浙江省高考物理 能力突破 9.2法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象.doc

浙江2013年物理高考能力突破：9.2法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象(40分鐘 100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題7分，共28分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.(2012青島模擬)如圖甲所示，水平面上的平行導(dǎo)軌mn、pq上放著兩根導(dǎo)體棒ab、cd，兩棒中間用絕緣絲線系住.開(kāi)始時(shí)勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，i和ft分別表示流過(guò)導(dǎo)體棒中的電流和絲線的拉力(不計(jì)電流之間的相互作用力)，則在t0時(shí)刻( )a.i=0,ft=0b.i=0,ft0c.i0,ft=0d.i0,ft02.(2012南京模擬)如圖所示，長(zhǎng)為l的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán)，導(dǎo)線的兩端接在電容為c的平行板電容器上，p、q為電容器的兩個(gè)極板，磁場(chǎng)垂直于環(huán)面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度以b=b0+kt(k0)隨時(shí)間變化，t=0時(shí)，p、q兩極板電勢(shì)相等.兩極板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑，經(jīng)時(shí)間t電容器p板( ) a.不帶電b.所帶電荷量與t成正比c.帶正電，電荷量是d.帶負(fù)電，電荷量是3.(2012泰安模擬)醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度.電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及磁極n和s構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的.使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示.由于血液中的正負(fù)離子隨血液一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差.在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看做是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零.在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160 v,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040 t.則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為( )a.1.3 m/s,a正、b負(fù)b.2.7 m/s，a正、b負(fù)c.1.3 m/s,a負(fù)、b正d.2.7 m/s，a負(fù)、b正4.(2012杭州模擬)有一種高速磁懸浮列車(chē)的設(shè)計(jì)方案是：在每節(jié)車(chē)廂底部安裝強(qiáng)磁鐵(磁場(chǎng)方向向下)，并且在沿途兩條鐵軌之間平放一系列線圈.下列說(shuō)法中不正確的是( )a.列車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量會(huì)發(fā)生變化b.列車(chē)速度越快，通過(guò)線圈的磁通量變化越快c.列車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)d.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與列車(chē)速度無(wú)關(guān)二、不定項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題7分，共21分，每小題至少一個(gè)選項(xiàng)符合題意)5.(易錯(cuò)題)如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為r(指拉直時(shí)兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面，在環(huán)的最高點(diǎn)a用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒ab，ab由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，b點(diǎn)的線速度為v，則這時(shí)ab兩端的電壓大小為( )a. b. c. d.bav6.(2012佛山模擬)如圖所示的電路中，三個(gè)相同的燈泡a、b、c和電感l(wèi)1、l2與直流電源連接，電感的電阻忽略不計(jì).電鍵k從閉合狀態(tài)突然斷開(kāi)時(shí)，下列判斷正確的有( )a.a先變亮，然后逐漸變暗b.b先變亮，然后逐漸變暗c.c先變亮，然后逐漸變暗d.b、c都逐漸變暗7.(創(chuàng)新題)如圖a是用電流傳感器(相當(dāng)于電流表，其電阻可以忽略不計(jì))研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，圖中兩個(gè)電阻的阻值均為r，l是一個(gè)自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為r.圖b是某同學(xué)畫(huà)出的在t0時(shí)刻開(kāi)關(guān)s切換前后，通過(guò)傳感器的電流隨時(shí)間變化的圖象.關(guān)于這些圖象，下列說(shuō)法中正確的是( )a.甲是開(kāi)關(guān)s由斷開(kāi)變?yōu)殚]合，通過(guò)傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況b.乙是開(kāi)關(guān)s由斷開(kāi)變?yōu)殚]合，通過(guò)傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況c.丙是開(kāi)關(guān)s由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，通過(guò)傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況d.丁是開(kāi)關(guān)s由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，通過(guò)傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況三、計(jì)算題(本大題共3小題，共51分，要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)8.(2012湖州模擬)(15分)如圖甲所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的邊長(zhǎng)為10 cm的正方形閉合金屬線框，線框的質(zhì)量為m=0.02 kg，電阻為r=0.1 .在線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，mn是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界，并與線框的bc邊平行，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直.現(xiàn)讓線框由距mn的某一高度從靜止開(kāi)始下落，經(jīng)0.2 s開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)，圖乙是線框由靜止開(kāi)始下落的速度時(shí)間圖象.空氣阻力不計(jì)，g取10 m/s2求：(1)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度；(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.9.(易錯(cuò)題)(17分)如圖所示，固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的水平導(dǎo)軌ab、cd的間距l(xiāng)1=0.5 m，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離為l2=0.8 m，整個(gè)閉合回路的電阻為r=0.2 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0=1 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過(guò)整個(gè)回路.ad桿通過(guò)滑輪和輕繩連接著一個(gè)質(zhì)量為m=0.04 kg的物體，不計(jì)一切摩擦，現(xiàn)使磁場(chǎng)以的變化率均勻地增大.求：(1)金屬棒上電流的方向. (2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小.(3)物體剛好離開(kāi)地面的時(shí)間(g=10 m/s2).10.(預(yù)測(cè)題)(19分)如圖所示，電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌mn和op放置在水平面內(nèi),mo間接有阻值為r=3 的電阻,導(dǎo)軌相距d=1 m，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.5 t.質(zhì)量為m=0.1 kg，電阻為r=1 的導(dǎo)體棒cd垂直于導(dǎo)軌放置，并接觸良好.用平行于mn的恒力f=1 n向右拉動(dòng)cd,cd受的摩擦阻力ff恒為0.5 n.求：(1)cd運(yùn)動(dòng)的最大速度的大小.(2)當(dāng)cd達(dá)到最大速度后，電阻r消耗的電功率是多少？(3)當(dāng)cd的速度為最大速度的一半時(shí)，cd的加速度的大小.答案解析1.【解析】選c.t0時(shí)刻，磁場(chǎng)變化，磁通量變化，故i0;由于b=0，故ab、cd所受安培力均為零，絲線的拉力為零.c項(xiàng)正確.2.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)由圓的周長(zhǎng)計(jì)算圓的面積.(2)由楞次定律判斷電容器極板的電性.(3)電容器上的電勢(shì)差等于圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).【解析】選d.磁感應(yīng)強(qiáng)度以b=b0+kt(k0)隨時(shí)間變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律得，而，經(jīng)時(shí)間t電容器p板所帶電荷量；由楞次定律知電容器p板帶負(fù)電，故d選項(xiàng)正確.3.【解析】選a.對(duì)血液中的離子的運(yùn)動(dòng)，由左手定則，可得a正、b負(fù)，c、d錯(cuò)誤；達(dá)到平衡時(shí)，有，解得v=1.3 m/s，故a正確，b錯(cuò)誤.4.【解析】選d.列車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，安裝在每節(jié)車(chē)廂底部的強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)使通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化；列車(chē)速度越快，通過(guò)線圈的磁通量變化越快，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，由于通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與通過(guò)線圈的磁通量的變化率成正比，與列車(chē)的速度有關(guān).由以上分析可知，選項(xiàng)a、b、c正確，選項(xiàng)d不正確.5.【解析】選a.擺到豎直位置時(shí)，ab切割磁感線的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).由閉合電路歐姆定律得，故a正確.【變式備選】如圖所示，長(zhǎng)為l的金屬導(dǎo)線上端懸于c點(diǎn)，下端系一小球a，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示，導(dǎo)線與豎直方向的夾角為，擺球的角速度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，則金屬導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的高電勢(shì)端及大小為( )a.c點(diǎn)b.c點(diǎn)c.a點(diǎn)d.a點(diǎn)【解析】選b.由右手定則可判斷ca，即c端的電勢(shì)高于a端的電勢(shì)；金屬導(dǎo)線切割磁感線的有效長(zhǎng)度為lsin，所以導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：.故b正確.6.【解析】選a、d.a、b、c三個(gè)燈泡相同，設(shè)k閉合時(shí)通過(guò)三個(gè)燈泡的電流均是i，則l1上電流為2i，l2上電流為i，當(dāng)k斷開(kāi)瞬間，a、b、c三燈上原有電流立即消失.l1上在原有2i電流基礎(chǔ)上逐漸減小，l2上在原有i電流基礎(chǔ)上逐漸減小，l1、l2上產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同.所以在k斷開(kāi)瞬間a燈上瞬時(shí)有2i的電流而后逐漸減小，即a燈先變亮后逐漸變暗，則a正確；b、c兩燈在原有i的電流基礎(chǔ)上逐漸減小，即b、c兩燈逐漸變暗，所以b、c錯(cuò)誤，d正確.7.【解析】選a、c.開(kāi)關(guān)s由斷開(kāi)變?yōu)殚]合瞬間，流過(guò)自感線圈的電流為零，流過(guò)傳感器1、2的電流均為；閉合電路穩(wěn)定后，流過(guò)傳感器1的電流為，流過(guò)傳感器2的電流為；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，流過(guò)傳感器1的電流立即變?yōu)榱?，流過(guò)傳感器2的電流方向相反，從逐漸變?yōu)榱?由以上分析可知，選項(xiàng)a、c正確.【總結(jié)提升】通電自感與斷電自感的區(qū)別通電自感斷電自感現(xiàn)象自感電路中的電流增加比電阻電路緩慢,最終還是增加到正常值與自感線圈同一回路的電流，過(guò)一會(huì)兒才減為0，比正常電阻電路斷開(kāi)要滯后一段時(shí)間原因感應(yīng)電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e自，阻礙電源引起的電流的增加電源對(duì)電路不再引起電流，但線圈中原有的電流變化要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)e自，在某一通路中緩慢減小8. 【解析】(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前所做的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，所以：v=gt=100.2 m/s=2 m/s(4分)(2)在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框所受安培力等于重力 mg=bil(4分)i=(4分)解得b=1 t(3分)答案：(1)2 m/s(2)1 t9.【解析】(1)由楞次定律可以判斷，金屬棒上的電流由a到d.(3分)(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得： (4分)(3)物體剛要離開(kāi)地面時(shí)，其受到的拉力f=mg(2分)而拉力f又等于棒所受的安培力.即mg=f安=bil1(2分)其中 (2分) (2分)解得t=5 s(2分)答案：(1)由a到d(2)0.08 v(3)5 s10.【解析】(1)設(shè)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速度為v，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：e=bdv(2分)根據(jù)閉合電路歐姆定律有：(2分)