2013年全国高考物理试题分类解释：专题十二、电磁感应

2013年全国高考物理试题分类解释：专题十二、电磁感应

专题十二、电磁感应 ‎1. （2013全国新课标理综II第16题） 如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d（d>L）的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。下列v--t图象中，可能正确描述上述过程的是 ‎16.答案D ‎【命题意图】本题考查电磁感应、安培力、速度图像及其相关知识，意在考查考生分析解决问题的能力和应用图象描述物理过程的能力。‎ ‎【解题思路】由于导线框闭合，导线框以某一初速度向右运动，导线框右侧边开始进入磁场时，切割磁感线产生感应电动势和感应电流，右侧边受到安培力作用，做减速运动；导线框完全进入磁场中，导线框中磁通量不变，不产生感应电流，导线框不受安培力作用，做匀速运动；导线框右侧边开始出磁场时，左侧边切割磁感线产生感应电动势和感应电流，左侧边受到安培力作用，导线框做减速运动；所以可能正确描述运动过程的速度图象是D。‎ ‎【误区警示】解答此题的误区有三，一是认为导线框可能不闭合，错误选A；二是没有考虑到题给条件d>L，误选C；三是没有考虑到安培力是变力，误选B。‎ ‎2. （2013全国新课标理综1第17题）如图.在水平面(纸面)内有三报相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线.可能正确的是 ‎【命题意图】本题考查电磁感应、闭合电路欧姆定律等基础知识点，意在考查考生应用相关知识定量分析物理问题，解决问题的能力。‎ 答案：A 解析：设“V”字型导轨夹角为2θ，均匀金属棒单位长度电阻为r，MN向右以速度v匀速运动，则t时刻切割磁感线的金属棒长度为L=2vttanθ，金属棒t时刻切割磁感线产生的感应电动势E=BLv=2B v2ttanθ，回路电阻R=(2vt/cosθ+2vttanθ)r，回路中电流i=E/R= Bvtanθ/(1/cosθ+tanθ)r，与时间t无关，所以回路中电流i与时间t的关系图线.可能正确的是A。‎ ‎3．（2013高考浙江理综第15题）磁卡的词条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈，当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势。其E-t关系如右图所示。如果只将刷卡速度改为v0/2，线圈中的E-t关系可能是 答案：D解析：如果只将刷卡速度改为v0/2，产生的感应电动势减小为原来的1/2，刷卡时间增大为原来的2倍，线圈中的E-t关系可能是D。‎ ‎4．（2013高考上海物理第11题）如图，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向 ‎(A)向左 (B)向右 ‎(C)垂直纸面向外 (D)垂直纸面向里 答案：B 解析：当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律，单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向顺时针方向，由左手定则可知，线圈所受安培力的合力方向向右，选项B正确。‎ ‎5．（2013高考安徽理综第16题）如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω。一导体棒MV垂直于导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8T。将导体棒MV由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为（重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6）‎ A．2.5m/s，1W B．5m/s，1W C．7.5m/s，9W D．15m/s，9W ‎【答案】 B ‎【 解析】导体棒匀速下滑，由平衡条件，mgsinθ=F+μmgcosθ。又F=BIL I=E/(R+r),E=BLv，联立解得：v=5m/s；电路的总功率P=Fv，小灯泡的功率PL=PR/(R+r)，联立解得：PL=1W。选项B正确。‎ ‎6．（2013高考四川理综第7题）如图所示，边长为L、不可形变的正方形导体框内有半径为r的圆形区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为B＝kt(常量k＞0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1＝R0、R2＝R0。闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势。则 A．R2两端的电压为 B．电容器的a极板带正电 C．滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍 D．正方形导线框中的感应电动势为kL2‎ ‎6.AC解析：滑动片P位于滑动变阻器中央，回路总电阻R=R0+‎ R0+R0=R0.设R2两端的电压为U’，由=，解得U’=U,选项A正确。由楞次定律可知，正方形导体框内产生的感应电流方向为逆时针方向，电容器的a极板带负电，选项B错误。滑动变阻器R的热功率为（U）2÷(R0)+×(R0)=, 电阻R2的热功率为（U）2÷(R0) =,由÷=5可知，滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍，选项C正确。由法拉第电磁感应定律，正方形导体框内产生的感应电动势E=kπr2。选项D错误。‎ ‎7. (2013高考北京理综第17题)如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动, MN中产生的感应电动势为El；若磁感应强度增为2B,其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比El∶ E2分别为 A.c→a，2∶1 B.a→c，2∶1 C.a→c，1∶2 D.c→a，1∶2‎ 答案：C解析：由右手定则可判断出MN中电流方向为从N到M，通过电阻R的电流方向为a→c。根据法拉第电磁感应定律。E=BLv，若磁感应强度增为2B,其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为原来的2倍，El∶ E2=1∶2，选项C正确。‎ ‎8. （2013高考山东理综第14题）将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是 答案：B O A ω 解析：‎ 在0到T/4时间内，磁感应强度均匀减小，回路中产生的感应电流恒定，由楞次定律可判断出为顺时针方向。由左手定则可判断出ab边受到的安培力方向为水平向左。同理可判断出其它时间段的安培力方向，能正确反映F随时间t变化的图像是B。‎ ‎9．（2013全国高考大纲版理综第17题）纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω，t＝0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示。若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是（ ）‎ t E O A t E O B t E O C t E O D ‎．答案：C 解析：导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，在转过180°的过程中，切割磁感线的导体棒长度先不均匀增大后减小，由右手定则可判断出感应电动势的方向为由O指向A为正，所以下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是C。‎ ‎10. （2013高考福建理综第18题）如图，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界OO’平行，线框平面与磁场方向垂直。设OO’下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律 答案：A 解析：矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，先做自由落体运动。进入磁场后，若所受安培力大于重力，线框做加速度逐渐减小的减速运动，反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律可能是图象B。若所受安培力等于重力，线框做匀速运动，反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律可能是图象D。若所受安培力小于重力，线框做加速度逐渐减小的加速运动，到线框完全进入磁场区域，线框做自由落体运动，反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律可能是图象C。不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律是图象A。‎ ‎11．（2013高考天津理综物理第3题）如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd．ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场．线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1：第二次bc边平行MN进入磁场．线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则 A．Q1>Q2 ，q1=q2 B．Q1>Q2 ，q1>q2 C．Q1=Q2 ，q1=q2 D．Q1=Q2 ，q1>q2‎ 答案：A 解析：根据功能关系，线框上产生的热量等于克服安培力做功.由F=BIL，I=E/R，E=BLv，第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1=W1=F1L2=L2=L1. 第二次bc边平行MN进入磁场．线框上产生的热量为Q2=W2=F2L1=L1=L2.由于L1> L2，所以Q1>Q2。由I=q/△t，E=△Φ/△t，E=IR，联立解得：q=△Φ/R。两次磁通量变化△Φ相同，所以q1=q2，选项A正确。‎