專題11電磁感應(yīng)專題12恒定電流

1、專題11 電磁感應(yīng)1. （2012福建卷）.如圖甲，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸始終保持重合.若取磁鐵中心 O為坐標(biāo)原點(diǎn),建立豎直向下正方向的x軸，則圖乙中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖像是答案：B解析：閉合銅環(huán)由高處?kù)o止下落，首先是向上穿過(guò)銅環(huán)的磁通量增大，根據(jù)楞次定律知銅環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流（從上向下看）；從 N 極到O點(diǎn)的過(guò)程中，穿過(guò)銅環(huán)的合磁通量向上且增大，則感應(yīng)電流仍為順時(shí)針?lè)较?；從O點(diǎn)到 S 極的過(guò)程中，穿過(guò)銅環(huán)的合磁通量向上且減小， 則感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较颍?離開(kāi) S 極后，向上穿過(guò)

2、銅環(huán)的磁通量 減小，感應(yīng)電流仍為逆時(shí)針?lè)较?；因銅環(huán)速度越來(lái)越大， 所以逆時(shí)針?lè)较蚋袘?yīng)電流的最大值比順時(shí)針?lè)较蚋袘?yīng)電流的最大值大，故選項(xiàng)B 正確.2. （2012全國(guó)新課標(biāo)）.如圖，均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合；磁場(chǎng)方向垂直于半圓面（紙面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bo.使該線框從靜止開(kāi)始繞過(guò)圓心 Q垂直于半圓面的軸以角速度3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化.為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)B程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率一B的大小應(yīng)為t4 B0A. 0B.2 BoC.烏 D. 記答案：C解析：勻速轉(zhuǎn)

3、動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁場(chǎng)變化時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同即可.勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)12 一 E -BR2式中R為半徑.磁場(chǎng)變化時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E2R2.二者相等可得答案.23. （2012北京高考卷）.物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”.如圖，她把一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開(kāi)關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來(lái)后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過(guò)套環(huán)，閉合開(kāi)關(guān) S的瞬間，套環(huán)立刻跳起.某同學(xué)另Hi n材再探究此實(shí)驗(yàn)連接好電路，經(jīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動(dòng)，對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn), 下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因可能是A .線圈接在了直流電源上B.電源電壓過(guò)高C.所選線圈的匝數(shù)過(guò)多D.所用套環(huán)的材料與老師的不同答案：

4、D解析：無(wú)論實(shí)驗(yàn)用的是交流電還是直流電，閉合開(kāi)關(guān)S 瞬間，穿過(guò)套環(huán)的磁通量均增加，只要套環(huán)的材料是導(dǎo)體，套環(huán)中就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，套環(huán)就會(huì)跳起.如果套環(huán)是塑料材料做的，則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就不會(huì)受安培力作用而跳起.所以答案是D .4. （2012山東卷）.如圖所示，相距為 L的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為，上端接有定值電阻，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率為P,導(dǎo)體棒最終以2V的速度勻速運(yùn)動(dòng).導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度

5、為 g,下列選項(xiàng)正確的是A. P 2mg sinB. P 3mg sinC.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到V時(shí)加速度為gsinD.在速度達(dá)到2V以后勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功答案：AC解析：當(dāng)導(dǎo)體棒第一次勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿導(dǎo)軌方向:2, 2B L v 一”,mg sin ；當(dāng)導(dǎo)體棒第二次達(dá)R到最大速度時(shí)，沿導(dǎo)軌方向：F mg sin2 22B2L2VR,即F=mgsin 0 ,此時(shí)拉力 F的功率 P=FX 2v=2mgvsin 0 ,選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤;當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到 v/2時(shí)，沿B2L2v導(dǎo)軌方向：mg sin 2Rma ,解得a1.一 g sin2導(dǎo)體棒的速度達(dá)到2V以后，拉力與

6、重力的合力做功全部轉(zhuǎn)化為R上產(chǎn)生的焦耳熱，選項(xiàng)錯(cuò)誤.5. （2012四川卷）.半徑為a右端開(kāi)小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體直桿，單位長(zhǎng)度電阻均為 R.圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.桿在圓環(huán)上以速度 v平行于直徑CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良 好接觸，從圓環(huán)中心 o開(kāi)始，桿的位置由e確定，如圖所示.則A . 0=0時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 2BavB . 0 =時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 J3Bav3c . e =0時(shí)，桿受的安培力大小為2B2av(2)R；D. 0二與時(shí)，桿受的安培力大小為323B2av(53)R0答案：AD解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)

7、定律可得Blv （其中l(wèi)為有效長(zhǎng)度），當(dāng)0時(shí)，l 2a,則E Bav；當(dāng) 一時(shí)，l a,則E Bav,故A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)通電直 3導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的大小的計(jì)算公式可得F BIl ,又根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E4B2avI ,當(dāng) 0時(shí)，l 2a, E 2Bav , r R （2）aR0,解得 F 23B av ,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤,53 R0R r（2）R°5當(dāng)0 時(shí)，l a, E Bav, r R ( 1)aR0,解得 F3D選項(xiàng)正確.6. （2012全國(guó)新課標(biāo)）.如圖，一載流長(zhǎng)直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長(zhǎng)直導(dǎo)線右側(cè)，且其長(zhǎng)邊與長(zhǎng)直導(dǎo)線平行.已知在t=0

8、到t=ti的時(shí)間間隔內(nèi)，直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中感應(yīng)電流總是沿順時(shí)針?lè)较?；線框 受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.設(shè)電流i正方向與圖中箭頭方向相同，則i隨時(shí)間t變化的圖線可能是答案：A解析：要求框中感應(yīng)電流順時(shí)針，根據(jù)楞次定律，可知框內(nèi)磁場(chǎng)要么向里減弱（載流直導(dǎo)線中電流正向減?。?，要么向外增強(qiáng)（載流直導(dǎo)線中電流負(fù)向增大）.線框受安培力向左時(shí)， 載 流直導(dǎo)線電流一定在減小，線框受安培力向右時(shí)，載流直導(dǎo)線中電流一定在增大.故答案選A.7. (2012天津卷).如圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距 l=0.5m ,左端接有阻值 R=0.3 的電阻，一質(zhì)量

9、m=0.1kg,電阻r=0.1 的金屬棒 MN置在 導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T,棒在水平向右的外力作用下，由靜止開(kāi)始以a=2m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移 x=9m時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q:Q=2:1 ,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，求(1)棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量q(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q(3)外力做的功W1.0解析：(1)棒勻加速運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間為t,有,at2 x2根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律求電

10、路中產(chǎn)生的平均電流為- EBlx 0.4 0.5 9I 1.5ARr t(rR) t(r R) 3 (0.3 0.1)根據(jù)電流定義式有q ft 1.5 34.5 C(2)撤去外力前棒做勻加速運(yùn)動(dòng)根據(jù)速度公式末速為v at 2 3 6 m/s 撤去外力后棒在安培力作用下做減速運(yùn)動(dòng)，安培力做負(fù)功先將棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，再通過(guò)電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以焦耳熱等于棒的動(dòng)能減少.有_121_ 2Q2Ek mv 0.1 61.8J22(3)根據(jù)題意在撤去外力前的焦耳熱為Qi2Q2 3.6j撤去外力前拉力做正功、安培力做負(fù)功(其大小等于焦耳熱Q)、重力不做功共同使棒的動(dòng)能增大，根據(jù)動(dòng)能定理有Ek WfQ

11、i則 Ek WFQ1Ek 3.6 1.8 5.4 j8. (2012 廣東卷).(18 分)如圖17所示，質(zhì)量為 M的導(dǎo)體棒ab,垂直放在相距為l的平行光滑金屬軌道上.導(dǎo)軌平 面與水平面的夾角為 9,并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為R方向垂直與導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，左側(cè)是水平放置、間距為 d的平行金屬板，R和R分別表示定值電阻和滑動(dòng)變阻器的阻 值，不計(jì)其他電阻.I及棒的速率v.(1)調(diào)節(jié)R=R釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，求通過(guò)棒的電流(2)改變R,待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m帶電量為+q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過(guò)，求此時(shí)的R.解析：(1)當(dāng)R=R棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，由平衡條

12、件Mg sin F安培力F BIl解得|1Mg SinBl感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E Blv電流I 2R解得 v 2MgRsinB2l2(2)微粒水平射入金屬板間，能勻速通過(guò)，由平衡條件mg qU棒沿導(dǎo)軌勻速，由平衡條件Mg sin BI1l金屬板間電壓UI1Rx解得RxmldBMq sin9. (2012上海卷).(14分)如圖，質(zhì)量為 M的足夠長(zhǎng) 金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上.一電阻不計(jì), 質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQa置在導(dǎo)軌上，始終與導(dǎo)軌接觸 良好，PQbc構(gòu)成矩形.棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為，棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱.導(dǎo)軌bc段長(zhǎng)為L(zhǎng),R.以ef為界，其左側(cè)勻強(qiáng)B,在t = 0時(shí)，一水平開(kāi)始時(shí)

13、PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為 R,右側(cè)導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為磁場(chǎng)方向豎直向上，右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為向左的拉力F垂直作用于導(dǎo)軌的 bc邊上，使導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a.(1)求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式；(2)經(jīng)過(guò)多少時(shí)間拉力 F達(dá)到最大值，拉力 F的最大值為多少？(3)某一過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q導(dǎo)軌克服摩才力做功為W求導(dǎo)軌動(dòng)能的增加量.解析：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E= BLv,導(dǎo)軌做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，v=at, E= BLat,s=at2/2,感應(yīng)電流的表達(dá)式為I = BLv/= BLat/ (R+ 2R0 at2/2 ) = BLat/

14、(R+ Rat2),(2)導(dǎo)軌受安培力Fa= BIL=B2L2at/ (R+ Rat2),摩擦力為 Ff= Fn=( m什 BIL)=m什 B2L2at/ (& Rat2),由牛頓定律 F- FaFf=Ma F= M升 Fa+ Ff=Ma m/(1十 ) B2L2at / (&Rat2),上式中當(dāng) Rt = Rat即t =、/RR時(shí)外力F取最大值，F(xiàn) max= Ma+ m> 2-(1+)BL、/品，(3)設(shè)此過(guò)程中導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離為摩擦力做功為 WW= mg/ W= mgs+s,由動(dòng)能定理 W= R,摩擦力為Ff= (m/Fa),- 此 QMa ,Q s =, E=Mas=

15、(W- Q ,mgmg10. (2012江蘇卷).某興趣小組設(shè)計(jì)一種發(fā)電裝置，如圖所示，在磁極與圓柱狀鐵芯之間4形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角“均為一p ,磁場(chǎng)均沿半徑方向，匝數(shù)為N的矩形線圈abcd邊9長(zhǎng)ab=cd=l、bc=ad=2l ,線圈以角速度繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bc與ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中，兩條邊的經(jīng)過(guò)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 圈的總電阻為r,外接電阻為 R,求B,方向始終與兩條邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直，線(1)(3)解析:線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小日線圈切割磁感線時(shí)，bc邊所受安培力的大小 F外接電阻上電流的有效值亶糧淺芯(1) bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度 v-,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em 2_ 2

16、4NBlv ,解得 Em 2NBl(2)電流ImEm安培力 F 2NBIml,解得f 4N(3) 一個(gè)周期內(nèi)，通電時(shí)間t ；T, R上消耗的電能W.22I m Rt,且 W I2RT_ 24NBl解得I3(r R)11. (2012海南卷).如圖,ab和cd是兩條豎直放置的長(zhǎng)直光滑金屬導(dǎo)軌，M明口 M ' N'是兩根用細(xì)線連接的金屬桿，其質(zhì)量分別為m和2m.豎直向上的外力 F作用在桿MN上，使兩桿水平靜止，并剛好與導(dǎo)軌接觸；兩桿的總電阻為 R導(dǎo)軌間距為l .整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直.導(dǎo)軌電阻可忽略，重力加速度為g.在t=0時(shí)刻將細(xì)線燒斷

17、，保持 F不變，金屬桿和導(dǎo)軌始終接觸良好.求(1)細(xì)線少斷后，任意時(shí)刻兩桿運(yùn)動(dòng)的速度之比;(2)兩桿分別達(dá)到的最大速度解析：設(shè)某時(shí)刻 MNM 'N'速度分別為V1、V2.(1) MN和M ' N '動(dòng)量守恒：mv-2mv2=0求出： 上 2V2(2)當(dāng)MN M 'N'的加速度為零時(shí)，速度最大對(duì)M'N'受力平衡：BIl mg| E B1Vl blv2由得：R2mgRmgRVi 21"、 V22T3B 13B 1專題12 恒定電流1. (2012浙江卷).功率為10w的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為 60W的白熾次T相當(dāng). 根據(jù)國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰.假設(shè)每戶家庭有 2只60W的白熾燈，均 用10W的LED燈替代.估算出全國(guó)一年節(jié)省的電能最接近()A.8X108KW hB. 8X 1010KW h C. 8X 1011KW h D. 8 X 1013KW h答案：B 解析：因每只白熾燈和發(fā)光二極管的功率分別為60 W和10 W,按4億戶家庭，每戶家庭每天亮燈6小時(shí)計(jì)算，全國(guó)一年節(jié)省的電能最接近4X 108X2X(60-