高考物理真题分类汇编电磁感应(含解析).pdf
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1、2 0 1 5 年高考物理真题分类汇编:电磁感应(2015新课标IT9).1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”,实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂-枚可以自由旋转的磁针,如图所示,实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后,下列说法正确的是A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的感应电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 工D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成了电流,此电流产生的磁场导致磁针转动 学、【答案】A、B【考点】电磁感应现象;磁通量;涡流 1【解
2、析】因为当磁体和导体之间的相对运动在导体内产生出了感应电流,而感应电流产生的磁力又会与磁体的磁力相互作用,从而使磁体一起转动起来,具休是当铜圆盘在小磁针的磁场中转动时,半径方向的金属条在切割磁感线,发生电磁感应现象,在铜圆盘的圆心和边缘之间产生感应电动势,选 项 A 正确;圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中,内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成感应电流即涡流(根据圆盘转向的不同以及磁极的不同,感应电流从轴心流向边缘或从边缘流向轴心),而感应电流产生的磁力又会与小磁针的磁力相互作用,从而使小磁针一起转动起来,故选项B 正确,圆盘转动过程中,圆盘位置、圆盘面积和磁场都没有发生变化,故磁场穿过整个圆
3、盘的磁通量没有变化,选 项 C 错误;圆盘本身呈中性,不会产生环形电流,D错误。【2015新课标11-1511 5.如图,直角三角形金属框a8c放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为反方向平行于油边向上。当金属框绕ab边以角速度。逆时针转动时,a、b、。三点的电势分别为公、也、.已知6c边的长度为h下列判断iE确的是A.以,金属框中无电流B.Ub UC,金属框中电流方向沿a-6 L aC.“c=-l/如T2 3,金属框中无电流D,爪=1/2瓦2w,金属框中电流方向沿n cT ra【答案】C【解析】试题分析:当金属框绕ab边以角速度“逆时针转动时,穿 过 直 角 三 角 形 金 属 框 的 磁 通
4、量 恒 为。,所以没有感应电流,由右手定则可知,c点电势高,=-B lza,故 C 正确,A、3、D 错误.考点:导体切割磁感线【2015重庆-4】.题4图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为,面积为S.若在4到L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片均匀增加到与,则该段时间线圈两端a和。之间的电势差一(p“一(ph题4图A.恒 为 一 -B.从0均匀变化到 -2-1 2-4C.恒 为-S(与二与)D.从0均匀变化到-S(8二4)【答案】C【解析】试题分析:穿过线圈的磁场均勺噌加,将产生大小恒定的感生电动势,由法拉第电诚感应定律得E=,而等效电源内部的电流
5、由楞次定理知从a T5,即;点是等效电源的正机,即7 4 72 -口=f S(B、-B-.),故4选r、庄 Cr.考点:本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律。(2015浙江-24)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L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为乂。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度为=L O T,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使得天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g=10根/)XX第2 4题 图1XXOM.第2 4题图
6、2(1)为使电磁天平的量程达到0.5 k g,线圈的匝数M 至少为多少(2)进一步探究电磁感应现象,另选双2 =1 0 0 匝、形状相同的线圈,总电阻火=10Q,不接外电流,两臂平衡,如图2 所示,保持5 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4 =0.1 加。当挂盘中放质量为0.0 1 k g 的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率。t【答案】乂=2 5 匝(2)=0.1 7/51t【解析】试题分析:(1)线圈受到安培力F =X,B,I L 天平平衡4 g =-V 5;I L 代 入 数 据 得 匝 (2)由电磁感应定律得E=.V,*A
7、 rE =N,L d*At由陨姆定律得/=三 R线圈受到安培力F =L 天平平衡,?喧=.庄一 .*R代入数据可 得 兰=0 1 T 5A r考点:法拉第电磁感应,欧姆定律,安培力,(2 0 1 5 四川T1).(1 8 分)如图所示,金属导轨加。和 侬,物 V 与网平行且间距为Z,所在平面与水平面夹 角 为a,N、。连线与.,恻垂直,双尸间接有阻值为兄的电阻;光滑直导轨,A C 和 Q 在同一水平面内,与,图的夹角都为锐角8。均匀金属棒a。和”质量均为m,长均为L,棒初始位置在水平导轨上与,惚重合;e f 棒垂直放在倾斜导轨上,与导轨间的动摩擦因数为(较小),由导轨上的小立柱1和 2 阻挡而
8、静止。空间有方向竖直的匀强磁场(图中未画出)。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和力棒的电阻,e f棒的阻值为此最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,忽略感应电流产生的磁场,重力加速度为外(1)若磁感应强度大小为8,给劭棒一个垂直于A Q水平向右的速度H,在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止,e f棒始终静止,求此过程e f棒上产生的热量;(2)在(1)问过程中,a b棒滑行距离为4求通过数棒某横截面的电量;(3)若a b棒以垂直于的速度性在水平导轨上向右匀速运动,并在/图位置时取走小立柱1和2,且运动过程中”棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下助棒运动的最大距离。【答案
9、】(2)q=2B矶土d c o t%区=上 回 酝 西 直,方向竖直向上或竖直向下均4 R(cosa-/zsina)v2可,居:一2!_(1+)sinacosa+【解析】试题分析:(1)由于油棒做切割磁感线运动,回路中产出感应电流,感应电流流经电阻7?和e F棒时,电流做功,产生焦耳热,根据功能关系及能的转化与守恒有:;,v:=a+Q”根据并联电路特点和焦耳定律0=/或可知,电阻A和e/棒中产生的焦耳热相等,即&=扇 由式联立解得”棒上产生的热量为:Q,=诉(2)设在成棒滑行距离为d时所用时间为右其示意图如下图所示:(Z-2dfcot该过程中回路变化的面积沏A S=+。)dD根据法拉第电磁感应
10、定律可知,在该过程中,回路中的平均感应电动势为:=根据闭合电路欧姆定律可知,流经劭棒平均电流为:7=-2 R/2根据电流的定义式可知,在该过程中,流经成棒某横截面的电量为:(7=7 1 由式联立解得:q=2Bd(L-dcotO)R由法拉第电磁感应定律可知,当初棒滑行x距离时,.回路中的感应电动势为:e=B(L-2xcet,根据闭合电路欧姆定律可知,流 经e f棒的电流为:/=(根据安培力大小计算公式可知,e f棒所受安培力为:F=iL B 由式联立解得:F=史上(,-2xcot8)R由式可知,当x=0且占取最大值,即 Q 及时,下有最大值爆,eF棒受力示意图如下图所示:根据共点力平衡条件可知,
11、在沿导轨方向上有:/u:os a=/ngsin a fa 在垂直于导轨方向上有:E尸 mgcos a+冗sin a 根据滑动摩擦定律和题设条件有:普=口锵 由式联立解得:&=,1阳尺(.。+还画(cosa-/since)v2显然此时,磁感应强度的方向竖直向上或竖直向下均可由式可知,当6=氏时,尸随X的增大而减小,即当尸最小为凡,R 时,X有最大值为无,此 时4棒受力示意图如下图所示:mg根据共点力平衡条件可知,在沿导轨方向上有:F*1cos a+=mgsin a在垂直于导轨方向上有:Jv/ngcos a+/;,sin a 由式联立解得:X L,给则(1+/r)sinacosa+/考点:功能关系
12、、串并联电路特征、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、楞次定律共点力平衡条件的应用,和临界状态分析与求解极值的能力【2 0 1 5山东-1 7 .如图,均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加-垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速。在圆盘减速过程中,以下说法正确的是A.处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动C.若所加磁场反向,圆盘将加速转动D.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动【答案】A B D【解析】试题分析:由右手定则可知,处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高,选正确;+C 考二=5 L可知所加磁场越强,则感应电动势越大,
13、感应电流越大,产生的电功率越大,消耗的机.能越快,则圆红越容易停止转动,选 项 3正确;若加反向磁场,根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘/转动,的巴盅仍减速耗M,选 项 C错误;若所加磁场穿过整个圆盘则圆盘中无感应电流,不消耗机械能,扇尹勺速转动 选 项。正隰;故 选 A3)学科屈考点:法拉第电磁感应定律;楞次定律.2 0 1 5山东T9】.如图甲,而为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为7 1的正弦交流电源上,经二极管整流后,通过面的电流,始终向左,其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环 a 端电势高于6 端时,间 的 电 压 为 正,下列力图像可能正确的是【答案】C【解析
14、】试题分析:在第一个0.2 54 时间内,通过大圆环的电流为瞬时针逐渐增加,由楞次定律可判断内环内a 端电势高于6 端,因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小;同理在第0.2 5 6-0.5 7;时间内,通过大圆环的电流为瞬时针逐渐减小,山楞次定律可判断内环内a 端电势低于6端,因电流的变化率逐渐变大故内环的电动势逐渐变大;故选项C正确.考点:法拉第电磁感应定律;楞次定律.【2 0 1 5 广东3 5-1 3 5.(1 8分)如图1 7(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距/=0.4 m,导轨右端接有阻值Q1Q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
15、间正方形区域a Ad内有方向竖直向下的匀强磁场,6 d 连线与导轨垂直,长度也为,从 0时刻开始,磁感应强度的大小随时间力变化,规律如图1 7(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=l m/s 做直线运动,求:().5(a)图17nr1.5 2.0 th(1)进入磁场前,回路中的电动势公棒在运动过程中受到的最大安培力F,以 及 棒 通 过 三 角 形 区 域 时 电 流,与时间t的关系式。【答案】(DE =0.0 4 V (2)/=t -1 (Is t 1.2 s)【考点】法拉第电磁感应定律;匀强磁场中的安培力;闭合电路的欧姆定律【
16、解析】(1)进入磁场前,闭合回路中有磁场通过的有效面积不变,磁感应强度均匀变大,山法拉第电磁感应定律,回路中的电动势E=峙=S.b e d 其中权限=口 1)2 =0.0 8m2上 u F 2代入数据得E =0.0 4 V(2)进入磁场前,回路中的电流I。=合=粤=0.0 4 A进入磁场前,当 B =0.5 T 时,棒所受的安培力最大为;Fo=B Io L=0.5 T X 0.0 4 A X 0.4 m =0.0 0 8N进入磁场后,当导体棒在b d 时,切割磁感线的有效长度最长,为 L,此时回路中有最大电动势及电流:E1 =TB-jTL V 工和门 下L =合 方L tV故进入磁场后最大安培
17、力为:R =B LL=嗫代入数据得:F,=0.0 4 N 故运动过程中所受的最大安培力为0.0 4 N棒通过三角形区域ab d 时,切割磁感线的导体棒的长度为L:L=2 X v(t -1)=2(t -1)E2=B l/v故回路中的电流i =皿 牛?、=t -1 (A)(Is t 1.2 s)【2 0 1 5 北京-2 2】.(1 6 分)如图所示,足够长的平行光滑金属导轨水平放置,宽 度 L=0.4 m,一端连接R=1 Q的电阻,导轨所在的空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B =1 T,导 体 棒 MN放在导轨匕其长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行
18、于导轨的拉力F作用下,导体棒沿导轨向右匀速运动,速 度 v =5 m/s ,求:(1 )感应电动势E和感应电流I;(2 )在 0.1 s时间内,拉力的冲量的大小;(3)若 将 MN换为电阻为r =l Q的导体棒,其它条件不变,的 电 压 U o求导体棒两端【答案】(1)根据动生电动势公式得E=BL v =IT X O.4m X 5m /s =2 VF 7V故感应电流/=2 ZR 7Q(2)金属棒在匀速运动过程中,所受的安培力大小为F殳=BIL =0.8N,因为是匀速直线运动,所以导体棒所受拉力F =F =0.8N所以拉力的冲量 IF=F t=0.8 N X 0.1 s=0.0 8 N*sE I
19、(3)导体棒两端电压。=?=-R =-E =1V R=E=1 VR +r 2【难度】【考点】1、动生电动势和感应电流的基本概念,基本公式2、力和运动的基本关系,冲量的基本定义3、电动势和外电压的基本概念及其关系【解析】本题的主要考查的知识点十分明确而简单,就是以电磁感应中的单杆模型,考查电磁感应中的动生电动势,感应电流,安培力的计算等最基本的知识点和概念,并与冲量这一基本概念做一个最简单的综合,计算题第22题考查电磁感应这块知识点曾经在0 4 年高考题和08 高考题中出现过,其 中 0 4 年考查的也是单杆模型,0 8 年以线框过磁场为情景今年又重新出现,体现了隔几年便会循环出现的规律。而 2
20、 2题的宗旨是以最简单的模型和情景来考查学生对于基础知识点的识记和简单应用,该题中体现的比较明显和充分。【2 0 1 5安徽T9.如图所示,a b ed为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨,间距为乙导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为反导轨电阻不计。已知金属杆/V 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y 沿平行于c d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上匕s in。B.电路中感应电流的大小为竺史竺rc.金属杆所受安培力的大小为BLrD.金属杆的热功率为 之 生【答案】B【解析】试题分析:导体棒切割磁感线产生感应电动
21、势E =3h,故 A错误;感应电流的大小/=-=s16rs i n 7,故 B正确;所受的安培力为F=3/二 一 =m 三,故 c错误;金属杆的热功率0 1-r =s i n 6 r s i n 8 r故 D 错误.考点:考查电磁感应知识。【2 0 1 5 江苏-2】2.静电现象在自然界中普遍存在,我国早在西汉末年已有对静电现象的记载 春秋纬考异邮中有玳瑁吸衣若只说,但下列不属于静电现象的是A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B.带电小球移至不带电金属球附近,两者相互吸引C.小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生电流D.从干燥的地毯走过,手碰到金属把手时有被电击的感觉【答案】C【解析】:小线圈接近通
22、电线圈过程中,消息安全中产生感应电流是电磁感应现象,不是静电现象,所 以 C正确。【2 0 1 5 江苏-1 1】1 1.(1 0 分)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律,实验装置如题 1 1-1 图所示,打点计时器的电源为5 0 H z 的交流电打点A.将铜管竖直地固定在限位孔的正下方B.纸带穿过限位孔,压在复写纸下面C.用手捏紧磁铁保持静止,然后轻轻地松开让磁铁下落D.在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源(2)该同学按照正确的步骤进行试验(记 为“实验”),将磁铁从管口处释放,打出一条纸带,取开始下落的一段,确定一合适的点为0点,每隔一个计时点取一个计数点,标 为 1、
23、2、3.8,用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到0 点的距离,记录在纸带上,如 题 1 卜2图所示/O-1 2 3 4 5 6 7 80.20 1.18 2.53 4.04 5%0 7.18 8.77 10.36 11.95(单位:C 1(题 1 1 -2图)计算相邻计时点间的平均速度k粗略地表示各计数点的速度,抄入下表,请将表中的数据补充完整位置12345678r(c m/s)24.533.837.839.539.839.839.8(3)分析上表的实验数据可知:在这段纸带记录的时间内,磁铁运动速度的变化情况是_ ;磁铁受到 阻 尼 作 用 的 变 化 情 况 是.(4)该同学将装置中的铜管更换
24、为相同尺寸的塑料管,重复上述实验操作(记为实验),结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同,请问实验是为了说明说明?对比实验和的结果得到什么结论?【答案】(1)C D (2)3 9.0(3)逐渐增大到3 9.8 c m/s 逐渐增大到等于重力(4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用,磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用.【解 析】:(1)在实验时,应先接逋电源,让打点计时器工作,然后释放磁铁,所以不正确的是C D;(2)由 =5项 二.乂 可求 3 9.0m/s;(3)由纸带上的测量数据知,磁铁的速度逐渐增大,最t 0.04后匀速下落,阻力逐渐噌大到等于重力;(4)为了
25、说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用,磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用.【2 01 5 江 苏 1 3-】1 3.(1 5 分)做磁共振检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0c m,线圈导线的横截面积A=0.8 0c 7 2 ,电阻率0 =1.5。加,如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度B在 0.3 s 内从1.5 T 均匀地减小为零,求(计算结果保留一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻R;(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E;(3)0.3s
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