2012年高考物理試題分類匯編10-電磁感應(yīng)、楞次定律

1、2012年高考物理試題分類匯編10-電磁感應(yīng)、楞次定律1（2012福建卷）如圖甲，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過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：B2(2012全國新課標(biāo)).如圖，均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面（紙面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大

2、小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化率的大小應(yīng)為A. B. C. D. 答案C解析勻速轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電動勢與磁場變化時感應(yīng)電動勢相同即可。勻速轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電動勢式中R為半徑。磁場變化時感應(yīng)電動勢。二者相等可得答案。3（2012上海卷） 正方形導(dǎo)線框處于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直框平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增加，變化率為k。導(dǎo)體框質(zhì)量為m、邊長為L，總電阻為R，在恒定外力F作用下由靜止開始運(yùn)動。導(dǎo)體框在磁場中的加速度大小為_，導(dǎo)體框中感應(yīng)電流做功的功率為_。答案：F/m，k2L4/R，4（2012北京高考卷）物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”如圖，她

3、把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)，閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起某同學(xué)另找來器材再探究此實(shí)驗(yàn)他連接好電路，經(jīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動，對比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是 A線圈接在了直流電源上B電源電壓過高C所選線圈的匝數(shù)過多D所用套環(huán)的材料與老師的不同答案：D5（2012海南卷）.如圖，EOF和為空間一勻強(qiáng)磁場的邊界，其中EO，F(xiàn)O，且EOOF；為EOF的角平分線，間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里。一邊長為l的正方形導(dǎo)線框沿方向勻速通過磁場，t=0時刻恰好位于圖示位置。規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時針

4、方向時為正，則感應(yīng)電流i與實(shí)踐t的關(guān)系圖線可能正確的是答案：A6（2012山東卷）.如圖所示，相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(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)到時開始勻速運(yùn)動，此時對導(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)體棒最終以的速度勻速運(yùn)動。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，重力加速度為g，下列選項(xiàng)正確的是ABC當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時加速度為D在速度達(dá)到以后勻速運(yùn)動的過程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功答案：AC7（2012四川卷）半徑為a右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和

5、長為2a的導(dǎo)體直桿，單位長度電阻均為R0。圓環(huán)水平固定放置，整個內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，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，桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開始，桿的位置由確定，如圖所示。則 A=0時，桿產(chǎn)生的電動勢為2Bav B=時，桿產(chǎn)生的電動勢為 C=0時，桿受的安培力大小為 D=時，桿受的安培力大小為答案：AD8(2012全國新課標(biāo)).如圖，一載流長直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長直導(dǎo)線右側(cè)，且其長邊與長直導(dǎo)線平行。已知在t=0到t=t1的時間間隔內(nèi)，直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中感應(yīng)電流總是沿順時針方向；線框受到的

6、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)電流順時針，根據(jù)楞次定律，可知框內(nèi)磁場要么向里減弱（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，載流直導(dǎo)線電流一定在減小，線框受安培力向右時，載流直導(dǎo)線中電流一定在增大。故答案選A。8（2012重慶卷）如題21圖所示，正方形區(qū)域MNPQ垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。在外力作用下，一正方形閉合剛性導(dǎo)線框沿QN方向勻速運(yùn)動，t=0時刻，其四個頂點(diǎn)、恰好在磁場邊界中點(diǎn)。下列圖象中能反映線框所受安培力f的大小隨時間t變化規(guī)律的是答案：B9（20

7、12上海卷）（4分）為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計(jì)G與線圈L連接，如圖所示。已知線圈由a端開始繞至b端；當(dāng)電流從電流計(jì)G左端流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)。（1）將磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時，發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向?yàn)開（填“順時針”或“逆時針”）。（2）當(dāng)條形磁鐵從圖中虛線位置向右遠(yuǎn)離L時，指針向右偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向?yàn)開（填“順時針”或“逆時針”）。 答案： （1）順時針，（2）逆時針，10（2012天津卷）.如圖所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)=0.5m，左端接有阻值R=0.3的電阻，一質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.1的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個裝

8、置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a=2m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，當(dāng)棒的位移x=9m時撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1：Q2=2:1，導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動過程中始終與導(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)動過程中，通過電阻R的電荷量q（2）撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2（3）外力做的功WF答案：（18分）解析：（1）棒勻加速運(yùn)動所用時間為t，有 s 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路中產(chǎn)生的平均電流為 A 根據(jù)電流定義式有 C（2）撤去外力

9、前棒做勻加速運(yùn)動根據(jù)速度公式末速為 m/s撤去外力后棒在安培力作用下做減速運(yùn)動，安培力做負(fù)功先將棒的動能轉(zhuǎn)化為電能，再通過電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以焦耳熱等于棒的動能減少。有 J（3）根據(jù)題意在撤去外力前的焦耳熱為J 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Q1）、重力不做功共同使棒的動能增大，根據(jù)動能定理有 則 J11.（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，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直與導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板，R和Rx分別表示定值電阻和滑動

10、變阻器的阻值，不計(jì)其他電阻。（1）調(diào)節(jié)Rx=R，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時，求通過棒的電流I及棒的速率v。（2）改變Rx，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，求此時的Rx。答案：.(18分) 解：（1）當(dāng)Rx=R棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時，由平衡條件安培力解得感應(yīng)電動勢 電流解得 （2）微粒水平射入金屬板間，能勻速通過，由平衡條件棒沿導(dǎo)軌勻速，由平衡條件 金屬板間電壓解得12.（2012上海卷）（14分）如圖，質(zhì)量為M的足夠長金屬導(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PQ放置在導(dǎo)軌上，始終與導(dǎo)軌接觸良好，PQbc構(gòu)成

11、矩形。棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為m，棒左側(cè)有兩個固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長為L，開始時PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R，右側(cè)導(dǎo)軌單位長度的電阻為R0。以ef為界，其左側(cè)勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，右側(cè)勻強(qiáng)磁場水平向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。在t0時，一水平向左的拉力F垂直作用于導(dǎo)軌的bc邊上，使導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，加速度為a。（1）求回路中感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流隨時間變化的表達(dá)式；（2）經(jīng)過多少時間拉力F達(dá)到最大值，拉力F的最大值為多少？（3）某一過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W，求導(dǎo)軌動能的增加量。答案：（1）感應(yīng)電動勢為EBLv，導(dǎo)軌做初速為零的勻加速運(yùn)動，vat，EBLa

12、t，sat2/2，感應(yīng)電流的表達(dá)式為IBLv/R總BLat/（R2R0´at2/2）BLat/（RR0at2），（2）導(dǎo)軌受安培力FABILB2L2at/（RR0at2），摩擦力為FfmFNm（mgBIL）mmgB2L2at/（RR0at2），由牛頓定律FFAFfMa，F(xiàn)MaFAFfMammg（1m）B2L2at/（RR0at2），上式中當(dāng)R/tR0at即t時外力F取最大值，F(xiàn) maxMammg（1m）B2L2，（3）設(shè)此過程中導(dǎo)軌運(yùn)動距離為s，由動能定理W合DEk，摩擦力為Ffm（mgFA），摩擦力做功為WmmgsmWAmmgsmQ，s，DEkMas（WmQ），13（2012江蘇卷

13、）（15分）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形成的兩磁場區(qū)域的圓心角均為，磁場均沿半徑方向，匝數(shù)為N的矩形線圈abcd邊長ab=cd=l、bc=ad=2l，線圈以角速度繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，bc與ad邊同時進(jìn)入磁場，在磁場中，兩條邊的經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向始終與兩條邊的運(yùn)動方向垂直，線圈的總電阻為r，外接電阻為R，求（1）線圈切割磁感線時，感應(yīng)電動勢的大小Em（2）線圈切割磁感線時，bc邊所受安培力的大小F（3）外接電阻上電流的有效值I【答案】(1)、邊的運(yùn)動速度 ， 感應(yīng)電動勢，解得。（2）電流, 安培力 ，解得 .(3)一個周期內(nèi)，通電時間,上消耗的電能

14、，且解得。14.(2012浙江卷)（22分）為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種“閃爍”裝置。如圖所示，自行車后輪由半徑r1=5.0×l0-2m的金屬內(nèi)圈、半徑r2=0.40m的金屬外圈和絕緣輻條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡。在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.l0T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強(qiáng)磁場，其內(nèi)半徑為r1，外半徑為r2、張角=，后輪以角速度=2rad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。若不計(jì)其它電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)。(1)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時，求感應(yīng)電動勢E，并指出曲上的電流方向；(2)當(dāng)

15、金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時，畫出“閃爍”裝置的電路圖； (3)從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時開始，經(jīng)計(jì)算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差Uab隨時間t變化的Uab-t圖象；(4)若選擇的是“1.5V、0.3A”的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作？有同學(xué)提出，通過改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B、后輪外圈半徑r2、角速度 和張角等物理量的大小，優(yōu)化前同學(xué)的設(shè)計(jì)方案，請給出你的評價。答案：15.（2012福建卷）.（20分）如圖甲，在圓柱形區(qū)域內(nèi)存在一方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，在此區(qū)域內(nèi)，沿水平面固定一半徑為r的圓環(huán)形光滑細(xì)玻璃管，環(huán)心0在區(qū)域中心。一質(zhì)量為m、帶電量為q（q>

16、;0）的小球，在管內(nèi)沿逆時針方向（從上向下看）做圓周運(yùn)動。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中。設(shè)小球在運(yùn)動過程中電量保持不變，對原磁場的影響可忽略。（1）在t=0到t=T0 這段時間內(nèi)，小球不受細(xì)管側(cè)壁的作用力，求小球的速度大??；（2）在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大過程中，將產(chǎn)生渦旋電場，其電場線是在水平面內(nèi)一系列沿逆時針方向的同心圓，同一條電場線上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等。試求t=T0 到t=1.5T0 這段時間內(nèi)：細(xì)管內(nèi)渦旋電場的場強(qiáng)大小E；電場力對小球做的功W。答案：16（2012海南卷）.如圖，ab和cd是兩條豎直放置的長直光滑金屬導(dǎo)軌，MN和是兩根用細(xì)線連接的金屬桿，其質(zhì)量分別為m和2