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1、第四章电磁感应高考真题集训一、选择题12016全国卷(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是()A若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动C若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍答案AB解析设圆盘的半径为r,圆盘转动的角速度为,则圆盘转动产生的电动势为EBr2,可知,转动的角速度恒定,电动势恒定
2、,电流恒定,A项正确;根据右手定则可知,从上向下看,圆盘顺时针转动,圆盘中电流由边缘指向圆心,即电流沿a到b的方向流过电阻R,B项正确;圆盘转动方向不变,产生的电流方向不变,C项错误;若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电动势变为原来的2倍,电流变为原来的2倍,由PI2R可知,电阻R上的热功率变为原来的4倍,D项错误。2.2015全国卷(多选)1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图所示。实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后。下列说法正确的是
3、()A圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动答案AB解析当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,圆盘的半径切割磁感线产生感应电动势和感应电流,选项A正确;圆盘内的涡电流产生的磁场对磁针施加磁场力作用,导致磁针转动,选项B正确;由于圆盘中心正上方悬挂小磁针,在圆盘转动过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变,选项C错误;圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场,由安培定则可判断出在中心方向竖直向下,其他位置关于中心对称,此磁场不会
4、导致磁针转动,选项D错误。3.2015山东高考(多选)如图,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速。在圆盘减速过程中,以下说法正确的是()A处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高B所加磁场越强越易使圆盘停止转动C若所加磁场反向,圆盘将加速转动D若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动答案ABD解析把圆盘看成沿半径方向紧密排列的“辐条”,由右手定则知,靠近圆心处电势高,选项A正确;所加磁场越强,感应电流越强,安培力越大,对圆盘转动的阻碍越大,选项B正确;如果磁场反向,由楞次定律可知,仍阻碍圆盘转动,选项C错误;若将整个圆盘置于磁场
5、中,则圆盘中无感应电流,圆盘将匀速转动,选项D正确。4.2015全国卷如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是()AUaUc,金属框中无电流BUbUc,金属框中电流方向沿abcaCUbcBl2,金属框中无电流DUacBl2,金属框中电流方向沿acba答案C解析在三角形金属框内,有两边切割磁感线,其一为bc边,根据EBlv可得:电动势大小为Bl2;其二为ac边,ac边有效的切割长度为l,根据EBlv,可得:电动势大小也为Bl2;由
6、右手定则可知:金属框内无电流,且UcUbUa,选项A、B错误;UbcUacBl2,选项C正确,选项D错误。52016四川高考(多选)如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是FF0kv(F0、k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为FA,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图象可能正确的有()答案BC解析设某时刻金属棒的速度为v,
7、安培力FA,根据牛顿第二定律FFAma,即F0kvma,即F0vma,如果k,则加速度与速度成线性关系,且随着速度增大,加速度越来越大,即金属棒运动的vt图象的切线斜率越来越大,由于FA,FAt图象的切线斜率也越来越大,感应电流、电阻两端的电压及感应电流的功率 也会随时间变化得越来越快,B项正确;如果k,则金属棒做匀加速直线运动,电动势随时间均匀增大,感应电流、电阻两端的电压、安培力均随时间均匀增大,感应电流的功率与时间的二次方成正比,没有选项符合;如果kt0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。答案(1)(2)B0lv0(tt0)kSt(B0lv0kS)解析(1)在金属棒未越过
8、MN之前,t时刻穿过回路的磁通量为ktS设在从t时刻到tt的时间间隔内,回路磁通量的变化量为,流过电阻R的电荷量为q。由法拉第电磁感应定律有E由欧姆定律有i由电流的定义有i联立式得|q|t由式得,在t0到tt0的时间间隔内,流过电阻R的电荷量q的绝对值为|q|。(2)当tt0时,金属棒已越过MN,由于金属棒在MN右侧做匀速运动,有fF式中,f是外加水平恒力,F是匀强磁场施加的安培力。设此时回路中的电流为I,F的大小为FB0Il此时金属棒与MN之间的距离为sv0(tt0)匀强磁场穿过回路的磁通量为B0ls回路的总磁通量为t式中,仍如式所示。由式得,在时刻t(tt0)穿过回路的总磁通量为tB0lv0(tt0)kSt在t到tt的时间间隔内,总磁通量的改变量为t(B0lv0kS)t由法拉第电磁感应定律得,回路感应电动势的大小为E由欧姆定律有I联立式得f(B0lv0kS)。1