高考物理二輪復習 第1部分 核心突破 專題4 電路和電磁感應 第2講 電磁感應及其應用演練

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第2講 電磁感應及其應用 1．(2015海南卷)如圖所示，空間有一勻強磁場，一直金屬棒與磁感應強度方向垂直，當它以速度v沿與棒和磁感應強度都垂直的方向運動時，棒兩端的感應電動勢大小為ε，將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應強度方向垂直的平面內(nèi)，當它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時，棒兩端的感應電動勢大小為ε′.則等于(　B　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．　 B．　 C．1 D． 解析：設折彎前金屬棒切割磁感線的長度為L， ε＝BLv；折彎后，金屬棒切割磁感線的有效長度 l＝＝L， 故產(chǎn)生的感應電動勢為ε′＝Blv＝BLv＝ε， 所以＝，B正確． 2．(2014山東卷)如圖所示，一端接有定值電阻R的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi)，通有恒定電流的長直絕緣導線垂直并緊靠軌道固定，導體棒與軌道垂直且接觸良好．在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中，導體棒所受安培力分別用FM、FN表示．不計軌道電阻．以下敘述正確的是(　BCD　) A．FM向右　 B．FN向左 C．FM逐漸增大　 D．FN逐漸減小 解析：根據(jù)安培定則，在軌道內(nèi)的M區(qū)、N區(qū)通電長直導線產(chǎn)生的磁場分別垂直軌道平面向外和向里，由此可知，當導體棒運動到M區(qū)時，根據(jù)右手定則可以判定，在導體棒內(nèi)產(chǎn)生的感應電流與長直絕緣導線中的電流方向相反，再根據(jù)左手定則可知，金屬棒在M區(qū)時受到的安培力方向向左，A錯誤；同理可以判定B正確；再根據(jù)導體棒在M區(qū)勻速靠近長直絕緣導線時對應的磁場越來越大，因此產(chǎn)生的感應電動勢越來越大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律和安培力的公式可知，導體棒所受的安培力FM也逐漸增大，C正確；同理D正確． 3．(2014江蘇卷)如圖所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長為a，線圈平面與勻強磁場垂直，且一半處在磁場中，在Δt時間內(nèi)，磁感應強度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B．在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為(　B　) A．　 B． C． D． 解析：磁感應強度的變化率＝＝，法拉第電磁感應定律公式可寫成E＝n＝nS，其中磁場中的有效面積S＝a2，代入得E＝，B正確，A、C、D錯誤． 4．(2016全國卷甲)法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖所示．銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中．圓盤旋轉時，關于流過電阻R的電流，下列說法正確的是(　AB　) A．若圓盤轉動的角速度恒定，則電流大小恒定 B．若從上向下看，圓盤順時針轉動，則電流沿a到b的方向流動 C．若圓盤轉動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化 D．若圓盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍 解析：由圓盤產(chǎn)生感應電動勢為E＝Br2ω，可知電流大小恒定，A正確；由右手定則可知，圓盤中心的電勢比邊緣高，因此電流方向為由a到b流過電阻R，并且只要轉動方向不變，電流方向就不會變，B正確，C錯誤；當圓盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉?倍時，感應電動勢就變?yōu)樵瓉?倍，由歐姆定律知，電路中的電流變?yōu)樵瓉?倍，在R上的熱功率變?yōu)樵瓉?倍，D錯誤． 5．如圖，一載流長直導線和一矩形導線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長直導線右側，且其長邊與長直導線平行．已知在t＝0到t＝t1的時間間隔內(nèi)，直導線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中的感應電流總是沿順時針方向；線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右．設電流i正方向與圖中箭頭所示方向相同，則i隨時間t變化的圖線可能是(　A　) 解析：線框中感應電流沿順時針方向，由安培定則可知，感應電流的磁場垂直于紙面向里；如果原磁場方向垂直于紙面向里，則原磁場減弱，直線電流變小，由安培定則可知，直線電流應豎直向上；直線電流按A所示變化，感應電流始終沿順時針方向，由楞次定律可知，在i大于零時，為阻礙磁能量的減小，線框受到的合力水平向左，在i小于零時，為阻礙磁通量的增加，線框受到的合力水平向右，選項A正確．圖示C電流使線框在水平方向受到的合力始終水平向左，選項C錯誤，圖示B、D電流使線框中產(chǎn)生的感應電流沿逆時針方向，選項B、D錯誤． 6. (2016武漢質檢)半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、質量為m且質量分布均勻的直導體棒AB置于圓導軌上面，BA的延長線通過圓導軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示．整個裝置位于一勻強磁場中，磁感應強度的大小為B，方向豎直向下．在內(nèi)圓導軌的C點和外圓導軌的D點之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)．直導體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時針勻速轉動，在轉動過程中始終與導軌保持良好的接觸．設導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導體棒和導軌的電阻均可忽略．重力加速度為g.求： (1)通過電阻R的感應電流的方向和大??； (2)外力的功率． 解析：(1)在Δt時間內(nèi)，導體棒掃過的面積 ΔS＝ωΔt[(2r)2－r2] 根據(jù)法拉第電磁感應定律，導體棒上感應電動勢的大小 E＝，根據(jù)右手定則，感應電流的方向是從B端流向A端．因此，通過電阻R的感應電流的方向是從C端流向D端．由歐姆定律可知，通過電阻R的感應電流的大小I滿足I＝，聯(lián)立上式得I＝. (2)在豎直方向有mg－2FN＝0 式中，由于質量分布均勻，內(nèi)、外圓導體棒的正壓力大小相等，其值為FN，兩導軌對運行的導體棒的滑動摩擦力均為： f＝μFN， 在Δt時間內(nèi)導體在內(nèi)圓軌上掃過的弧長l1＝rωΔt， 導體在外圓軌上掃過的弧長l2＝2rωΔt， 克服摩擦力做的功W1＝f(l1＋l2)， 在Δt時間內(nèi)，消耗在電阻R上的功WR＝I2RΔt， 根據(jù)能量轉化和守恒定律知， 外力在Δt時間內(nèi)做的功W＝W1＋WR， 外力的功率P＝， 由上式得：P＝μmgωr＋. 答案：(1)從C端流向D端　 (2)μmgωr＋