专题11电磁感应（练）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题11电磁感应（练）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

www.ks5u.com ‎1．（多选）【2016·四川卷】如图所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv（F0、k是常量），金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图像可能正确的有： （ ）‎ ‎【答案】BC v-t线形状相同，选项B正确；根据可知UR与v成正比，则UR-t图线应该和v-t线形状相同；根据可知P与v2成正比，则P-t图线不应该是直线；同理若，则金属棒做加速度减小的加速运动，其v-t图像如图2所示；导体的电流可知I与v成正比，则I-t图线应该和v-t线形状相同，选项A错误；根据 可知FA与v成正比，则FA-t图线应该和v-t线形状相同；根据可知UR与v成正比，则UR-t图线应该和v-t线形状相同，选项C正确；根据可知P与v2成正比，则P-t图线不应该是直线，选项D错误；故选BC。‎ ‎【名师点睛】此题是电磁感应问题的图像问题，考查了力、电、磁、能等全方位知识；首先要能从牛顿第二定律入手写出加速度的表达式，然后才能知道物体可能做的运动性质；题目中要定量与定性讨论相结合，灵活应用数学中的函数知识讨论解答.‎ ‎2．【2016·上海卷】（14分）如图，一关于y轴对称的导体轨道位于水平面内，磁感应强度为B的匀强磁场与平面垂直。一足够长，质量为m的直导体棒沿x轴方向置于轨道上，在外力F作用下从原点由静止开始沿y轴正方向做加速度为a的匀加速直线运动，运动时棒与x轴始终平行。棒单位长度的电阻为ρ，与电阻不计的轨道接触良好，运动中产生的热功率随棒位置的变化规律为P=ky（SI）。求：‎ ‎（1）导体轨道的轨道方程y=f（x）；‎ ‎（2）棒在运动过程中受到的安培力Fm随y的变化关系；‎ ‎（3）棒从y=0运动到y=L过程中外力F的功。‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎（2）安培力=‎ 以轨道方程代入得 ‎（3）由动能定理 安培力做功 棒在处动能 外力做功。‎ ‎【方法技巧】根据安培力的功率，匀变速直线运动位移速度关系，导出轨道的轨道方程和安培力随y的变化关系；通过动能定理计算棒运动过程中外力做的功。‎ ‎3．（多选）【2016·全国新课标Ⅲ卷】如图，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 ‎【答案】BC ‎【解析】当导线框进入磁场时，根据楞次定律可得，两导线框中的感应电流方向均为逆时针，根据可得过程中产生的感应电动势恒定，即电流恒定，不是正弦式交流电，A错误；当导线框进入磁场时，根据楞次定律可得，两导线框中的感应电流方向为逆时针，当导线框穿出磁场时，根据楞次定律可得导线框中产生的感应电流为顺时针，所以感应电流的周期和其运动周期相等，为T，B正确；根据可得导线框在运动过程中的感应电动势相等，C正确；导线框N在完全进入磁场后有时间内导线框的磁通量不变化，过程中没有感应电动势产生，即导线框N在0~ 和~内有感应电动势，其余时间内没有，而导线框M在整个过程中都有感应电动势，故即便电阻相等，两者的电流的有效值不会相同，D错误。‎ ‎【方法技巧】在分析导体切割磁感线运动、计算电动势时，一定要注意导体切割磁感线的有效长度，在计算交变电流的有效值时，一定要注意三个相同：相同电阻，相同时间，相同热量。‎ ‎4．【2015·重庆·7】音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.题7图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为，匝数为，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为，区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为．‎ ‎（1）求此时线圈所受安培力的大小和方向。‎ ‎（2）若此时线圈水平向右运动的速度大小为，求安培力的功率．‎ ‎【答案】（1），方向水平向右 ；（2）‎ ‎【方法技巧】三大定则和一个定律的运用通电受力用左手，运动生流用右手，磁生电和电生磁都用右手握一握。‎ ‎5．【2014·江苏·13】（15分）如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。求：‎ ‎（1）导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；‎ ‎（2）导体棒匀速运动的速度大小v；‎ ‎（3）整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。‎ ‎【答案】 （1）μ＝tanθ；（2）v＝；（3）Q＝2mgdsinθ－‎ ‎【解析】（1）导体棒在绝缘涂层上滑动时，受重力mg、导轨的支持力N和滑动摩擦力f作用，根据共点力平衡条件有：mgsinθ＝f，N＝mgcosθ 根据滑动摩擦定律有：f＝μN 联立以上三式解得：μ＝tanθ ‎（3）由题意可知，只有导体棒在导轨光滑段滑动时，回路中有感应电流产生，因此对导体棒在第1、3段d长导轨上滑动的过程，根据能量守恒定律有：Q＝2mgdsinθ－‎ 解得：Q＝2mgdsinθ－‎ ‎【方法技巧】对导体棒受力分析、运动状态分析，结合共点力平衡求解相关问题，能量守恒的应用。‎ ‎1．如图所示，水平地面上固定着光滑平行导轨，导轨与电阻R连接，放置竖直向上的匀强磁场中，杆的初速度为，不计导轨及杆的电阻，则下列关于杆的速度与其运动位移之间的关系图像正确的是： （ ）‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】导体棒受重力、支持力和向后的安培力，根据切割公式、闭合电路欧姆定律、安培力公式连列求解出安培力表达式进行分析。‎ ‎2．如图所示，匀强磁场的方向垂直于光滑的金属导轨平面向里，极板间距为d的平行板电容器与总电阻为的滑动变阻器通过平行导轨连接，电阻为的导体棒MN可在外力的作用下沿导轨从左向右做匀速直线运动，当滑动变阻器的滑动触头位于a、b的中间位置，导体棒MN的速度为时，位于电容器中P点的带电油滴恰好处于静止状态，若不计摩擦和平行导轨及导线的电阻，重力加速度为g，则下列判断正确的是： （ ）‎ A、油滴带正电 B、若将上极板竖直向上移动距离d，油滴将向上加速运动，加速度 C、若将导体棒的速度变为，油滴将向上加速运动，加速度 D、若保持导体棒的速度为不变，而将滑动触头置于a位置，同时将电容器上极板向上移动距离，油滴仍将静止 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据右手定责可知，M端为正极，液滴静止，因此带负电，故A错误；设导体棒长度为L，导体棒切割磁感线形成的感应电动势为：，电容器两端电压为：，开始液滴静止有：，若将上极板竖直向上移动距离d时，有：，联立①②③得：，方向竖直向下，故B错误；当若将导体棒的速度变为时，有：④，将中换为联立①②④解得：，方向竖直向上，故C错误；若保持导体棒的速度为不变，而将滑动触头置于a位置时，电容器两端之间的电压为：，此时液滴所受电场力为：，因此液滴仍然静止，故D正确。‎ ‎【名师点睛】导体棒MN相当于电源，M端为正极，外电路由滑动变阻器构成，电容器两端电压和滑动变阻器两端电压相等，弄清楚这些然后对带电液滴进行受力分析即可正确解答本题，注意正确分析电容器两端电压以及极板的正负极 ‎3．如图甲所示，正方向导线框abcd放在绝缘水平面上，导线框的质量m=1kg，边长L=1m，电阻R=0.1Ω，mn为bc边中垂线，由t=0时刻开始在mn左侧的线框区域内加一竖直向下的磁场，其感应强度随时间的变化规律如图乙所示，在mn右侧的线框区域内加竖直向上，磁感应强度为=0.5T的匀强磁场，线框abcd的四边恰在磁场的边界内，若导线框与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，它们之间的动摩擦因数μ=0.3，，则下列说法正确的是： （ ）‎ A、导线框中的感应电动势为0.5V B、t=0.5s时刻，导线框中感应电流为零 C、导线框中产生俯视逆时针方向的感应电流 D、导线框一直静止在绝缘水平面上 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 根据图乙可得，故根据法拉第电磁感应定律可得、导线框中的感应电动势为，A错误；因为穿过线圈的磁通量先向上减小后向下增大，故根据楞次定律可得因此产生的感应电流俯视逆时针方向，，C正确；因为磁通量均匀变化，产生的感应电动势是定值，所以t=0.5s时刻，，B错误；ab边安培力大小；而cd边安培力大小 ‎，根据左手定则可知，它们的安培力方向相同，因此导线框所受的安培力大小为15N，方向水平向右，而滑动时受到的摩擦力，故不会静止在水平面上，D错误 ‎【名师点睛】根据法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，及安培力表达式，并依据楞次定律与左手定则来判定感应电流方向与安培力方向，从而即可一一求解，注意穿过线圈磁通量的磁场方向不同，则会出现相互抵消现象．‎ ‎4．如图所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L，高为L。在该区域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B。一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿顺时针的感应电流方向为正，则下列表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是： （ ）‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎ (1)电源的正负极可用右手定则或楞次定律判定，要特别注意在内电路中电流由负极到正极。‎ ‎(2)电磁感应电路中的电源与恒定电流的电路中的电源不同，前者是由于导体切割磁感线产生的，公式为E＝BLv，其大小可能变化，变化情况可根据其运动情况判断；而后者的电源电动势在电路分析中认为是不变的。‎ ‎(3)在电磁感应电路中，相当于电源的导体(或线圈)两端的电压与恒定电流的电路中电源两端的电压一样，等于路端电压，而不等于电动势。(除非切割磁感线的导体或线圈电阻为零 ‎5．（多选）在倾角为的光滑斜面上，相距均为d的三条水平虚线、、，它们之间的区域Ⅰ、Ⅱ分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，一个质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形导线框，从 上方一定高处由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过进入磁场Ⅰ时，恰好以速度做匀速直线运动；当ab边在越过运动到之前的某个时刻，线框又开始以速度做匀速直线运动，重力加速度为g，在线框从释放到穿出磁场的过程中，下列说法正确的是： （ ）‎ A、线框中感应电流的方向会改变 B、线框ab边从运动到所用时间大于从运动到所用时间 C、线框以速度匀速直线运动时，发热功率为 D、线框从ab边进入磁场到速度变为的过程中，减少的机械能与线框产生的焦耳热的关系式是 ‎【答案】AC ‎【名师点睛】本题考查了导体切割磁感线中的能量及受力关系，要注意共点力的平衡条件及功能关系的应用，要知道导轨光滑时线框减小的机械能等于产生的电能．‎ ‎6．（多选）如图所示，相距为d的两水平线L1和L2‎ 分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L(L

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