高考模拟理综物理选编电磁感应现象解析版

高考模拟理综物理选编电磁感应现象解析版

乐陵一中电磁感应现象 一、单选题（本大题共5小题，共30分）‎ 1. 如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有‎(‎　　‎‎)‎ A. 闭合电键K后，把R的滑片右移 B. 闭合电键K后，把P中的铁心从左边抽出 C. 闭合电键K后，把Q靠近P D. 无需闭合电键K，只要把Q靠近P即可 ‎ ‎【答案】C ‎【解析】解：A、闭合电键K后，把R的滑片右移，Q中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，左边导线电流方向向上。故A错误。 B、闭合电键K后，将P中的铁心从左边抽出，Q中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，左边导线电流方向向上。故B错误。 C、闭合电键，将Q靠近P，Q中的磁场方向从左向右，且在增强，根据楞次定律，左边导线的电流向下。故C正确。 D、若不闭合电键K，即使把Q靠近P，也不会导致穿过线圈的磁通量改变，因此不会产生感应电流。故D错误。 故选：C。 当通过闭合回路中的磁通量发生变化，就会产生感应电流，根据楞次定律判断感应电流的方向。 解决本题的关键掌握感应电流产生的条件，以及会运用楞次定律判断感应电流的方向。 ‎ 2. 从奥斯特发现电流周围存在磁场后，法拉第坚信磁一定能生电‎.‎他使用如图所示的装置进行实验研究，以至于经过了10年都没发现“磁生电”‎.‎ 主要原因是‎(‎　　‎‎)‎ A. 励磁线圈A中的电流较小，产生的磁场不够强 B. 励磁线圈A中的电流是恒定电流，不会产生磁场 C. 感应线圈B中的匝数较少，产生的电流很小 D. 励磁线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场 ‎ ‎【答案】D ‎【解析】解：励磁线圈A中的电流发生变化时，穿过线圈B的磁通量发生变化，电流表G中产生感应电流． 励磁线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中没有感应电流，故D正确，ABC错误． 故选：D 当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时会产生感应电流；而当磁通量不变时，线圈中没有感应电流产生． 法拉第研究电磁感应现象的过程其本质是发现感应电流产生的条件的过程‎.‎由于感应电流仅仅在线圈中的磁通量发生变化的过程中出现，磁通量不变时则没有感应电流，感应电流只出现在磁通量变化的暂态过程，所以感应电流不容易被发现． ‎ 3. 重庆市某中学的几位同学把一条大约10m长电线的两端连接在一个灵敏电流表的接线柱上，形成闭合导体回路‎.‎甲、乙两位同学沿南北方向站立匀速摇动电线时，灵敏电流表的示数I‎1‎，两位同学沿东西方向站立匀速摇动电线时，灵敏电流表的示数I‎2‎，则‎(‎　　‎‎)‎ A. I‎1‎‎=0‎，I‎2‎‎≠0‎ B. I‎1‎‎≠0‎，I‎2‎‎=0‎ C. I‎1‎‎≠0‎，I‎2‎‎≠0‎ D. I‎1‎‎=0‎，‎I‎2‎‎=0‎ ‎【答案】C ‎【解析】解：由于地球的周围存在磁场，且磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，所以当两个同学朝东西方向站立，并迅速摇动电线时，导线就会做切割磁感线运动，灵敏电流表的读数最大I‎2‎‎≠0.‎沿南北方向站立匀速摇动电线时，由于北半球的磁场由向下的分量，所以穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流，所以I‎1‎‎≠0‎． 故选：C 产生感应电流的条件：一是闭合回路中的一部分导体；二是必须做切割磁感线运动；因此要使产生的感应电流变大，就要使导体切割更多的磁感线，结合地磁场的方向即可确定这两个同学的站立方向． 解决本题的关键掌握产生感应电流的条件，以及地磁场的方向，然后根据切割磁感线确定两个同学的朝向与是否产生感应电流的关系． ‎ 1. 在如图所示的匀强磁场中有一个平面线圈ABCD，线圈做如下运动时能够产生感应电流的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 线圈在纸平面内左右移动 B. 线圈在纸平面内上下移动 C. 线圈在纸平面内绕A点转动 D. 线圈绕AB边向纸外转动 ‎【答案】D ‎【解析】解：A、线圈在纸平面内左右移动时，线圈与磁场平行，穿过线圈的磁通量一直为零，没有变化；故没有感应电流产生；故A错误； B、线圈在纸平面内上下移动时，线圈与磁场平行，线圈的磁通量一直为零，没有变化；故没有感应电流产生；故B错误； C、在纸面内绕A点转动时，线圈与磁场平行，磁通量一直为零，没有变化；没有感应电流；故C错误； D、线圈绕AB边向纸外转动，引起磁通量增大；故可以产生感应电流‎.‎故D正确； 故选：D 当闭合回路中磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流‎.‎分析磁通量是否变化，即可进行判断． 该题考查闭合线圈中产生感应电流的条件是：回路中的磁通量发生变化，而磁通量的变化可以根据磁感线的条数直观判断． ‎ 2. 在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 B. 奥斯特发现了电流磁效应；安培发现了电磁感应现象 C. 麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在 D. 安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律 ‎【答案】A ‎【解析】解：A、库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根测定了元电荷的数值，故A正确； B、奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象，故B错误； C、麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在；楞次是发现了电磁感应中的感应电流的方向，故C错误； D、洛仑兹发现磁场对运动电荷作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，故D错误； 故选：A 本题考查电磁学中的相关物理学史，应掌握在电磁学发展中作出突出贡献的科学家的名字及主要发现． 近几年高考中增加了对物理学史的考查，在学习中要注意掌握科学家们的主要贡献，要求能熟记． ‎ 二、多选题（本大题共4小题，共24分）‎ 3. 如图为“研究电磁感应现象”的实验装置‎.‎如果在原线圈插入副线圈后保持不动，闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合电键后，下列情况下电流计指针偏转情况是 ‎(‎　　‎‎)‎ A. 将原线圈迅速从副线圈中拔出时，指针向左偏转一下 B. 保持电建闭合状态时，指针一直偏在零点右侧 ‎ C. 滑动变阻器触头迅速向左滑动时，指针向右偏转一下 D. 将原线圈内铁芯A快速拔出时，指针向左偏转一下 ‎【答案】AD ‎【解析】解：当在闭合电键时，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下‎.‎则说明线圈磁通量从无到有即变大，导致电流计指针向右偏一下． A、当将原线圈迅速拔出副线圈时，则线圈的磁通量也是从有到无，则电流计指针向左偏转一下，故A正确； B、保持电建闭合状态时，则线圈的磁通量不变，线圈中没有感应电流，则指针一直偏在零点‎.‎故B错误； C、当滑动变阻器触头迅速向左滑动时，电阻增大，电路中电流变小，导致线圈磁通量变小，则电流计指针向左偏转一下，故C错误； D、当原线圈内铁芯A快速拔出时，导致线圈磁通量变小，则电流计指针向左偏转一下，故D正确； 故选：AD． 电源与线圈构成一回路，而另一线圈与检流表又构成一个回路‎.‎当上方线圈中的磁通量发生变化时，导致下方线圈的磁通量也跟着变化，从而出现感应电流． 由楞次定律来确定感应电流的方向，而闭合线圈中的磁通量发生变化有几种方式：可以线圈面积的变化，也可以磁场的变化，也可以线圈与磁场的位置变化． ‎ 1. 以下说法正确的是‎(‎　　‎‎)‎ A. 一个质子‎(‎不计重力‎)‎穿过某一空间而未发生偏转，此空间可能存在磁场 B. 一个质子‎(‎不计重力‎)‎穿过某一空间而未发生偏转，此空间可能存在电场 C. 某电路的磁通量改变了，电路中一定有感应电流 D. 导体棒在磁场中运动，导体棒两端一定有电势差 ‎【答案】AB ‎【解析】解：AB、可能存在电场和磁场，它们的方向与质子运动方向相同，质子不受洛伦兹力，电场力的方向与运动的方向相同或相反，质子不会偏转，故AB正确。 C、穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时，则穿过闭合电路的磁通量发生变化，才一定有感应电流，故C错误； D、如果导体棒在磁场中作切割磁感线运动，导体棒产生感应电动势，则其两端就一定会产生电势差，故D错误； 故选：AB。 通过对质子的运动分析可知，质子在该区域可能不受力的作用，有两种情况，一是电场和磁场都不存在，二是只存在磁场，但是质子的初速度方向与磁场的方向在同一条直线上；可能只受电场力作用，质子的初速度与电场力的方向在通一条直线上；可能既受电场力又受洛伦兹力作用，但是二力为一对平衡力； 感应电流产生的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化； 只有棒在切割磁感应线，导体棒两端才一定有电势差。 考查质子在电场中一定受到电场力，而在磁场中不一定受到磁场力，同时掌握曲线运动条件，理解感应电流产生条件，及切割磁感应线的要求。 ‎ 2. 如图所示是世界上早期制作的发电实验装置：一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁铁当中‎.‎用导线A连接铜盘的中心，导线B连接铜盘的边缘‎.‎摇手柄使得铜盘转动时 ‎(‎　　‎)‎ ‎ A. 盘面可视为无数个同心圆环组成，圆环中的磁通量发生了变化 B. 盘面可视为无数条幅组成，任何时刻都有条幅切割磁感线 ‎ C. 导线A、B端产生的感应电动势与铜盘的转速成正比 D. 铜盘匀速转动时导线A、B端不产生感应电动势 ‎【答案】BC ‎【解析】解：A、B、转动圆盘时，将整个铜盘看成沿径向排列的无数根铜条，它们做切割磁感线运动，产生感应电动势，电路又是闭合的，所以不断转动A盘就可以获得持续的电流‎.‎故A错误，B正确．      C、D、圆盘产生的感应电动势与其转动速度有关，当转动速度增大时，则其切割速度增大，从而产生感应电动势增大‎.‎故C正确，D错误． 故选BC 转动A盘时，将整个铜盘看成沿径向排列的无数根铜条，它们做切割磁感线运动，产生感应电动势，A盘相当于发电机，可以获得持续的电流‎.‎而B盘相当于电动机，电流通过B盘时，B盘在磁场中受到安培力作用而转动‎.‎当A盘顺时针转动时，根据右手定则判断感应电流的方向，由左手定则判断B所受安培力方向，确定其转动方向． 本题实际上是发电机带动电动机的模型，考查综合运用右手定则、左手定则及产生感应电流条件的能力． ‎ 1. 如图所示，等边三角形导体框abc边长为l，bd⊥ac，导体框绕轴bd以角速度ω匀速转动，导体框所在空间有竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场。下列说法正确的是 A. 导体框中无感应电流 B. 导体框中产生正弦交变电流 C. a、d两点间电势差为0 D. a、d两点间电势差大小为‎1‎‎8‎Bl‎2‎ω ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】【分析】‎ 感应电流的产生条件，穿过线圈的磁通量发生变化；根据E=BLv计算感应电动势。‎ 本题考查感应电流的产生条件，注意要明白没有感应电流的情况下可能有感应电动势。‎ ‎【解答】‎ AB．导体框绕轴bd以角速度ω匀速转动，穿过线圈的磁通量没有变化，没有感应电流产生，故A正确，B错误；‎ CD.‎因为‎.a、d边做切割磁感线运动，有感应电动势产生，根据E=BLv，得E=Bl‎2‎‎1‎‎2‎ωl‎2‎=‎1‎‎8‎ωl‎2‎，故C错误，D正确；‎ 故选AD。‎ 三、填空题（本大题共1小题，共5分）‎ 2. 如图所示，条形磁铁移近螺线管时螺线管和条形磁铁之间______‎(‎填“有”或“无”‎)‎相互电磁作用力；螺线管中A点电势______B点电势‎.(‎填“高于”或“低于”‎‎)‎ ‎【答案】无；低于 ‎【解析】解：条形磁铁移近螺线管时，由于螺线管不闭合，不产生感应电流，所以螺线管和条形磁铁之间无相互电磁作用力； 条形磁铁移近螺线管时，螺线管磁通量增加，根据楞次定律可知螺线管中感应电动势方向从A指向B，A端相当于电源的负极，B端相当于电源的正极，则A点电势低于B点电势．‎ ‎ 故选：无、低于． 螺线管不闭合，条形磁铁移近螺线管时不产生感应电流，不受安培力‎.‎根据楞次定律判断感应电动势的方向，即可判断电势的高低． 解决本题要明确产生感应电流的必要条件是电路必须闭合，没有感应电流，线圈不受安培力． ‎ 四、计算题（本大题共4小题，共48分）‎ 1. 为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示‎.‎已知线圈由a端开始绕至b端：当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转‎.‎将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转． ‎(1)‎在图中L上画上几匝线圈，以便能看清线圈绕向； ‎(2)‎当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针将指向______． ‎(3)‎当条形磁铁插入线圈中不动时，指针将指向______‎.(‎选填“左侧”、“右侧”或“中央”‎‎)‎ ‎【答案】左侧；中央 ‎【解析】解：‎(1)‎将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，穿过L的磁场向下，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，感应电流磁场应该向上，电流表指针向左偏转，电流从电流表左端流入，由安培定则可知，俯视线圈，线圈绕向为逆时针，如图． ‎(2)‎当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，穿过L的磁通量向上，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流磁场应向上，指针向左偏转． ‎(3)‎当条形磁铁插入线圈中不动时，线圈在的磁通量保持不变，没有感应电流产生，指针不动，将指向中央． 故答案为：‎(1)‎如右图所示． ‎(2)‎左侧 ‎(3)‎中央 电流从左端流入指针向左偏转，根据电流表指针偏转方向判断电流方向，然后应用安培定则与楞次定律分析答题． 熟练应用安培定则与楞次定律是正确解题的关键；要掌握安培定则与楞次定律的内容． ‎ 2. 如图所示，平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距L=0.5m，右端接有阻值R=0.9Ω的电阻，一导体棒ab质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω，把它垂直放在导轨上，导体棒与金属导轨间的动摩擦因数μ=0.2‎，导体棒在水平恒力F的作用下以V=4m/s的速度向左匀速运动，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，整个装置处在方向竖直向上磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中‎.‎导轨电阻不计，求 ‎(1)‎通过导体棒的电流大小和方向； ‎(2)‎恒力F的功率‎(g取‎10m/s‎2‎).‎ ‎【答案】解‎(1)‎设导体棒切割电动势为E，通过棒的电流为I 则感应电动势为E=BLv…①‎ 感应电流为I=ER+r…②‎ 联立‎①②‎解得I=0.8A 由右手定则判断通过导体棒的电流方向由b流向a． ‎(2)‎导体棒匀速运动时，受力平衡，则  F-F安-f=0‎        其中安培力F安‎=BIL    摩擦力f=μmg         又F 的功率为P=Fv            联立解得 P=1.44W    答： ‎(1)‎通过导体棒的电流大小为‎0.8A，方向由b流向a； ‎(2)‎恒力F的功率为‎1.44W．‎ ‎【解析】‎(1)‎导体棒切割磁感线产生感应电动势，由E=BLv求出感应电动势‎.‎由欧姆定律求感应电流的大小，由右手定则判断电流的方向． ‎(2)‎由平衡条件和安培力公式求出F的大小，再由P=Fv求F的功率． 本题是简单的电磁感应问题，掌握法拉第电磁感应定律、欧姆定律、右手定则和安培力公式是关键． ‎ 1. 在如图所示的实验中，能在线圈中产生感应电流的是：______ 和______ A.磁铁从上向下插入线圈中的过程   B.‎磁铁静止在线圈内部 C.磁铁静止在线圈左侧            D.‎磁铁从线圈内抽出的过程． ‎ ‎【答案】A；D ‎【解析】解：A、磁铁快速插入线圈的过程穿过线圈的磁通量增加，线圈产生感应电流‎.‎故A正确． B、磁铁静止在线圈里面，穿过线圈的磁通量没有变化，则线圈中没有感应电流产生‎.‎故B错误． C、磁铁静止在线圈左侧，穿过线圈的磁通量没有变化，则线圈中没有感应电流产生‎.‎故C错误． D、磁铁快速插入线圈，穿过线圈的磁通量发生变化，则线圈中有感应电流产生‎.‎故D正确． 故答案为：A，D． 根据感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化进行分析判断有无感应电流产生． 判断有无感应电流产生对照感应电流产生的条件，抓住两点：一是电路要闭合；二是磁通量要变化． ‎ 2. 如图所示，一光滑金属直角形导轨aOb竖直放置，Ob边水平‎.‎导轨单位长度的电阻为ρ，电阻可忽略不计的金属杆cd搭在导轨上，接触点为M、N.t=0‎时，MO=NO=L，B为一匀强磁场，方向垂直纸面向外‎.(‎磁场范围足够大，杆与导轨始终接触良好，不计接触电阻‎)‎ ‎(1)‎若使金属杆cd以速率v‎1‎匀速运动，且速度始终垂直于杆向下，求金属杆所受到的安培力随时间变化的表达式； ‎(2)‎若保证金属杆接触点M不动，N以速度v‎2‎向右匀速运动，求电路中电流随时间的表达式； ‎(3)‎在‎(1)‎问的基础上，已知杆的质量为m，重力加速度g，则求t时刻外力F的瞬时功率．‎ ‎【答案】解：‎(1)‎经过t时间，金属杆沿速度方向的位移x=v‎1‎t，根据几何关系知，水平方向和竖直方向的长度均为L+‎2‎v‎1‎t， 导体棒的长度L'=‎2‎L+2v‎1‎t， 产生的感应电动势E=BL'‎v‎1‎，I=ER总=B(‎2‎L+2v‎1‎t)‎v‎1‎‎2(L+‎2‎v‎1‎t)ρ=‎‎2‎Bv‎1‎‎2ρ 安培力F=BIL'=‎2‎B‎2‎v‎1‎‎2ρ(‎2‎L+2v‎1‎t)‎． ‎(2)N以速度v‎2‎向右匀速运动，则导轨水平方向的长度为L+v‎2‎t， 根据欧姆定律得：I'=‎E'‎R， 而E'=BL'‎