高考物理二轮复习 专题整合突破四 电路和电磁感应 第11讲 电磁感应规律及应用素能特训-人教版高三全册物理试题.doc

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1、电磁感应规律及应用一、选择题(本题共8小题，每小题8分，共64分，其中15为单选题，68为多选题)12015新疆维吾尔自治区检测如图所示，用粗细均匀、电阻率相同的导线绕制的直角边长为l或2l的四个闭合导体线框a、b、c、d，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，在每个线框刚进入磁场时，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是()AUaUbUcUdBUaUbUdUcCUaUbUcUd DUbUaUdUc答案B解析 由电阻定律，各个线框的电阻分别为Ra，Rb、Rc、Rd，设线框刚进入磁场时的速度为v，各线框MN边有效切割长度分别为l、l、2l、2l，各线框MN边的内阻分别为ra

2、、rb、rc、rd，则各边产生的感应电动势分别为EaBlv、EbBlv、Ec2Blv、Ed2Blv，由闭合电路欧姆定律知，各线框中的感应电流分别为Ia、Ib、Ic、Id，M、N两点间的电压分别为UaEaIara、UbEbIbrb、UcEcIcrc、UdEdIdrd，分别代入数据，可知UaUbUdUc，故选项B正确，其他选项错误。22015南昌一模如图所示，abcd是边长为L，每边电阻均相同的正方形导体线框，今维持线框以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过倾角为45的三角形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。线框b点在O位置时开始计时，则在t时间内，a、b二点的电势差U随时间t的变化

3、图线为()答案D解析tL/v时刻，ab边完全进入磁场，电动势EBLv，ab间的电压等于路端电压，UabBLv，C错误；t时刻，线框完全进入磁场，ab间的电压等于电动势E，A、B错误，只有D正确。32015唐山一模如图所示，一呈半正弦形状的闭合线框abc，acl，匀速穿过边界宽度也为l的相邻磁感应强度大小相同的匀强磁场区域，整个过程中线框中感应电流图象为(取顺时针方向为正方向)()答案B解析当b点到左边界时，切割磁感线有效长度最大，故此时感应电流为Imax，方向为顺时针方向；当b点到达两磁场边界时，在左、右两部分磁场中线框有效长度均有最大值，由右手定则可知，左、右磁场在线框中产生的感应电流方向均

4、为逆时针方向，故感应电流最大值为2Imax，只有B项正确。4. 2015福建高考如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中()APQ中电流先增大后减小BPQ两端电压先减小后增大CPQ上拉力的功率先减小后增大D线框消耗的电功率先减小后增大答案C解析导体棒产生的电动势为EBLv，其等效电路如图所示，总电阻为R总RR，在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中，总电阻

5、先增大后减小，总电流先减小后增大，所以A项错误；PQ两端电压为路端电压UEIR，即先增大后减小，所以B项错误；拉力的功率等于克服安培力做功的功率，有P安IE，先减小后增大，所以C项正确；根据功率曲线可知当外电阻R时输出功率最大，而外电阻先由小于R开始增加到R，再减小到小于R的某值，所以线框消耗的功率先增大后减小，又再增大再减小，所以D项错误。52015辽宁五校联考如图所示，边长为2L的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一个边长为L粗细均匀的正方形导线框abcd，其所在平面与磁场方向垂直，导线框的对角线与虚线框的对角线在一条直线上，导线框各边的电阻大小均为R。在导线框

6、从图示位置开始以恒定速度v沿对角线方向进入磁场，到整个导线框离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是()A导线框进入磁场区域时产生顺时针方向的感应电流B导线框中有感应电流的时间为C导线框的bd对角线有一半进入磁场时，整个导线框所受安培力大小为D导线框的bd对角线有一半进入磁场时，导线框a、c两点间的电压为答案D解析根据楞次定律，线框刚进入磁场时，线框中的磁通量增加，感应出的磁场方向与原磁场方向相反，线框中的电流方向为逆时针方向，A错；线框中有电流的时间为线框进入磁场过程及线框离开磁场过程，所以总的时间为t，B错；bd边有一半进入磁场时，产生的感应电流大小为I，F安，C错；bd边有一半进入磁场时，

7、产生感应电动势大小为EBLv，ac部分电阻占电路总电阻的一半，Uac，D正确。62015廊坊模拟如图所示，竖直面内有一个闭合导线框ACDE(由细软导线制成)挂在两固定点A、D上，水平线段AD为半圆的直径，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂一重物，使导线处于绷紧状态。在半圆形区域内，有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。设导线框的电阻为r，圆的半径为R，在将导线上的C点以恒定角速度(相对圆心O)从A点沿圆弧移动的过程中，若不考虑导线中电流间的相互作用，则下列说法正确的是()A在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，导线框中感应电流的方向先逆时针，后顺时针B在C从A点沿圆弧移动到

8、图中ADC30位置的过程中，通过导线上C点的电荷量为C当C沿圆弧移动到圆心O的正上方时，导线框中的感应电动势最大D在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，导线框中产生的电热为答案ABD解析由题意知，在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，直角三角形的面积先增大后减少，穿过直角三角形的磁通量先增大后减少，由楞次定律知导线框中感应电流的方向先逆时针，后顺时针，则选项A正确；在C从A点沿圆弧移动到图中ADC30位置的过程中，通过导线上C点的电荷量qItt，则选项B正确；设DC与AD间夹角为，通过导线框的磁通量B2Rsin2Rcos2R2BsincosR2Bsin2，所以通过导线框的磁通量表达式为R2Bsin

9、t，当C沿圆弧移动到圆心O的正上方时，导线框中的磁通量最大，而感应电动势为零，则选项C错误；在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，对t的表达式求导得：ER2Bcost，产生的热量为Q，则选项D正确。72015郑州预测如图所示，两根平行长直金属轨道，固定在同一水平面内，间距为d，其左端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。一质量为m的导体棒ab垂直于轨道放置，且与两轨道接触良好，导体棒与轨道之间的动摩擦因数为。导体棒在水平向右、垂直于棒的恒力F作用下，从静止开始沿轨道运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中导体棒始终与轨道保持垂直)，设导体棒接入电路的电阻为r，轨

10、道电阻不计，重力加速度大小为g0，在这一过程中()A导体棒运动的平均速度为B流过电阻R的电荷量为C恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于回路产生的电能D恒力F做的功与安培力做的功之和大于导体棒增加的动能答案BD解析当棒的速度达到最大时，也就是棒受力平衡时，列棒的平衡方程得FmgBIl，而I，EBlv，代入得v，而导体棒做的是加速度减小的加速运动，最后匀速，所以棒的平均速度，所以A选项是错误的。流过电阻R的电荷量q，所以B选项是正确的。以棒为研究对象，根据动能定理：WFW克摩擦W克安培mv2所以恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于棒动能的增量和回路中电能的和，C选项是错误的。恒力F做的功与安培力做的功

11、之和等于导体棒增加的动能与克服摩擦力做功的和，因此D选项正确。82014四川高考如图所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小。质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形，其有效电阻为0.1 ，此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B(0.40.2t) T，图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则()At1 s时，金属杆中感应电流方向从C到DBt3 s时，金属杆中感应电流方向从D到CCt1 s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1

12、NDt3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N答案AC解析由光滑U形金属框和金属杆组成的闭合回路，B(0.40.2t) T，由法拉第电磁感应定律和楞次定律可知，能产生恒定的感应电流，方向是顺时针方向，所以通过金属杆中感应电流方向从C到D，A选项正确，B选项错误。磁感应强度的有效值为BBsin30(0.20.1t) T，所以E0.1 V，I1 A，F安BIL(0.40.2t)N，所以当t1 s时，F安0.2 N，对杆受力分析如图，FPF安cos0.20.1 N，所以C选项正确，当t3 s时， F安0.2 N对杆受力分析如图，FHF安cos0.20.1 N，所以D选项错误。二、计算题(本题共

13、2小题，共36分，需写出规范的解题步骤)92015合肥质检如图(a)所示，平行长直导轨MN、PQ水平放置，两导轨间距L0.5 m，导轨左端M、P间接有一阻值R0.2 的定值电阻，导体棒ab质量m0.1 kg，与导轨间的动摩擦因数0.1，导体棒垂直于导轨放在距离左端为d1.0 m处，导轨和导体棒始终接触良好，电阻均忽略不计。整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，t0时刻，磁场方向竖直向下，此后，磁感应强度B随时间t的变化如图(b)所示，不计感应电流磁场的影响。取重力加速度g10 m/s2。(1)求t0时棒所受到的安培力F0；(2)分析前3 s时间内导体棒的运动情况并求前3 s内棒所受的摩擦力f随时

14、间t变化的关系式；(3)若t3 s时，突然使ab棒获得向右的速度v08 m/s，同时垂直棒施加一方向水平、大小可变化的外力F，使ab棒的加速度大小恒为a4 m/s2、方向向左。求从t3 s到t4 s的时间内通过电阻的电荷量q。答案(1)F00.025 N(2)f0.0125(2t) N(tF00.025 N所以t0时棒静止不动，加速度为零，这以后磁感应强度B都小于B0，棒所受到的安培力都小于最大静摩擦力，故前3 s时间内导体棒静止不动，电流恒为I0.25 A在03 s的时间内，磁感应强度BB0kt0.20.1t因导体棒静止不动，故棒在水平方向受安培力和静摩擦力，合力为零fBIL(0.20.1t

15、)0.250.5 N0.0125(2t) N(t3 s)(3)3.04.0 s时间内磁感应强度大小恒为B20.1 T，ab棒做匀变速运动，t24.0 s3.0 s1.0 s设t4.0 s时速度大小为v，位移为x，则vv0at24 m/sxt26 m在这段时间内的平均电动势为在这段时间内通过电阻的电荷量为qt2t21.5 C102015广东高考如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L0.4 m。导轨右端接有阻值R1 的电阻。导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好。导体棒及导轨的电阻均不计。导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L。从0时刻开始，磁感应

16、强度B的大小随时间t变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s后刚好进入磁场。若使棒在导轨上始终以速度v1 m/s做直线运动，求：(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E；(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。答案(1)E0.04 V(2)F0.04 Nit1(A)(1.0 st1.2 s)解析(1)棒进入磁场前，回路中磁场均匀变化，由法拉第电磁感应定律有ES(0.4)2 V0.04 V(2)棒进入磁场后磁场的磁感应强度大小不变，棒切割磁感线，产生电动势，当棒与bd重合时，产生电动势EBLv0.50.41 V0.2 V此时棒受到的安培力最大，则FBL0.04 N棒通过abd区域所用时间t0.2 s在通过的过程中，感应电动势为EtB2v(t1.0 s)vt1 (V)电流it1 (A)(1.0 st1.2 s)