2015高考物理 電磁感應(yīng)沖關(guān)訓(xùn)練1（含解析）

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1、電磁感應(yīng) 一、選擇題 1．一環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場中，設(shè)第1 s內(nèi)磁感線垂直線圈平面(即垂直于紙面)向里，如圖5－2－18甲所示．若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，那么第3 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小與其各處所受安培力的方向是(　　) 　　　　　　 甲　　　　　　乙 圖5－2－18 A．大小恒定，沿順時(shí)針方向與圓相切 B．大小恒定，沿著圓半徑指向圓心 C．逐漸增加，沿著圓半徑離開圓心 D．逐漸增加，沿逆時(shí)針方向與圓相切 【解析】　由題圖乙知，第3 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大，變化率恒定，故感應(yīng)電流的大小恒定．再由楞次定律，線圈各處受安培力的方向都

2、使線圈面積有縮小的趨勢，故沿著圓半徑指向圓心，B項(xiàng)正確． 【答案】　B 2．(2013·江蘇省揚(yáng)州質(zhì)檢)如圖5－2－19所示，光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場，直徑與磁場寬度相同的金屬圓形線框以一定的初速度斜向勻速通過磁場．在必要的時(shí)間段內(nèi)施加必要的水平拉力保證其勻速運(yùn)動(dòng)，則(　　) 圖5－2－19 A．金屬框內(nèi)感應(yīng)電流方向先順時(shí)針再逆時(shí)針 B．金屬框內(nèi)感應(yīng)電流先增大后減小 C．水平拉力方向與速度同向 D．水平拉力方向與速度方向無關(guān) 【解析】　金屬圓形線框以一定的初速度斜向勻速通過磁場，由楞次定律可知，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針再順時(shí)針，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

3、，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流先增大后減小，再增大后減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．要保證其勻速運(yùn)動(dòng)，水平拉力方向與速度方向無關(guān)，C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】　D 3．(多選)(2013·石家莊一中模擬)如圖5－2－20甲所示，螺線管匝數(shù)n＝1 500匝，橫截面積S＝20 cm2，螺線管導(dǎo)線電阻r＝1 Ω，電阻R＝4 Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示(以向右為正方向)，下列說法正確的是(　　) 　　　　 　　甲　　　 　乙 圖5－2－20 A．電阻R的電流方向是從A到C B．感應(yīng)電流的大小保持不變 C．電阻R的電壓為6 V D．C點(diǎn)的電勢為4.8 V 【解析】　

4、由楞次定律，電阻R的電流方向是從C到A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．由于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律，感應(yīng)電流的大小保持不變，選項(xiàng)B正確．螺旋管內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝nSΔB/Δt＝1 500×20×10－4×2 V＝6 V，電流I＝1.2 A，電阻R的電壓為U＝IR＝4.8 V，C點(diǎn)的電勢為4.8 V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確． 【答案】　BD 4．(多選)有一個(gè)勻強(qiáng)磁場，它的邊界是MN，在MN左側(cè)是無場區(qū)，右側(cè)是勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖5－2－21甲所示．現(xiàn)在有一個(gè)金屬線框以恒定速度從MN左側(cè)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域，線框中的電流隨時(shí)間變化的i－t圖象如圖5－2－21乙所示．則可能的線框是(

5、　　) 甲　　　　　　　　乙 圖5－2－21 【解析】　根據(jù)E＝BLv，I＝，當(dāng)線框以恒定的速度進(jìn)入磁場時(shí)，電流與切割磁感線的有效長度成正比，由此可確定B、C可能正確． 【答案】　BC 5. (2012·新課標(biāo)全國高考)如圖5－2－22，一載流長直導(dǎo)線和一矩形框固定在同一平面內(nèi)，線框在長直導(dǎo)線右側(cè)，且其長邊與長直導(dǎo)線平行．已知在t＝0到t＝t1的時(shí)間間隔內(nèi)，直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中的感應(yīng)電流總是沿順時(shí)針方向；線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右．設(shè)電流i正方向與圖中箭頭所示方向相同，則i隨時(shí)間t變化的圖線可能是(　　) 圖5－2－22 【解析

6、】　因通電導(dǎo)線周圍的磁場離導(dǎo)線越近磁場越強(qiáng)，而線框中左右兩邊的電流大小相等，方向相反，所以受到的安培力方向相反，導(dǎo)線框的左邊受到的安培力大于導(dǎo)線框的右邊受到的安培力，所以合力與左邊導(dǎo)線框受力的方向相同．因?yàn)榫€框受到的安培力的合力先水平向左，后水平向右，根據(jù)左手定則，導(dǎo)線框處的磁場方向先垂直紙面向里，后垂直紙面向外，根據(jù)右手螺旋定則，導(dǎo)線中的電流先為正，后為負(fù)，所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤． 【答案】　A 6．(多選)如圖5－2－23所示，邊長為L、總電阻為R的正方形線框abcd放置在光滑水平桌面上，其bc邊緊靠磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為2L、方向豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場的邊緣．現(xiàn)使線框以初

7、速度v0勻加速通過磁場，下列圖線中能定性反映線框從開始進(jìn)入到完全離開磁場的過程中，線框中的感應(yīng)電流(以逆時(shí)針方向?yàn)檎?的變化的是(　　) 圖5－2－23 【解析】　因線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢隨速度的增大而增大，故在線框全部進(jìn)入磁場前，感應(yīng)電流一直增大；線框從磁場中穿出時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢與感應(yīng)電流仍在增大；完全進(jìn)入磁場、全部處于磁場、完全從磁場中通過所需的時(shí)間越來越短，結(jié)合以上特點(diǎn)可知，感應(yīng)電流與時(shí)間的關(guān)系圖象正確的是A；因?yàn)閯蚣铀龠^程中，中間位置的速度大于中間時(shí)刻的速度，且線框完全進(jìn)入磁場、全部處于磁場、完全從磁場中通過所發(fā)生的位移相同，故感應(yīng)電流與位移x的關(guān)系圖象正確的是D.

8、【答案】　AD 7．(2013·太原模擬)粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行．現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢差絕對值最大的是(　　) 【解析】　本題中在磁場中的線框與速度垂直的邊為切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的電源．四個(gè)選項(xiàng)中的感應(yīng)電動(dòng)勢大小均相等，回路電阻也相等，因此電路中的電流相等，B中ab兩點(diǎn)間電勢差為路端電壓，為倍的電動(dòng)勢，而其他選項(xiàng)則為倍的電動(dòng)勢．故B正確． 【答案】　B 8．(2013·太原模擬)如圖5－2－24所示，MN、PQ是間距為L

9、的平行金屬導(dǎo)軌，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直導(dǎo)軌所在平面向里的勻強(qiáng)磁場中，M、P間接有一阻值為R的電阻．一根與導(dǎo)軌接觸良好、有效阻值為的金屬導(dǎo)線ab垂直導(dǎo)軌放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，則(不計(jì)導(dǎo)軌電阻)(　　) 圖5－2－24 A．通過電阻R的電流方向?yàn)镻→R→M B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電壓為BLv C．a(chǎn)端電勢比b端高 D．外力F做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱 【解析】　由右手定則可知通過金屬導(dǎo)線的電流由b到a，即通過電阻R的電流方向?yàn)镸→R→P，A錯(cuò)誤；金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的電動(dòng)勢為BLv，而a、b兩點(diǎn)間的電壓為等效電路路端電壓，由閉合電路歐姆定律可知，a

10、、b兩點(diǎn)間電壓為BLv，B錯(cuò)誤；金屬導(dǎo)線可等效為電源，在電源內(nèi)部，電流從低電勢流向高電勢，所以a端電勢高于b端電勢，C正確；根據(jù)能量守恒定律可知，外力做功等于電阻R和金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的焦耳熱之和，D錯(cuò)誤． 【答案】　C 二、非選擇題 9．如圖5－2－25甲所示，水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d＝0.5 m，電阻不計(jì)，左端通過導(dǎo)線與阻值R＝2 Ω的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值RL＝4 Ω的小燈泡L連接．在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，CE長l＝2 m，有一阻值r＝2 Ω的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處．CDFE區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示．在t＝

11、0至t＝4 s內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，在t＝4 s時(shí)使金屬棒PQ以某一速度進(jìn)入磁場區(qū)域并保持勻速運(yùn)動(dòng)．已知從t＝0開始到金屬棒運(yùn)動(dòng)到磁場邊界EF處的整個(gè)過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化．求： 　　　　 　 　甲　　　　　　　　　　乙 圖5－2－25 (1)通過小燈泡的電流； (2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的速度大?。? 【解析】　(1)0～4 s內(nèi)，電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢 E＝＝S＝×0.5×2 V＝0.5 V 此時(shí)燈泡中的電流 IL＝＝＝ A＝0.1 A. (2)由于小燈泡亮度沒有變化，故IL沒變化 根據(jù)E′＝Bdv I′＝＝ UL＝I′ IL＝ 解

12、得v＝1 m/s. 【答案】　(1)0.1 A　(2)1 m/s 10．(2013·陜西師大附中質(zhì)檢)如圖5－2－26甲所示，兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為α，金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m，導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，金屬導(dǎo)軌的上端與開關(guān)S、定值電阻R1和電阻箱R2相連．不計(jì)一切摩擦，不計(jì)導(dǎo)軌、金屬棒的電阻，重力加速度為g，現(xiàn)閉合開關(guān)S，將金屬棒由靜止釋放． (1)判斷金屬棒ab中電流的方向； (2)若電阻箱R2接入電路的阻值為R2＝2R1，當(dāng)金屬棒下降高度

13、為h時(shí)，速度為v，求此過程中定值電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱Q1； (3)當(dāng)B＝0.40 T，L＝0.50 m，α＝37°時(shí)，金屬棒能達(dá)到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的變化關(guān)系如圖乙所示．取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80.求定值電阻的阻值R1和金屬棒的質(zhì)量m. 　　　　　 　甲　　　　　　　乙 圖5－2－26 【解析】　(1)由右手定則，金屬棒ab中的電流方向?yàn)閎到a. (2)由能量守恒，金屬棒減少的重力勢能等于增加的動(dòng)能和電路中產(chǎn)生的焦耳熱 mgh＝mv2＋Q 解得：Q＝mgh－mv2　Q1＝mgh－mv2. (3)設(shè)最大速度為v，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝BLv 由閉合電路的歐姆定律：I＝ 從b端向a端看，金屬棒受力如圖： 金屬棒達(dá)到最大速度時(shí)滿足 mgsin α－BIL＝0 由以上三式得：v＝R2＋R1 將R2＝0　v＝30 m/s和R2′＝2 Ω　v′＝60 m/s代入 解得方程組得R1＝2.0 Ω　m＝0.1 kg. 【答案】　(1)由b到a (2)mgh－mv2　(3)2.0 Ω　0.1 kg