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1、考点11 电磁感应一、选择题1. (2013北京高考)如图,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1E2分别为()A.ca,21 B.ac,21C.ac,12 D.ca,12【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)根据右手定则判断感应电流的方向。(2)由E=BLv来判断感应电动势的大小。【解析】选C。根据右手定则可知金属杆中感应电流的方向由NM,所以电阻R中的电流方向是ac;由E=BLv,其他条件
2、不变,磁感应强度变为原来的2倍,则感应电动势也变为原来的2倍。故C正确,A、B、D错误。2. (2013安徽高考)如图所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37,宽度为0.5m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1。一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2kg,接入电路的电阻为1,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8T。将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10m/s2,sin37=0.6)()A.2.5 m/s1 W B.5 m/
3、s1 WC.7.5 m/s9 W D.15 m/s9 W【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)小灯泡稳定发光,隐含了导体棒MN做匀速直线运动,导体棒MN受力平衡;(2)由导体棒MN的受力平衡,通过受力分析可得导体棒MN受到安培力的大小;(3)利用电磁感应和闭合电路欧姆定律可求得导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率。【解析】选B。选MN为研究对象,受力分析如图所示:在垂直斜面方向上受力平衡,合力为零,列式可得:FN-mgcos=0FN=mgcos由摩擦力公式Ff=FN得Ff=mgcos 代入数据可得 Ff=0.8N在沿斜面方向上受力平衡,合力为零,列式可得:Ff+F-mgsin=0代
4、入数据可得F=0.4N再由安培力公式F=BIl,而I=,可得F=,代入数据可得 v=5m/s,流过小灯泡的电流为I=1A小灯泡消耗的电功率为P=I2R灯代入数据可得P=1W故B项正确。3. (2013福建高考)如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行,线框平面与磁场方向垂直。设OO下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律() 【解题指南】解答本题时应明确以下三点:(1)明确速度图像中斜率的物理意义。(2)
5、线框ab边受到的安培力与速度的关系。(3)由于线框由不同高度静止释放,线框ab边进入磁场的速度不同,应分情况进行讨论。【解析】选A。设线框质量为m,电阻为R,线框ab边长为l,磁感应强度为B,线框自由下落刚进入磁场时速度为v,当v时,线框做加速度减小的减速运动直至匀速,B可能,A不可能,故选A。4. (2013大纲版全国卷)纸面内两个半径均为R的圆相切于O点,两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转,角速度为。t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,如图所示。若选取从O指向A的电动势为正,
6、下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是() 【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:(1)根据右手定则可判断OA两端电势的高低。(2)利用公式E=BLv分析感应电动势的大小。【解析】选C。导体杆切割磁感线的有效长度为L=2Rsint,平均速度=2Rsint,则感应电动势E=BL=2BR2sin2t,再根据右手定则可知,开始时A端为电源正极,故选C。5. (2013山东高考)将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场,以向里为磁场的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用
7、F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图像是()【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)图乙中B-t图像的斜率k=,斜率反映了磁感应强度变化的快慢,斜率不变,磁感应强度的变化快慢不变;(2)应用楞次定律和左手定则分别判定感应电流的方向及安培力的方向。【解析】选B。根据图乙可知,在0时间内,先是向里的磁通量均匀减小,然后向外的磁通量均匀增加,根据法拉第电磁感应定律E=S和楞次定律可知,这段时间内感应电流恒定不变,感应电流方向由b向a,由左手定则可以判定,0时间内,ab边受到恒定的水平向左的力F;同理可以判定,在T时间内,先是向外的磁通量均匀减小,然后向里
8、的磁通量均匀增加,这段时间内ab边中将产生恒定的由a向b的感应电流,根据左手定则不难判断,这段时间内ab边受到恒定的水平向右的力F,因此,只有选项B正确。6. (2013四川高考)如图所示,边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域,其磁感应强度B随时间t的变化关系为B= kt(常量k0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0,滑动片P位于滑动变阻器中央,定值电阻R1=R0、R2=。闭合开关S,电压表的示数为U,不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势,则()A.R2两端的电压为B.电容器的a极板带正电C.滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D.正方形导线框中的感应电动势为kL2【解题
9、指南】解答本题时应注意理解以下三点:(1)根据楞次定律判断电势的高低;(2)明确电路的串联和并联;(3)根据法拉第电磁感应定律求感应电动势。【解析】选A、C。根据楞次定律,可知电压表下端电势高,上端电势低,则电容器的a极板带负电,故选项B错误;滑动变阻器的滑动片P到右端的部分与R2并联,并联电阻,则R2两端的电压为U2=R并=,故选项A正确;R1两端的电压为,滑动变阻器的滑动片P到左端的部分的电压,则滑动变阻器R的热功率,电阻R2的热功率为,则P=5P2,故选项C正确;正方形导线框中的感应电动势,故选项D错误。7. (2013天津高考)如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于
10、bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN,第一次ab边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则() A.Q1Q2,q1=q2 B.Q1Q2,q1q2C.Q1=Q2,q1=q2 D.Q1=Q2,q1q2【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)先比较两次进入时感应电动势和感应电流的大小关系;(2)再根据时间关系判断出产生的热量Q和通过的电荷量q的关系。【解析】选A。线框两次进入磁场时速度相等,设为
11、v,线框电阻设为R,第一次ab平行于MN进入磁场时,产生的感应电动势E感=BLabv,感应电流为I=,是恒定电流,进磁场用的时间t=,所以线框产生的热量Q1=I2Rt=,通过导线框的电荷量q1=It=,同理Q2=,q2=,由于LabLbc,故Q1Q2,q1=q2,选项A正确,B、C、D错误。8.(2013新课标全国卷)如图,在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a点接触,构成“V”字型导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN向右匀速运动,从图示位置开始计时,运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线,
12、可能正确的是 () 【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)先写出金属棒MN匀速向右切割磁感线产生的感应电动势及整个回路电阻的表达式;(2)再根据欧姆定律求出回路中的感应电流。【解析】选A。金属棒MN匀速向右切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv,设bac=2,金属棒单位长度的电阻为r,则整个回路的电阻为R=r(L+2)=r(1+)L,再根据欧姆定律可得回路中的电流为:i=定值,故图A正确。9. (2013新课标全国卷)如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。导线框以某一
13、初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。下列v-t图像中,可能正确描述上述过程的是()【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)通过导线框的磁通量变化时,导线框有感应电流,感应电流在磁场中产生安培力阻碍导线框运动;(2)速度变化会导致感应电流变化,受到的安培力也随之变化,影响到加速度变化。【解析】选D。导线框开始进入磁场过程,通过导线框的磁通量增大,有感应电流,进而受到与运动方向相反的安培力作用,速度减小,感应电动势减小,感应电流减小,安培力减小,导线框的加速度减小,v-t图线的斜率减小;导线框全部进入磁场后,磁通量不变,无感应电流,导线框做匀
14、速直线运动;导线框从磁场中出来过程,有感应电流,又会受到安培力阻碍作用,速度减小,加速度减小。选项A表示匀速运动,不符合题意;选项B表示先匀减速再匀速最后匀减速,也不符合题意,选项C表示加速度减小的减速运动,不符合题意,正确选项为D。10. (2013新课标全国卷)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是()A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流D.楞次在分析了
15、许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化【解题指南】解答本题应理解以下两点:(1)了解物理学发展历史;(2)理解相关的物理规律的正确性及含义。【解析】选A、B、D。奥斯特发现了电流的磁效应,说明电和磁之间存在联系,选项A正确;安培总结了电流周围磁场方向,根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,选项B正确;法拉第在实验中观察到,在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流,选项C错误;楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项D正确。11. (2013浙江高考)磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区,刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时,在
