物理高考题分类电磁感应概述Word文件下载.docx
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B.取走磁体,电吉他将不能正常工作
C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势
D.磁振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
6.BCD [解析]选用铜质弦时,不会被磁化,不会产生电磁感应现象,电吉他不能正常工作,选项A错误;
取走磁体时,金属弦磁性消失,电吉他不能正常工作,选项B正确;
根据法拉第电磁感应定律可知,增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势,选项C正确;
根据楞次定律可知,磁振动过程中,线圈中的电流方向不断变化,选项D正确.
4.L1[2016·
海南卷]如图1所示,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距.两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流.若( )
A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向
B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向
C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向
D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向
4.D [解析]由安培定则及对称性可知,圆环圆心处磁感应强度为零.从圆环圆心向左直到左侧直导线,磁感应强度方向垂直于纸面向外,并且逐渐增大.从圆环圆心向右直到右侧直导线,磁感应强度方向垂直于纸面向里,并且逐渐增大.当金属环上下运动时,磁通量时刻为零,没有感应电流;
当金属环向左侧直导线靠近时,磁通量垂直于纸面向外且在增大,由楞次定律得,感应电流为顺时针方向;
当金属环向右侧直导线靠近时,磁通量垂直于纸面向里且在增大,由楞次定律得,感应电流为逆时针方向,故D正确.
5.L1[2016·
上海卷]磁铁在线圈中心上方开始运动时,线圈中产生如图方向的感应电流,则磁铁( )
A.向上运动B.向下运动
C.向左运动D.向右运动
5.B [解析]从图中看,产生感应电流的线圈可以等效为一个N极在上的磁铁,根据楞次定律的推论“来拒去留”可知选项B正确.
19.L1[2016·
上海卷]如图1(a)所示,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,以图中箭头所示方向为其正方向.螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内.当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时( )
A.在t1~t2时间内,L有收缩趋势
B.在t2~t3时间内,L有扩张趋势
C.在t2~t3时间内,L内有逆时针方向的感应电流
D.在t3~t4时间内,L内有顺时针方向的感应电流
19.AD [解析]在t1~t2时间内,磁场增强,根据楞次定律可判断出导线框中产生d→c→b→a方向的感应电流,且电流逐渐增大,则穿过圆环的磁通量增大,可知L有收缩趋势,A正确;
在t2~t3时间内,磁场先减弱后反向增强,线圈中产生a→b→c→d方向的感应电流且保持不变,穿过圆环的磁通量不变,L内无感应电流且没有扩张或收缩的趋势,B、C错误;
在t3~t4时间内,沿负方向的磁场减弱,根据楞次定律可判断出导线框中产生d→c→b→a方向的感应电流,且电流在逐渐减小,故穿过圆环的磁通量减小,L内有顺时针方向的感应电流,D正确.
L2法拉第电磁感应定律、自感
20.L2[2016·
全国卷Ⅱ]法拉第圆盘发电机的示意图如图1所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是( )
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动
C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
20.AB [解析]将圆盘看成由无数辐条组成,各辐条都在切割磁感线,从而产生感应电动势,出现感应电流,当圆盘顺时针转动时(从上往下看),根据右手定则可判断,圆盘上感应电流从边缘向中心,流过电阻R的电流方向从a到b,B正确;
由法拉第电磁感应定律可得,感应电动势E=BLv=
BL2ω,而I=
,故A正确,C错误;
当角速度ω变为原来的2倍时,感应电动势E=
BL2ω变为原来的2倍,感应电流I变为原来的2倍,电流在R上的热功率P=I2R变为原来的4倍,D错误.
21.L2 M1[2016·
全国卷Ⅲ]如图所示,M为半圆形导线框,圆心为OM;
N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;
两导线框在同一竖直面(纸面)内;
两圆弧半径相等;
过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则( )
A.两导线框中均会产生正弦交流电
B.两导线框中感应电流的周期都等于T
C.在t=
时,两导线框中产生的感应电动势相等
D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
21.BC [解析]设导线圈半径为l,角速度为ω,两导线框切割磁感线的等效长度始终等于圆弧半径,因此在产生感应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为E=
Bωl2,但进磁场和出磁场时电流方向相反,所以线框中应该产生方波交流式电,如图所示,A错误;
由T=
可知,两导线框中感应电流的周期相同,均为T,B正确;
在t=
时,两导线框均在切割磁感线,故两导线框中产生的感应电动势均为
Bωl2,C正确;
对于线框M,有
·
+
=
T,解得U有M=E;
对于线框N,有
+0+
+0=
T,解得U有N=
E,故两导线框中感应电流的有效值并不相等,D错误.
13.D4、D5、L2、L3[2016·
江苏卷]据报道,一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间.照片中,“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见.如图所示,假设“天宫一号”正以速度v=7.7km/s绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直,M、N间的距离L=20m,地磁场的磁感应强度垂直于v,MN所在平面的分量B=1.0×
10-5T,将太阳帆板视为导体.
(1)求M、N间感应电动势的大小E;
(2)在太阳帆板上将一只“1.5V,0.3W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电阻.试判断小灯泡能否发光,并说明理由;
(3)取地球半径R=6.4×
103km,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字).
13.[答案]
(1)1.54V
(2)不能,理由见解析 (3)4×
105m
[解析]
(1)法拉第电磁感应定律E=BLv,代入数据得E=1.54V
(2)不能,因为穿过闭合回路的磁通量不变,不产生感应电流.
(3)在地球表面有G
=mg
匀速圆周运动G
=m
解得h=g
-R,代入数据得h≈4×
105m(数量级正确都算对)
浙江卷]如图12所示,a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,边长la=3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则( )
图12
A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B.a、b线圈中感应电动势之比为9∶1
C.a、b线圈中感应电流之比为3∶4
D.a、b线圈中电功率之比为3∶1
16.B [解析]由楞次定律可判断,两线圈中产生的感应电流均沿逆时针方向,选项A错误;
由E=n
S,S=l2,R=ρ
,I=
,P=
,可知Ea:
Eb=9:
1,Ia:
Ib=3:
1,Pa:
Pb=27:
1,选项B正确,选项C、D错误.
L3电磁感应与电路的综合
L4电磁感应与力和能量的综合
24.L4[2016·
全国卷Ⅰ]如图1,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,上沿相连.两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;
用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平.右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上,已知两根导线刚好不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑.求:
(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小;
(2)金属棒运动速度的大小.
[答案]
(1)mg(sinθ-3μcosθ)
(2)(sinθ-3μcosθ)
[解析]
(1)设导线的张力的大小为T,右斜面对ab棒的支持力的大小为N1,作用在ab棒上的安培力的大小为F,左斜面对cd棒的支持力大小为N2,对于ab棒,由力的平衡条件得
2mgsinθ=μN1+T+F ①
N1=2mgcosθ ②
对于cd棒,同理有
mgsinθ+μN2=T ③
N2=mgcosθ ④
联立①②③④式得
F=mg(sinθ-3μcosθ) ⑤
(2)由安培力公式得
F=BIL ⑥
这里I是回路abdca中的感应电流,ab棒上的感应电动势为
ε=BLv ⑦
式中,v是ab棒下滑速度的大小,由欧姆定律得
I=
⑧
联立⑤⑥⑦⑧式得
v=(sinθ-3μcosθ)
⑨
24.L4[2016·
全国卷Ⅱ]如图1所示,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上.t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动.t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动.杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g.求:
(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;
(2)电阻的阻值.
24.[答案]
(1)Blt0
(2)
[解析]
(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得
ma=F-μmg ①
设金属杆到达磁场左边界时的速度为v,由运动学公式有v=at0 ②
当金属杆以速度v在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律,杆中的电动势为
E=Blv ③
联立①②③式可得
E=Blt0
④
(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I,根据欧姆定律
⑤
式中R为电阻的阻值.金属杆所受的安培力为
f=BIl ⑥
因金属杆做匀速运动,由牛顿运动
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