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1、,学 海 无 涯 第十二章 电磁感应 第一部分五年高考题荟萃 2009 年高考新题,一、选择题 1.（09上海物理13）如图，金属棒 ab 置于水平放置的 U 形光滑导轨上，在 ef 右侧存在有界匀强磁场 B，磁场方向垂 直导轨平面向下，在 ef 左侧的无磁场区域cdef 内有一半径很 小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒 ab 在 水平恒力 F 作用下从磁场左边界 ef 处由静止开始向右运动后，圆环 L 有 （填收缩、 扩张）趋势，圆环内产生的感应电流 （填变大、变小、不变）。 答案：收缩，变小 解析：由于金属棒 ab 在恒力 F 的作用下向右运动，则 abcd 回路中产生逆时针
2、方向的感应电 流，则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，圆环的磁通量将增 大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大；又由于金属棒向 右运动的加速度减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断 减小。 2.（09上海9）信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区，每个磁化区代表了 二进制数 1 或 0，用以储存信息。刷卡时，当磁条以某一速度拉过信用 卡阅读器的检测头时， 在检测头的线圈中会产生变化的电压（如图 1 所示）。当信用卡磁条按图 2 所示方向以该速度 拉过阅读检测头时，在线圈中产生的电压随时间的变化关系正确的是(B)
3、,3.（09山东21） 如图所示，一导 线弯成半径为a 的半 圆形闭合回路。虚线 MN 右侧有磁感应强度为B 的匀强磁 场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度 v 向右匀速 进入磁场，直径CD 始络与 MN 垂直。从D 点到达边界开 始到C 点进入磁场为止，下列结论正确的是,- 1 -,学 海 无 涯,（ACD） A感应电流方向不变 BCD 段直线始终不受安培力 C感应电动势最大值EBav,1,D感应电动势平均值 E Bav 4 解析：在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知,感应电流的方向为逆时针方向不变，A 正确。根据左手定则可以判断，受安培力向下，B
4、不正 确。当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为 a，这时感应电动势最大 E=Bav， C 正确。感应电动势平均值,D 正确。 考点：楞次定律、安培力、感应电动势、左手定则、右手定则,提示：感应电动势公式 E t 只能来计算平均值，利用感应电动势公式 E Blv 计算时，l 应是等效长度，即垂直切割磁感线的长度。,4.（09重庆20）题 20 图为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一 对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程 中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧 XOY 运动，（ O 是线圈中心），则 （D） 从X 到 O，
5、电流由 E 经G 流向 F，先增大再减小 从 X 到 O，电流由 F 经G 流向 E，先减小再增大 从O 到Y，电流由 F 经G 流向 E，先减小再增大 从 O 到 Y，电流由 E 经G 流向 F，先增大再减小 5.（09福建18）如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为 d， 其右端接有阻值为R 的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中。一 质量为 m（质量分布均匀）的导体杆 ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导 轨之间的动摩擦因数为 u。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力 F 作用下从静止开始沿导轨运动 距离 L 时，速度恰好达到最大
6、（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为,- 2 -,学 海 无 涯,r，导轨电阻不计，重力加速度大小为 g。则此过程,（BD ）,A.杆的速度最大值为,流过电阻R 的电量为 恒力 F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 恒力 F 做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量,R r,B2 d 2v,B2 d 2,m,解析：当杆达到最大速度 vm 时， F mg m 0 得v ,F mg R r,，A 错；,R r R r R r,由公式q ,BS BdL,，B 对；在棒从开始到达到最大速度的过程中由动能定,理有：WF Wf W安 EK ，其中Wf mg ，W安 Q ，恒
7、力 F 做的功与摩擦力做 的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和，C 错；恒力 F 做的功与安倍力做的 功之和等于于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和，D 对。 6.（09浙江17）如图所示，在磁感应强度大小为 B、方向竖 直向上的匀强磁场中，有一质量为m 、阻值为 R 的闭合矩形金 属线框abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在O 点，并可绕O 点摆动。 金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的 过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。 则线框中感应电流的方向是（B） a b c d a d c b a d 先是d c b a d ，后是a b c d a
8、先是a b c d a ，后是d c b a d 解析：由楞次定律，一开始磁通量减小，后来磁通量增大，由“增反”“减同”可知电流方 向是d c b a d 。 7.（09海南物理4）一长直铁芯上绕有一固定线圈 M， 铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属 环 N，N 可在木质圆柱上无摩擦移动。M 连接在如图所示,- 3 -,学 海 无 涯 的电路中，其中R 为滑线变阻器， E1 和 E2 为直流电源，S 为单刀双掷开关。下列情况中， 可观测到N 向左运动的是（C） 在 S 断开的情况下， S 向 a 闭合的瞬间 在 S 断开的情况下，S 向 b 闭合的瞬间 在 S 已向a 闭合的情
9、况下，将 R 的滑动头向 c 端移动时 在 S 已向a 闭合的情况下，将 R 的滑动头向 d 端移动时 二、非选择题 8.（09全国卷24）)如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂,B,直于纸面向里，大小随时间的变化率 k ，k 为负的常量。 t 用电阻率为 、横截面积为 S 的硬导线做成一边长为l 的方框。,将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中。求 导线中感应电流的大小； 磁场对方框作用力的大小随时间的变化。,8,kls,（1） I ；（2）,k 2l2 s 8,。,2,t2,Bs1,解析：本题考查电磁感应现象.(1)线框中产生的感应电动势 / t ,l k ,s,在线框产生的感应电流 I
10、, R 4l,R ,8,联立得 I kls,FB (2)导线框所受磁场力的大小为 F BIl ,它随时间的变化率为 t Il t ,由以上式联立可,得,t8,F k 2l 2 s,。,9.（09北京23）（18 分）单位时间内流过管道横截 面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）。 由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、 啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计。它主要由将流,- 4 -,学 海 无 涯 量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。 传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a 和 c,a,c 间的距离等于 测量管内径D，测量管的轴线与 a、c 的
11、连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂 直。当导电液体流过测量管时，在电极 a、c 的间出现感应电动势 E，并通过与电极连接的仪 表显示出液体流量Q。设磁场均匀恒定，磁感应强度为B。 （1）已知 D 0.40m, B 205103T , Q 0.123 / s ，设液体在测量管内各处流速相同，试 求 E 的大小（ 去 3.0） 一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值。但实际显示却为 负值。经检查，原因是误将测量管接反了，既液体由测量管出水口流入，从如水口流出。因 为已加压充满管道。不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的 简便方法； 显示仪表
12、相当于传感器的负载电阻，其阻值记为 R. a、c 间导电液体的电阻 r 随液体电 阻率色变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。试以 E、R。r 为参量，给出电极 a、c 间输 出电压U 的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。 解析：（1）导电液体通过测量管时，相当于导线做切割磁感线的运动，在电极 a、c 间切割感 应线的液柱长度为D， 设液体的流速为v，则产生的感应电动势为 E=BDv,由流量的定义，有Q=Sv=v,4,D2,式联立解得,E BD 4Q 4BQ D2D,3,3 0.4,4 2.5 103 0.12,代入数据得E V 1.0 10 V,能使仪表显示的流量
13、变为正值的方法简便，合理即可，如： 改变通电线圈中电流的方向，使磁场 B 反向，或将传感器输出端对调接入显示仪表。 传感器的显示仪表构成闭合电路，有闭合电路欧姆定律,E,R r,I ,REE,- 5 -,R rI (r / R),U IR , ,输入显示仪表是a、c 间的电压U，流量示数和U 一一对应， E 与液体电阻率无关，而r 随 电阻率的变化而变化，由式可看出， r 变化相应的U 也随之变化。在实际流量不变的情况 下，仪表显示的流量示数会随 a、c 间的电压U 的变化而变化，增大R，使 Rr，则 UE,（3）若撤去外力后棒的速度 v 随位移 x 的变化规律满足 vv0,学 海 无 涯 这
14、样就可以降低液体电阻率的变化对显示仪表流量示数的影响。 10.（09上海物理24）（14 分）如图，光滑的平行金属导轨 水平放置，电阻不计，导轨间距为 l，左侧接一阻值为 R 的电阻。 区域 cdef 内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度 为 s。一质量为 m，电阻为 r 的金属棒 MN 置于导轨上，与导轨 垂直且接触良好，受到 F0.5v0.4（N）（v 为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的 左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大。（已知 l1m，m1kg，R0.3， r0.2，s1m） 分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动； 求磁感应强度 B 的大小； B2l2
15、,m（Rr）,x， 且棒在运动,到 ef 处时恰好静止，则外力 F 作用的时间为多少？ （4）若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的 各种可能的图线。 解析：（1）金属棒做匀加速运动， R 两端电压 UIv，U 随时间均匀增大，即 v 随时间均 匀增大，加速度为 恒量；,（2）F,B2l2v,Rr,ma，以 F0.5v0.4,B2l2,Rr,代入得（0.5）v0.4a,a 与 v 无关，所以 a0.4m/s2，（0.5,B2l2,Rr,）0,得 B0.5T,1,（3）x1at2，v0,B2l2,2m（Rr）,x2at，x1x2s，所以,1,2,at2,m（
16、Rr）,B l,2 2,ats,得：0.2t20.8t10，t1s， （4）可能图线如下：,- 6 -,学 海 无 涯 11.（09广东物理18）（15 分）如图 18（a）所示，一个电阻值为 R ，匝数为 n 的圆形金 属线与阻值为 2R 的电阻 R1 连结成闭合回路。线圈的半径为 r1 . 在线圈中半径为 r2 的圆形区 域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应 强度 B 随时间 t 变化的关系图线如图 18（b）所 示。图线与横、纵轴的截距分别为 t0 和 B0 . 导 线的电阻不计。求 0 至 t1 时间内 通过电阻 R1 上的电流大小和方向； 通过电阻 R1 上的电量 q 及电阻R1 上产生的热量。,1,解析：由图象分析可知，0 至t 时间内,0,B B0,tt,B,由法拉第电磁感应定律有E n t n t s,2,2,而s r,1,E,R,由闭合电路欧姆定律有I1 R 联立以上各式解得,02,0,3Rt,nB r 2,通过电阻 R1 上
