【物理】2018届二轮轮专题卷　电磁感应（河南专用）

【物理】2018届二轮轮专题卷　电磁感应（河南专用）

电磁感应 一、选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分．)‎ ‎1．(2015·江苏卷)静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载《春秋纬　考异邮》中有玳瑁吸衣若之说，但下列不属于静电现象的是(　　)‎ A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑 B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引 C．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流 D．从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉 解析：小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生感应电流是电磁感应现象，不是静电现象，所以C正确．‎ 答案：C ‎2．(2016·威海模拟)如图所示，a、b是平行的金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面，c、d是分别串有电压表和电流表的金属棒，它们与导轨接触良好，当c、d以相同的速度向右运动时，下列说法正确的是(　　)‎ A．两表均无读数 B．两表均有读数 C．电流表有读数，电压表无读数 D．电流表无读数，电压表有读数 解析：当c、d以相同的速度向右运动时，穿过回路的磁通量没变，故无感应电流产生，所以电流表和电压表中的电流均为零，故选项A正确．‎ 答案：A ‎3．(2016·大连模拟)如图甲所示，面积为‎0.1 m2‎的10匝线圈EFG处在某磁场中，t＝0时，磁场方向垂直于线圈平面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示．已知线圈与右侧电路接触良好，电路中的电阻R＝4 Ω，电容C＝10 μF，线圈EFG的电阻为1 Ω，其余部分电阻不计．则当开关S闭合，电路稳定后，在t＝0.1 s至t＝0.2 s这段时间内(　　)‎ A．电容器所带的电荷量为8×10－‎‎5 C B．通过R的电流是‎2.5 A，方向从b到a C．通过R的电流是‎2 A，方向从b到a D．R消耗的电功率是0.16 W 解析：线圈EFG相当于电路的电源，电动势E＝nS＝10××0.1 V＝10 V．由楞次定律得，电动势E的方向是顺时针方向，故流过R的电流是a→b，I＝＝ A＝‎2 A，PR＝I2R＝22×4 W＝16 W；电容器UC＝UR，所带电荷量Q＝C·UC＝10×10－6×2×‎4 C＝8×10－‎5 C，选项A正确．‎ 答案：A ‎4．(2017·西安模拟)在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为电阻可忽略不计的自感线圈，E为电源，S为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是(　　)‎ A．合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭 B．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭 C．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b同时熄灭 D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭 解析：由于L是自感线圈，当合上S时，自感线圈L将产生自感电动势，阻碍电流的增加，故有b灯先亮，而a灯后亮；当S断开时，L、a、b组成回路，L产生自感电动势阻碍电流的减弱，由此可知，a、b同时熄灭，C正确．‎ 答案：C ‎5．(2016·东营模拟)如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中(　　)‎ A．导体框中产生的感应电流方向相反 B．导体框中产生的焦耳热相同 C．导体框ad边两端电势差相同 D．通过导体框截面的电量相同 解析：根据右手定则可知，导体框中产生的感应电流均是沿顺时针方向，选项A错误；导体框中产生的焦耳热等于克服安培力做的功，设导线框的边长为l，当以速度v 匀速拉出时，Q1＝F安l＝·l＝∝v，所以导体框中产生的焦耳热不同，选项B错误；当以速度v匀速拉出时，cd边切割磁感线产生感应电动势，cd边相当于电源，导体框ad边两端电势差U1＝Blv，当以速度3v匀速拉出时，ad边切割磁感线产生感应电动势，ad边相当于电源，导体框ad边两端电势差等于路端电压，其大小为U2＝Bl·3v＝Blv，选项C错误；两个过程中，通过导体框截面的电荷量均为q＝＝，选项D正确．‎ 答案：D ‎6．(2016·宝鸡模拟)如图所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨ab、cd，表面光滑，处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒PQ垂直于导轨放在上面，以速度v向右做匀速运动，欲使棒PQ停下来，下面的措施可行的是(导轨足够长，棒PQ有电阻)(　　)‎ A．在PQ右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒 B．在PQ右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒PQ大的金属棒 C．将导轨的a、c两端用导线连接起来 D．将导轨的a、c两端和b、d两端分别用导线连接起来 解析：在PQ棒右侧放金属棒时，回路中产生感应电流，使金属棒加速，PQ棒减速，当获得共同速度时，回路中感应电流为零，两棒都将匀速运动，A、B错误；当一端或两端用导线连接时，PQ的动能将转化为内能而最终静止，C、D正确．‎ 答案：CD ‎7．(2017·荆州模拟)如图所示，MN、PQ是与水平面成θ角的两条平行光滑且足够长的金属轨道，其电阻忽略不计．空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B.导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，每根导体棒的质量均为m，电阻均为r，轨道宽度为L，与轨道平行的绝缘细线一端固定，另一端与ab棒中点连接，细线承受的最大拉力Tm＝2mgsin θ.今将cd棒由静止释放，则细线被拉断时，cd棒的(　　)‎ A．速度大小是 B．速度大小是 C．加速度大小是2gsin θ D．加速度大小是0‎ 解析：由静止释放后cd棒沿斜面向下做加速运动，随着速度的增大，E＝BLv变大，I＝也变大，F＝BIL也变大，对ab棒，当T＝2mgsin θ＝mgsin θ＋BIL时细线刚好被拉断，此时v＝，cd棒这时向上的安培力与沿斜面向下的重力的分力平衡，加速度大小是0，故选项A、D正确，选项B、C错误．‎ 答案：AD 二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)‎ ‎8．(10分)(2015·江苏卷)做磁共振检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流．某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r＝‎5.0 cm，线圈导线的横截面积A＝‎0.80 cm2，电阻率ρ＝1.5 Ω·m，如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减小为零，求(计算结果保留一位有效数字)：‎ ‎(1)该圈肌肉组织的电阻R；‎ ‎(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E；‎ ‎(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q.‎ 解析：(1)由电阻定律R＝ρ，(2分)‎ 解得R＝6×103 Ω.(1分)‎ ‎(2)感应电动势E＝πr2，(2分)‎ 解得E＝4×10－2 V．(1分)‎ ‎(3)由焦耳定律得Q＝Δt，(3分)‎ 解得Q＝8×10－8 J．(1分)‎ 答案：(1)6×103 Ω　(2)4×10－2 V　(3)8×10－8 J ‎9．(10分)(2015·海南卷)如图所示，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下．一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好．已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略．求：‎ ‎(1)电阻R消耗的功率；‎ ‎(2)水平外力的大小．‎ 解析：(1)导体切割磁感线运动产生的电动势为 E＝Blv，(2分)‎ 根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为I＝，(1分)‎ 电阻R消耗的功率为P＝I2R.(1分)‎ 联立可得P＝.(1分)‎ ‎(2)对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡，‎ 故有F安＋μmg＝F，(2分)‎ F安＝BIl＝B··l.(2分)‎ 解得F＝＋μmg.(1分)‎ 答案：(1)P＝　(2)F＝＋μmg ‎10．(12分)(2016·唐山模拟)如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L＝‎1 m，上端接有电阻R＝3 Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场．现将质量m＝‎0.1 kg、电阻r＝1 Ω的金属杆ab从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图象如图乙所示(取g＝‎10 m/s2)．求：‎ ‎(1)磁感应强度B；‎ ‎(2)杆在磁场中下落0.1 s过程中电阻R产生的热量．‎ 解析：(1)由图象知，杆自由下落0.1 s进入磁场后以 v＝‎1.0 m/s做匀速运动．‎ 产生的电动势E＝BLv，(2分)‎ 杆中的电流I＝，(2分)‎ 杆所受安培力F安＝BIL，(2分)‎ 由平衡条件得mg＝F安，(2分)‎ 解得B＝2 T．(1分)‎ ‎(2)电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝0.075 J．(3分)‎ 答案：(1)2 T　(2)0.075 J ‎11．(12分)如图所示，间距l＝‎0.3 m的平行金属导轨a1b‎1c1和a2b‎2c2分别固定在两个竖直面内．在水平面a1b1b‎2a2区域内和倾角θ＝37°的斜面c1b1b‎2c2区域内分别有磁感应强度B1＝0.4 T、方向竖直向上和B2＝1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场．电阻R＝0.3 Ω、质量m1＝‎0.1 kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好．一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2＝‎0.05 kg的小环．已知小环以a＝‎ ‎6 m‎/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动．不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长．取g＝‎10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：‎ ‎(1)小环所受摩擦力的大小；‎ ‎(2)Q杆所受拉力的瞬时功率．‎ 解析：(1)设小环受到的摩擦力大小为Ff，由牛顿第二定律，有m‎2g－Ff＝m‎2a，(3分)‎ 代入数据，得Ff＝0.2 N．(1分)‎ ‎(2)设通过K杆的电流为I1，K杆受力平衡，有 Ff＝B1I‎1l，(1分)‎ 设回路总电流为I，总电阻为R总，有I＝2I1，‎ R总＝R.(2分)‎ 设Q杆下滑速度大小为v，产生的感应电动势为E，有 I＝，E＝B2lv，F＋m1gsin θ＝B2Il，(3分)‎ 拉力的瞬时功率P＝Fv.(1分)‎ 联立以上各式，代入数据得P＝2 W．(1分)‎ 答案：(1)0.2 N　(2)2 W ‎12．(14分)如图所示，水平放置的平行金属导轨宽度为d＝‎1 m，导轨间接有一个阻值为R＝2 Ω的灯泡，一质量为m＝‎1 kg的金属棒跨接在导轨之上，其电阻为r＝1 Ω，且和导轨始终接触良好．整个装置放在磁感应强度为B＝2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使金属棒从静止开始向右运动．求：‎ ‎(1)若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.2，施加的水平恒力为F＝10 N，则金属棒达到的稳定速度v1是多少？‎ ‎(2)若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.2，施加的水平力功率恒为P＝6 W，则金属棒达到的稳定速度v2是多少？‎ ‎(3)若金属棒与导轨间是光滑的，施加的水平力功率恒为P＝20 W，经历t＝1 s的过程中灯泡产生的热量为QR＝12 J，则此时金属棒的速度v3是多少？‎ 解析：(1)由I＝和F安＝BId，(2分)‎ 可得F安＝，(1分)‎ 根据平衡条件可得F＝μmg＋F安．(1分)‎ 解得v1＝ ‎＝ m/s ‎＝‎6 m/s.(1分)‎ ‎(2)稳定后F＝μmg＋，(2分)‎ 且P＝Fv2，(1分)‎ 整理得2v＋3v2－9＝0.(1分)‎ 解得v2＝‎1.5 m/s.(1分)‎ ‎(3)金属棒和灯泡串联，由Q＝I2Rt得灯泡和金属棒产生的热量比＝，(1分)‎ 根据能量守恒Pt＝mv＋QR＋Qr，(2分)‎ 解得v3＝＝ m/s ‎＝‎2 m/s.(1分)‎ 答案：(1)‎6 m/s　(2)1.5　(3)‎2 m/s 教师用书备选题]‎ ‎13．(2016·赣州模拟)某同学将一条形磁铁放在水平转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边．当转盘(及磁铁)转动时，引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化的周期与转盘转动周期一致．经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图象．该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈，当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时．按照这种猜测(　　)‎ A．在t＝0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化 B．在t＝0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化 C．在t＝0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值 D．在t＝0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值 解析：题图乙中斜率既能反映线圈内产生的感应电流的方向变化，又能反映感应电流的大小变化．t＝0.1 s时刻，图线斜率最大，意味着磁通量的变化率最大，感应电动势最大，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值，t＝0.1 s时刻前后的图线斜率一正一负，说明产生的感应电流的方向发生了变化，所以A、C正确；同理可知t＝0.15 s时刻，‎ 图线斜率不是最大值，且该时刻前后图线斜率全为负值，说明线圈内产生的感应电流的方向没有变化，而且大小并未达到最大值，选项B、D错误．‎ 答案：AC