優(yōu)化方案(浙江專用)2016版高考物理二輪復(fù)習(xí)-第一部分-專..doc

電磁感應(yīng)問題的綜合分析A一、單項選擇題1.(2015高考海南卷)如圖，空間有一勻強(qiáng)磁場，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為；將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為.則等于()A.B.C1 D.解析：選B.由法拉第電磁感應(yīng)定律知直金屬棒運(yùn)動時其兩端電動勢BLv，將此棒彎成兩段長度相等且互相垂直的折線，并放于與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的平面內(nèi)，并沿折線夾角平分線的方向以相同的速度v運(yùn)動時，BLv，則.因此B對，A、C、D錯2.如圖所示，在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質(zhì)圓環(huán)，條形磁鐵在光滑的水平桌面上，以下判斷正確的是()A釋放圓環(huán)，環(huán)下落時環(huán)的機(jī)械能不守恒B釋放圓環(huán)，環(huán)下落時磁鐵對桌面的壓力比磁鐵受的重力大C給磁鐵水平向右的初速度，磁鐵滑動時水平方向做減速運(yùn)動D給磁鐵水平向右的初速度，圓環(huán)產(chǎn)生向左運(yùn)動的趨勢解析：選C.由條形磁鐵的磁場分布特點可知，穿過其中央位置正上方的圓環(huán)的合磁通量為零，所以在環(huán)下落的過程中，磁通量不變，沒有感應(yīng)電流，圓環(huán)只受重力，則環(huán)下落時機(jī)械能守恒，A、B錯誤；給磁鐵水平向右的初速度，由楞次定律可知，圓環(huán)的運(yùn)動趨勢總是阻礙自身磁通量的變化，所以環(huán)要受到向右的作用力，由牛頓第三定律可知，磁鐵要受到向左的作用力而做水平方向的減速運(yùn)動(或根據(jù)“總阻礙相對運(yùn)動”的推論得出)，故C正確，D錯誤3.如圖所示，質(zhì)量為m的金屬線框A靜置于光滑水平面上，通過細(xì)繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的物體B相連，圖中虛線內(nèi)為一水平勻強(qiáng)磁場，d表示A與磁場左邊界的距離，不計滑輪摩擦及空氣阻力，設(shè)B下降h(hd)高度時的速度為v，則以下關(guān)系中能夠成立的是()Av2ghBv22ghCA產(chǎn)生的熱量Qmghmv2DA產(chǎn)生的熱量Qmghmv2解析：選C.在線框進(jìn)入磁場的過程中，可能勻速運(yùn)動，也可能做變加速運(yùn)動，因此A、B錯由能量守恒得：Qmgh(2m)v2mghmv2，故C對、D錯4.(2015湖北八校二聯(lián))如圖所示，兩個垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，磁場區(qū)域的寬度均為a.高度為a的正三角形導(dǎo)線框ABC從圖示位置沿x軸正方向勻速穿過兩磁場區(qū)域，以逆時針方向為電流的正方向，在下列圖形中能正確描述感應(yīng)電流I與線框移動距離x關(guān)系的是()解析：選B.正三角形線框ABC剛進(jìn)入向里的磁場時，利用右手定則知，感應(yīng)電流沿逆時針方向為正，大小I0，之后線框隨進(jìn)入磁場距離的增大，有效切割長度變小，則I變小；當(dāng)線框ABC前進(jìn)a距離，在剛進(jìn)入向外的磁場區(qū)域瞬間，ABC線框中感應(yīng)電流方向沿順時針為負(fù)，大小為I2I0，則B正確二、不定項選擇題5.1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后下列說法正確的是()A圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動解析：選AB.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，選項A正確；如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對運(yùn)動，但抗拒不了相對運(yùn)動，故磁針會隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，但略有滯后，選項B正確；在圓盤轉(zhuǎn)動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量始終為零，選項C錯誤；圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成的電流的磁場方向沿圓盤軸線方向，會使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn)，選項D錯誤6.(2015高考山東卷)如圖，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場，圓盤開始減速在圓盤減速過程中，以下說法正確的是()A處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心處電勢高B所加磁場越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動C若所加磁場反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動D若所加磁場穿過整個圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動解析：選ABD.根據(jù)右手定則可判斷靠近圓心處電勢高，選項A正確；圓盤處在磁場中的部分轉(zhuǎn)動切割磁感線，相當(dāng)于電源，其他部分相當(dāng)于外電路，根據(jù)左手定則，圓盤所受安培力與運(yùn)動方向相反，磁場越強(qiáng)，安培力越大，故所加磁場越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動，選項B正確；磁場反向，安培力仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動，選項C錯誤；若所加磁場穿過整個圓盤，整個圓盤相當(dāng)于電源，不存在外電路，沒有電流，所以圓盤不受安培力而勻速轉(zhuǎn)動，選項D正確7(2015紹興模擬)如圖所示，邊長為L、電阻不計的n匝正方形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，連接的小燈泡的額定功率、額定電壓分別為P、U，線框及小燈泡的總質(zhì)量為m，在線框的下方有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域，區(qū)域?qū)挾葹閘，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與線框平面垂直，其上、下邊界與線框底邊均水平線框從圖示位置開始靜止下落，穿越磁場的過程中，小燈泡始終正常發(fā)光則()A有界磁場寬度lLB磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為C線框勻速穿越磁場，速度恒為D線框穿越磁場的過程中，燈泡產(chǎn)生的焦耳熱為mgL解析：選BC.因線框穿越磁場過程中小燈泡正常發(fā)光，故為勻速穿越磁場，且線框長度L和磁場寬度l相同，A錯；線框勻速穿越磁場，故重力和安培力相等，mgnBILnBL，得B，B對；重力做功的功率等于電功率，即mgvP，得v，C對；線框穿越磁場時，通過的位移為2L，且重力做功完全轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故Q2mgL，D錯8(2015浙江名校聯(lián)考)如圖所示，在水平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系xOy中有一光滑金屬導(dǎo)軌AOC，其中曲線導(dǎo)軌OA滿足方程yLsin kx，長度為的直導(dǎo)軌OC與x軸重合，整個導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中現(xiàn)有一長為L的金屬棒從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v做勻速直線運(yùn)動，已知金屬棒單位長度的電阻為R0，除金屬棒的電阻外其余部分電阻均不計，棒與兩導(dǎo)軌始終接觸良好，則在金屬棒運(yùn)動至AC的過程中()A感應(yīng)電動勢的瞬時值為eBvLsin kvtB感應(yīng)電流逐漸減小C閉合回路消耗的電功率逐漸增大D通過金屬棒的電荷量為解析：選ACD.金屬棒運(yùn)動到x處時金屬棒接入回路的長度為LxLsin kx，電阻為RxR0Lsin kx，金屬棒產(chǎn)生的電動勢EBLxvBvLsin kvt，回路中的電流I，電流不變，A正確，B錯誤；回路消耗的電功率PEIsin kx，顯然P隨x的增大而增大，C正確；通過金屬棒的電荷量為qIt，D正確9.(2015山西四校三聯(lián))如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L，軌道電阻不計在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻不計的金屬棒從軌道最低位置cd開始，在拉力作用下以初速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動至ab處，則該過程中()A通過R的電流方向由外向內(nèi)B通過R的電流方向由內(nèi)向外CR上產(chǎn)生的熱量為D流過R的電荷量為解析：選AC.cd棒運(yùn)動至ab處的過程中，閉合回路中的磁通量減小，再由楞次定律及安培定則可知，回路中電流方向為逆時針方向(從上向下看)，則通過R的電流方向為由外向內(nèi)，故A對，B錯通過R的電荷量為q，D錯R上產(chǎn)生的熱量為Qt，C對三、非選擇題10(2015浙江高考押題卷)用密度為d、電阻率為、橫截面積為A的薄金屬條制成邊長為L的閉合正方形框abba.如圖所示，金屬方框水平放在磁極的狹縫間，方框平面與磁場方向平行設(shè)勻強(qiáng)磁場僅存在于相對磁極之間，其他地方的磁場忽略不計可認(rèn)為方框的aa邊和bb邊都處在磁極之間，其間磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.方框從靜止開始釋放，其平面在下落過程中保持水平(不計空氣阻力)(1)求方框下落的最大速度vm(設(shè)磁場區(qū)域在豎直方向足夠長)；(2)當(dāng)方框下落的加速度為 時，求方框的發(fā)熱功率P；(3)已知方框下落時間為t時，下落高度為h，其速度為vt(vtF00.025 N所以在t0時刻棒靜止不動，加速度為零，在03 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B都小于B0，棒所受的安培力都小于最大靜摩擦力，故前3 s內(nèi)導(dǎo)體棒靜止不動，電流恒為I0.25 A在03 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為：BB0kt0.20.1t(T)因?qū)w棒靜止不動，ab棒在水平方向受安培力和摩擦力，二力平衡，則有：FfBIL(B0kt)IL(0.20.1t)0.250.50.012 5(2t)(N)(tmg，所以從靜止開始加速運(yùn)動，ab棒運(yùn)動會切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使ab棒受到一個向左的安培力，這樣加速度會減小，最終會做勻速運(yùn)動；而cd棒所受到的最大安培力與摩擦力相同，所以總保持靜止?fàn)顟B(tài)，即安培力對ab棒做負(fù)功，對cd棒不做功，所以選項C正確，A、B、D錯誤4.(2015河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示，兩根電阻不計的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌上端接電阻R，寬度相同的水平條形區(qū)域和內(nèi)有方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場B，和之間無磁場一導(dǎo)體棒兩端套在導(dǎo)軌上，并與兩導(dǎo)軌始終保持良好接觸，導(dǎo)體棒從距區(qū)域上邊界H處由靜止釋放，在穿過兩段磁場區(qū)域的過程中，流過電阻R上的電流及其變化情況相同下面四個圖象能定性描述導(dǎo)體棒速度大小與時間關(guān)系的是()解析：選C.MN棒先做自由落體運(yùn)動，當(dāng)?shù)絽^(qū)磁場時由四個選項知棒開始減速，說明F安mg，由牛頓第二定律得，F(xiàn)安mgma，減速時F安減小，合力減小，a也減小，速度圖象中圖線上各點切線斜率減小；離開區(qū)后棒做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動，隨后進(jìn)入?yún)^(qū)磁場，因棒在穿過兩段磁場區(qū)域的過程中，流過電阻R上的電流變化情況相同，則在區(qū)磁場中運(yùn)動情況與區(qū)磁場中完全相同，所以只有C項正確5如圖甲所示，在豎直平面內(nèi)有四條間距相等的水平虛線L1、L2、L3、L4，在L1與L2、L3與L4之間均存在著勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為1 T，方向垂直于豎直平面向里現(xiàn)有一矩形線圈abcd，寬度cdL0.5 m，質(zhì)量為0.1 kg，電阻為2 ，將其從圖示位置(cd邊與L1重合)由靜止釋放，速度隨時間變化的圖象如圖乙所示，t1時刻cd邊與L2重合，t2時刻ab邊與L3重合，t3時刻ab邊與L4重合，t2t3之間的圖線為與t軸平行的直線，t1t2的時間間隔為0.6 s，整個運(yùn)動過程中線圈始終位于豎直平面內(nèi)(重力加速度g取10 m/s2)則()A在0t1時間內(nèi)，通過線圈的電荷量為2.5 CB線圈勻速運(yùn)動的速度為8 m/sC線圈的長度ad1 mD0t3時間內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為4.2 J解析：選B.t2t3時間內(nèi)，線圈做勻速直線運(yùn)動，而EBLv2，F(xiàn)，F(xiàn)mg，解得v28 m/s，選項B正確；線圈在cd邊與L2重合到ab邊與L3重合的過程中一直做勻加速運(yùn)動，則ab邊剛進(jìn)磁場時，cd邊也剛進(jìn)磁場，設(shè)磁場寬度為d，則3dv2tgt2，解得d1 m，則ad邊的長度為2 m，選項C錯誤；在0t3時間內(nèi)，由能量守恒定律，有Q5mgdmv1.8 J，選項D錯誤；在0t1時間內(nèi)，通過線圈的電荷量q0.25 C，選項A錯誤二、不定項選擇題6.如圖所示，xOz是光滑水平面，空間有沿z軸正方向的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)有兩塊平行金屬板，彼此間距為d，構(gòu)成一個電容為C的電容器；在兩板之間焊一根垂直于兩板的電阻不計金屬桿PP，已知兩板和桿PP的總質(zhì)量為m，若對此桿PP作用一個沿x軸正方向的恒力F，則下列說法正確的是()A金屬桿PP不存在感應(yīng)電流B金屬桿PP存在沿P到P方向的感應(yīng)電流C兩板和桿先做加速度減小的加速運(yùn)動，最后做勻速直線運(yùn)動D兩板和桿做勻加速直線運(yùn)動解析：選BD.設(shè)某時刻金屬桿運(yùn)動的加速度為a，速度為v，那么金屬桿切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBdv，電容器兩端的電壓UEBdv，所以，通過金屬桿的電流為ICBdC，方向沿P到P方向，所以B選項正確；又因為a，所以IBdCa，這樣，兩板和桿整體的水平方向除受恒力F作用外，還受到沿x軸負(fù)方向的安培力，它的大小為：FABdIB2d2Ca，運(yùn)用牛頓第二定律得：FB2d2Cama，所以a，即D選項正確7如圖甲是矩形導(dǎo)線框，電阻為R，虛線左側(cè)線框面積為S，右側(cè)面積為2S，虛線左右兩側(cè)導(dǎo)線框內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化如圖乙所示，設(shè)垂直線框向里的磁場為正，則關(guān)于線框中0t0時間內(nèi)的感應(yīng)電流的說法正確的是()A感應(yīng)電流的方向為順時針方向B感應(yīng)電流的方向為逆時針方向C感應(yīng)電流的大小為D感應(yīng)電流的大小為解析：選BD.向里的變化磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E1S，感應(yīng)電流方向為逆時針方向；向外的變化磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E22S，感應(yīng)電流方向為逆時針方向；從題圖乙中可以得到：，感應(yīng)電流為I，方向為逆時針方向，即B、D正確8(2015浙江八校聯(lián)考)如圖甲所示，光滑絕緣水平面上，虛線MN的右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場，MN的左側(cè)有一質(zhì)量m0.1 kg的矩形線圈abcd，bc邊長L10.2 m，電阻R2 .t0時，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動，經(jīng)過時間1 s，線圈的bc邊到達(dá)磁場邊界MN，此時立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過1 s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場，整個運(yùn)動過程中，線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象如圖乙所示則()A恒定拉力大小為0.05 NB線圈在第2 s內(nèi)的加速度大小為1 m/s2C線圈ab邊長L20.5 mD在第2 s內(nèi)流過線圈的電荷量為0.2 C解析：選ABD.在第1 s末，i1，EBL1v1，v1a1t1，F(xiàn)ma1，聯(lián)立得F0.05 N，A項正確在第2 s內(nèi)，由圖象分析知線圈做勻加速直線運(yùn)動，第2 s末i2，EBL1v2，v2v1a2t2，解得a21 m/s2，B項正確在第2 s內(nèi)，vv2a2L2，得L21 m，C項錯誤q0.2 C，D項正確9如圖甲所示，左側(cè)接有定值電阻R2 的水平粗糙導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T，導(dǎo)軌間距為L1 m一質(zhì)量m2 kg、阻值r2 的金屬棒在拉力F作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動，金屬棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)0.25，g10 m/s2.金屬棒的速度位移圖象如圖乙所示，則從起點發(fā)生s1 m位移的過程中()A拉力做的功W9.25 JB通過電阻R的電荷量q0.125 CC整個系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q5.25 JDs1 m時金屬棒的熱功率為1 W解析：選AC.金屬棒在運(yùn)動位移s1 m的過程中，克服摩擦力做功為Wfmgs5 J，s1 m時金屬棒的安培力大小為F安BILv，結(jié)合圖象可知，安培力大小與位移成正比，則金屬棒克服安培力做功為W安Fsvs J，由動能定理得WW安Wfmv2，得W9.25 J，選項A正確；流過電阻R的電荷量q0.25 C，選項B錯誤；系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱等于金屬棒克服安培力做功大小，等于0.25 J，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于摩擦生熱和焦耳熱之和，大小為5.25 J，選項C正確；s1 m時，回路中I A，由PI2r得金屬棒的熱功率為0.5 W，選項D錯誤三、非選擇題10.(2015高考江蘇卷)做磁共振(MRI)檢查時，對人體施加的磁場發(fā)生變化時會在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流某同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對肌肉組織的影響，將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈，線圈的半徑r5.0 cm，線圈導(dǎo)線的截面積A0.80 cm2，電阻率1.5 m.如圖所示，勻強(qiáng)磁場方向與線圈平面垂直，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0.3 s內(nèi)從1.5 T均勻地減為零，求：(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)該圈肌肉組織的電阻R；(2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動勢E；(3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q.解析：(1)由電阻定律得R，代入數(shù)據(jù)得R6103 .(2)感應(yīng)電動勢E，代入數(shù)據(jù)得E4102 V.(3)由焦耳定律得Qt，代入數(shù)據(jù)得Q8108 J.答案：(1)6103 (2)4102 V(3)8108 J11(2015高考廣東卷)如圖甲所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L0.4 m導(dǎo)軌右端接有阻值R1 的電阻導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長度也為L.從0時刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時間t變化，規(guī)律如圖乙所示；同一時刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動，1 s后剛好進(jìn)入磁場若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v1 m/s做直線運(yùn)動，求：甲乙(1)棒進(jìn)入磁場前，回路中的電動勢E；(2)棒在運(yùn)動過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流i與時間t的關(guān)系式解析：(1)正方形磁場的面積為S，則S0.08 m2.在棒進(jìn)入磁場前，回路中的感應(yīng)電動勢是由于磁場的變化而產(chǎn)生的由Bt圖象可知0.5 T/s，根據(jù)En，得回路中的感應(yīng)電動勢ES0.50.08 V0.04 V.(2)當(dāng)導(dǎo)體棒通過bd位置時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流最大，導(dǎo)體棒受到的安培力最大此時感應(yīng)電動勢EBLv0.50.41 V0.2 V回路中感應(yīng)電流I A0.2 A導(dǎo)體棒受到的安培力FBIL0.50.20.4 N0.04 N當(dāng)導(dǎo)體棒通過三角形abd區(qū)域時，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度l2v(t1)m (1 st1.2 s)感應(yīng)電動勢eBlv2Bv2(t1)(t1)V感應(yīng)電流i