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10.专题十《电磁感应》

2018衡水名师原创物理专题卷

专题十电磁感应

考点29 电磁感应现象楞次定律 (1、3、5、12)

考点30 法拉第此电磁感应定律自感(2、8、14)

考点31电磁感应中的电路问题(7、9、18)

考点32 电磁感应中的图象问题(11、13、16)

考点33 电磁感应中的动力学与能量问题(4、6、10、15、17、19、20)

第I卷(选择题 68分)

一、选择题(本题共17个小题,每题4分,共68分。每题给出的四个选项中,有的只有一个选项符合题意,有的有多个选项符合题意,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)

1.【2017·辽宁省本溪市高三联合模拟考试】考点29 易

如图是电子感应加速器的示意图,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动,上图为侧视图,下图为真空室的俯视图,电子从电子枪右端逸出(不计初速度)后,在真空室中沿虚线被加速,然后击中电子枪左端的靶,下列说法中正确的是()

10.专题十《电磁感应》

A.俯视看,通过电磁铁导线的电流方向为逆时针方向,且电流应逐渐增大

B.俯视看,通过电磁铁导线的电流方向为顺时针方向,且电流应逐渐减小

C.俯视看,通过电磁铁导线的电流方向为逆时针方向,且电流应逐渐减小

D.俯视看,通过电磁铁导线的电流方向为顺时针方向,且电流应逐渐增大2.【2017·黑龙江省大庆中学高三上学期期末考试】考点30易

在半径为r、电阻为R的圆形导线框内,以直径为界,左右两侧分别存在着方向如图甲所示的匀强磁场,以垂直纸面向外的磁场为正,两部分磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图乙所示.则0?t0时间内,导线框中()

10.专题十《电磁感应》

A.感应电流方向为顺时针 B.感应电流方向为逆时针

C.感应电流大小为

2

3r B

t R

π

D.感应电流大小为

2

2r B

t R

π

3.【2017年全国普通高等学校招生统一考试物理(全国3卷正式版)】考点29 中

如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()

10.专题十《电磁感应》

A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向

B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向

C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向

D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向

4.【2017·开封市高三第一次模拟】考点33中

如图(甲)所示,平行光滑金属导轨水平放置,两轨相距L=0.4 m,导轨一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连,导轨电阻不计.导轨x>0一侧存在沿x方向均匀增大的磁场,其方向与导轨平面垂直向下,磁感应强度B随位置x变化如图(乙)所示。一根质量m=0.2 kg、电阻r=0.1 Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直,棒在外力F作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右变速运动,且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变.下列说法中正确的是

()

10.专题十《电磁感应》

10.专题十《电磁感应》

A.金属棒向右做匀减速直线运动

B.金属棒在x=1 m处的速度大小为1.5m/s

C.金属棒从x=0运动到x=1m过程中,外力F所做的功为-0.175 J

D.金属棒从x=0运动到x=2m过程中,流过金属棒的电量为2C

5.【2017年全国普通高等学校招生统一考试物理(全国1卷正式版)】考点29 中

扫描对到显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌,为了有效隔离外界震动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小震动,如图所示,无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及其左右震动的衰减最有效的方案是()

10.专题十《电磁感应》

10.专题十《电磁感应》

6.【2017·河南省南阳市第一中学高三上学期第六次周考】考点33难

如图所示,两根光滑的金属导轨平行放置在倾角为的斜面上,导轨在左端接有电阻R,导轨的电阻可忽略不计,斜面处在匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向上,质量为m、电阻可忽略

不计的金属棒ab在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨由静止开始上滑,并上升h高度,在这一过程中()

10.专题十《电磁感应》

A.作用在金属棒上的合力所做的功大于零

B.恒力F所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和

C.恒力F与安培力的合力的瞬时功率一定时刻在变化

D.恒力F与重力mg的合力所做的功大于电阻R上产生的焦耳热

7.【2017·湖北省部分重点中学高三新考试大纲适应性考试】考点31难

如图所示,在水平面(纸面)内有三根相同的金属棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a点接触,构成“V"字型导轨.导轨所在空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN从点由a点静止开始做匀加速直线运动,运动中MN始终与∠bac的角平分线垂直且和导轨保持良好接触,MN与ab、ac的交点分别为P、Q.关于回路中的电流i及P、Q间的电压绝对值U与时间t的关系图线,下列可能正确的是()

10.专题十《电磁感应》

10.专题十《电磁感应》

8.【2017·株洲市高三教学质量统一检测】考点30难

用导线绕一圆环,环内有一用同样导线折成的内接正方形线框,圆环与线框绝缘,如图所示.把它们放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于圆环平面(纸面)向里.当磁场均匀减弱时()

10.专题十《电磁感应》

A.圆环和线框中的电流方向都为顺时针

B.圆环和线框中的电流方向都为逆时针

10.专题十《电磁感应》

C

D .圆环和线框中的电流大小比为2 :1

9.【湖南省醴陵市第一中学2017届高三仿真模拟考试(二模)理综物理试题】考点31 难 科学家研究发现,磁敏电阻(GMR )的阻值随所处空间磁场的增强而增大,随所处空间磁场

的减弱而变小,如图所示电路中GMR 为一个磁敏电阻, R 和 2R 为滑动变阻器, 1R 和 3R

定值电阻,当开关 1S 和 2S

闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.则( )

10.专题十《电磁感应》

A. 只调节电阻 2R ,当 2P 向下端移动时,电阻 1R

消耗的电功率变大 B. 只调节电阻 2R ,当 2P

向下端移动时,带电微粒向下运动 C. 只调节电阻 R ,当 1P 向右端移动时,电阻 1R

消耗的电功率变大 D. 只调节电阻 R ,当 1P

向右端移动时,带电微粒向下运动 10.【辽宁省实验中学分校2017届高三12月月考】考点33难

如图所示,相距为d 的两条水平虚线之间是方向水平向里的匀强磁场,磁感应强度为B ,正方形线圈abcd 边长为L (L

10.专题十《电磁感应》

A.感应电流所做的功为mgd

B.感应电流所做的功为mg(d-L)

10.专题十《电磁感应》

C.线圈的最小速度一定是

D.线圈的最小速度可能为mgR/B2L2

11.【山东省潍坊实验中学2017届高三上学期第三次检测】考点32难

如图,一宽40cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行.取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反映感应电流强度随时间变化规律的是()

10.专题十《电磁感应》

12.【山东省潍坊实验中学2017届高三上学期第三次检测】考点29难

绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图所示.线圈上端与电源正极相连,闭合开关的瞬间,铝环向上跳起.若保持开关闭合,则()

10.专题十《电磁感应》

A.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变

B.铝环跳起到某一高度后将回落

C.铝环停留在某一高度

D.铝环不断升高

13.【江西省吉安市第一中学2017届高三上学期第二次段考】考点32难

如图所示,Q是单匝金属线圈,MN是一个螺线管,它的绕线方法没有画出,Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连,P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈.若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场,发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处在收缩状态,则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是()

10.专题十《电磁感应》

10.专题十《电磁感应》

14.【安徽省皖南八校2017届高三第二次联考】考点30难

半径为r带缺口的刚性金属网环在纸面上固定放置,在网环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板A、B连接,两板间距为d且足够宽,如图甲所示.有一变化的磁场垂直于纸面,规定向内为正,变化规律如图乙所示.在平行金属板A、B正中间有质量未知、电荷量为q的带电液滴,液滴在0~0.1 s处于静止状态,已知重力加速度为g.则以下说法正确的是()

10.专题十《电磁感应》

A.液滴带正电

B .液滴的质量为 2

10q r gd π

C .第0.3 s 时液滴的运动方向改变

D .第0.4 s 时液滴距初始位置距离为0. 08g (单位:米) 15.【山东省寿光现代中学2017届高三12月月考】考点33难

一个闭合回路由两部分组成,如图所示,右侧是电阻为r 的圆形导轨,置于竖直方向均匀变

化的磁场 1B

中,左侧是光滑的倾角为的平行导轨,宽度为d ,其电阻不计,磁感应强度为 2B 的匀强磁场垂直导轨平面向上,且只分别在左侧,一个质量为m 、电阻为R 的导体棒此时恰好能静止在导轨上,分析下述判断正确的是( )

10.专题十《电磁感应》

A .圆形导线中的磁场,可以方向向上均匀增强,也可以方向向下匀速减弱

B .导体棒ab 受到的安培力大小为 sin mg θ

C .回路中的感应电流为

2sin mg B d

θ

D .圆形导线中的电热功率为

22222

2sin ()

m g R r B d

θ

+

16.【山东省寿光现代中学2017届高三12月月考】考点32难

如图甲所示,一个边长为L的正方形线框固定在匀强磁场(图中未画出)中,磁场方向垂直于导线框所在平面,规定向里为磁感应强度的正方向,向右为导线框ab边所受安培力F的正方向,线框中电流i沿abcd方向时为正,已知在0~4s时间内磁场的磁感应强度的变化规律如图所示,则下列图像所表示的关系正确的是()

10.专题十《电磁感应》

10.专题十《电磁感应》

10.专题十《电磁感应》

17.【广西桂林中学2017届高三12月月考】考点33难

如图所示,在匀强磁场区域的上方有一半径为R、质量为m的导体圆环,将圆环由静止释放,圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间速度相等.已知圆环的电阻为r,匀强磁场的磁感应强度为B,重力加速度为g,则()

10.专题十《电磁感应》

A .圆环进入磁场的过程中,圆环中的电流为逆时针

B .圆环进入磁场的过程可能做匀速直线运动

C .圆环进入磁场的过程中,通过导体某个横截面的电荷量为 22R B

r

D .圆环进入磁场的过程中,电阻产生的热量为2mgR

第II 卷(非选择题 42分)

二、计算题(共3小题 ,共42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)

18.(11分)【2017·哈尔滨市第六中学上学期期末考试】考点31难

如图所示,光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为3m 的重物,另一端系一质量为m 、电阻为r 的金属杆。在竖直平面内有间距为L 的足够长的平行金属导轨PQ 、EF ,在QF 之间接有阻值为R 的电阻,其余电阻不计.磁感应强度为B 0的匀强磁场与导轨平面垂直.开始时金属杆置于导轨下端QF 处,将重物由静止释放,当重物下降h 时恰好达到稳定速度而匀速下降.运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好(忽略摩擦,重力加速度为g ),求:

(1)重物匀速下降的速度v ;

R

m

3

P E

Q

F

(2)重物从释放到下降h的过程中,电阻R中产生的焦耳热Q R;

19.(13分)【山东省潍坊实验中学2017届高三上学期第三次检测】考点33 难

如图甲所示,固定于水平桌面上的金属导轨abcd足够长,金属棒ef搁在导轨上质量为m,可无摩擦地滑动,此时bcfe构成一个边长为L的正方形.金属棒的电阻为r,其余部分的电阻不计.在t=0的时刻,导轨间加一竖直向下的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示.为使金属棒ef在0-t1保持静止,在金属棒ef上施加一水平拉力F, 从时刻起保持此时的水平拉力F不变,金属棒ef在导轨上运动了距离s后刚好达到最大速度,求:

10.专题十《电磁感应》

(1)在t=

1

2

t

时刻该水平拉力F的大小和方向;

(2)金属棒ef在导轨上运动的最大速度;

(3)从t=0开始到金属棒ef达到最大速度的过程中,金属棒ef中产生的热量.

20.(18分)【河北省石家庄市第二中学2017届高三上学期第四次考试】难

在生产线框的流水线上,为了检测出个别不合格的未闭合线框,让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域(磁场方向垂直于传送带平面向下),观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框.其物理情景简化如下:如图所示,通过绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝纯电阻铜线框,传送带与水平方向夹角为α,以恒定速度v0斜向上运动.已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直,MN与PQ间的距离为d,磁场的磁感

应强度为B.线框质量为m,电阻为R,边长为L(d>2L),线框与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.闭合线框上边在进入磁场前线框相对传送带静止,线框刚进入磁场的瞬间,和传送带发生相对滑动,线框运动过程中上边始终平行于MN,当闭合线框的上边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同.设传送带足够长.求

10.专题十《电磁感应》

(1)闭合线框的上边刚进入磁场时上边所受安培力F安的大小;

(2)从闭合线框上边刚进入磁场到上边刚要出磁场所用的时间t;

(3)从闭合线框上边刚进入磁场到下边穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,电动机多消耗的电能E.

参考答案

1.【答案】A

10.专题十《电磁感应》

考点:考查了楞次定律的应用

【名师点睛】解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁场磁通量的变化,同时理解右手螺旋定则的应用.

2.【答案】A

10.专题十《电磁感应》

考点:楞次定律、法拉第电磁感应定律

【名师点睛】考查楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用,注意磁场正方向的规定,及掌握两个感应电动势是相加还是相差是解题的关键。

3.【答案】D

【解析】因为PQ突然向右运动,由右手定则可知,PQRS中有沿逆时针方向的感应电流,穿过T中的磁通量减小,由楞次定律可知,T中有沿顺时针方向的感应电流,故D正确,A、B、C错误。

4.【答案】CD

10.专题十《电磁感应》

222200

05042

0.2N

0.4B L v F R r ??===+安..,对金属棒金属棒从 0x =运动到 1x =m 过程中,

根据动能定理有

22

1011 22F W F x mv mv -?=

-安,代入数据

22

11

0.210.2050.2222F W -?=

??-??.,解得 0.175J F W =-,故C 正确;根据感应电量

公式

Bx

q L

R r R r ?Φ?=

=++, 0x =到 2x m =过程中,B-x 图象包围的面积

0.5 1.5222B x +??=

?=, 20.4

2C 0.4q R r ?Φ?===+,,故D 正确

考点:考查了导体切割磁感线运动

【名师点睛】考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力的大小公式、做功表达式、动能定理等的规律的应用与理解,运动过程中金属棒所受的安培力不变,是本题解题的突破口,注意B-x 图象的面积和L 的乘积表示磁通量的变化量.

5.【答案】A

【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发上变化在A 图中系统震动时在磁场中的部分有时多有时少,磁通量发生变化,产生感应电流,受到安培力,阻碍系统的震动,故A 正确;而B 、C 、D 三个图均无此现象,故错误。

10.专题十《电磁感应》

6.【答案】AD

10.专题十《电磁感应》

考点:考查了导体切割磁感线运动

【名师点睛】对于电磁感应与功能结合问题,注意利用动能定理进行判断各个力做功之间关系,尤其注意的是克服安培力所做功等于整个回路中产生热量.

7.【答案】AC

10.专题十《电磁感应》

考点:法拉第电磁感应定律;闭合电路的欧姆定律

【名师点睛】此题是对法拉第电磁感应定律及闭合电路的欧姆定律的考查;关键是能找出导体中的电流I和导体棒两端电压的表达式才能决定图像的形状;注意搞清内外电路.

8.【答案】AC

10.专题十《电磁感应》

考点:考查了楞次定律,法拉第电磁感应定律

【名师点睛】本题整合了法拉第电磁感应定律、电阻定律和欧姆定律,常规题,要善于运用比例法解题. 9.【答案】C

【解析】只调节电阻R 2,当P 2向下端移动时,回路中电流不变,电阻R 1消耗的电功率不变,故A 错误;只调节电阻R 2,当P 2向下端移动时,回路中电流不变,电容器板间电压增大,板间场强增大,微粒所受的电场力增大,所以带电微粒向上运动.故B 错误.只调节电阻R ,当P 1向右端移动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,电源电动势不变,所以电路中的电流减小,电磁铁的磁性减弱;由于电磁铁磁性的减弱,导致了磁敏电阻GMR 的阻值减小,则通过R 1的电流增大,其电功率增大.电容器两端的电压增大,板间场强增大,微粒所受的电场力增大,所以带电微粒向上运动.故C 正确,D 错误.故选C .

点睛:此题的逻辑性非常强,要读懂题意,把握有效信息:磁敏电阻(GMR )的阻值随所处空间磁场的增强而增大,再进行动态分析. 10.【答案】D

10.专题十《电磁感应》

m

v =C 错误.线框可能先做减速运动,在完全进入磁场前已做匀速运

10.专题十《电磁感应》

动,刚完全进入磁场时的速度最小,则 mg=BIL=BL BLv

R ,则最小速度

22mgR

v B L =

.故D 正确.故

选D.

考点:能量守恒定律;电磁感应 11.【答案】C

10.专题十《电磁感应》

考点:楞次定律;法拉第电磁感应定律 12.【答案】AB

【解析】闭合开关瞬间,线圈中的磁场增大,导致铝环内的磁通量增大,根据楞次定律可知,铝环中感应电流的磁场将阻碍磁通量的增大,因此将向上跳起,但是不能阻止磁通量变化,

故铝环将落回线圈,故B正确,CD错误;若将电源的正、负极对调,对调过程中线圈中的磁通量先减小后增大,在减小时,在本实验装置中不能观察不到现象,在增大过程中铝环向上跳起,故A正确.故选AB。

考点:电磁感应现象

13.【答案】D

10.专题十《电磁感应》

考点:法拉第电磁感应定律

【名师点睛】解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律E n

t

以及楞次定律的另一种表

述,感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)产生感应电流的原因。

14.【答案】ABD

10.专题十《电磁感应》

考点:带电粒子在电场中的运动;法拉第电磁感应定律

【名师点睛】此题关键是搞清两板间的电压变化的规律,从而分析物体的运动规律;结合牛顿第二定律及运动公式求解。

15.【答案】ABC

10.专题十《电磁感应》

考点:考查了法拉第电磁感应定律;楞次定律.

【名师点睛】解决本题的关键通过受力平衡求出安培力的大小和方向,以及掌握左手定则判定安培力与电流方向的关系,和运用楞次定律判断感应电流方向与磁场的变化关系. 16.【答案】

AD

10.专题十《电磁感应》

考点:考查了电磁感应与图像

【名师点睛】电磁感应与图象的结合问题,近几年高考中出现的较为频繁,在解题时涉及的内容较多,同时过程也较为复杂;故在解题时要灵活,可以先利用右手定则或楞次定律判断方向排除法,再选择其他合适的解法等解答. 17.【答案】AD

【解析】由题意可知圆环进入磁场的过程中,垂直纸面向里的磁通量增加,根据楞次定律,圆环中感应电流的磁通量应垂直纸面向外,由右手定则判断感应电流为逆时针方向,故A 正确;由于圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间速度相等,该过程感应电流不同,

安培力不同,故线圈不可能匀速,故B 错误;根据

()22

22R R R B q B r r r πππ--?Φ===

,故C 错误;由于圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间速度相等,由动能定理得: 20mg R W -=,所以 2W mgR =.故D 正确.所以AD 正确,BC 错误。