2010全国高考电磁感应部分

2010全国高考电磁感应部分

‎2010年高考物理试卷汇编（选修3-2）‎ 电磁感应 ‎1、（全国卷Ⅰ）17．某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10-5T。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽‎100m，该河段涨潮和落潮时有海水（视为导体）流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为‎2m/s。下列说法正确的是 A．电压表记录的电压为5mV B．电压表记录的电压为9mV C．河南岸的电势较高 D．河北岸的电势较高 ‎【答案】BD ‎【解析】海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁场。根据右手定则，右岸即北岸是正极电势高，南岸电势低，D对C错。根据法拉第电磁感应定律E=BLv=4.5×10-5×100×2=9×10-3V, B对A错 a b c d ‎2、（全国卷Ⅱ）18．如图，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d水平。在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平。线圈从水平面a开始下落。已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离。若线圈下边刚通过水平面b、c（位于磁场中）和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd，则 ‎ A．Fd>Fc>Fb B. Fc < Fd < Fb ‎ C. Fc > Fb > Fd D. Fc < Fb < Fd ‎【答案】D ‎【解析】线圈从a运动到b做自由落体运动，在b点开始进入磁场受到安培力作用Fb，由于线圈线圈上下边的距离很短，进入磁场的过程时间很短，进入磁场后，由于磁通量不变，无感应电流产生，不受安培力作用，在c处Fc=0，但线圈在磁场中受重力作用，做加速运动，出磁场的过程在d处受到的安培力比b处必然大。故选项D正确。‎ ‎3、（新课标卷）21．如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场。一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直。让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0．2R时铜棒中电动势大小为E1，下落距离为0．8R时电动势大小为E2。忽略涡流损耗和边缘效应。关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是 A．E1> E2，a端为正 B．E1> E2，b端为正 C．E1< E2，a端为正 D．E1< E2，b端为正 ‎【答案】D ‎【解析】根据E=BLv，，，可见E1Q2 D．v1 =v2，Q1< Q2‎ ‎【答案】D ‎【解析】由于从同一高度下落，到达磁场边界时具有相同的速度v，切割磁感线产生感应电流同时受到磁场的安培力，又（ρ为材料的电阻率，为线圈的边长，S为单匝导线横截面积），所以安培力，此时加速度，且(为材料的密度)，所以加速度是定值，线圈Ⅰ和Ⅱ同步运动，落地速度相等v1 =v2。由能量守恒可得：，(H是磁场区域的高度)，Ⅰ为细导线m小，产生的热量小，所以Q1< Q2。正确选项D。‎ ‎9、（江苏卷）2．一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为 ‎（A） （B）1 （C）2 （D）4‎ ‎【答案】B ‎【解析】由法拉第电磁感应定律：，且、有 ，。大小相等。选项B正确。‎ ‎10、（江苏卷）4．如图所示的电路中，电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后，在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是 ‎【答案】B ‎【解析】开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，所以正确选项B。‎ ‎11、（江苏卷）13．如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L, 一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I。整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。求： ‎ ‎（1）磁感应强度的大小B；‎ ‎（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；‎ ‎（3）流经电流表电流的最大值Im ‎【答案】（1） （2）（3）‎ ‎【解析】（1）电流稳定后，导体棒做匀速运动 ①‎ 解得：B= ②‎ ‎（2）感应电动势 ③‎ 感应电流 ④‎ ‎ 由②③④解得 ‎（3）由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为vm 机械能守恒 ‎ 感应电动势的最大值 ‎ 感应电流的最大值 ‎ 解得：‎ ‎12、（海南卷）1．1873年奥地利维也纳世博会上，比利时出生的法国工程师格拉姆在布展中偶然接错了导线，把另一直流发电机发出的电接到了自己送展的直流发电机的电流输出端。由此而观察到的现象导致了他的一项重要发明，从而突破了人类在电能利用方中的一个瓶颐．此项发明是 A．新型直流发电机 B．直流电动机 C．交流电动机 D．交流发电机 ‎ ‎【答案】B ‎ ‎【解析】直流发电机发电时接另一直流发电机，则另一直流发电机实际成了直流电动机，B正确。 ‎ ‎13、（海南卷）2．一金属圆环水平固定放置。现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环 A．始终相互吸引 B．始终相互排斥 C．先相互吸引，后相互排斥 D．先相互排斥，后相互吸引 ‎【答案】D ‎ ‎【解析】由楞次定律可知，当条形磁铁靠近圆环时，感应电流阻碍其靠近，是排斥力；当磁铁穿过圆环远离圆环时，感应电流阻碍其远离，是吸引力，D正确。‎ ‎14、（海南卷）7．下列说法正确的是 A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势 B．当线圈中电流反向时．线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反 C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 ‎【答案】AC ‎ ‎【解析】由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中电流反向时．相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C对；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，D错。‎ ‎15、（重庆卷）23．法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图可用题23图表示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d。水流速度处处相同，大小为v，方向水平。金属板与水流方向平行。地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻为p，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电建K连接到两金属板上。忽略边缘效应，求：‎ ‎（1）该发电装置的电动势；‎ ‎（2）通过电阻R的电流强度；‎ ‎（3）电阻R消耗的电功率 ‎【答案】（1）Bdv （2） （3）‎ ‎【解析】（1）由法拉第电磁感应定律，有E＝Bdv ‎（2）两板间河水的电阻r=‎ 由闭合电路欧姆定律，有 I=‎ ‎（3）由电功率公式，P=I2R 得P=‎ ‎16、（四川卷）19．.图甲所示电路中，A1、A2、A3 为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1~t2时间内 ‎ A．电流表A1的示数比A2的小 ‎ B．电流表A2的示数比A1的小 ‎ C．电流表A1和A2的示数相同 ‎ D．电流表的示数都不为零 ‎【答案】C ‎【解析】由B-t图象知在t1~t2时间内，原线圈中的磁场先负向减小后正向增大，则副线圈中的磁通量是均匀变化的，根据法拉第电磁感应定律在副线圈中产生的感应电流大小不变，再根据轮次定律可判断负向减小时正向增大时的感应电流的方向相同，则在t1~t2时间内副线圈中感应电流为恒定电流，说以A1、A2的示数相同，A3的示数为0，C正确。‎ ‎17、（天津卷）11．如图所示，质量，电阻，长度的导体棒横放在U型金属框架上。框架质量，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数，相距‎0.4m的、相互平行，电阻不计且足够长。电阻的垂直于。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。垂直于施加的水平恒力，从静止开始无摩擦地运动，始终与、保持良好接触。当运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取‎10m/s2。‎ ‎（1）求框架开始运动时速度v的大小；‎ ‎（2）从开始运动到框架开始运动的过程中，上产生的热量，求该过程位移x的大小。‎ ‎【答案】（1）‎6m/s （2）‎‎1.1m ‎【解析】(1)ab对框架的压力 ………………………………①‎ 框架受水平面的支持力………………………………②‎ 依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力 ‎…………………………………………………③‎ ab中的感应电动势E=……………………………………………④‎ MN中电流 …………………………………………⑤‎ MN受到的安培力 …………………………………………⑥‎ 框架开始运动时 ……………………………………………⑦‎ 由上述各式代入数据解得v=‎6m/s ……………………………………⑧‎ ‎ (2) 闭合回路中产生的总热量： ……………………⑨‎ 由能量守恒定律，得：……………………………⑩‎ 代入数据解得x=‎1.1m …………………………………………………⑾‎ ‎18、（广东卷）16．如图5所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M'N'的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是 ‎【答案】A ‎【解析】导线做匀速直线运动切割磁感线时，E=BLv，是常数。开始没有切割，没有电动势，最后一段也没有切割，没有电动势。‎ ‎19、（山东卷）21．如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO’为其对称轴。一导线折成边长为的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度vo向右运动，当运动到关于OO’对称的位置时 A.穿过回路的磁通量为零 B.回路中感应电动势大小为 C.回路中感应电流的方向为顺时针方向 D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同 ‎【答案】ABD ‎ ‎【解析】正方形闭合回路运动到关于OO’对称的位置时，进出磁感线相同，所以穿过回路的磁通量为零，A正确；根据,有由右手定则可判断回路中感应电流的方向为逆时针方向，，因此B正确，C错误；由左手定则可判断，回路中ab边与cd边所受安培力方向均向右，所以D正确。‎ B/T t/s O ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎0.1‎ q d r ‎20、（浙江卷）19．半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图（上）所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图（下）所示。在t ‎=0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒，则以下说法正确的是 A. 第2秒内上极板为正极 B. 第3秒内上极板为负极 C. 第2秒末微粒回到了原来位置 D. 第3秒末两极板之间的电场强度大小为0.2‎ ‎【答案】A ‎【解析】0～1s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电 ，金属板下极板带正电；若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向上而向上做匀加速运动。‎ ‎1～2s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电 ，金属板下极板带负电；若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向下而向上做匀减速运动，2s末速度减小为零。‎ ‎2～3s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电 ，金属板下极板带负电；若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向下而向下做匀加速运动。两极板间的电场强度大小 ‎3～4s内情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电 ，金属板下极板带正电；若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向上而向下做匀减速运动4s末速度减小为零，同时回到了原来的位置。选项A正确