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1、2013高考模擬新題特快專遞第五期
專題十三、電磁感應
1.(2013年浙江省寧波市期末)如圖所示,矩形線框在磁場內(nèi)做的各種運動中,能夠產(chǎn)生感應電流的是
答案:B
解析:根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件,閉合回路內(nèi)磁通量變化產(chǎn)生感應電流,能夠產(chǎn)生感應電流的是圖B。
2.(湖北省荊門市2012-2013學年度高三元月調(diào)考)老師讓學生觀察一個物理小實驗:一輕質(zhì)橫桿兩側各固定一金屬環(huán),橫桿可繞中心點自由轉動,老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán),后又取出插向另一個小環(huán),同學們看到的現(xiàn)象是
A.磁鐵插向左環(huán),橫桿發(fā)生轉動
B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉動
C.把磁鐵從左環(huán)中拔出,左環(huán)會跟著磁鐵
2、運動?
D.把磁鐵從右環(huán)中拔出,右環(huán)不會跟著磁鐵運動
答案:B
解析:磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉動;磁鐵插向左環(huán),由于左環(huán)不閉合,沒有感應電流產(chǎn)生,橫桿發(fā)生轉動,選項A錯誤B正確;把磁鐵從左環(huán)中拔出,左環(huán)不會跟著磁鐵運動,把磁鐵從右環(huán)中拔出,右環(huán)會跟著磁鐵運動;選項CD錯誤。
3.(2013年江蘇省泰州市期末)如圖甲所示,一個圓形線圈的匝數(shù)n=100,線圈面積S=200cm2,線圈的電阻r=1Ω,線圈外接一個阻值R=4Ω的電阻,把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中,磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖已所示。下列說法中正確的是
A.線圈中的感應電流方向為順時針方向
B.電阻R兩端的
3、電壓隨時間均勻增大
C.線圈電阻r消耗的功率為4×10-4W
D.前4s內(nèi)通過R的電荷量為4×10-4C
答案:D
解析:由楞次定律,線圈中的感應電流方向為逆時針方向,選項A錯誤;由法拉第電磁感應定律,產(chǎn)生的感應電動勢恒定為E=nS△B/△t=0.1V,電阻R兩端的電壓不隨時間變化,選項B錯誤;回路中電流I=E/(R+r)=0.02A,線圈電阻r消耗的功率為P=I2r=4×10-4W,選項C正確;前4s內(nèi)通過R的電荷量為q=It=0.08C,選項D錯誤。
B
4.(2013深圳市南山區(qū)期末)如圖,一個金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的勻強磁場中,能使圓環(huán)中產(chǎn)生感應電流的做法是
A.使勻
4、強磁場均勻減少
B.保持圓環(huán)水平并在磁場中上下移動
C.保持圓環(huán)水平并在磁場中左右移動
D.保持圓環(huán)水平并使圓環(huán)繞過圓心的豎直軸轉動
答案:A
解析:根據(jù)閉合回路中磁通量變化產(chǎn)生感應電流這一條件,能使圓環(huán)中產(chǎn)生感應電流的做法是使勻強磁場均勻減少,選項A正確。
b
a
c
d
e
f
第19題圖
5.(2013貴州六校聯(lián)考)在邊長為L的等邊三角形區(qū)域abc內(nèi)存在著垂直紙面向外的勻強磁場,一個邊長也為L的等邊三角形導線框def在紙面上以某一速度向右勻速運動,底邊ef始終與磁場的底邊界bc在同一直線上,如圖所示。取沿順時針的電流為正,在線框通過磁場的過程中,其感應電流隨時間
5、變化的圖象是
0
0
0
0
t
i
i
i
i
t
t
t
A B C D
【答案】 B
【解析】開始時三角形def右側進入磁場切割磁感線,根據(jù)右手定則可知,電流方向為順時針,即為正方向,當兩等邊三角形完全重合時,產(chǎn)生的感應電流達到最大值,而后三角形def左側切割磁感線,根據(jù)右手定則可知此時電流方向為負,排除選項AC;由題意知三角形def勻速運動,設其速度大小為v,則產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值為,可見e與t成正比,進而可知i與t成正比,
6、選項B正確D錯誤。
6.(2013江蘇名校質(zhì)檢)如圖所示,一個邊長為2L的等腰直角三角形ABC區(qū)域內(nèi),有垂直紙面向里的勻強磁場,其左側有一個用金屬絲制成的邊長為L的正方形線框abcd,線框以水平速度v勻速通過整個勻強磁場區(qū)域,設電流逆時針方向為正。則在線框通過磁場的過程中,線框中感應電流i隨時間t變化的規(guī)律正確的是( )
A B C D
答案:A
解析:在0~t時間內(nèi),bc邊進入磁場,切割有效長度不變,根據(jù)楞次定律可以判斷電流逆時針,為正值,大小不變;在t~2t時間內(nèi)ad邊進入
7、磁場,bc邊開始穿出磁場,有效長度從零開始逐漸增大,感應電動勢從零開始逐漸增大,電流從零開始逐漸增大,根據(jù)楞次定律可以判斷電流順時針,為負值;在2t~3t時間內(nèi)ad邊開始穿出磁場,有效長度從逐漸減小到零,感應電動勢逐漸減小到零,電流逐漸減小到零,根據(jù)楞次定律可以判斷電流順時針,為負值,符合題意的圖像是A圖。
考點:法拉第電磁感應定律的應用
點評:本題關鍵點是弄清楚切割有效長度和電流的方向。
7.(2013河南名校聯(lián)考)圖中L是繞在鐵心上的線圈,它與電阻R、R0、電鍵和電池E可構成閉合回路.線圈上的箭頭表示線圈中電流的正方向,當電流的流向與箭頭所示的方向相同,該電流為正,否則為負.電鍵
8、K1和K2都處于斷開狀態(tài).設在t=0時刻,接通電鍵K1,經(jīng)過一段時間,在t=t1時刻,再接通電鍵K2,則能正確表示L中的電流I隨時間t的變化圖線的是:( )
答案:A
解析:t=0時刻,接通電鍵K1,由于線圈自感的作用,L中的電流I逐漸增大。在t=t1時刻,再接通電鍵K2,線圈產(chǎn)生自感電動勢,電流逐漸減小,選項A正確。
8.(2013年江蘇省泰州市期末)如圖甲所示,螺線管內(nèi)有一平行于軸線的磁場,規(guī)定圖中箭頭所示方向為磁感應強度B的正方向,螺線管與U型導線框cdef相連,導線框cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導線框cdef在同一平面內(nèi),當螺線管內(nèi)的磁感應強度隨時間按圖
9、乙所示規(guī)律變化時,下列選項中正確的是
A.在t1時刻,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大
B.在t2時刻,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大
C.在t1~ t2時間內(nèi),金屬圓環(huán)L內(nèi)有逆時針方向的感應電流
D.在t1~ t2時間內(nèi),金屬圓環(huán)L有收縮的趨勢
答案:BD
解析:當螺線管內(nèi)的磁感應強度隨時間按圖乙所示規(guī)律變化時,在導線框cdef內(nèi)產(chǎn)生感應電動勢和感應電流,在t1時刻,感應電流為零,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量為零,選項A錯誤;在t2時刻,感應電流最大,金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大,選項B正確;由楞次定律,在t1~ t2時間內(nèi),導線框cdef內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向感應電流,感應電流逐漸增大,金屬圓環(huán)L內(nèi)磁通量增大
10、,根據(jù)楞次定律,金屬圓環(huán)L內(nèi)有順時針方向的感應電流,選項C錯誤;在t1~ t2時間內(nèi),金屬圓環(huán)L有收縮的趨勢,選項D正確。
9.(2013江蘇名校質(zhì)檢)一正方形金屬線框位于有界勻強磁場區(qū)域內(nèi),線框平面與磁場垂直,線框的右邊緊貼著磁場邊界,如圖甲所示。t=0時刻對線框施加一水平向右的外力F,讓線框從靜止開始做勻加速直線運動穿過磁場。外力F隨時間t變化的圖線如圖乙所示。已知線框質(zhì)量m=1kg、電阻R=1Ω。以下說法正確的是
A. 做勻加速直線運動的加速度為1m/s2
B.勻強磁場的磁感應強度為T
C.線框穿過磁場過程中,通過線框的電荷量為C
D.線框穿過磁場的過程中,線框上產(chǎn)生的焦耳
11、熱為 1.5J
9.答案:ABC
解析:本題考查的是電磁感應定律相關問題,開始時,,由圖可知t=1.0s時安培力消失,線框剛好離開磁場區(qū)域,則線框邊長:;由t=1.0s時,F(xiàn)=3N,,得到,;,故D錯,ABC正確。
10.(2013江蘇名校質(zhì)檢)如圖所示,平行金屬導軌與水平面間的傾角為θ,導軌電阻不計,與阻值為R的定值電阻相連,勻強磁場垂直穿過導軌平面,磁感應強度為B.有一質(zhì)量為m長為l的導體棒從ab位置獲得平行于斜面的,大小為v的初速度向上運動,最遠到達a′b′的位置,滑行的距離為s,導體棒的電阻也為R,與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ.則( )
A.上滑過程中導體棒受到的最大安培力
12、為
B.上滑過程中電流做功發(fā)出的熱量為mv2-mgs(sin θ+μcos θ)
C.上滑過程中導體棒克服安培力做的功為mv2
D.上滑過程中導體棒損失的機械能為mv2-mgssin θ
10.答案:ABD
解析:本題考查的是電磁感應定律和力學的綜合問題,上滑過程中開始時導體棒的速度最大,受到的安培力最大為;根據(jù)能量守恒,上滑過程中電流做功發(fā)出的熱量為mv2-mgs(sin θ+μcos θ);上滑過程中導體棒克服安培力做的功等于產(chǎn)生的熱也是mv2-mgs(sin θ+μcos θ);上滑過程中導體棒損失的機械能為mv2-mgssin θ;
11.(2013深圳市南山區(qū)期末)如圖,
13、A、B是相同的白熾燈,L是自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線圈。下面說法正確的是
A.閉合開關S時,A、B燈同時亮,且達到正常
B.閉合開關S時,B燈比A燈先亮,最后一樣亮
C.閉合開關S時,A燈比B燈先亮,最后一樣亮
D.斷開開關S時,A燈與B燈同時慢慢熄滅
答案:BD
解析:由于自感的作用,閉合開關S時,B燈比A燈先亮,最后一樣亮,選項AC錯誤B正確;斷開開關S時,L中產(chǎn)生自感電動勢,A燈與B燈同時慢慢熄滅,選項D正確。
12.(16分) (2013江蘇省連云港市期末)如圖甲所示,一對足夠長的平行粗糙導軌固定在水平面上,兩導軌間距l(xiāng)=1m,左端之間用R=3Ω的電阻連接,導軌的電
14、阻忽略不計。一根質(zhì)量m=0.5kg、電阻r=1Ω的導體桿靜止置于兩導軌上,并一兩導軌垂直。整個裝置處于磁感應強度B=2T的勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面向上?,F(xiàn)用水平向右的拉力F拉導體桿,拉力F與時間t的關系如圖乙所示,導體桿恰好做勻加速直線運動。在0~2s內(nèi)拉力F所做的功為W=J,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)導體桿與導軌間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)在0~2s內(nèi)通過電阻R的電量q;
(3) 在0~2s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱電量Q。
解析:.⑴設導體桿的加速度為a,則t時刻導體桿的速度v=at
產(chǎn)生的感應電動勢為E=Blv
電路中的感應電流為
導體桿上
15、所受的安培力為
由牛頓第二定律可知:
即
代入數(shù)字得:N (3分)
由圖象可知:F=3+2t N (1分)
由于物體做勻加速直線運動,加速度a為常數(shù),比較兩式可得:
a=2m/s2,m=0.4 (2分)
⑵在F作用的時間內(nèi),導體桿的位移為m (1分)
在時間t內(nèi)的平均感應電動勢
平均電流為
通過的電荷量 (2分)
代入數(shù)得q=4C (1分)
⑶t=2s時刻,導體桿的速度v=at=4 m/s。 (1分)
在力F的作用過程中,設電路中產(chǎn)生的總熱量為Q′。由動能定理可知
16、 (2分)
代入數(shù)字可得J (1分)
由串聯(lián)電路的知識可知J (2分)
13.(18分)(2013山東省濱州一中期末)如圖甲所示,電阻不計,間距為的平行長金屬導軌置于水平面內(nèi),阻值為的導體棒固定連接在導軌左端,另一阻值也為的導體棒垂直放置到導軌上,與導軌接觸良好,并可在導軌上無摩擦移動?,F(xiàn)有一根輕桿一端固定在中點,另一端固定于墻上,輕桿與導軌保持平行,兩棒間距為。若整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中,且從某一時刻開始,磁感應強度隨時間按圖乙所示的方式變化。
(1)求在0~時間內(nèi)流過導體棒的電流的大小與方向;
(2)求在時間內(nèi)導
17、體棒產(chǎn)生的熱量;
(3)1.5時刻桿對導體棒的作用力的大小和方向。
解:(1)在0~時間內(nèi),磁感應強度的變化率
產(chǎn)生感應電動勢的大小
流過導體棒ef的電流大小
有楞次定律可判斷電流方向為
(2)在時間內(nèi),磁感應強度的變化率
產(chǎn)生感應電動勢的大小
流過導體棒ef的電流大小
時間內(nèi)導體棒ef產(chǎn)生的熱量
(3)在時,磁感應強度
Ef棒受安培力:
方向水平向左:
根據(jù)導體棒受力平衡,桿對導體棒的作用力為
方向為向右的拉力。
M
N
P
Q
R1
R2
B
a
b
S
θ
θ
14.(2013廣東省韶關市一模)如圖所示,足夠長的金屬導軌MN、PQ
18、平行放置,間距為L,與水平面成θ角,導軌與定值電阻R1和R2相連,且R1 = R2 = R,R1支路串聯(lián)開關S,原來S閉合.勻強磁場垂直導軌平面向上,有一質(zhì)量為m、有效電阻也為R的的導體棒ab與導軌垂直放置,它與導軌的接觸粗糙且始終接觸良好,現(xiàn)讓導體棒ab從靜止開始釋放,沿導軌下滑,當導體棒運動達到穩(wěn)定狀態(tài)時速率為V,此時整個電路消耗的電功率為重力功率的.已知重力加速度為g,導軌電阻不計,求:
(1)勻強磁場的磁感應強度B的大小和達到穩(wěn)定狀態(tài)后導體棒ab中的電流強度I;
(2)如果導體棒ab從靜止釋放沿導軌下滑x距離后運動達到穩(wěn)定狀態(tài),在這一過程中回路中產(chǎn)生的電熱是多少?
(3)
19、導體棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)后,斷開開關S,從這時開始導體棒ab下滑一段距離后,通過導體棒ab橫截面的電量為q,求這段距離是多少?
解析:.(1)回路中的總電阻為:
當導體棒ab以速度V勻速下滑時棒中的感應電動勢為:E = BLV
此時棒中的感應電流為:
此時回路的總電功率為: (2分)
此時重力的功率為: (2分)
據(jù)題給條件有:
解得: (2分) (2分)
(2)設導體棒ab與導軌間的滑動摩擦力大小為f,根據(jù)能的轉化和守恒定律可知:
解得: (2分)
導體棒ab減少的重力勢能等于增加的動能、回路中產(chǎn)生的焦耳熱以及克服摩擦力做功的和:
(2分)
解得: (2分)
(3)S斷開后,回路中的總電阻為:
設這一過程經(jīng)歷的時間為Δt,這一過程回路中的平均感應電動勢為,通過導體棒ab的平均感應電流為,導體棒ab下滑的距離為S,則:
得: (2分)
解得: (2分)