高考物理二轮复习 第1部分 专题讲练突破四 电磁感应和电路 专题四 电磁感应和电路限时规范训练1-人教版高三全册物理试题.doc

限时规范训练建议用时：40分钟1(多选)如图所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图把一个半径为r的铜盘放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触，G为灵敏电流表现使铜盘按照图示方向以角速度匀速转动，则下列说法中正确的是()AC点电势一定高于D点电势 B圆盘中产生的感应电动势大小为Br2C电流表中的电流方向为由a到bD若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中可以产生涡旋电流解析：选BD.把铜盘看作由中心指向边缘的无数条铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根铜棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，盘边缘为电源正极，中心为电源负极，C点电势低于D点电势，选项A错误；此电源对外电路供电，电流由b经电流表再从a流向铜盘，选项C错误；铜棒转动切割磁感线，相当于电源，回路中感应电动势为EBrvBrrBr2，选项B正确；若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中产生感生环形电场，使铜盘中的自由电荷在电场力的作用下定向移动，形成环形电流，选项D正确2(2017·湖北黄冈中学质检)如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确的是()A从上往下看，01 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向B01 s内圆环面积有扩张的趋势C3 s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力D12 s内和23 s内圆环中的感应电流方向相反解析：选A.由图乙知，01 s内螺线管中电流逐渐增大，穿过圆环向上的磁通量增大，由楞次定律知圆环中感应电流的磁场向下，圆环面积有缩小的趋势，从上往下看，01 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向，选项A正确、B错误；同理可得12 s内和23 s内圆环中的感应电流方向相同，选项D错误；3 s末电流的变化率为0，螺线管中磁感应强度的变化率为0，在圆环中不产生感应电流，圆环对桌面的压力等于圆环的重力，选项C错误3如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差ab()A恒为B从0均匀变化到C恒为D从0均匀变化到解析：选C.根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势Enn，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为abn，选项C正确4如图所示，abcd为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计，已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)则()A电路中感应电动势的大小为B电路中感应电流的大小为C金属杆所受安培力的大小为D金属杆的热功率为解析：选B.金属杆的运动方向与金属杆不垂直，电路中感应电动势的大小为EBlv(l为切割磁感线的有效长度)，选项A错误；电路中感应电流的大小为I，选项B正确；金属杆所受安培力的大小为FBIlB··，选项C错误；金属杆的热功率为PI2R·，选项D错误5(多选)如图所示，横放“V”字形金属框架放在匀强磁场中，磁场与框架平面垂直，金属棒与框架接触良好，框架导体和金属棒电阻率相同，截面积相等，现金属棒从B点开始沿“V”字形角平分线方向做匀速直线运动，那么金属棒脱离框架前，电路中的磁通量、感应电动势E、感应电流I以及金属棒所受到的安培力F随时间变化的图象正确的是()解析：选BC.金属棒切割磁感线的长度为L2vttan ，磁通量B·L·vtBv2tan ·t2，可见磁通量是时间的二次函数，选项A错误；电路中感应电动势为EBLv2Bv2tan ·t，感应电动势E与时间t成正比，所以选项B正确；设金属棒和框架单位长度的电阻为，则电路的总电阻为R2vt，电路中的感应电流为I，I与t无关，为定值，选项C正确；安培力FBIL，因为电流I不变，L与时间t成正比，所以安培力与时间t成正比，选项D错误6(2016·湖北七市联考)如图所示，abcd是边长为L、每边电阻均相同的正方形导体框，现维持线框以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过倾角为45°的三角形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里线框b点在O位置时开始计时，则在t时间内，a、b两点的电势差U随时间t的变化图象为()解析：选D.由题意，0内，随着导体框向右运动，ab边切割磁感线的有效长度不断增大，产生的感应电动势不断增大，导体框中的电流不断增大，此时ab两端的电压即bc、cd、da段电压之和不断增大，当t时，UabBLv；在内，cd边长也开始切割磁感线，产生感应电动势，方向与ab边产生的感应电动势相反，此时电路中的电流I逐渐减小，ab两端电压UabBLvIRab不断地增大，当t时，电路中电流为零，则UabBLv，综上D正确7小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡线圈的水平边长L0.1 m，竖直边长H0.3 m，匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B01.0 T，方向垂直线圈平面向里线圈中通有可在02.0 A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量(重力加速度取g10 m/s2)(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2100匝、形状相同的线圈，总电阻R10 .不接外电流，两臂平衡如图2所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1 m当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率.解析：(1)线圈受到安培力FN1B0IL天平平衡mgN1B0IL代入数据得N125匝(2)由电磁感应定律得EN2即EN2Ld由欧姆定律得I线圈受到安培力FN2B0IL天平平衡mgNB0·代入数据可得0.1 T/s答案：(1)25匝(2)0.1 T/s8如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L0.4 m导轨右端接有阻值R1 的电阻导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L.从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v1 m/s做直线运动，求：(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E；(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式解析：(1)正方形磁场的面积为S，则S0.08 m2.在棒进入磁场前，回路中的感应电动势是由于磁场的变化而产生的由B ­t图象可知0.5 T/s，根据En，得回路中的感应电动势ES0.5×0.08 V0.04 V.(2)当导体棒通过bd位置时感应电动势、感应电流最大，导体棒受到的安培力最大此时感应电动势EBLv0.5×0.4×1 V0.2 V；回路中感应电流I A0.2 A导体棒受到的安培力FBIL0.5×0.2×0.4 N0.04 N当导体棒通过三角形abd区域时，导体棒切割磁感线的有效长度l2v(t1)(1 st1.2 s)感应电动势eBlv2Bv2(t1)(t1)V感应电流i(t1)A(1 st1.2 s)答案：(1)0.04 V(2)0.04 Ni(t1)A(1 st1.2 s)9(2016·百校联盟押题卷)如图所示，间距为d的光滑平行金属导轨倾斜地固定，与水平面之间的夹角为，在导轨的顶端连接一阻值为2R的定值电阻导轨处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，两质量均为m、阻值均为R的导体棒甲和乙放置在导轨的底端，其中导体棒甲的下端有一垂直导轨放置的光滑挡板在导体棒乙上加一平行导轨向上的外力F，使导体棒乙由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动，其加速度大小为a，整个过程中，导体棒甲、乙始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，忽略导轨的电阻，重力加速度用g表示(1)如果从导体棒乙开始运动计时，则需要多长时间导体棒甲对底端挡板的作用力为零？(2)当导体棒甲与挡板之间的作用力为零时，定值电阻消耗的电功率是多少？(3)请写出从导体棒乙开始运动到导体棒甲与挡板之间作用力为零的过程中外力F与时间t的关系式解析：(1)以导体棒甲为研究对象，设经t1时间导体棒甲与挡板之间的作用力为零，由力的平衡条件可知BI甲dmgsin 此时导体棒乙中的感应电动势为EBdvBdat1IR并RI甲I由以上各式可解得t1(2)设导体棒乙两端的电压为U乙，则U乙EIR解得U乙则此时定值电阻消耗的电功率为P解得P(3)对导体棒乙由牛顿第二定律可知FBIdmgsin maIvat解得Fm(gsin a)t.答案：(1)(2)(3)Fm(gsin a)t10如图甲所示，足够长的平行光滑金属导轨ab、cd倾斜放置，两导轨之间的距离为L0.5 m，导轨平面与水平面间的夹角为30°，导轨上端a、c之间连接有一阻值为R14 的电阻，下端b、d之间接有一阻值为R24 的小灯泡有理想边界的匀强磁场垂直于导轨平面向上，虚线ef为磁场的上边界，ij为磁场的下边界，此区域内的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，现将一质量为m kg的金属棒MN，从距离磁场上边界ef一定距离处，从t0时刻开始由静止释放，金属棒MN从开始运动到经过磁场的下边界ij的过程中，小灯泡的亮度始终不变金属棒MN在两轨道间的电阻r1 ，其余部分的电阻忽略不计，ef、ij边界均垂直于两导轨，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)小灯泡的实际功率；(2)金属棒MN穿出磁场前的最大速率；(3)整个过程中小灯泡产生的热量解析：(1)由于小灯泡的亮度始终不变，说明金属棒MN进入磁场后做匀速直线运动，速度v达到最大，由平衡条件得：mgsin BIL小灯泡的电功率P2R2电功率P W(2)由闭合电路欧姆定律得：I其中，总电阻Rr由法拉第电磁感应定律得：EBLv由以上各式代入数据解得：v5 m/s(3)金属棒进入磁场前，由牛顿第二定律得：mgsin ma加速度agsin 30°5 m/s2进入磁场前所用的时间：t1设磁场区域的长度为x.在0t1时间内，由法拉第电磁感应定律得：E金属棒MN进入磁场前总电阻RR2感应电动势ER在磁场中运动的时间t2整个过程中小灯泡产生的热量为QP(t1t2)代入数据解得：Q5 J答案：(1) W(2)5 m/s(3)5 J