高考物理 母题题源系列 专题11 电磁感应中的图象与能量（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

《高考物理 母题题源系列 专题11 电磁感应中的图象与能量（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理 母题题源系列 专题11 电磁感应中的图象与能量（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、专题11 电磁感应中的图象与能量【母题来源一】 2017年新课标卷【母题原题】（多选）两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1 m、总电阻为0.005 的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图（a）所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图（b）所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正）。下列说法正确的是： （ ）A磁感应强度的大小为0.5 TB导线框运动速度的大小为0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向外D在t=0.4 s至t=0.6 s这段时间内，导线框所受的安培力大小

2、为0.1 N【答案】BC【名师点睛】此题是关于线圈过磁场的问题；关键是能通过给出的Et图象中获取信息，得到线圈在磁场中的运动情况，结合法拉第电磁感应定律及楞次定律进行解答。此题意在考查学生基本规律的运用能力以及从图象中获取信息的能力。【母题来源二】 2017年江苏卷【母题原题】如图所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻质量为m的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持

3、良好接触求：（1）MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小l；（2）MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；（3）PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率P【答案】（1） （2） （3）【名师点睛】本题的关键在于导体切割磁感线产生电动势E=Blv，切割的速度（v）是导体与磁场的相对速度，分析这类问题，通常是先电后力，再功能【命题意图】 考查法拉第电磁感应定律的应用，涉及图象问题，意在考查考生分析问题，通过图象获取有用信息的能力和应用数学知识解决问题的能力。电磁感应中的电路、法拉第电磁感应定律、能量转换及电量的计算等知识点，意在考查考生对电磁感应电路的分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和应用。【考试

4、方向】 电磁感应中常涉及Bt图象、t图象、Et图象、It图象、Ft图象和vt图象，还涉及Ex图象、Ix图象等，这类问题既要用到电磁感应的知识，又要结合数学知识求解，对考生运用数学知识解决物理问题的能力要求较高。主要以选择题的形式单独命题，有时也会以信息给予的方式命制计算题。电磁感应与能量的综合，涉及到的考点有：法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、功和功率、焦耳定律、能量守恒定律、功能关系、动能定理等，主要以选择题和计算题的形式考查。【得分要点】应注意“抓住两个定律，运用两种观点，分析三种电路”.两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律；两种观点是指动力学观点和能量观点；三种电路是指

5、直流电路、交流电路和感应电路.1、电磁感应中涉及的图线大体上可分为两大类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像，或由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。对图象问题，首先要看两坐标轴代表的物理量，然后再从图线的形状、点、斜率、截距、图线与横轴所围的面积的意义等方面挖掘解题所需的信息。除了从图象上寻找解题信息外，还要结合楞次定律、右手定则判断感应电流的方向，根据法拉第电磁感应定律判断感应电动势大小，结合闭合电流欧姆定律计算感应电流的大小，进而计算安培力大小，或根据电路知识求解其他量。如果线圈或导体做匀速运动或匀变速运动，还有用到平衡条件和牛顿第二定律等知识。2、安培力做的功是电能

6、和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”，安培力做的功是电能与其他形式的能转化的量度。安培力做多少正功，就有多少电能转化为其他形式的能；安培力做多少负功，就有多少其他形式的能转化为电能。3、当一个闭合回路中的磁通量的改变量为时，通过回路中导体横截面的电量为：或者（n匝线圈时），它与磁场是否均匀变化、线框的运动状况以及线框的形状无关。【母题1】（多选）如图所示是某同学自制的电流表原理图，质量为m的均匀金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧劲度系数为k，在边长为，的矩形区域abcd内均有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。MN的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度，MN的长度大

7、于ab，当MN中没有电流通过且处于静止时，MN与ab边重合，且指针指在标尺的零刻度；当MN中有电流时，指针示数可表示电流大小，MN始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g，则： （ ）A要使电流表正常工作，金属杆中电流方向应从N至MB当该电流表的示数为零时，弹簧的伸长量不为零C该电流表的量程是D该电流表的刻度在范围内是均匀的【答案】BCD【母题2】（多选）如图甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1L2之间和L3L4之间存在匀强磁场，磁感应强度B大小均为1T,方向垂直于虚线所在的平面；现有一矩形线圈abcd，宽度cd=L=0.5m，质量为0.1kg，电阻为2，将

8、其从图示位置由静止释放（cd边与L1重合），速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻cd边与 L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，已知t1-t2的时间间隔为0.6s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向，重力加速度g取10m/s2则： （ ）A在0-t1时间内，通过线圈的电荷量为0.25C B线圈匀速运动的速度大小为2m/s C线圈的长度为1m D0-t3时间内，线圈产生的热量为1.8J【答案】AD【解析】在0t1时间内，cd边从L1运动到L2，通过线圈的电荷量为：故A正确根据平衡有：mg=BIL，而，联立两式解得：故B错误t1t2的时间间隔内线圈一直做匀加速直线运

9、动，知ab边刚进上边的磁场时，cd边也刚进下边的磁场设磁场的宽度为d，则线圈的长度：L=2d；线圈下降的位移为：x=L+d=3d，则有：3d=vt-gt2，将v=8m/s，t=0.6s，代入解得：d=1m，所以线圈的长度为L=2d=2m故C错误0t3时间内，根据能量守恒得：Q=mg（3d+2d）-mv2=0.110（3+2）-0.182=1.8J故D正确故选AD。【母题3】如图所示，在水平界面EF、 GH、JK间，分布着两个匀强磁场，两磁场方向水平且相反大小均为B，两磁场高均为L宽度圆限。一个框面与磁场方向垂直、质量为m电阻为R、边长也为上的正方形金属框abcd,从某一高度由静止释放，当ab边

10、刚进入第一个磁场时，金属框恰好做匀速点线运动，当ab边下落到GH和JK之间的某位置时，又恰好开始做匀速直线运动整个过程中空气阻力不计则： （ ）A金属框穿过匀强磁场过程中，所受的安培力保持不变B金属框从ab边始进入第一个磁场至ab边刚到达第二个磁场下边界JK过程中产生的热量为2mgLC金属框开始下落时ab边距EF边界的距离D当ab边下落到GH和JK之间做匀速运动的速度【答案】D【母题4】（多选）如图所示，边长为L、总电阻为R的均匀正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上，其cd边右侧紧邻两个磁感应强度为B、宽度为L、方向相反的有界匀强磁场。现使线框以速度v0匀速通过磁场区域，从开始进入，到完全离

11、开磁场的过程中，下列图线能定性反映线框中的感应电流（以逆时针方向为正）和a、b两点间的电势差随时间变化关系的是： （ ）A B C D【答案】AC【母题5】（多选）如图，足够长的光滑导轨倾斜放置，导轨宽度为L，其下端与电阻R连接；导体棒ab电阻为r，导轨和导线电阻不计，匀强磁场竖直向上若导体棒ab以一定初速度V下滑，则ab棒： （ ）A所受安培力方向水平向右B可能以速度V匀速下滑C刚下滑瞬间产生的电动势为BLVD减少的重力势能等于电阻R产生的内能【答案】AB【母题6】（多选）如图所示，光滑水平面上存有界匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场，当AC刚进入磁场

12、时速度为v，方向与磁场边界成45，若线框的总电阻为R，则： （ ）A. 线框穿进磁场过程中，框中电流的方向为DCBAB. AC刚进入磁场时线框中感应电流表为C. AC刚进入磁场时线框所受安培力为D. 此时CD两端电压为【答案】CD【解析】试题分析：线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向外，则感应电流的方向为ABCD方向，故A错误；AC刚进入磁场时CD边切割磁感线，AD边不切割磁感线，所以产生的感应电动势，则线框中感应电流为，此时CD两端电压，即路端电压为，故B错误D正确；AC刚进入磁场时线框的CD边产生的安培力与v的方向相反，AD边受到的安培力的方向垂

13、直于AD向下，它们的大小都是，由几何关系可以看出，AD边与CD边受到的安培力的方向相互垂直，所以AC刚进入磁场时线框所受安培力为AD边与CD边受到的安培力的矢量合，即，故C正确；【名师点睛】安培力是联系电磁感应与力学知识的桥梁，要熟练地由法拉第电磁感应定律、欧姆定律推导出安培力表达式【母题7】（多选）在绝缘的水平桌面上有MN、PQ两根平行的光滑金属导轨，导轨间的距离为l金属棒ab和cd垂直放在导轨上，两棒正中间用一根长l的绝缘细线相连，棒ab右侧有一直角三角形匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，三角形的两条直角边长均为l，整个装置的俯视图如图所示，从图示位置在棒ab上加水平拉力，使金属棒ab和cd

14、向右匀速穿过磁场区，则金属棒ab中感应电流i和绝缘细线上的张力大小F随时间t变化的图象，可能正确的是（规定金属棒ab中电流方向由a到b为正）： （ ）A. B. C. D. 【答案】AC【母题8】如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，导轨间距为l，电阻不计。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。金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为M、N，并与导轨成角。金属杆以 的角速度绕N点由图示位置匀速转动到与导轨ab垂直，转动过程金属杆与导轨始终良好接触，金属杆单位长度的电阻为r。则在金属杆转动过程中： （ ）A. M、N两点电势相等B. 金属杆中感应电流的方向是由N流向M

15、C. 电路中感应电流的大小始终为D. 电路中通过的电量为【答案】A【母题9】（多选）如图所示。空间存在有界的匀强磁场，磁场上下边界水平，方向垂直纸面向里，宽度为L。一边长为L的正方形线框自磁场边界上方某处自由下落，线框自开始进入磁场区域到全部离开磁场区域的过程中，下列关于线框速度和感应电流大小随时间变化的图象可能正确的是（线框下落过程中始终保持在同一竖直平面内，且底边保持与磁场边界平行）： （ ）A. B. C. D. 【答案】ACD【解析】若线圈下边进入磁场时满足，即 ，则线圈将匀速进入磁场，则选项A有可能；线圈进入磁场时，随速度的变化，则安培力不断变化，故线圈不可能做匀变速运动，选项B错误

16、；若线圈下边刚进入磁场时速度大于v0，则安培力大于重力，线圈将做减速运动，随速度的减小，感应电流减小，但不是均匀减小，故选项C 有可能；若线圈下边刚进入磁场时速度小于v0，则安培力小于重力，线圈将做加速运动，随速度的增加，感应电流增大，直到当安培力趋近于重力时，电流趋近I0，故选项D 有可能；故选ACD.【母题10】（多选）如图所示，光滑绝缘斜面的倾角为，在斜面上放置一个矩形线框abcd，ab边的边长为l1，bc边的边长为l2，线框的质量为m，总电阻为R，线框通过细线与重物相连（细线与斜面平行），重物质量为M，斜面上ef线（ef平行于gh且平行于底边）的上方有垂直斜面向上的匀强磁场（fh远大于l2），磁感应强度为B。如果线框从静止开始运动，且进入磁场的最初一段时间是做匀速运动，假设斜面足够长，运动过程中ab边始终与ef平行。则： （ ）A. 线框abcd进入磁场前运动的加速度为B. 线框在进入磁场过程中的运动速度为C. 线框做匀速运动的时间为D. 线框进入磁场的过程中产生的焦耳热【答案】BC