2016版《一點(diǎn)一練》高考物理專題演練：專題二十五楞次定律法拉第(含兩年高考一年模擬)

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1、選修3 — 2 考點(diǎn)25楞次定律法拉第 電磁感應(yīng)定律 兩年高考真題演練 1. （2015 新 課標(biāo)全國卷I , 19）（多選）1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著 名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用 柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng) 圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時， 磁針也隨著一起 轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后。下列說法正確的是（ ） A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢 B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 C.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā) 生了變化 D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形

2、成電流，此電流產(chǎn)生的 磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 2. （2015新課標(biāo)全國卷II , 15） 如圖，直角三角形金屬框abc放置的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大 小為B,方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度 ⑴逆時針 轉(zhuǎn)動時，a、b、c三點(diǎn)的電勢分別為 5、見、5。已知bc邊的長度 為1。下列判斷正確的是（ ） A. Ua>Uc,金屬框中無電流 B . Ub>Uc,金屬框中電流方向沿 a—b— c— a 1 C. Ubc= — 2B12（o,金屬框中無電流 D. Ubc=2B12w ,金屬框中電流方向沿 a— c— b—a 3. （2015山東理綜，

3、17）（多選）如圖， 一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉(zhuǎn) 動?，F(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場，圓盤開始減速。在圓盤 減速過程中，以下說法正確的是（ ） A.處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心處電勢高 B.所加磁場越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動 C.若所加磁場反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動 D.若所加磁場穿過整個圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動 4. （2015海南單科，2）如圖，空間有一勻強(qiáng)磁場，一直金屬棒與 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方 向運(yùn)動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為 J將此棒彎成兩段長度相等 且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，

4、 當(dāng)它沿兩段 折線夾角平分線的方向以速度 v運(yùn)動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為 屋則“一等于（ XXX 1 2 _ A.2 b."2~ c. 1 D. 2 5. （2015重慶理綜, 4）圖為無線充電 技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為 n,面積為S。若在 ti到t2時間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng) 度大小由Bi均勻增加到B2,則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢 差（fe—必（ ） 卜一斗 nS （B2 — &） A.怛為 ；一：一 t2 —t1 B .從0均勻變化到nS ,21日） t2 一11 C.恒為

5、一 nS (B2 — Bi) t2-ti D.從0均勻變化到一 nS (B2 — Bi) t2 —ti 6. (2015廣東理綜，35)如圖(a)所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放 置，間距L = 0.4 m,導(dǎo)軌右端接有阻值 R= 1 Q的電阻，導(dǎo)體棒垂直 放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計，導(dǎo)軌間正 方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，bd連線與導(dǎo)軌垂直， 長度也為L,從0時刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大小隨時間t變化，規(guī) 律如圖(b)所示；同一時刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動， 1 s后 剛好進(jìn)入磁場，若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度 v = 1 m/s做

6、直線運(yùn)動， 求： (1)棒進(jìn)入磁場前，回路中的電動勢 巳 (2)棒在運(yùn)動過程中受到的最大安培力 F,以及棒通過三角形abd 區(qū)域時電流i與時間t的關(guān)系式。 考點(diǎn)25楞次定律法拉第 電磁感應(yīng)定律 一年模擬試題精練 1. (2014邵通三模) 樂；火黑 x XXX 如圖，水平桌面上固定有一半徑為 R的光滑金屬細(xì)圓環(huán)，環(huán)面水 平，圓環(huán)總電阻為r;空間有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B,方 向豎直向下；一長度為2R、電阻可忽略的導(dǎo)體棒 AC置于圓環(huán)左側(cè)并 與環(huán)相切，切點(diǎn)為棒的中點(diǎn)。一拉力作用于棒中點(diǎn)使其以恒定加速度 a從靜止開始向右運(yùn)動，運(yùn)動過程中棒與圓

7、環(huán)接觸良好。下列說法正 確的是（） A.棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在棒中由 A流向C B.棒通過整個圓環(huán)所用的時間為2R C.棒經(jīng)過環(huán)心時流過棒的電流為 4BR2aR D.棒經(jīng)過環(huán)心時所受安培力的大小為 16B2R2 2aR 標(biāo) 尺 （多選）如圖是小麗自制的電流表原理圖。 質(zhì)量為m的均勻細(xì)金屬 桿MN與一豎直懸掛的絕緣輕彈簧相連，彈簧勁度系數(shù)為 k,在邊長 ab=L「bc=L2的矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B, 方向垂直紙面向外。MN的右端連接一絕緣輕指針，可指示出標(biāo)尺上 的刻度，MN的長度大于ab。當(dāng)M

8、N中沒有電流通過且處于靜止時， MN與ab邊重合，且指針指在標(biāo)尺的零刻度；當(dāng) MN中有電流時, 指針示數(shù)可表示電流大小。MN始終在紙面內(nèi)且保持水平，重力加速 度為g。則（ ） A.要使電流表正常工作，金屬桿中電流方向應(yīng)從 M至N B.當(dāng)該電流表的示數(shù)為零時，彈簧的伸長量為零 、,一一…一 kL2 C.該電流表的量程是Im = kL2 BLi D.該電流表的刻度在0?Im范圍內(nèi)是不均勻的 3. （2015湖南師大附中月考）（多選）如圖（a）所示，一個電阻值為R、 匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻Ri連接成閉合回路。線 圈的半徑為「1。在線圈中半徑為「2的圓形區(qū)域內(nèi)存

9、在垂直于線圈平面 向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖（b）所示。 圖線與橫、縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為 to和Boo導(dǎo)線的電阻不計。在0 至ti時間內(nèi)，下列說法正確的是（） A. Ri中電流的方向由a到b通過Ri B.電流的大小為 2 n 兀 B0r2 3Rt0 C.線圈兩端的電壓大小為 2 n 兀 B0r2 3to D.通過電阻Ri的電荷量為 n 兀 Bo「2ti 3Rto 4. (2015浙江省衢州質(zhì)檢)如圖所示， X X XXX L n? x X XXX x x b x * x ， X x X * A 工 O H 兩根相距l(xiāng) =

10、 0.4 m、電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，一 端與阻值R= 0.15 Q的電阻相連。導(dǎo)軌x>0一側(cè)存在沿x方向均勻增 大的穩(wěn)恒磁場，其方向與導(dǎo)軌平面垂直，變化率 k= 0.5 T/m, x=0處 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1 To 一根質(zhì)量m= 0.1 kg、電阻r = 0.05 Q的 金屬棒置于導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。棒在外力作用下從 x= 0處以初 速度V0=2 m/s沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動，運(yùn)動過程中電阻上消耗的功率不變。 求： (1)電路中的電流； (2)金屬棒在x=2 m處的速度； (3)金屬棒在x= 2 m處所受安培力大??； (4)金屬棒從x=0運(yùn)動到x=2 m過程中安培力做

11、功的大小。 5. (2015湖南四校聯(lián)考)如圖甲所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo) 軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距 L=0.30 m。導(dǎo)軌電阻 忽略不計，其間連接有定值電阻 R= 0.40 Q。導(dǎo)軌上靜置一質(zhì)量 m = 0.10 kg、電阻r=0.20 Q的金屬桿ab,整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B = 0.50 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下。用一拉力F沿水平方向 拉金屬桿ab,使它由靜止開始運(yùn)動(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好并保持與 導(dǎo)軌垂直)，電流傳感器(不計傳感器的電阻)可將通過R的電流I即時 采集并輸入計算機(jī)，獲得電流I隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。求: (1)2.0

12、s末桿ab受到的安培力的大?。? (2)2.0 s末桿的速率vi以及前2.0 s內(nèi)通過定值電阻R的電荷量q; (3)2.0 s末拉力F做功的功率P。 參考答案 考點(diǎn)25楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律 兩年高考真題演練 1. AB ［圓盤運(yùn)動過程中，半徑方向的金屬條在切割磁感線， 在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，選項 A正確；圓盤在徑向的 輻條切割磁感線過程中，內(nèi)部距離圓心遠(yuǎn)近不同的點(diǎn)電勢不等而形成 渦流，產(chǎn)生的磁場又導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動，選項 B正確；圓盤轉(zhuǎn)動過程中， 圓盤位置、圓盤面積和磁場都沒有發(fā)生變化，所以沒有磁通量的變化， 選項C錯誤；圓盤本身呈現(xiàn)電中性，不會產(chǎn)生環(huán)形電流，選項 D錯 誤

13、。］ 2. C ［金屬框繞ab邊轉(zhuǎn)動時，閉合回路abc中的磁通量始終為 零（即不變），所以金屬框中無電流。金屬框在逆時針轉(zhuǎn)動時， bc邊和 ac邊均切割磁感線，由右手定則可知 也〈歸da〈歸 所以根據(jù)E = 0+ GJ 1 1 Blv 可知，Ubc= Uac= — Blv=—Bl-2-= —2B123。由以上分析可知 選項C正確。］ 3. ABD ［由右手定則可知，處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心 處電勢高，選項A正確；根據(jù)E=BLv可知所加磁場越強(qiáng)，則感應(yīng)電 動勢越大，感應(yīng)電流越大，產(chǎn)生的阻礙圓盤轉(zhuǎn)動的安培力越大，則圓 盤越容易停止轉(zhuǎn)動，選項 B正確；若加反向磁場，根據(jù)楞次定律可 知安

14、培力阻礙圓盤的轉(zhuǎn)動，故圓盤仍減速轉(zhuǎn)動，選項 C錯誤；若所 加磁場穿過整個圓盤，則圓盤中無感應(yīng)電流，不產(chǎn)生安培力，圓盤勻 速轉(zhuǎn)動，選項D正確。］ 4. B ［設(shè)折彎前導(dǎo)體切割磁感線的長度為 L, = BLv;折彎后, 」 L2 L 2 2 ……一 導(dǎo)體切割磁感線的有效長度為L=、y ［2/+e/=、l,故廣生的感 應(yīng)電動勢為= Blv = B ^2-Lv= ^2~ ,所以一=~2~5 B正確。］ 5. C ［由于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，故 屆一人為定值，由楞次定 nS （B2 — Bi） 律可得 回＜眄,故由法拉第電磁感應(yīng)定律得 外一也=一 , 故C項正確。］ 6. 解析（1）棒進(jìn)

15、入磁場前 △① AB E= = S"① At At 由幾何關(guān)系得 s= 2l2 ② AB 由題圖知——=0.5 T/s③ At 聯(lián)立①②③解得E= 0.04 V④ ⑵棒在bd位置時E最大 Em=BLv ⑤ Im = E^@ F安=8、1⑦ 代入得F安 = B■L*=0.04 N,方向向左⑧ R 在abd區(qū)域，t時刻有效長度 L *x(t—1)X2= 2v(t—1)⑨ E =BLv ⑩ E BLv i = R-=_R_=(t-1)A (1 s< t<1.2 s)? 答案 (1)0.04 V (2)0.04 N, 方向向左 i = (t—1)A (1 s<

16、 t<1.2 s) 一年模擬試題精練 1. D ［導(dǎo)體棒AC切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向由右手定 則可知由C流向A,故A項錯；由于棒以恒定加速度 a從靜止開始 向右運(yùn)動，則有2R= 1at2,解得t=2、IR 故B項錯；棒經(jīng)過環(huán)心時 r 的速度v=\l20R,有效切割長度L = 2R,回路中總電阻R=4,由I = URU = BLv得此時棒中的電流為8BRy2aR故C項錯；棒經(jīng)過環(huán) r r 心時所受安培力的大小 F = BIL = 16B R,仔R 故D項正確。］ 2. AC ［要使電流表能正常工作，則金屬桿受到的安培力的方 向應(yīng)該豎直向下，根據(jù)磁場的方向和左手定則可知， 金屬

17、桿中電流方 向應(yīng)從M至N,故A選項正確；當(dāng)該電流表的示數(shù)為零時，說明金 屬桿中電流為零，此時金屬桿受豎直向下的重力和豎直向上的彈力作 用，根據(jù)平衡條件和胡克定律可知，彈簧的伸長量為x=mkg,故B選 項錯誤；根據(jù)平衡條件和胡克定律可知， kx= mg, k(x+L2)= mg+ BImLi,解得Im = BL2,即該電流表的量程為Im=BL2,故C選項正確； k 根據(jù)平衡條件和胡克定律可知，k(x+l)=mg+ BILi,解得I=BL卜， BLi 即該電流表的刻度在0?Im范圍內(nèi)是均勻的，故D選項錯誤。］ 3. BD ［由楞次定律可判斷通過電阻 Ri上的電流方向為從b到 △B B0

18、 a,故A錯誤；由圖象可知，0至ti時間內(nèi)有：一=黃，由法拉第電 At to △① ABXS 磁感應(yīng)定律有：E = n——=n ，面積為：S=兀r2,由閉合電路歐 At At 姆定律有：Ii = —^,聯(lián)立以上各式解得，通過電阻 Ri上的電流大 Ri + R nBo ?！? 小為：ii=VRtT，故b正確；線圈兩端的電壓是整個電路的外電壓， 2 2 2nB0 兀 r2 即U = 3E,得U =——,故C錯誤；通過電阻Ri上的電荷量為: 3 310 nBo 兀 r2ti qjti= 3Rt0，故 D 正確。］ 4 .解析(1)因為運(yùn)動過程中電阻上消耗的功率不變，所以運(yùn)

19、動 過程中產(chǎn)生的電動勢不變，故電流的大小 I也不變。 E= Bolvo= 1 X 0.4X 2 V= 0.8 V ,_E_ 0.8 =I o= = r + R 0.05+0.15 (2)在 x = 2 m 處，B2=B0+kx= (1 +0.5X2) T = 2 T 一 E 0.8 由 =8卜得 v = a7=i.〉/ m/s= 1 m/s B2I 2 X 0.4 (3)由安培力F = BIl知： F2 = B2ll=3.2 N (4)F=BIl=(B0 + kx)Il = 1.6+ 0.8x 為線性函數(shù) 故 W= ；(F0+F2)x=4.8 J 答案 (1)4 A

20、 (2)1 m/s (3)3.2 N (4)4.8 J 5.解析(1)由圖可知2.0 s時通過金屬桿ab的電流為0.2 A,則 此時金屬桿受到的安培力為：F安=BIL = 3.0X 10-2 No (2)設(shè)金屬桿的運(yùn)動速度為V1,則感應(yīng)電動勢為：E=BLv1,根據(jù) 閉合電路的歐姆定律得: E = I(R+r) = 0.12 V,解得:Vi=BL = 0.12 0.50X 0.30 m/s= 0.8 m/s, 流過R的電荷量: q=It=-2X2.0 C=0.2 C(流過R的電荷量q也可通過求It圖與坐標(biāo)軸所圍面積獲得)。 … BLv , 一，，， …一……… (3)因為1=——xv,可知金屬桿的vt圖象也是一條傾斜直線, R+ r 故金屬桿的加速度：a = — = 71=0.4 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律：F—F At 2 安=ma,解得：F = 0.07 N,故2 s末時F的瞬時功率：P= Fvi=5.6 x 10-2 Wo 答案 (1)3.0X10 2 N (2)0.8 m/s 0.2 C (3)5.6X10 2 W 2. （2015成都一診）