三年模拟精选2016届高考物理专题十电磁感应全国通用.doc

大高考】（三年模拟精选）2016届高考物理 专题十 电磁感应（全国通用）A组　基础训练一、选择题1．(2015·中原名校、豫南九校一模)英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在 空间激发感生电场，如图所示，一个半径为r的绝缘光滑细圆环水平放置， 环内存在竖直向上的磁场，环上套一带电荷量为q的质量为m的小球，已知 磁感应强度大小B随时间均匀增大，其变化率为k，由此可知(　　) A．环所在处的感生电场的电场强度的大小为 B．小球在环上受到的电场力为kqr C．若小球只在感生电场力的作用下运动，则其运动的加速度为 D．若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做的功大小是 πr2qk 解析　半径为r的回路上产生的电动势为E＝＝·s＝πr2k，则环所 在处的感生电场的电场强度为E0＝＝，A项正确；小球在环上受到的 电场力为F＝qE0＝kqr，B项错误；小球运动的加速度为a＝＝，C项 错误；球在环上运动一周，电场力对球做功为W＝F·2πr＝πr2qk,D项正确． 答案　AD2．(2015·河北“五个一名校联盟”联考)矩形导线框abcd如图甲所示放在匀强磁 场中，磁感线方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙 所示．t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里．若规定导线框中感应电 流逆时针方向为正，则在0～4 s时间内，线框中的感应电流I以及线框的ab 边所受安培力F随时间变化的图象为(安培力取向上为正方向)(　　) 解析　由B t图象和楞次定律可知，0～2 s内感应电流的方向沿顺时针方向， 2～4 s内感应电流方向沿逆时针方向，故A、B项错误；由Bt图象和法拉第 电磁感应定律、欧姆定律知0～4 s内感应电流大小恒定，由Bt图象，F＝BIL 和左手定则知，C项正确，D项错误． 答案　C3．(2015·云南三校一模)如图所示，在PQ、QR区域存在着磁感应强度大小相等、 方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，bc边与磁场的边界P重合．导 线框与磁场区域的尺寸如图所示．从t＝0时刻开始线框向右匀速横穿两个磁 场区域．以a→b→c→d→e→f为线框中电流的正方向．以下四个it关系示意 图中正确的是(　　) 解析　如图是线框切割磁感线的四个阶段示意图.在第一阶段，只有bc切割 向外的磁感线，由右手定则知电动势为负，大小为Blv；在第二阶段，bc切 割向里的磁感线，电动势为逆时针方向,同时de切割向外的磁感线，电动势 为顺时针方向，等效电动势为零；在第三阶段，de切割向里的磁感线，同时 af切割向外的磁感线，两个电动势同为逆时针方向，等效电动势为正，大小 为3Blv(到此通过排除法就可确定答案选C)；在第四阶段，只有af切割向里 的磁感线，电动势为顺时针方向，等效电动势为负大小为2Blv.故C正确，A、 B、D错误． 答案　C4．(2015·河南八校联考)(多选)如图所示，正方形金属线圈abcd平放在粗糙水平 传送带上，被电动机带动一起以速度v匀速运动，线圈边长为L，电阻为R， 质量为m，有一边界长度为2L的正方形磁场垂直于传送带，磁感应强度为B， 线圈穿过磁场区域的过程中速度不变，下列说法中正确的是(　　) A．线圈穿出磁场时感应电流的方向沿abcda B．线圈进入磁场区域时受到水平向左的静摩擦力,穿出区域时受到水平向右 的静摩擦力 C．线圈经过磁场区域的过程中始终受到水平向右的静摩擦力 D．线圈经过磁场区域的过程中，电动机多消耗的电能为 解析　由右手定则可知，线圈穿出磁场时感应电流方向沿abcda的方向，A 项正确；由楞次定律可知，线圈进入磁场和穿出磁场的过程均受向左的安培 力和向右的静摩擦力，全部进入磁场后不受静摩擦力的作用，故B、C项错 误；线圈所受的安培力为F＝，则线圈经过磁场区域的过程中，电动机 多消耗的电能为W＝F·2L＝，D项正确． 答案　AD5．(2014·贵州六校联考)(多选)水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直 向上的匀强磁场中,在导轨上放着金属棒ab，开始时，ab棒以水平初速度v0 向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程 (　　) A．安培力对ab棒所做的功不相等 B．电流所做的功相等 C．产生的总内能相等 D．通过ab棒的电荷量相等 解析　导轨光滑时，只有安培力做功，安培力做功等于动能变化量，导轨粗 糙时，安培力与摩擦力做功之和等于动能的变化量，又两种情况中动能变化 量相等，故A对、B错；两种情况中金属棒的动能最终全部转化为内能，C 对；通过ab棒的电荷量Q＝＝，光滑时比粗糙时ab棒运动的路程 长，故ΔS大，通过的电荷量Q多，故D错． 答案　AC6．(2014·广东肇庆一模)如图所示,水平放置的平行金属导轨MN和PQ之间接有 定值电阻R,导体棒ab长为L且与导轨接触良好，整个装置处于竖直向上的 匀强磁场中，现使导体棒ab匀速向右运动，下列说法正确的是(　　) A．导体棒ab两端的感应电动势越来越小 B．导体棒ab中的感应电流方向是a→b C．导体棒ab所受安培力方向水平向右 D．导体棒ab所受合力做功为零 解析　ab棒切割磁感线产生的感应电动势的大小E＝BLv，由于棒匀速运动， v不变，又因为B、L不变，所以棒ab产生的感应电动势不变，A错误；根 据右手定则可知，ab棒中的电流方向从b到a，B错误；根据左手定则判断 知，棒ab所受安培力方向向左，C错误；棒ab做匀速运动，动能不变，根 据动能定理可知合力做功为零，D正确． 答案　D7．(2014·湖北八校二联)如图所示,两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应 强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为a.高度为a的正三角形导线框ABC 从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方 向，在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是(　　) 解析　正三角形线框ABC刚进入向里的磁场时,利用右手定则知，感应电流 沿逆时针方向为正，大小I0＝，之后线框随进入磁场距离的增大,有效切 割长度变小，则I＝变小；当线框ABC前进a距离，在 刚进入向外的磁场区域瞬间，此时ABC线框中感应电流方向沿顺时针为负， 大小为I′＝＝2I0，则B正确． 答案　B二、非选择题8．(2015·辽宁沈阳模拟)如图所示,两根竖直固定的足够长的金属导轨ab和cd相 距L＝0.2 m,另外两根水平金属杆MN和PQ的质量均为m＝1×10－2 kg，可 沿导轨无摩擦地滑动,MN杆和PQ杆的电阻均为R＝0.2 Ω(竖直金属导轨电 阻不计)，PQ杆放置在水平绝缘平台上，整个装置处于垂直导轨平面向里的 磁场中，g取10 m/s2. (1)若将PQ杆固定，让MN杆在竖直向上的恒定拉力F＝0.18 N的作用下由 静止开始向上运动，磁感应强度B0＝1.0 T，杆MN的最大速度为多少？ (2)若将MN杆固定，MN和PQ的间距为d＝0.4 m，现使磁感应强度从零开 始以＝0.5 T/s的变化率均匀地增大,经过多长时间，杆PQ对地面的压力 为零？ 解析　(1)MN杆切割磁感线产生的电动势为E1＝B0Lv① 由闭合电路欧姆定律得I1＝② MN杆所受安培力大小为F安＝B0I1L③ 对MN杆应用牛顿第二定律得F－mg－F安＝ma④ 当MN杆速度最大时,MN杆的加速度为零，联立①②③④得MN杆的最大速 度为 vm＝＝ m/s＝0.8 m/s (2)感应电动势为E2＝＝⑤ 由闭合电路欧姆定律得I2＝⑥ t时刻的磁感应强度为B＝t⑦ PQ杆受力平衡mg＝BI2L⑧ 联立⑤⑥⑦⑧得t＝＝ s＝10 s 答案　(1)0.8 m/s　(2)10 s9．(2015·安徽合肥模拟)如图(a)所示，平行长直导轨MN、PQ水平放置，两导轨 间距L＝0.5 m,导轨左端M、P间接有一阻值R＝0.2 Ω的定值电阻，导体棒 ab质量m＝0.1 kg,与导轨间的动摩擦因数μ＝0.1，导体棒垂直于导轨放在距 离左端为d＝1.0 m处，导轨和导体棒始终接触良好，电阻均忽略不计．整个 装置处在范围足够大的匀强磁场中，t＝0时刻，磁场方向竖直向下，此后， 磁感应强度B随时间t的变化如图(b)所示，不计感应电流磁场的影响．取重 力加速度g＝10 m/s2. (1)求t＝0时棒所受到的安培力F0； (2)分析前3 s时间内导体棒的运动情况并求前3 s内棒所受的摩擦力f随时间 t变化的关系式； (3)若t＝3 s时，突然使ab棒获得向右的速度v0＝8 m/s，同时垂直棒施加一 方向水平、大小可变化的外力F,使ab棒的加速度大小恒为a＝4 m/s2、方向 向左．求从t＝3 s到t＝4 s的时间内通过电阻的电荷量q. 解析　(1)由图知＝＝0.1 T/s t＝0时棒的速度为零，故只有感应电动势： E＝＝＝0.1×0.5×1.0 V＝0.05 V I＝＝ A＝0.25 A 得t＝0时棒所受到的安培力F0＝IB0L＝0.025 N (2)棒与轨道间的最大静摩擦力 fm＝μmg＝0.1×0.1×10＝10 N>F0＝0.025 N 所以t＝0时棒静止不动,加速度为零，这以后磁感应强度B都小于B0，棒所 受到的安培力都小于最大静摩擦力,故前3 s时间内导体棒静止不动，电流恒 为I＝0.25 A 在0～3 s的时间内，磁感应强度B＝B0－kt＝0.2－0.1t 因导体棒静止不动,故棒在水平方向受安培力和静摩擦力，合力为零，f＝BIL ＝(0.2－0.1t)×0.25×0.5 N＝0.012 5(2－t)N(t<3 s) (3)3.0～4.0 s时间内磁感应强度大小恒为B0＝0.1 T，ab棒做匀变速运动，Δ t2＝4.0 s－3.0 s＝1.0 s， 设t＝4.0 s时速度大小为v，位移为x，则v＝v0－aΔt2＝4 m/s， x＝Δt2＝6 m在这段时间内的平均电动势为E＝ 在这段时间内通过电阻的电荷量为q＝IΔt2＝Δt2＝＝＝1.5 C 答案　(1)0.025 N　(2)f＝0.012 5(2－t) N(t<3 s)　(3)1.5 CB组　能力提升一、选择题1．(2015·北京海淀区一模)如图所示,一根空心铝管竖直放置，把一枚小圆柱形的 永磁体从铝管上端由静止释放，经过一段时间后，永磁体穿出铝管下端口．假 设永磁体在铝管内下落过程中始终沿着铝管的轴线运动，不与铝管内壁接触， 且无翻转．忽略空气阻力，则下列说法中正确的是(　　) A．若仅增强永磁体的磁性，则其穿出铝管时的速度变小 B．若仅增强永磁体的磁性，则其穿过铝管的时间缩短 C．若仅增强永磁体的磁性，则其穿过铝管的过程中产生的焦耳热减少 D．在永磁体穿过铝管的过程中，其动能的增加量等于重力势能的减少量 解析　若仅增强永磁体的磁性，则铝管中产生的感应电流变大，磁体受到的 向上的安培力变大，加速度减小，故则其穿出铝管时的速度变小，选项A正 确；由于当增强永磁体的磁性后，磁体在铝管中的平均速度减小，故其穿过 铝管的时间变长，选项B错误；由能量守恒关系可知，穿过铝管的过程中产 生的焦耳热等于磁体的机械能的减小量,即Q＝mgh－mv2，因为v减小，故 Q增大，选项C错误；由以上分析可知，在永磁体穿过铝管的过程中，其动 能的增加量小于重力势能的减少量，选项D错误． 答案　A2. (2015·河北“五个一名校联盟”一模)如图所示，一正方形闭合线圈，从静止开 始下落一定高度后，穿越一个有界的匀强磁场区域，线圈上、下边始终与磁 场边界平行．自线圈开始下落到完全穿越磁场区域的过程中，线圈中的感应 电流I、受到的安培力F及速度v随时间t变化的关系，可。