高考理综物理分类汇编—电磁感应13

高考理综物理分类汇编—电磁感应13

‎2012普通高校招生考试试题汇编-‎ ‎(十三)电磁感应 ‎(2012新课标)20.如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在t=0到t=t1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头方向相同，则i随时间t变化的图线可能是 答案：A【解析】由楞次定律可知：线框受力水平向左时，线圈中的磁场要阻碍原磁场引起的磁通量的减弱，说明导线中的电流正在减弱；线框受力水平向右时，线圈中的磁场要阻碍原磁场引起的磁通量的增强，说明导线中的电流正在增强；所以导线中的电流先减弱后增强，所以CD错误；又因线圈中的电流为顺时针方向，所以由右手螺旋定则知线圈产生磁场为垂直纸面向里，因为线圈中的磁场要阻碍原磁场引起的磁通量的减弱，故导线初始状态在导线右侧产生的磁场方向为垂直纸面向里，由右手螺旋定则知导线中电流方向为正方向，所以A正确，B错误。‎ ‎(2012北京)19.物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”‎ ‎。如图，她把一个带铁芯的线圈I、开关S和电源用导终连接起来后.将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某司学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均末动。对比老师演示的实验，下列四个选项中.导致套环未动的原因可能是 A.线圈接在了直流电源上.‎ B.电源电压过高.‎ C.所选线圈的匝数过多，‎ D.所用套环的材料与老师的不同 ‎【解析】如果套环的材料不是金属，可能导致套环未动。‎ ‎【答案】D ‎(2012广东)35.（18分）‎ 如图17所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。‎ ‎（1）调节Rx=R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v。‎ ‎（2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。‎ ‎35解析：（1）当ab匀速运动时 列力平衡方程得：Mgsinθ=BIl①‎ ab切割产生的电动势为：E=Blv②‎ 由闭合欧姆定律得：③‎ 由①②③得： ‎ ‎（2）再次平衡时有：‎ Mgsinθ=BIl ④‎ 对微粒列平衡方程得：Eq=mg ‎ ‎ ⑤‎ ‎ U=IRx ⑥‎ 由④——⑥得：‎ ‎(2012山东)20．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为，上端接有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率为P，导体棒最终以的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，下列选项正确的是（ ）‎ A．‎ B．‎ C．当导体棒速度达到时加速度为 D．在速度达到以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功 ‎20．AC解析：当速度达到时开始匀速运动，受力分析可得，导体棒最终以的速度匀速运动时，拉力为，所以拉力的功率为，选项A正确B错误。当导体棒速度达到时安培力，加速度为，选项C正确。在速度达到以后匀速运动的过程中，根据能量守恒定律，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功加上重力做的功，选项D错误，‎ ‎(2012浙江)25、（22分）为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置，如图所示，自行车后轮由半径r1=5.0╳10-2m的金属内圈、半径r2=0.40m的金属内圈和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡。在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B=0.10T ‎、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为r1、外半径为r2、张角θ=π/6。后轮以角速度ω=2π rad/s相对于转轴转动。若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。‎ ‎（1）当金属条ab进入“扇形” 磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；‎ ‎（2）当金属条ab进入“扇形” 磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；‎ ‎（3）从金属条ab进入“扇形” 磁场开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab-t图象；‎ ‎（4）若选择的是“1.5V、0.3A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度ω和张角θ等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价。‎ ‎【答案】‎ ‎【考点】电磁感应 ‎【解析】（1）金属条ab 在磁场中切割磁感应线时，使所构成的回路磁通量变化，导体棒转动切割，有法拉第电磁感应定律.，可推导出：‎ ‎，‎ 此处：‎ 代入数据解得：‎ 根据右手定则判断可知电流方向由b到a的。‎ ‎（2）．经过分析，将ab条可看做电源，并且有内阻，其它三等看做外电路，如图所示：‎ ‎（3）．当例如ab棒切割时，ab可当做电源，其灯泡电阻相当于电源内阻，外电路是三个灯泡，此时Uab为路端电压，有图2易知内阻与外阻之比为3:1的关系，所以，其它棒切割时同理。‎ ‎，如图可知在框匀速转动时，磁场区域张角θ=π/6‎ ‎，所以有电磁感应的切割时间与无电磁感应切割时间之比为1:2，=1S，得图如下 ‎（4）．小灯泡不能正常工作，因为感应电动势为 远小于灯泡的额定电压，因此闪烁装置不可能工作。‎ B增大，E增大，但有限度；‎ r增大，E增大，但有限度；‎ 增大，E增大,但有限度；‎ θ增大，E不增大。‎ ‎(2012江苏)7. 某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2 中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1 在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有 ‎(A) 家庭电路正常工作时,L2 中的磁通量为零 ‎(B) 家庭电路中使用的电器增多时,L2 中的磁通量不变 ‎(C) 家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起 ‎(D) 地面上的人接触火线发生触电时,开关K 将被电磁铁吸起 ‎7. 【答案】ABD【解析】因原线圈是双线绕法，所以家庭电路正常工作时、磁通量为0，A、B正确；家庭电路短路时，、磁通量仍为0，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，两根电线电流不等且变化，开关K被磁铁吸起，D正确。‎ ‎(2012江苏)13. (15 分)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示. 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角琢均为49仔,磁场均沿半径方向. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab =cd =、bc =ad =2. 线圈以角速度棕绕中心轴匀速转动,bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直. 线圈的总电阻为r,外接电阻为R. 求:‎ ‎(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;‎ ‎(2)线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F;‎ ‎(3)外接电阻上电流的有效值I.‎ ‎13. 【答案】‎ ‎(1)、边的运动速度 ， 感应电动势，解得。‎ ‎（2）电流, 安培力 ，解得 .‎ ‎(3)一个周期内，通电时间,上消耗的电能，且 解得。‎ ‎(2012天津)11．（18分）如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距L=‎0.5m,左端接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量m=‎0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的均强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始a=‎2m/s2的加速度做均加速运动，当棒的位移x=‎9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后 停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热比Q1:Q2=2:1.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求 ‎（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；‎ ‎（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；‎ ‎（3）外力做的功Wf。‎ 解析：（1）棒匀加速运动所用时间为t，有 ‎ s ‎ 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求电路中产生的平均电流为 ‎ A ‎ 根据电流定义式有 ‎ C ‎（2）撤去外力前棒做匀加速运动根据速度公式末速为 ‎ m/s 撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少。有 ‎ J ‎（3）根据题意在撤去外力前的焦耳热为J ‎ 撤去外力前拉力做正功、安培力做负功（其大小等于焦耳热Q1）、重力不做功共同使棒的动能增大，根据动能定理有 ‎ ‎ ‎ 则 J