高考物理二轮复习专题过关检测专题：电磁感应(全部含详细答案解析

1、高考物理二轮总复习专题过关检测电磁感应 ( 附参考答案 )一、选择题 ( 本题共 10 小题 ,共有多个选项正确.全部选对的得(时间 :90 分钟满分 :100 分 )40 分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确4 分,选对但不全的得2 分 ,有选错的得0 分),有的1.如图 12-1 所示，金属杆ab、 cd 可以在光滑导轨PQ 和 RS 上滑动，匀强磁场方向垂直纸面向里，当ab、 cd 分别以速度v1、 v2 滑动时，发现回路感生电流方向为逆时针方向，则v1 和的大小、方向可能是()v2图 12-1A. v1 v2,v1 向右， v2 向左B. v1 v2,v1 和 v2 都向

2、左 C.v1=v2,v1 和 v2 都向右D. v1=v2,v1 和 v2 都向左解析 :因回路 abdc 中产生逆时针方向的感生电流，由题意可知回路abdc 的面积应增大，选项A 、C、D错误， B正确 .答案 :B2.(2010 河北唐山高三摸底，12)如图 12-2 所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间(两磁极间磁场可视为匀强磁场)，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO 轴转动 .当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有()图 12-2A. 线圈与蹄形磁铁的转动方向相同B. 线圈与蹄形磁铁的转动方向相反D. 线圈中产生为大小改变、方向不变的电流解析 :本题考查法拉第电

3、磁感应定律、楞次定律等考点.根据楞次定律的推广含义可知A 正确、B 错误；最终达到稳定状态时磁铁比线圈的转速大，则磁铁相对线圈中心轴做匀速圆周运动，所以产生的电流为交流电 .答案 :AC3.如图 12-3 所示 ,线圈 M 和线圈 P 绕在同一铁芯上 .设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正 .当 M 中通入下列哪种电流时 ,在线圈 P 中能产生正方向的恒定感应电流()图 12-3图 12-4解析 :据楞次定律， P 中产生正方向的恒定感应电流说明M 中通入的电流是均匀变化的，且方向为正方向时应均匀减弱，故D正确.答案 :D4.如图 12-5 所示，边长为L 的正方形导线框质量为

4、m，由距磁场H 高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd 刚刚穿出磁场时，速度减为ab 边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为()图 12-5A.2mgLB.2mgL+mgHC. 2mgL3D. 2mgL1mgHmgH44v1 解析 :设刚进入磁场时的速度为v1,刚穿出磁场时的速度 v22线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L.由题意得 1 mv12mgH 1 mv11 mv222mg 2L2Q 223由得Q2mgLmgH .C 选项正确 .4答案 :C5.如图 12-6(a) 所示 ,圆形线圈 P 静止在水平

5、桌面上,其正上方悬挂一相同线圈Q,P 和 Q共轴,Q中通有变化电流 ,电流随时间变化的规律如图12-6(b) 所示 ,P 所受的重力为 G,桌面对 P 的支持力为 FN,则()图 12-6A. t1 时刻 F N GB.t 2 时刻 FNGC.t3 时刻 FN GD.t 4 时刻 FN =G解析 :t 1 时刻 ,Q 中电流正在增大 ,穿过 P 的磁通量增大 ,P 中产生与 Q 方向相反的感应电流 ,反向电流相互排斥 ,所以 FN G;t2 时刻 Q 中电流稳定 ,P 中磁通量不变 ,没有感应电流 ,F N=G;t3 时刻 Q中电流为零 ,P 中产生与 Q 在 t3 时刻前方向相同的感应电流,

6、而 Q 中没有电流 ,所以无相互作用 ,F N=G;t4 时刻 ,P 中没有感应电流 ,FN=G.答案 :AD6.用相同导线绕制的边长为L 或 2L 的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图 12-7 所示 .在每个线框进入磁场的过程中，M、 N 两点间的电压分别为U a、 Ub 、U c和 Ud.下列判断正确的是 ()图 12-7A. U a Ub Uc U dB.U aU b Ud U cC.Ua=U b Ud=U cD.U bU a Ud U c解析 :线框进入磁场后切割磁感线,a、b 产生的感应电动势是c、d 电动势的一半 .而不同的线框的 电 阻 不 同 . 设 a

7、线 框 电 阻 为 4r ,b 、 c 、 d线 框 的 电 阻 分 别 为 6r 、 8r 、 6r , 则U aBLv3r3BLv ,U bBLv 5r5BLv , U cB2Lv 6r3BLv ,4r46r68r2U dB2Lv4r4Blv .所以 B 正确 .6r3答案 :B7.(2010 安徽皖南八校高三二联，16)如图 12-8 所示，用一块金属板折成横截面为“ ”形的金属槽放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，并以速度v1 向右匀速运动，从槽口右侧射入的带电微粒的速度是v2，如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动，则微粒做匀速圆周运动的轨道半径 r 和周期 T 分别为 ()图 12-8

8、A. v1v2 , 2 v2B. v1v2 , 2 v1C. v1 , 2 v1D. v1 , 2 v2gggggggg解析 :金属板折成 “ ”形的金属槽放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，并以速度v1 向右匀速运动时，左板将切割磁感线，上、下两板间产生电势差，由右手定则可知上板为正，下板为负，EUBlv1Bv1 ，微粒做匀速圆周运动，则重力等于电场力，方向相反，故有dlmqEqBv1 , 向心力由洛伦兹力提供，所以qv2 B m v22, 得 rmv2m1v2 ，周期ggrqBgT2 r2 v1，故 B项正确.v2g答案 :B8.超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通

9、过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具.其推进原理可以简化为如图12-9 所示的模型 :在水平面上相距 L 的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1 和 B2，且 B1=B2 =B，每个磁场的宽度都是 l ，相间排列，所有这些磁场都以相同的速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为 L、宽为 l 的金属框 abcd(悬浮在导轨上方 )在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为 R，运动中所受到的阻力恒为F f，金属框的最大速度为vm，则磁场向右匀速运动的速度 v 可表示为 ()图 12-9A. v=( B2 L2 vm Ff R)/B2L 2B.v=(4 B2L2

10、vm+F fR)/4B2L 2C.v=(4 B2L2vm F fR)/4B2L 2D. v=(2 B2L2vm+F fR)/2B2L2解析 :导体棒 ad 和 bc 各以相对磁场的速度(v vm)切割磁感线运动，由右手定则可知回路中产生的电流方向为 abcda,回路中产生的电动势为E=2BL( vvm), 回路中电流为 I=2BL( vvm)/R,由于左右两边 ad 和 bc 均受到安培力，则合安培力为F22合=2BLI=4 BL (v vm)/R，依题意金属框达到最大速度时受到的阻力与安培力平衡，则F f=F 合 ，解得磁场向右匀速运动的速度v=(4 B2L 2vm+Ff R)/4 B2L2

11、,B 对 .答案 :B9.矩形导线框 abcd 放在匀强磁场中 ,磁感线方向与线圈平面垂直 ,磁感应强度 B 随时间变化的图象如图 12-10 甲所示 ,t=0 时刻 ,磁感应强度的方向垂直纸面向里 .在 0 4 s 时间内 ,线框中的感应电流 (规定顺时针方向为正方向 )、ab 边所受安培力 (规定向上为正方向 )随时间变化的图象分别为图乙中的 ()甲乙图 12-0解析 :在 0 1 s 内,穿过线框中的磁通量为向里的减少,由楞次定律 ,感应电流的磁场垂直纸面向里 ,由安培定则 ,线框中感应电流的方向为顺时针方向.由法拉第电磁感应定律 , E nB S,Et一定,由 IE , 故 I 一定

12、.由左手定则 ,ab 边受的安培力向上 .由于磁场变弱 ,故安培力变小 .同理R可判出在12 s 内 ,线框中感应电流的方向为顺时针方向,ab 边受的安培力为向下的变强.23 s内 ,线框中感应电流的方向为逆时针方向,ab 边受的安培力为向上的变弱,因此选项 AD 对 .答案 :AD10.如图 12-11 甲所示 ,用裸导体做成U 形框架 abcd,ad 与 bc 相距 L=0.2 m,其平面与水平面成=30 角 .质量为 m=1 kg 的导体棒 PQ 与 ad、bc 接触良好 ,回路的总电阻为R=1 整.个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中,磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化情况如图乙

13、所示 (设图甲中B 的方向为正方向 ).t=0 时 ,B0=10 T、导体棒 PQ 与 cd 的距离 x0=0.5 m. 若 PQ始终静止 ,关于 PQ与框架间的摩擦力大小在0 t1=0.2 s 时间内的变化情况 ,下面判断正确的是 ()图 12-11A. 一直增大B.一直减小C.先减小后增大D. 先增大后减小解析 :由图乙 ,BB050T/s ,t=0时 , 回路所围面积S=Lx0=0.1m2, 产生的感应电动势tt1B S5V ,IEE5A ,安培力 F=B0IL =10 N, 方向沿斜面向上 .而下滑力 mgsin30 =5 N,tR小于安培力 ,故刚开始摩擦力沿斜面向下 .随着安培力减

14、小 ,沿斜面向下的摩擦力也减小 ,当安培力等于下滑力时 ,摩擦力为零 .安培力再减小 ,摩擦力变为沿斜面向上且增大 ,故选项 C 对 .答案 :C二、填空题 ( 共 2 小题，共12 分 )11.(6 分 )如图 12-12 所示 ,有一弯成角的光滑金属导轨POQ ,水平放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中 ,磁场方向与导轨平面垂直.有一金属棒MN 与导轨的 OQ 边垂直放置 ,金属棒从 O 点开始 以 加 速 度a向 右 运 动 , 求t秒 末 时 , 棒 与 导 轨 所 构 成 的 回 路 中 的 感 应 电 动 势 是_.图 12-12解析 :该题求的是t 秒末感应电动势的瞬时值,可利用公

15、式E=Blv 求解 ,而上面错误解法求的是平均值 .开始运动t 秒末时 ,金属棒切割磁感线的有效长度为LOD tan1 at 2 tan .2根据运动学公式,这时金属棒切割磁感线的速度为v=at.由题知 B、 L、 v 三者互相垂直,有 EBlv1 Ba2 t3 tan ,即金属棒运动 t 秒末时 ,棒与导轨所2构成的回路中的感应电动势是 E1Ba 2t 3 tan .答案:12Ba2t 3 tan212.(6 分 )如图 12-13所示 ,有一闭合的矩形导体框 ,框上 M、 N 两点间连有一电压表,整个装置处于磁感应强度为 B的匀强磁场中 ,且框面与磁场方向垂直.当整个装置以速度 v向右匀速

16、平动时 ,M、 N 之间有无电势差 ?_(填 “有 ”或 “无 ”)，电压表的示数为 _.图 12-13解析 :当矩形导线框向右平动切割磁感线时,AB、 CD、 MN 均产生感应电动势,其大小均为 BLv,根据右手定则可知,方向均向上 .由于三个边切割产生的感应电动势大小相等,方向相同 ,相当于三个相同的电源并联,回路中没有电流 .而电压表是由电流表改装而成的,当电压表中有电流通过时 ,其指针才会偏转 .既然电压表中没有电流通过,其示数应为零 .也就是说 ,M、 N 之间虽有电势差 BLv,但电压表示数为零 .答案:有 0三、计算、论述题(共 4 个题 ,共 48 分 .解答应写出必要的文字说

17、明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位)13.(10 分 )如图 12-14 所示是一种测量通电线圈中磁场的磁感应强度B 的装置 ,把一个很小的测量线圈 A 放在待测处 ,线圈与测量电荷量的冲击电流计G 串联 ,当用双刀双掷开关 S 使螺线管的电流反向时 ,测量线圈中就产生感应电动势,从而引起电荷的迁移,由表 G 测出电荷量 Q,就可以算出线圈所在处的磁感应强度B.已知测量线圈的匝数为N,直径为 d,它和表 G 串联电路的总电阻为 R,则被测出的磁感应强度B为多大?图 12-14解析 :当双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,测量线圈中

18、就产生感应电动势,根据法拉第电2B ( d ) 2磁感应定律可得 : ENN2tt由欧姆定律和电流的定义得:IEQ,即QE tRtR联立可解得 : B2QR .2QRNd 2答案 :Nd 214.(12 分 )如图 12-15 所示 ,线圈内有理想边界的磁场,开始时磁场的磁感应强度为B0.当磁场均匀增加时 ,有一带电微粒静止于平行板(两板水平放置)电容器中间 ,若线圈的匝数为n,平行板电容器的板间距离为d,粒子的质量为m,带电荷量为q.(设线圈的面积为S)求 :图 12-15(1) 开始时穿过线圈平面的磁通量的大小.(2) 处于平行板电容器间的粒子的带电性质.(3) 磁感应强度的变化率 .解析

19、 :(1) =B0S.(2) 由楞次定律 ,可判出上板带正电 ,故推出粒子应带负电 .(3) En, , = BS,tq Emg ,联立解得 :Bmgd .dtnqS答案 :(1)B0S(2)负电(3)BmgdtnqS15.(12 分)两根光滑的长直金属导轨MN 、 MN平行置于同一水平面内，导轨间距为l ，电阻不计， M、 M处接有如图12-16 所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为 C.长度也为 l、阻值同为R 的金属棒 ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中 .ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在 ab 运动距离为 s的过

20、程中，整个回路中产生的焦耳热为Q.求 :图 12-16(1) ab 运动速度 v 的大小；(2) 电容器所带的电荷量 q.解析 :本题是电磁感应中的电路问题,ab 切割磁感线产生感应电动势为电源.电动势可由 E=Blv计算 .其中 v 为所求 ,再结合闭合 (或部分 )电路欧姆定律、焦耳定律、电容器及运动学知识列方程可解得 .(1) 设 ab 上产生的感应电动势为E，回路中的电流为 I,ab 运动距离 s 所用时间为 t,三个电阻 R与电源串联 ,总电阻为 4R,则E=BlvE由闭合电路欧姆定律有 Is4Rtv由焦耳定律有 Q=I 2(4R)t由上述方程得 v4QR .B 2l 2s(2) 设

21、电容器两极板间的电势差为U ,则有 U=IR电容器所带电荷量q=CU解得 qCQR .Bls答案 :(1)4QR(2) CQRB 2l 2 sBls16.(14 分 )如图 12-17所示 ,水平地面上方的 H 高区域内有匀强磁场 ,水平界面 PP是磁场的上边界 ,磁感应强度为B,方向是水平的 ,垂直于纸面向里 .在磁场的正上方 ,有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd,ab 长为 l1 ,bc 长为 l2,H l2,线框的质量为 m,电阻为 R.使线框 abcd从高处自由落下,ab边下落的过程中始终保持水平,已知线框进入磁场的过程中的运动情况是 :cd 边进入磁场以后 ,线框先做加速运动 ,然后做匀速运动 ,直到 ab 边到达边界 PP为止 .从线框开始下落到 cd 边刚好到达水平地面的过程中