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1、第十二章第十二章 电磁感应电磁感应 第一部分第一部分 五年高考题荟萃五年高考题荟萃 20092009 年高考新题年高考新题 一、选择题一、选择题 1.1.（0909上海物理上海物理1313）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 解析解析
2、：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。 2.2.（0909上海上海99）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
3、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.（0909山东山东2121）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 （ 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 D感应电动势平均值 1 4 EBav 解析解析：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，
4、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 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EBlv计算时，l 应是等效长度，即垂直切割磁感线的长度。 4.4.（0909重庆重庆2020）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
5、过 程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧AXOY运动， （O是线圈中心） ，则 （ D ） A从 X 到 O，电流由 E 经 G 流向 F，先增大再减小 B从 X 到 O，电流由 F 经 G 流向 E，先减小再增大 C从 O 到 Y，电流由 F 经 G 流向 E，先减小再增大 D从 O 到 Y，电流由 E 经 G 流向 F，先增大再减小 5.5.（0909福建福建1818）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
6、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（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 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 B.流过电阻 R 的电量为 C.恒力 F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D.恒力 F 做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量 解析解析：当杆达到最大速度vm时，0 22 rR vdB mgF m 得 22d B rRmgF vm ，A 错； 由公式 rR BdL rR SB rR q ，
7、B 对；在棒从开始到达到最大速度的过程中由动能定 理有： KfF EWWW 安 ，其中mgWf，QW 安 ，恒力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。 6.6.（0909浙江浙江1717）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
8、的方向是 （ B ） Aadcba Bdabcd C先是dabcd，后是adcba D先是adcba，后是dabcd 解析解析：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dabcd。 7.7.（0909海南物理海南物理44）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 如图所示的电路中，其中 R 为滑线变阻器， 1 E和 2 E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 ） A在 S 断开的情况下， S 向 a 闭合的瞬间 B在
9、S 断开的情况下，S 向 b 闭合的瞬间 C在 S 已向 a 闭合的情况下，将 R 的滑动头向 c 端移动时 D在 S 已向 a 闭合的情况下，将 R 的滑动头向 d 端移动时 二、非选择题二、非选择题 8.8.（0909全国卷全国卷2424）)如图，匀强磁场的磁感应强度方向 垂直于纸面向里，大小随时间的变化率 B k t ，k 为负的 常量。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 （1）导线中感应电流的大小； （2）磁场对方框作用力的大小随时间的变化。 （1） 8 kls I ；（2） 2 2 8 k l s 。 解析解析：本
10、题考查电磁感应现象.(1)线框中产生的感应电动 势kl t sB t 2 2 1 / 在线框产生的感应电流, R I s l R 4 , 联立得 8 kls I (2)导线框所受磁场力的大小为BIlF ,它随时间的变化率为 t B Il t F ,由以上式联立可 得 8 22 slk t F 。 9.9.（0909北京北京2323） （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
11、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 33 0.40 ,205 10,0.12 /Dm BT Qs ，设液体在测量管内各处流速相同，试 求 E 的大小（去 3.0） （2）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
12、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； （3）显示仪表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：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 D 4 2 式联立解得
13、D BQ D Q BDE 44 2 代入数据得 VVE 3 3 100 . 1 4 . 03 12 . 0 105 . 24 （2）能使仪表显示的流量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。 （3）传感器的显示仪表构成闭合电路，有闭合电路欧姆定律 rR E I )/(RrI E rR RE IRU 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
14、的电压 U 的变化而变化，增大 R，使 Rr，则 UE,这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。 10.10.（0909上海物理上海物理2424） （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，s
15、1m） （1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动； （2）求磁感应强度 B 的大小； （3）若撤去外力后棒的速度 v 随位移 x 的变化规律满足 vv0x， 且棒在运动 B2l2 m（Rr） 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：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）Fma，以 F0.5v0.4 B2l2v Rr 代入得（0.5）v0.4a B2l2 Rr a 与 v 无关，所以 a0.4m/s2， （0.5）0 B2l2 Rr 得 B0.5T （3）x1 at2，v0x2at，x1x2s，所以 at2ats 1 2 B2l2 m（Rr） 1 2 m（Rr） B2l2 得
