【5年高考3年模擬】高考物理真題分類匯編 專題10 電磁感應(yīng)(1).doc

專題十電磁感應(yīng)考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律1.(2014課標(biāo),14,6分)在法拉第時代,下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中,能觀察到感應(yīng)電流的是()a.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化b.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察電流表的變化c.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化d.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化答案d2.(2014大綱全國,20,6分)很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放,形成一很長的豎直圓筒。一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置,其下端與圓筒上端開口平齊。讓條形磁鐵從靜止開始下落。條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動速率()a.均勻增大 b.先增大,后減小c.逐漸增大,趨于不變 d.先增大,再減小,最后不變答案c3.(2014廣東理綜,15,4分)如圖所示,上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管p和塑料管q豎直放置,小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放,并落至底部,則小磁塊()a.在p和q中都做自由落體運(yùn)動b.在兩個下落過程中的機(jī)械能都守恒c.在p中的下落時間比在q中的長d.落至底部時在p中的速度比在q中的大答案c4.(2014山東理綜,16,6分)(多選)如圖,一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi),通有恒定電流的長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定,導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好。在向右勻速通過m、n兩區(qū)的過程中,導(dǎo)體棒所受安培力分別用fm、fn表示。不計軌道電阻。以下敘述正確的是()a.fm向右 b.fn向左c.fm逐漸增大 d.fn逐漸減小答案bcd5.(2014四川理綜,6,6分)(多選)如圖所示,不計電阻的光滑u形金屬框水平放置,光滑、豎直玻璃擋板h、p固定在框上,h、p的間距很小。質(zhì)量為0.2 kg的細(xì)金屬桿cd恰好無擠壓地放在兩擋板之間,與金屬框接觸良好并圍成邊長為1 m的正方形,其有效電阻為0.1 。此時在整個空間加方向與水平面成30角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律是b=(0.4-0.2t)t,圖示磁場方向?yàn)檎较??？?、擋板和桿不計形變。則()a.t=1 s時,金屬桿中感應(yīng)電流方向從c到db.t=3 s時,金屬桿中感應(yīng)電流方向從d到cc.t=1 s時,金屬桿對擋板p的壓力大小為0.1 nd.t=3 s時,金屬桿對擋板h的壓力大小為0.2 n答案ac6.(2014重慶理綜,8,16分)某電子天平原理如圖所示,e形磁鐵的兩側(cè)為n極,中心為s極,兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為b,磁極寬度均為l,忽略邊緣效應(yīng)。一正方形線圈套于中心磁極,其骨架與秤盤連為一體,線圈兩端c、d與外電路連接。當(dāng)質(zhì)量為m的重物放在秤盤上時,彈簧被壓縮,秤盤和線圈一起向下運(yùn)動(骨架與磁極不接觸),隨后外電路對線圈供電,秤盤和線圈恢復(fù)到未放重物時的位置并靜止,由此時對應(yīng)的供電電流i可確定重物的質(zhì)量。已知線圈匝數(shù)為n,線圈電阻為r,重力加速度為g。問(1)線圈向下運(yùn)動過程中,線圈中感應(yīng)電流是從c端還是從d端流出?(2)供電電流i是從c端還是從d端流入?求重物質(zhì)量與電流的關(guān)系。(3)若線圈消耗的最大功率為p,該電子天平能稱量的最大質(zhì)量是多少?答案(1)感應(yīng)電流從c端流出(2)外加電流從d端流入m=i(3)考點(diǎn)二法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 互感7.(2014江蘇單科,1,3分)如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直,且一半處在磁場中。在t時間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變,大小由b均勻地增大到2b。在此過程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為()a. b. c. d.答案b8.(2014課標(biāo),18,6分)如圖(a),線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上。在ab線圈中通以變化的電流。用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示。已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比,則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關(guān)系的圖中,可能正確的是()答案c9.(2014課標(biāo),25,19分)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)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒ab置于圓導(dǎo)軌上面,ba的延長線通過圓導(dǎo)軌中心o,裝置的俯視圖如圖所示。整個裝置位于一勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b,方向豎直向下。在內(nèi)圓導(dǎo)軌的c點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的d點(diǎn)之間接有一阻值為r的電阻(圖中未畫出)。直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度繞o逆時針勻速轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為g。求(1)通過電阻r的感應(yīng)電流的方向和大小;(2)外力的功率。答案(1)方向:由c端到d端(2)mgr+10.(2014浙江理綜,24,20分)某同學(xué)設(shè)計一個發(fā)電測速裝置,工作原理如圖所示。一個半徑為r=0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上,一根長為r的金屬棒oa,a端與導(dǎo)軌接觸良好,o端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為r=r/3的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。圓盤上繞有不可伸長的細(xì)線,下端掛著一個質(zhì)量為m=0.5 kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.5 t。a點(diǎn)與導(dǎo)軌相連,b點(diǎn)通過電刷與o端相連。測量a、b兩點(diǎn)間的電勢差u可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放,下落h=0.3 m時,測得u=0.15 v。(細(xì)線與圓盤間沒有滑動,金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計,重力加速度g=10 m/s2)(1)測u時,與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極”還是“負(fù)極”?(2)求此時鋁塊的速度大小;(3)求此下落過程中鋁塊機(jī)械能的損失。答案(1)正極(2)2 m/s(3)0.5 j考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的圖象問題11.(2014安徽理綜,23,16分)如圖1所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b為0.5 t,其方向垂直于傾角為30的斜面向上。絕緣斜面上固定有“”形狀的光滑金屬導(dǎo)軌mpn(電阻忽略不計),mp和np長度均為2.5 m,mn連線水平,長為3 m。以mn中點(diǎn)o為原點(diǎn)、op為x軸建立一維坐標(biāo)系ox。一根粗細(xì)均勻的金屬桿cd,長度d為3 m、質(zhì)量m為1 kg、電阻r為0.3 ,在拉力f的作用下,從mn處以恒定速度v=1 m/s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好)。g取10 m/s2。(1)求金屬桿cd運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e及運(yùn)動到x=0.8 m處電勢差ucd;(2)推導(dǎo)金屬桿cd從mn處運(yùn)動到p點(diǎn)過程中拉力f與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式,并在圖2中畫出f-x關(guān)系圖象;(3)求金屬桿cd從mn處運(yùn)動到p點(diǎn)的全過程產(chǎn)生的焦耳熱。答案(1)金屬桿cd在勻速運(yùn)動中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e=blv(l=d),解得e=1.5 v(d點(diǎn)電勢高)當(dāng)x=0.8 m時,金屬桿在導(dǎo)軌間的電勢差為零。設(shè)此時桿在導(dǎo)軌外的長度為l外,則l外=d-d、op=,得l外=1.2 m由楞次定律判斷d點(diǎn)電勢高,故cd兩端電勢差ucd=-bl外v,即ucd=-0.6 v(2)桿在導(dǎo)軌間的長度l與位置x關(guān)系是l=d=3-x對應(yīng)的電阻rl為rl=r,電流i=桿受的安培力f安=bil=7.5-3.75x根據(jù)平衡條件得f=f安+mg sin f=12.5-3.75x(0x2)畫出的f-x圖象如圖所示。(3)外力f所做的功wf等于f-x圖線下所圍的面積,即wf=2 j=17.5 j而桿的重力勢能增加量ep=mg sin 故全過程產(chǎn)生的焦耳熱q=wf-ep=7.5 j考點(diǎn)四電磁感應(yīng)的綜合問題12.(2014安徽理綜,20,6分)英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為,磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場。如圖所示,一個半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置,環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場b,環(huán)上套一帶電荷量為+q的小球。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時間均勻增加,其變化率為k,若小球在環(huán)上運(yùn)動一周,則感生電場對小球的作用力所做功的大小是()a.0b.r2qkc.2r2qkd.r2qk答案d13.(2014天津理綜,11,18分)如圖所示,兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角=30的斜面上,導(dǎo)軌電阻不計,間距l(xiāng)=0.4 m。導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域和,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為mn,中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向下,中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向上,兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為b=0.5 t。在區(qū)域中,將質(zhì)量m1=0.1 kg,電阻r1=0.1 的金屬條ab放在導(dǎo)軌上,ab剛好不下滑。然后,在區(qū)域中將質(zhì)量m2=0.4 kg,電阻r2=0.1 的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上,由靜止開始下滑。cd在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸,取g=10 m/s2。問(1)cd下滑的過程中,ab中的電流方向;(2)ab剛要向上滑動時,cd的速度v多大;(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中,cd滑動的距離x=3.8 m,此過程中ab上產(chǎn)生的熱量q是多少。答案(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 j14.(2014江蘇單科,13,15分)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為l,長為3d,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為,在導(dǎo)軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層。勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放,在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動,并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直,且僅與涂層間有摩擦,接在兩導(dǎo)軌間的電阻為r,其他部分的電阻均不計,重力加速度為g。求:(1)導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù);(2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動的速度大小v;(3)整個運(yùn)動過程中,電阻產(chǎn)生的焦耳熱q。答案(1)tan (2)(3)2mgd sin -15.(2014北京理綜,24,20分)導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動可以從宏觀和微觀兩個角度來認(rèn)識。如圖所示,固定于水平面的u形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬直導(dǎo)線mn在與其垂直的水平恒力f作用下,在導(dǎo)線框上以速度v做勻速運(yùn)動,速度v與恒力f方向相同;導(dǎo)線mn始終與導(dǎo)線框形成閉合電路。已知導(dǎo)線mn電阻為r,其長度l恰好等于平行軌道間距,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻。(1)通過公式推導(dǎo)驗(yàn)證:在t時間內(nèi),f對導(dǎo)線mn所做的功w等于電路獲得的電能w電,也等于導(dǎo)線mn中產(chǎn)生的焦耳熱q;(2)若導(dǎo)線mn的質(zhì)量m=8.0 g、長度l=0.10 m,感應(yīng)電流i=1.0 a,假設(shè)一個原子貢獻(xiàn)1個自由電子,計算導(dǎo)線mn中電子沿導(dǎo)線長度方向定向移動的平均速率ve(下表中列出一些你可能會用到的數(shù)據(jù));阿伏加德羅常數(shù)na6.01023 mol-1元電荷e1.610-19 c導(dǎo)線mn的摩爾質(zhì)量6.010-2 kg/mol(3)經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為,金屬的電阻源于定向運(yùn)動的自由電子與金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞。展開你想象的翅膀,給出一個合理的自由電子的運(yùn)動模型;在此基礎(chǔ)上,求出導(dǎo)線mn中金屬離子對一個自由電子沿導(dǎo)線長度方向的平均作用力的表達(dá)式。答案(1)電動勢e=blv導(dǎo)線勻速運(yùn)動,受力平衡f=f安=bil在t時間內(nèi),外力f對導(dǎo)線做功w=fvt=f安vt=bilvt電路獲得的電能w電=qe=iet=bilvt可見,f對導(dǎo)線mn所做的功等于電路獲得的電能w電;導(dǎo)線mn中產(chǎn)生的焦耳熱q=i2rt=itir=qe=w電可見,電路獲得的電能w電等于導(dǎo)線mn中產(chǎn)生的焦耳熱q。(2)7.810-6 m/s(3)下述解法的共同假設(shè):所有自由電子(簡稱電子,下同)以同一方式運(yùn)動。方法一:動量解法設(shè)電子在每一次碰撞結(jié)束至下一次碰撞結(jié)束之間的運(yùn)動都相同,經(jīng)歷的時間為t,電子的動量變化為零。因?yàn)閷?dǎo)線mn的運(yùn)動,電子受到沿導(dǎo)線方向的洛倫茲力f洛的作用f洛=evb沿導(dǎo)線方向,電子只受到金屬離子的作用力和f洛作用,所以f洛t-if=0其中if為金屬離子對電子的作用力的沖量,其平均作用力為,則if=t得=f洛=evb方法二:能量解法設(shè)電子從導(dǎo)線的一端到達(dá)另一端經(jīng)歷的時間為t,在這段時間內(nèi),通過導(dǎo)線一端的電子總數(shù)n=電阻上產(chǎn)生的焦耳熱是由于克服金屬離子對電子的平均作用力做功產(chǎn)生的。在時間t內(nèi)總的焦耳熱q=nl由能量守恒得q=w電=eit=blvit所以=evb方法三:動力學(xué)解法因?yàn)殡娏鞑蛔?所以假設(shè)電子以速度ve相對導(dǎo)線做勻速直線運(yùn)動。因?yàn)閷?dǎo)線mn的運(yùn)動,電子受到沿導(dǎo)線方向的洛倫茲力f洛的作用,f洛=evb沿導(dǎo)線方向,電子只受到金屬離子的平均作用力和f洛作用,二力平衡即=f洛=evb16.(2014福建理綜,22,20分)如圖,某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道,管道的長為l、寬為d、高為h,上下兩面是絕緣板,前