi)磁場(chǎng)仍繼續(xù)運(yùn)動(dòng)d項(xiàng)正確答案：d5兩塊水平放置的金屬板間的距離為d，用導(dǎo)線與一個(gè)n匝線圈相連，線圈電阻為r，線圈中有豎直方向的磁場(chǎng)，電阻r與金屬板連接，如圖5所示，兩板間有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量q的油滴恰好處于靜止，則線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的變化情況和磁通量的變化率分別是 ()a磁感應(yīng)強(qiáng)度b豎直向上且正增強(qiáng)，b磁感應(yīng)強(qiáng)度b豎直向下且正增強(qiáng)，c磁感應(yīng)強(qiáng)度b豎直向上且正減弱，d磁感應(yīng)強(qiáng)度b豎直向下且正減弱，解析：由平衡條件知，下金屬板帶正電，故電流應(yīng)從線圈下端流出，由楞次定律可以判定磁

6、感應(yīng)強(qiáng)度b豎直向上且正減弱或豎直向下且正增強(qiáng)，a、d錯(cuò)誤；因mgq，ur，en，聯(lián)立可求得，故只有c項(xiàng)正確答案：c6如圖6所示，豎直平面內(nèi)的虛線上方是一勻強(qiáng)磁場(chǎng)b，從虛線下方豎直上拋一正方形線圈，線圈越過(guò)虛線進(jìn)入磁場(chǎng)，最后又落回原處，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線圈平面保持在豎直平面內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，則 ()a上升過(guò)程克服磁場(chǎng)力做的功大于下降過(guò)程克服磁場(chǎng)力 做的功b上升過(guò)程克服磁場(chǎng)力做的功等于下降過(guò)程克服磁場(chǎng)力做的功c上升過(guò)程克服重力做功的平均功率大于下降過(guò)程中重力的平均功率d上升過(guò)程克服重力做功的平均功率等于下降過(guò)程中重力的平均功率解析：線圈上升過(guò)程中，加速度增大且在減速，下降過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜，有加速

7、、減速或勻速等，把上升過(guò)程看做反向的加速，可以比較當(dāng)運(yùn)動(dòng)到同一位置時(shí)，線圈速度都比下降過(guò)程中相應(yīng)的速度要大，可以得到結(jié)論：上升過(guò)程中克服安培力做功多；上升過(guò)程時(shí)間短，故正確選項(xiàng)為a、c. 答案：ac7如圖7所示，在平行于水平地面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方有三個(gè)線圈，從相同的高度由靜止開(kāi)始同時(shí)釋放，三個(gè)線圈都是用相同的金屬材料制成的邊長(zhǎng)一樣的正方形，a線圈有一個(gè)缺口，b、c線圈閉合，但b線圈的導(dǎo)線比c線圈的粗，則()圖7a三個(gè)線圈同時(shí)落地ba線圈最先落地ca線圈最后落地 db、c線圈同時(shí)落地解析：由于a線圈上有缺口，a中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不受安培力的阻礙作用，所以a線圈先落地，b正確b、c線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程

8、中，受安培力與重力作用，滿(mǎn)足：mgmam密·4l·sr電所以4密lsg4密lsa4密g4密aag，由于b、c線圈起始下落高度相同，材料相同，所以a相同，進(jìn)入相同的磁場(chǎng)，b、c線圈同時(shí)落地，d選項(xiàng)正確答案：bd8某輸電線路橫穿公路時(shí)，要在地下埋線通過(guò)，為了保護(hù)線路不至于被壓壞，預(yù)先鋪設(shè)結(jié)實(shí)的過(guò)路鋼管，再讓輸電線從鋼管中穿過(guò)電線穿管的方案有兩種：甲方案是鋪設(shè)兩根鋼管，兩條輸電線分別從兩根鋼管中穿過(guò)；乙方案是只鋪設(shè)一根鋼管，兩條輸電線都從這一根鋼管中穿過(guò)，如圖8所示如果輸電導(dǎo)線輸送的電流很大，那么，以下說(shuō)法正確的是()圖8a無(wú)論輸送的電流是恒定電流還是交變電流，甲、乙兩方案都是可

9、行的b若輸送的電流是恒定電流，甲、乙兩方案都是可行的c若輸送的電流是交變電流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的d若輸送的電流是交變電流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的解析：若輸送的電流是恒定電流，甲、乙兩方案都是可行的，b正確輸電線周?chē)嬖诖艌?chǎng)，交變電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，因此在輸電過(guò)程中輸電線因電流變化引起自感現(xiàn)象，當(dāng)輸電線上電流很大時(shí)，強(qiáng)大的自感電流有可能將鋼管融化，造成事故，所以甲方案是不可行的在乙方案中，兩條輸電線中的電流方向相反，產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消，使自感現(xiàn)象的影響減弱到可以忽略不計(jì)的程度，是可行的，c正確此題類(lèi)似于課本中提到的“雙線并繞”答案：bc9(2011·寧波模擬)如

10、圖9所示，水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌，左端接有電阻r，勻強(qiáng)磁場(chǎng)b豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi)，質(zhì)量一定的金屬棒pq垂直導(dǎo)軌放置今使棒以一定的初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其通過(guò)位置a、b時(shí)，速率分別為va、vb，到位置c時(shí)棒剛好靜止，設(shè)導(dǎo)軌與棒的電阻均不計(jì)，a到b與b到c的間距相等，則金屬棒在由a到b和由b到c的兩個(gè)過(guò)程中 ()a回路中產(chǎn)生的內(nèi)能不相等b棒運(yùn)動(dòng)的加速度相等c安培力做功相等d通過(guò)棒橫截面積的電荷量相等解析：棒由a到b再到c的過(guò)程中，速度逐漸減小根據(jù)eblv，e減小，故i減小再根據(jù)fbil，安培力減小，根據(jù)fma，加速度減小，b錯(cuò)誤由于a與b、b與c間距相等，故從a到b安培力做的功大于從b到

11、c安培力做功，故a正確，c錯(cuò)誤再根據(jù)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，qt得q，故d正確答案：ad10如圖10所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示位置勻速向右拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)若第一次用0.3 s拉出，外力所做的功為w1，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s拉出，外力所做的功為w2，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量為q2，則 ()aw1w2，q1q2 bw1w2，q1q2cw1w2，q1q2 dw1w2，q1q2解析：設(shè)線框長(zhǎng)為l1，寬為l2，其電阻為r.第一次拉出速度為v1，第二次拉出速度為v2，則v13v2.勻速拉出磁場(chǎng)時(shí)，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有w1f1l1bi1l2l1b2l2

12、2l1v1/r，同理w2b2l22l1v2/r，故w1w2；又由于線框兩次拉出過(guò)程中，磁通量的變化量相等，即12，由qittt，得：q1q2.故正確答案為選項(xiàng)c.答案：c11如圖11所示，兩根水平放置的相互平行的金屬導(dǎo)軌ab、cd，表面光滑，處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒pq垂直于導(dǎo)軌放在上面，以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，欲使棒pq停下來(lái)，下面的措施可行的是(導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，棒pq有電阻)()a在棒pq右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根同樣的金屬棒b在棒pq棒右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根質(zhì)量和電阻均比棒pq大的金屬棒c將導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接起來(lái)d將導(dǎo)軌的a、c兩端和b、d兩端分別用導(dǎo)線連接起來(lái)解析：在棒pq右

13、側(cè)放金屬棒時(shí)，回路中會(huì)有感應(yīng)電流，使金屬棒加速，棒pq減速，當(dāng)兩者獲得共同速度時(shí)，回路中感應(yīng)電流為零，兩棒都將做勻速運(yùn)動(dòng)，a、b項(xiàng)錯(cuò)誤當(dāng)一端或兩端用導(dǎo)線連接時(shí)，棒pq的動(dòng)能將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而最終靜止，c、d兩選項(xiàng)正確答案：cd12如圖12所示，在pq、qr區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場(chǎng)的邊界p重合導(dǎo)線框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如圖所示從t0時(shí)刻開(kāi)始，線框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域以abcdef為線框中的電動(dòng)勢(shì)e的正方向，則如圖13所示的四個(gè)et關(guān)系示意圖中正確的是()圖12圖13解析：由右手定則和eblv

14、判定水平位移從0l時(shí)eblv；從l2l時(shí)，e0；從2l3l時(shí)，e3blv；從3l4l時(shí)，e2blv，可知圖c正確 答案：c二、計(jì)算題(本大題共4個(gè)小題，共40分，解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)13(9分)(2011·宣武模擬)如圖14所示，光滑的u形金屬導(dǎo)軌mnnm水平的固定在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，導(dǎo)軌的寬度為l，其長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，m、m之間接有一個(gè)阻值為r的電阻，其余部分電阻不計(jì)一質(zhì)量為m、電阻也為r的金屬棒ab恰能放在導(dǎo)軌之上，并與導(dǎo)軌接觸良好給棒施加一個(gè)水平向右的瞬間作用力，棒就沿軌道以初速度v0開(kāi)始向右滑行求：(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)

15、時(shí)，棒中的瞬時(shí)電流i和棒兩端的瞬時(shí)電壓u分別為多大？(2)當(dāng)棒的速度由v0減小到v0/10的過(guò)程中，棒中產(chǎn)生的焦耳熱q是多少？14(9分)一根電阻r0.6 的導(dǎo)線彎成一個(gè)圓形線圈，圓半徑r1 m，圓形線圈質(zhì)量m1 kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側(cè)有垂直線圈平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.5 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖15所示若線圈以初動(dòng)能e05 j沿x軸方向滑進(jìn)磁場(chǎng)，當(dāng)進(jìn)入磁場(chǎng)0.5 m時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電能為e3 j求：圖15(1)此時(shí)線圈的運(yùn)動(dòng)速度的大?。?2)此時(shí)線圈與磁場(chǎng)左邊緣兩交接點(diǎn)間的電壓；(3)此時(shí)線圈加速度的大小解析：(1)設(shè)線圈的速度為v，由能量守恒定律得e0emv2.解得：v2

16、m/s.(2)線圈切割磁感線的有效長(zhǎng)度l2 m，電動(dòng)勢(shì)eblv v，電流i a，兩交接點(diǎn)間的電壓uir1×0.6× v v.(3)fmabil，所以a2.5 m/s2.答案：(1)2 m/s(2) v(3)2.5 m/s215(10分)如圖16所示，豎直放置的等距離金屬導(dǎo)軌寬0.5 m，垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b4 t，軌道光滑、電阻不計(jì)，ab、cd為兩根完全相同的金屬棒，套在導(dǎo)軌上可上下自由滑動(dòng)，每根金屬棒的電阻為1 .今在ab棒上施加一個(gè)豎直向上的恒力f，這時(shí)ab、cd恰能分別以0.1 m/s的速度向上和向下做勻速滑行(g取10 m/s2)試求：圖 1

17、6(1)兩棒的質(zhì)量；(2)外力f的大小解析：(1)根據(jù)右手定則，可以判定電路中電流方向是沿acdba流動(dòng)的設(shè)ab棒的質(zhì)量為m1，cd棒的質(zhì)量為m2.取cd棒為研究對(duì)象，受力分析，根據(jù)平衡條件可得bilm2g其中i，得m20.04 kg，根據(jù)題意判斷可知m10.04 kg.(2)取兩根棒整體為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件可得fm1gm2g0.8 n.答案：(1)0.04 kg0.04 kg(2)0.8 n16(12分)(2011·廣東模擬)如圖17所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為r的電阻區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度為s.一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒mn置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到f0.5v0.4(n)(v為金屬棒速度)的水平外力作用，從磁場(chǎng)的左邊界由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，測(cè)得電阻兩端電壓隨時(shí)間均勻增大(已知：l1 m，m1 kg，r0.3 ，r0.2 ，s1 m)圖17(1)分析并說(shuō)明該金屬棒在磁場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)；(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小；(3)若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿(mǎn)足vv0x，且棒在運(yùn)動(dòng)到ef處時(shí)恰好靜止，則外力f作用的時(shí)間為多少？(4)若在棒