专题5第2讲电路和电磁感应.doc

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1、专题五第二讲 一、选择题(16题只有一个选项正确，710小题有多个选项正确)1(2014新课标)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合电路，然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化答案D解析该题考查产生感应电流的条件。解题的关键要明确感应电流是在“运动”“变化”中产生的。A、B选项中磁通量不

2、发生变化因此不会产生感应电流。C选项中虽然能产生感应电流，但到另一房间观察时，又无电流了。D选项中穿过闭合电路的磁通量发生变化，符合实验要求，D正确。该题关键要理解产生感应电流的条件。2(2014河北石家庄质检)法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机。如图所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转。下列说法正确的是()A回路中电流大小变化，方向不变B回路中电流大小不变，方向变化C回路中电流的大小和方向都周期性变化D回路中电流方向不变

3、，从b导线流进电流表答案D解析圆盘在磁场中切割磁感线产生恒定的感应电动势EBR2，由右手定则判断得a端为负极、b端为正极，所以只有D项正确。3(2014江苏)如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。 在t 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为()ABC D答案B解析考查电磁感应定律的应用。解题的关键是求磁通量的变化。由电磁感应定律得EnSn，选项B正确本题易错点是求解磁通量变化时，误认为线圈面积就是有效面积。4.(2014大纲全国)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条

4、形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率()A均匀增大B先增大，后减小C逐渐增大，趋于不变D先增大，再减小，最后不变答案C解析本题考查电磁感应现象中的力学问题。解题关键要明确合力的变化，磁铁运动过程中受到重力和磁场力，mgF磁ma，随速度的增大，F磁增大，a减小，最后速度趋于不变，C正确，本题定性考查了磁场力的变化问题，要注意过程分析。5(2014云南第一次检测)如图甲所示，线圈ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈AB边所受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是选项中的()答案D解

5、析A图中，磁场均匀增强，由楞次定律判断线圈ABCD中的感应电流沿顺时针方向，利用左手定则判断AB边受安培力方向向右，安培力大小由法拉第电磁感应定律有F安lB，则知F安变大，与题目已知不符，A错；B图中，磁场变强，线圈中产生顺时针方向电流，AB边受安培力方向向右，安培力大小F安lB，则知F安变大，与题目已知不符，B错；C图中，磁场变弱，线圈中产生逆时针方向电流，AB边受力方向向左，与题目已知不符，C错；D图中，磁场变强，线圈中产生顺时针方向电流，AB边受安培力方向向右，安培力大小F安lB，可知安培力大小可能恒定，D对。6(2014河北石家庄质检)如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置，导轨

6、上端接电阻R，宽度相同的水平条形区域和内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B，和之间无磁场。一导体棒两端套在导轨上，并与两导轨始终保持良好接触，导体棒从距区域上边界H处由静止释放，在穿过两段磁场区域的过程中，流过电阻R上的电流及其变化情况相同。下面四个图象能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是()答案C解析MN棒先做自由落体，当到区磁场时由四个选项知棒开始减速说明F安mg，由牛顿第二定律得，F安mgma，当减速时F安减小，合力减小，a也减小，速度图象中图线上各点切线斜率减小，离开区后棒做加速度为g的匀加速直线运动，随后进入区磁场，因棒在穿过两段磁场区域的过程中，流过电阻R上的电流变化情况相同，则

7、在区磁场中运动情况与区磁场中完全相同，所以C项正确。7(2014内蒙古包头测评)如图，在水平桌面上放置两条相距l的平行光滑导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连。质量为m、电阻为不计的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动。整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B。导体棒的中点系一个不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一个质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态。现若从静止开始释放物块，用h表示物块下落的高度(物块不会触地)，g表示重力加速度，其他电阻不计，则()A电阻R中的感应电流方向由a到cB物块下落的最大加速度为gC若h足够大，物块下落的最大

8、速度为D通过电阻R的电荷量为答案CD解析题中导体棒向右运动切割磁感线，由右手定则可得回路中产生顺时针方向的感应电流，则电阻R中的电流方向由c到a，A错误；对导体棒应用牛顿第二定律有：TF安ma，又F安Bl，再对物块应用牛顿第二定律有：mgTma，则联立可得：a，则物块下落的最大加速度am，B错误；当a0时，速度最大为vm，C正确；下落h的过程，回路中的面积变化量Slh，则通过电阻R的电荷量q，D正确。8(2014贵州六校联考)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

9、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棒的电荷量相等答案AC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S大，通过的电荷量Q多，故D错。9(2014山西太原一模)如图甲所示，将长方形导线框abcd垂直磁场方向放入匀强磁场B中，规定垂直ab边向右为ab边所受安培力F的正方向，F随时间的变化关系如图乙所示。选取垂直纸面向里为磁感应强度B的

10、正方向，不考虑线圈的形变，则B随时间t的变化关系可能是选项中的()答案ABD解析在每个整数秒内四个选项中磁感应强度都是均匀变化的，磁通量的变化率为恒定的，产生的电流大小也是恒定的，再由FBIL可知，B均匀变化时，F也均匀变化，在01s内，F为向左，根据楞次定律，磁通量均匀减小，与B的方向无关。同理12s内，F为向右，所以磁通量均匀增大，与B的方向无关，这样周期性的变化的磁场均正确，所以有A、B、D项正确，C错。10(2014宁夏银川一中一模)如图所示，空间存在着与圆台母线垂直向外的磁场，各处的磁感应强度大小均为B，圆台母线与竖直方向的夹角为，一个质量为m、半径为r的匀质金属环位于圆台底部。当给

11、环通以恒定的电流I，圆环由静止向上运动，经过时间t后撤去该恒定电流并保持圆环闭合，圆环全程上升的最大高度为H。已知在重力加速度为g，不计空气阻力，磁场的范围足够大。在圆环向上运动的过程中，下列说法正确的是()A圆环先做加速运动后做减速运动B在时间t内安培力对圆环做功为mgHC圆环运动的最大速度为gtD圆环先有扩张后有收缩的趋势答案AC解析在时间t内，圆环中通有电流I，圆环在磁场中受向上的安培力作用，安培力大于重力，所以合力向上，圆环由静止开始向上加速运动，t时刻撤去电流，圆环继续向上运动，并切割磁感线产生感应电流，则同时又受向下的安培力和重力，合力方向与运动方向相反，所以圆环开始减速运动直至到

12、达最高位置，故A选项正确。因安培力在t时间内对其做正功，t时刻以后对其做负功，有W安t前W安t后mgH，则知在t时间内安培力做功大于mgH，故B错。在t时间内安培力FBILBI2rcos，合外力F合Fmg2BIrcosmgma，vattgt，故C正确。圆环加速上升过程中有收缩趋势，减速上升过程中有扩张趋势，故D错误。二、非选择题11(2014江苏)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，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

13、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；(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)tan(2)(3)2mgdsin解析本题主要考查电磁感应知识和能量守恒定律的使用。解题的大致思路如下：根据平衡条件求动摩擦因数；根据法拉第电磁感应定律和电路知识、平衡条件求导体棒的速度；根据能量守恒定律求运动过程中电阻产生的焦耳热。(1)在绝缘涂层上受力平衡mgsinmgcos解得tan(2)在光滑导轨上感应电动势E BLv感应电流I安培力

14、F安BIL受力平衡F安mgsin解得v(3)摩擦生热QTmgdcos能量守恒定律3mgdsinQQTmv2解得Q2mgdsin.12(2014平顶山模拟)如图所示，两根平行的金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，两根导轨的电阻不计，两根导轨的间距为L1 m。导轨上横放着两条金属细杆，两条细杆和两根导轨构成矩形回路，两条金属细杆电阻之和为R0.35。右杆通过平行于导轨的细线跨过定滑轮与放在水平地面上质量为m0.1 kg的物块相连。不计一切摩擦。在t0时刻，两条细杆间距为d0.75 m，连接右杆和物块间的细线刚好处于伸直状态。重力加速度g10 m/s2。试求：(1)若左杆固定不

15、动，磁场的磁感应强度B随时间t均匀变化，且Bkt，k0.1 T/s。则经过多长时间，物块刚好离开地面？(2)若左杆以恒定的速度v1 m/s向导轨的左端匀速运动，磁场的磁感应强度B还随时间t均匀变化，且Bkt，k0.1 T/s。则经过多长时间，物块刚好离开地面？答案(1)46.67s(2)4s解析(1)若左杆固定不动，磁场均匀变化时：设经过时间t1物体恰离开地面，此时磁感应强度为B1，回路电流为I1，回路感生电动势为E1，回路磁通量变化量为1，有：B1I1LmgI1E11LdBB1t1以上联合求解得：()2t1mg解得：t1s46.67 s(2)若左杆向左匀速运动，磁场均匀变化时：设经过时间t2

16、物体恰离开地面，此时磁感应强度为B2，回路电流为I2，回路感生电动势为E2，有：B2I2LmgI2E2SB2LvSLdLvt2B2t2以上联合求解得：()2t2mg解得：t24 s13(2014天津)如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角30的斜面上，导轨电阻不计，间距L0.4 m。导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为MN，中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁场感应强度大小均为B0.5 T。在区域中，将质量m10.1 kg，电阻R10.1 的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域中将质量m20.4 kg，电阻R20.1 的光滑

17、导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑，cd在滑动过程中始终处于区域的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与轨道保持良好接触，取g10 m/s2，问：(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab将要向上滑动时，cd的速度v多大；(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少。答案(1)ab(2)5m/s(3)1.3J解析(1)cd下滑根据右手定则判断，c端电势高于d端，ab中电流方向从a到b。(2)ab刚放上时，刚好不下滑，说明ab棒受到了最大静摩擦力作用fm，且fmm1gsincd棒下滑后，分析导体棒ab的受力如图所示，ab刚要上滑时，ab所受最大静摩擦力沿斜面向下，则F安fmm1gsin又F安ILBcd棒切割产生的感应电动势EBLv由闭合电路的欧姆定律I由以上各式得v5m/s(3)设cd产生的热量为Q，则1根据动能定理得m2gxsin(QQ)m2v2代入已知数据得QQ1.3J