2018-2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時訓(xùn)練11 電磁感應(yīng).doc

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專題限時訓(xùn)練11　電磁感應(yīng) 時間：45分鐘 一、單項選擇題 1．利用所學(xué)物理知識，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相關(guān)問題．IC卡內(nèi)部有一個由電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC振蕩電路，公交車上的讀卡機(jī)(刷卡時“嘀”的響一聲的機(jī)器)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波．刷卡時，IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給電容C充電，達(dá)到一定的電壓后，驅(qū)動卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸．下列說法正確的是(　B　) A．IC卡工作所需要的能量來源于卡內(nèi)的電池 B．僅當(dāng)讀卡機(jī)發(fā)射該特定頻率的電磁波時，IC卡才能有效工作 C．若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率，則線圈L中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．IC卡只能接收讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，而不能向讀卡機(jī)傳輸自身的數(shù)據(jù)信息 解析：IC卡工作所需要的能量來源于讀卡機(jī)，IC卡本身沒有能量，選項A錯誤；根據(jù)IC卡設(shè)計原理，只有讀卡機(jī)發(fā)射特定的電磁波時，IC卡才能有效工作，選項B正確；若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離特定頻率，根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，線圈L中也會有感應(yīng)電流，但電容C不能達(dá)到一定的電壓，IC卡不能有效工作，選項C錯誤；IC卡可以向讀卡機(jī)傳輸自身的數(shù)據(jù)信息，否則讀卡機(jī)不能正常工作，選項D錯誤． 2.(2018福建質(zhì)檢)法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象．如圖所示，他把兩個線圈繞在同一個軟鐵環(huán)上，線圈A和電池連接，線圈B用導(dǎo)線連通，導(dǎo)線下面平行放置一個小磁針．實(shí)驗中可能觀察到的現(xiàn)象是(　C　) A．用一節(jié)電池作電源小磁針不偏轉(zhuǎn)，用十節(jié)電池作電源小磁針會偏轉(zhuǎn) B．線圈B匝數(shù)較少時小磁針不偏轉(zhuǎn)，匝數(shù)足夠多時小磁針會偏轉(zhuǎn) C．線圈A和電池連接瞬間，小磁針會偏轉(zhuǎn) D．線圈A和電池斷開瞬間，小磁針不偏轉(zhuǎn) 解析：根據(jù)“磁生電”即電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生條件，只有線圈B中磁通量變化時才能在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此無論線圈B匝數(shù)多少，線圈A中電池多少，都不能在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項A、B錯誤；只有在線圈A和電池連接或斷開的瞬間，線圈B中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流產(chǎn)生磁場，使導(dǎo)線下面平行放置的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項C正確，D錯誤． 3．(2018濰坊聯(lián)考)兩個不可形變的正方形導(dǎo)體框a、b連成如圖所示的回路，并固定在豎直平面(紙面)內(nèi)．導(dǎo)體框a內(nèi)固定一小圓環(huán)c，a與c在同一豎直面內(nèi)，圓環(huán)c中通入如圖乙所示的電流(規(guī)定逆時針方向為電流的正方向)，導(dǎo)體框b的MN邊處在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，則MN邊在勻強(qiáng)磁場中受到的安培力(　B　) A．0～1 s內(nèi)，方向向下 B．1～3 s內(nèi)，方向向下 C．3～5 s內(nèi)，先逐漸減小后逐漸增大 D．第4 s末，大小為零 解析：根據(jù)it圖象可知，在0～6 s內(nèi)MN邊都有大小恒定的電流通過，由F＝BIl可知，安培力的大小是恒定的，選項C、D均錯；0～1 s、3～5 s內(nèi)電流的方向由N→M；1～3 s、5～6 s內(nèi)電流的方向由M→N，對以上情況可用左手定則判斷出MN邊的安培力方向，0～1 s、3～5 s內(nèi)安培力方向向上，1～3 s、5～6 s內(nèi)安培力方向向下，故選項B正確、A錯誤． 4．某同學(xué)為了驗證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路．檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象．雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因，你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是(　C　) A．電源的內(nèi)阻較大 B．小燈泡電阻偏大 C．線圈電阻偏大 D．線圈的自感系數(shù)較大 解析：從實(shí)物連接圖中可以看出，線圈L與小燈泡并聯(lián)，斷開開關(guān)S時，小燈泡A中原來的電流立即消失，線圈L與小燈泡組成閉合回路，由于自感，線圈中的電流逐漸變小，使小燈泡中的電流變?yōu)榉聪蚯遗c線圈中電流相同．小燈泡未閃亮說明斷開S前，流過線圈的電流較小，原因可能是線圈電阻偏大，故選項C正確． 5.如圖，均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流．現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間線性變化．為了產(chǎn)生與線框運(yùn)動過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化率的大小應(yīng)為(　C　) A. B. C. D. 解析：線框勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1＝B0rv＝B0r＝B0ωr2.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間線性變化時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2＝＝S＝πr2，要使兩次產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小相等，必須E1＝E2，即B0ωr2＝πr2，解得＝，選項C正確，A、B、D錯誤． 6.(2018北京朝陽區(qū)模擬)物理課上，老師做了一個“電磁阻尼”實(shí)驗：如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵，將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間后才停下來；如果在磁鐵下方放一個固定的鋁質(zhì)圓環(huán)，使磁鐵上下振動時穿過它，磁鐵就會很快地停下來．某同學(xué)另找器材再次探究此實(shí)驗．他安裝好器材，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗后發(fā)現(xiàn)：磁鐵下方放置圓環(huán)，并沒有對磁鐵的振動產(chǎn)生影響，對比老師演示的實(shí)驗，其原因可能是(　D　) A．該同學(xué)所用彈簧的勁度系數(shù)太小 B．該同學(xué)所用磁鐵的質(zhì)量太小 C．該同學(xué)所用磁鐵的磁性太強(qiáng) D．該同學(xué)所用圓環(huán)的材料與老師用的不同 解析：圓環(huán)沒有對磁鐵的振動產(chǎn)生影響，是由于沒有發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此原因只可能是該同學(xué)所用圓環(huán)的材料不是金屬，與老師用的材料不同，選項D正確． 二、多項選擇題 7.如圖所示，一不計電阻的導(dǎo)體圓環(huán)，半徑為r、圓心在O點(diǎn)，過圓心放置一長度為2r、電阻為R的輻條，輻條與圓環(huán)接觸良好，現(xiàn)將此裝置放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場中，磁場邊界恰與圓環(huán)直徑在同一直線上，現(xiàn)使輻條以角速度ω繞O點(diǎn)逆時針轉(zhuǎn)動，右側(cè)電路通過電刷與輻條中心和環(huán)的邊緣相接觸，R1＝，S處于閉合狀態(tài)，不計其他電阻，則下列判斷正確的是(　AC　) A．通過R1的電流方向為自下而上 B．感應(yīng)電動勢大小為2Br2ω C．理想電壓表的示數(shù)為Br2ω D．理想電流表的示數(shù)為 解析：由右手定則可知輻條中心為電源的正極、圓環(huán)邊緣為電源的負(fù)極，因此通過R1的電流方向為自下而上，選項A正確；由題意可知，始終有長度為r的輻條在轉(zhuǎn)動切割磁場線，因此感應(yīng)電動勢大小為Br2ω，選項B錯誤；由圖可知，在磁場內(nèi)部的半根輻條相當(dāng)于電源，磁場外部的半根輻條與R1并聯(lián)，因此理想電壓表的示數(shù)為Br2ω，選項C正確；理想電流表的示數(shù)為，選項D錯誤． 8．電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音．下列說法正確的有(　BCD　) A．選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作 B．取走磁體，電吉他將不能正常工作 C．增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動勢 D．弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化 解析：按照題意，磁體附近的金屬弦被磁化，銅質(zhì)弦不具備這種“本領(lǐng)”，所以A項錯誤；取走磁體，導(dǎo)體不能切割磁感線，所以電吉他將不能正常工作，B項正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律判斷C項正確；弦振動過程中，靠近或遠(yuǎn)離，由楞次定律知，線圈中的電流方向不斷變化，D項正確． 9.如圖，兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，其左端接有定值電阻R.Ox軸平行于金屬導(dǎo)軌，在0≤x≤4 m的空間區(qū)域內(nèi)存在著垂直導(dǎo)軌平面向下的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨坐標(biāo)x(以m為單位)的分布規(guī)律為B＝0.8－0.2x(T)．金屬棒ab在外力作用下從x＝0處沿導(dǎo)軌運(yùn)動，金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，不計導(dǎo)軌和金屬棒的電阻．設(shè)在金屬棒從x1＝1 m經(jīng)x2＝2 m到x3＝3 m的過程中，R的電功率保持不變，則金屬棒(　BCD　) A．在x1與x3處的電動勢之比為13 B．在x1與x3處受到磁場B的作用力大小之比為31 C．從x1到x2與從x2到x3的過程中通過R的電荷量之比為53 D．從x1到x2與從x2到x3的過程中R產(chǎn)生的焦耳熱之比為53 解析：由于金屬棒在運(yùn)動過程中，R的電功率不變，則由P＝I2R知電路中電流I不變，又根據(jù)E＝IR知在x1與x3處電動勢相同，選項A錯誤；由題意知在x1、x2、x3處的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為0.6 T、0.4 T、0.2 T，設(shè)導(dǎo)軌間距為L，由F＝BIL知金屬棒在x1與x3處受到磁場B的作用力大小之比為31，選項B正確；由E＝，q＝IΔt，得q＝，如圖為B隨x變化的圖象，圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積與L的乘積表示回路磁通量的變化量ΔΦ，可知金屬棒從x1到x2與從x2到x3的過程中通過R的電荷量之比為53，選項C正確；根據(jù)Q＝I2RΔt和q＝IΔt可知金屬棒從x1到x2與從x2到x3的過程所用的時間之比為53，則R產(chǎn)生的焦耳熱之比為53，選項D正確． 10.兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻．將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直，如圖所示．除電阻R外其余電阻不計．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放．則(　AC　) A．釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度g B．金屬棒向下運(yùn)動時，流過電阻R的電流方向為a→b C．金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為F＝ D．電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量 解析：金屬棒剛釋放時，彈簧處于原長，彈力為零，又因此時速度為零，沒有感應(yīng)電流，金屬棒不受安培力作用，只受到重力作用，其加速度應(yīng)等于重力加速度，選項A正確；金屬棒向下運(yùn)動時，由右手定則可知，流過電阻R的電流方向為b→a，選項B錯誤；金屬棒速度為v時，安培力大小為F＝BIL，又I＝，解得F＝，選項C正確；金屬棒下落過程中，由能量守恒定律知，金屬棒減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能、金屬棒的動能(速度不為零時)以及電阻R上產(chǎn)生的熱量，選項D錯誤． 三、計算題 11．(2018上海閘北期末)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓形導(dǎo)軌上，BA的延長線過圓導(dǎo)軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示．整個裝置位于一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，方向垂直于導(dǎo)軌平面豎直向下．在內(nèi)、外圓導(dǎo)軌間對稱地接有三個阻值均為R的電阻．直導(dǎo)體棒在垂直作用于其中點(diǎn)的水平外力F作用下，以角速度ω繞O點(diǎn)順時針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌電阻均可忽略．求： (1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢； (2)流過導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流； (3)外力F的大小． 解析：(1)法1：Δt時間內(nèi)導(dǎo)體棒掃過的面積為 ΔS＝(π4r2－πr2)＝ E感＝＝＝ 法2：E感＝BL＝Br＝Bωr2. (2)三個電阻為并聯(lián)關(guān)系，R總＝ I總＝＝＝. (3)法1：外力F＝BI總L＝Br＝ 法2：F＝＝＝. 答案：(1)Bωr2　(2)　(3) 12．(2018山東青島市一模)如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌由兩部分組成，左面部分水平，右面部分為半徑r＝0.5 m的豎直半圓，兩導(dǎo)軌間距離d＝0.3 m，導(dǎo)軌水平部分處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝1 T的勻強(qiáng)磁場中，兩導(dǎo)軌電阻不計．有兩根長度均為d的金屬棒ab、cd，均垂直導(dǎo)軌置于水平導(dǎo)軌上，金屬棒ab、cd的質(zhì)量分別為m1＝0.2 kg、m2＝0.1 kg，電阻分別為R1＝0.1 Ω、R2＝0.2 Ω.現(xiàn)讓ab棒以v0＝10 m/s的初速度開始水平向右運(yùn)動，cd棒進(jìn)入圓軌道后，恰好能通過軌道最高點(diǎn)PP′，cd棒進(jìn)入圓軌道前兩棒未相碰，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)ab棒開始向右運(yùn)動時cd棒的加速度a0； (2)cd棒剛進(jìn)入半圓軌道時ab棒的速度大小v1； (3)cd棒進(jìn)入半圓軌道前ab棒克服安培力做的功W. 解析：(1)ab棒開始向右運(yùn)動時，設(shè)回路中電流為I，有E＝Bdv0，I＝，BId＝m2a0，解得：a0＝30 m/s2. (2)設(shè)cd棒剛進(jìn)入半圓軌道時的速度為v2，系統(tǒng)動量守恒，有m1v0＝m1v1＋m2v2 m2v＝m2g2r＋m2v m2g＝m2 解得：v1＝7.5 m/s. (3)由動能定理得m1v－m1v＝－W 解得：W＝4.375 J. 答案：(1)30 m/s2　(2)7.5 m/s　(3)4.375 J