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1、镇成立由镇委书记孙广东任组长，镇委副书记、镇长任副组长，镇直相关部门主要领导为成员的意识形态工作领导小组，统筹协调全镇意识形态工作考点11 电磁感应一、选择题1.(2014新课标全国卷)在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是()A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化【解析】选D。
2、本题考查了感应电流的产生条件。产生感应电流的条件是只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电流,本题中的A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化,并不满足产生感应电流的条件,都不正确。C选项中磁铁插入线圈时,虽有短暂电流产生,但未能及时观察,C项错误。在给线圈通电、断电瞬间,会引起闭合电路磁通量发生变化,产生感应电流,因此D项正确。【误区警示】C选项磁通量也曾经有过变化,但是观察者观察时刻磁通量已经不再发生变化了,变化和观察不同时。2.(2014新课标全国卷)如图,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向
3、上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变。不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为()A.2B.C.1D.【解题指南】首先想到熟悉的半径公式,将题目中的半径之比与速度之比代入,即可解出磁感应强度之比。【解析】选D。本题考查了带电粒子在磁场中的运动。根据,穿过铝板后动能减半,则,穿过铝板后半径减半,则,因此,D正确。3.(2014新课标全国卷)如图甲,线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中
4、,可能正确的是()【解题指南】磁通量的变化率对应感应电流,线性变化对应的是恒定电流。正弦、余弦等周期性变化的磁场产生周期性变化的电流。【解析】选C。本题考查了电磁感应的图像。根据法拉第电磁感应定律,ab线圈电流的变化率与线圈cd上的波形图一致,线圈cd上的波形图是方波,ab线圈电流只能是线性变化的,因为只有线性变化的变化率才是常数。所以C正确。4.(2014安徽高考)英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷量为+q的小球,已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,
5、则感生电场对小球的作用力所做功的大小是() A.0B. r2qkC.2r2qkD.r2qk【解析】选D。根据法拉第电磁感应定律可知,磁场变化产生的感生电动势为,小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小W=qE=r2qk,故选项D正确。【误区警示】本题易混淆电场力与洛伦兹力做功的特点,认为小球在环上运动一周,感生电场对小球的作用力所做的功为零,错选A。5. (2014四川高考)如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小。质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形,其有效电
6、阻为0.1。此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t)T,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则()A.t=1s时,金属杆中感应电流方向从C到DB.t=3s时,金属杆中感应电流方向从D到CC.t=1s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1ND.t=3s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.2N【解析】选A、C。因B=(0.4-0.2t)T,01s磁感应强度是减小的,由楞次定律可判断电流方向从C到D,则A正确;23 s磁感应强度是反方向增加的,由楞次定律可判断电流方向仍是从C到D,则B错误;由B=(0.4-0.2t)T知t=
7、1s时,磁感应强度为0.2T,由,又,F=BIL=0.211N=0.2 N,受力分析如图甲所示,由平衡知FN=Fcos60=0.2N=0.1 N。t=3s时,磁感应强度为-0.2T,电流方向不变,受力分析如图乙所示FN=Fcos60=0.2N=0.1 N。则C正确,D错误。【误区警示】本题容易按照磁场方向发生变化,电流方向也发生变化的思路分析,没有仔细分析磁场是增加还是减少,故错选B项。6.(2014广东高考)如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部。则小磁块()A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒
8、C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大【解析】选C。小磁块在内壁光滑的塑料管Q中,从高处由静止释放,做自由落体运动,机械能守恒;小磁块在内壁光滑的铜管P中,则会产生电磁阻尼阻碍小磁块的运动,相比Q中自由落体运动时间要长,C项正确、A项错误;由于电磁阻尼产生焦耳热,机械能不守恒,B项错误;由于机械能有损失,落至底部时在P中的速度比在Q中的小,D项错误。【误区警示】本题容易忽略电磁感应现象中涡流产生的电磁阻尼,而认为小磁块在铜管P和塑料管Q中都是做自由落体运动,从而错误地选A或B。7.(2014山东高考)如图,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电
9、流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N两区的过程中,导体棒所受安培力分别用FM、FN表示。不计轨道电阻,以下叙述正确的是()A.FM向右 B.FN向左C.FM逐渐增大 D.FN逐渐减小【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)首先根据安培定则判断电流I在M、N两区形成的磁场的方向和磁感线分布情况;(2)其次分析导体棒匀速穿越两区时,棒中产生的感应电流方向和大小变化情况;(3)再根据左手定则判断FM、FN的大小变化情况。【解析】选B、C、D。由于绝缘导线紧贴导轨,根据安培定则判断电流I在M区的磁场方向应垂直轨道面向外,且从左向右,磁感线逐渐变密,导
10、体棒匀速穿越该区时,由右手定则可判断棒中产生的感应电流方向竖直向下,且逐渐增大,再由左手定则可知棒所受的安培力水平向左,且逐渐增大,故选项A错误,C正确;同理可得,导体棒在穿越N区的过程中,棒所受的安培力水平向左,且逐渐减小,故选项B、D均正确。8.(2014江苏高考)如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。在t时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为()A.B. C. D. 【解析】选B。根据法拉第电磁感应定律得,所以B项正确。【误区警示】本题主要的问题是忽视线圈的匝数,另外一点就是计算有效面积
11、时出错,误以为面积为a2。9.(2014江苏高考)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有()A.增加线圈的匝数B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯【解题指南】本题实质上就是电磁炉模型,要缩短加热时间,只要增加感应电动势,而影响电动势的因素可以根据法拉第电磁感应定律得出。另外需了解电磁炉能够加热的器皿材料有哪些。【解析】选A、B。根据题意要缩短加热时间,只需要提高感应电动势,所以增加线圈的匝数、提高交流电源的频率都可以实现,A、B项正确;取走线圈中的铁芯,对应的感应电动势变小,故D
12、项错误;将金属杯换为瓷杯,加热作用消失,故C项错误。10.(2014上海高考)如图,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形。则该磁场()A.逐渐增强,方向向外B.逐渐增强,方向向里C.逐渐减弱,方向向外D.逐渐减弱,方向向里【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)回路变为圆形,面积增大,说明闭合回路的磁通量减少,磁场逐渐减弱;(2)闭合回路的磁通量减少,磁场方向可能向外,也可能向里。【解析】选C、D。回路变为圆形,面积增大,说明闭合回路的磁通量减少,所以磁场逐渐减弱,而磁场方向可能向外,也可能向里,故选项C、D正确。11.(2014海南高考)如图,在一水平、固定的闭合导体
13、圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触。关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是()A.总是顺时针B.总是逆时针C.先顺时针后逆时针 D.先逆时针后顺时针【解题指南】解答此题应明确以下两点:(1)条形磁铁周围的磁感线的方向;(2)圆环中磁通量的变化情况(是增加还是减少)。【解析】选C。条形磁铁穿过圆环的过程中,圆环中的磁通量先向上增加,后向上减少,根据楞次定律:增反减同,感应电流产生的磁场方向先向下再向上,结合安培定则,产生的感应电流的方向先顺时针再逆时针,故选C。12.(2014大纲版全国卷)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠
14、放,形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率()A.均匀增大 B.先增大,后减小C.逐渐增大,趋于不变 D.先增大,再减小,最后不变【解题指南】解答本题应把握以下三点:(1)电磁感应现象产生的条件。(2)磁铁下落速度对感应电流大小的影响。(3)磁铁下落时速度与感应电流磁场的相互影响。【解析】选C。条形磁铁在沿竖直圆筒的中心轴线下落时,穿过各个铜环的磁通量发生变化,铜环内产生感应电流。根据楞次定律,感应电流产生的磁场阻碍磁铁的下落。开始时磁铁下落的速度小,穿过各个铜环的磁通量变化慢,产生感应电流也小,其
15、磁场阻碍磁铁下落的磁场力也小于磁铁的重力,随着磁铁的速度变大,穿过各个铜环的磁通量的变化率也变大,产生感应电流变大,其磁场阻碍磁铁下落的磁场力也逐渐变大,到此磁场力大小等于磁铁的重力时,磁铁的下落速度不再增大,所以选项C正确。二、计算题1.(2014安徽高考)如图甲所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.5T,其方向垂直于倾角为30的斜面向上。绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计),MP和NP长度均为2.5m,MN连线水平,长为3m。以MN中点O为原点、OP为x轴建立一维坐标系Ox。一根粗细均匀的金属杆CD,长度d为3m、质量m为1kg、电阻R为0.3,在拉力F的作用下,从MN处以恒定速度v=1m/s,在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)。g取10m/s2。(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m处电势差UCD;(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式,并在图乙中画出F-x关系图像;(3)求金属杆CD从MN处运
