2019-2020年高考物理試題分類匯編 專題十 電磁感應(yīng).doc

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2019-2020年高考物理試題分類匯編 專題十 電磁感應(yīng) 考點(diǎn)一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 1.(xx北京理綜,20,6分)利用所學(xué)物理知識(shí),可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相關(guān)問(wèn)題。IC卡內(nèi)部有一個(gè)由電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC振蕩電路。公交車上的讀卡機(jī)(刷卡時(shí)“嘀”的響一聲的機(jī)器)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波。刷卡時(shí),IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流,給電容C充電,達(dá)到一定的電壓后,驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.IC卡工作所需要的能量來(lái)源于卡內(nèi)的電池 B.僅當(dāng)讀卡機(jī)發(fā)射該特定頻率的電磁波時(shí),IC卡才能有效工作 C.若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率,則線圈L中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 D.IC卡只能接收讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波,而不能向讀卡機(jī)傳輸自身的數(shù)據(jù)信息 答案　B　 2.(xx山東理綜,17,6分)(多選)如圖,一均勻金屬圓盤(pán)繞通過(guò)其圓心且與盤(pán)面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)施加一垂直穿過(guò)圓盤(pán)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓盤(pán)開(kāi)始減速。在圓盤(pán)減速過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是(　　) A.處于磁場(chǎng)中的圓盤(pán)部分,靠近圓心處電勢(shì)高 B.所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng) C.若所加磁場(chǎng)反向,圓盤(pán)將加速轉(zhuǎn)動(dòng) D.若所加磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán),圓盤(pán)將勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 答案　ABD　 考點(diǎn)二　法拉第電磁感應(yīng)定律　自感和渦流 1.(xx課標(biāo)Ⅰ,19,6分)(多選)1824年,法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤(pán)水平放置,在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),但略有滯后。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.圓盤(pán)上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B.圓盤(pán)內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) C.在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量發(fā)生了變化 D.圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) 答案　AB　 2.(xx安徽理綜,19,6分)如圖所示,abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導(dǎo)軌,間距為l,導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。已知金屬桿MN傾斜放置,與導(dǎo)軌成θ角,單位長(zhǎng)度的電阻為r,保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(dòng)(金屬桿滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌接觸良好)。則(　　) A.電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為 B.電路中感應(yīng)電流的大小為 C.金屬桿所受安培力的大小為 D.金屬桿的熱功率為 答案　B　 3.(xx福建理綜,18,6分)如圖,由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中。一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動(dòng),滑動(dòng)過(guò)程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計(jì)摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過(guò)程中(　　) A.PQ中電流先增大后減小 B.PQ兩端電壓先減小后增大 C.PQ上拉力的功率先減小后增大 D.線框消耗的電功率先減小后增大 答案　C　 4.(xx海南單科,2,3分)如圖,空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為ε;將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線,置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi),當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為ε。則等于(　　) A. B. C.1 D. 答案　B　 5.(xx課標(biāo)Ⅱ,15,6分)如圖,直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc。已知bc邊的長(zhǎng)度為l。下列判斷正確的是(　　) A.Ua>Uc,金屬框中無(wú)電流 B.Ub>Uc,金屬框中電流方向沿a-b-c-a C.Ubc=-Bl2ω,金屬框中無(wú)電流 D.Uac=Bl2ω,金屬框中電流方向沿a-c-b-a 答案　C　 6.(xx重慶理綜,4,6分)圖為無(wú)線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S。若在t1到t2時(shí)間內(nèi),勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過(guò)線圈,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2,則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差φa-φb(　　) A.恒為 B.從0均勻變化到 C.恒為 - D.從0均勻變化到 - 答案　C　 10.(xx重慶理綜,7,15分)音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤(pán)、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī)。如圖是某音圈電機(jī)的原理示意圖,它由一對(duì)正對(duì)的磁極和一個(gè)正方形剛性線圈構(gòu)成,線圈邊長(zhǎng)為L(zhǎng),匝數(shù)為n,磁極正對(duì)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線圈平面豎直向下,大小為B,區(qū)域外的磁場(chǎng)忽略不計(jì)。線圈左邊始終在磁場(chǎng)外,右邊始終在磁場(chǎng)內(nèi),前后兩邊在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度始終相等。某時(shí)刻線圈中電流從P流向Q,大小為I。 (1)求此時(shí)線圈所受安培力的大小和方向。 (2)若此時(shí)線圈水平向右運(yùn)動(dòng)的速度大小為v,求安培力的功率。 答案　(1)nIBL　水平向右　(2)nIBLv 11.(xx浙江理綜,24,20分)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”,如圖1所示,等臂天平的左臂為掛盤(pán),右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡。線圈的水平邊長(zhǎng)L=0.1 m,豎直邊長(zhǎng)H=0.3 m,匝數(shù)為N1。線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1.0 T,方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在0~2.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤(pán)放上待測(cè)物體后,調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡,測(cè)出電流即可測(cè)得物體的質(zhì)量。(重力加速度取g=10 m/s2) 圖1 (1)為使電磁天平的量程達(dá)到0.5 kg,線圈的匝數(shù)N1至少為多少? (2)進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,另選N2=100匝、形狀相同的線圈,總電阻R=10 Ω。不接外電流,兩臂平衡。如圖2所示,保持B0不變,在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大,磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾萪=0.1 m。當(dāng)掛盤(pán)中放質(zhì)量為0.01 kg的物體時(shí),天平平衡,求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率。 圖2 答案　(1)25　(2)0.1 T/s 12.(xx北京理綜,22,16分)如圖所示,足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,寬度L=0.4 m,一端連接R=1 Ω的電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T。導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上,其長(zhǎng)度恰好等于導(dǎo)軌間距,與導(dǎo)軌接觸良好。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)。在平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下,導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng),速度v=5 m/s。求: (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I; (2)在0.1 s時(shí)間內(nèi),拉力的沖量IF的大小; (3)若將MN換為電阻r=1 Ω的導(dǎo)體棒,其他條件不變,求導(dǎo)體棒兩端的電壓U。 答案　(1)2 V　2 A　(2)0.08 Ns　(3)1 V 13.(xx海南單科,13,10分)如圖,兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上,相距l(xiāng),左端與一電阻R相連;整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向下。一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上,在水平外力作用下沿導(dǎo)軌以速率v勻速向右滑動(dòng),滑動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好。已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度大小為g,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略。求 (1)電阻R消耗的功率; (2)水平外力的大小。 答案　(1)　(2)+μmg 14.(xx江蘇單科,13,15分)做磁共振(MRI)檢查時(shí),對(duì)人體施加的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)會(huì)在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流。某同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對(duì)肌肉組織的影響,將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈,線圈的半徑r=5.0 cm,線圈導(dǎo)線的截面積A=0.80 cm2,電阻率ρ=1.5 Ωm。如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直,若磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0.3 s內(nèi)從1.5 T均勻地減為零,求:(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) (1)該圈肌肉組織的電阻R; (2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E; (3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q。 答案　(1)6103 Ω　(2)410-2 V　(3)810-8 J 考點(diǎn)三　電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題 1.(xx山東理綜,19,6分)如圖甲,R0為定值電阻,兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)。左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上,經(jīng)二極管整流后,通過(guò)R0的電流i始終向左,其大小按圖乙所示規(guī)律變化。規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢(shì)高于b端時(shí),a、b間的電壓uab為正,下列uab-t圖像可能正確的是(　　) 圖甲 圖乙 答案　C　 考點(diǎn)四　電磁感應(yīng)的綜合問(wèn)題 1.(xx江蘇單科,4,3分)如圖所示,用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長(zhǎng)MN相等,將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀態(tài)。若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是(　　) 答案　A　 6.(xx廣東理綜,35,18分)如圖(a)所示,平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌水平放置,間距L=0.4 m。導(dǎo)軌右端接有阻值R=1 Ω的電阻。導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,且接觸良好。導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)。導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),b、d連線與導(dǎo)軌垂直,長(zhǎng)度也為L(zhǎng)。從0時(shí)刻開(kāi)始,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t變化,規(guī)律如圖(b)所示;同一時(shí)刻,棒從導(dǎo)軌左端開(kāi)始向右勻速運(yùn)動(dòng),1 s后剛好進(jìn)入磁場(chǎng)。若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v=1 m/s 做直線運(yùn)動(dòng),求: (1)棒進(jìn)入磁場(chǎng)前,回路中的電動(dòng)勢(shì)E; (2)棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的最大安培力F,以及棒通過(guò)三角形abd區(qū)域時(shí)電流i與時(shí)間t的關(guān)系式。 (a) (b) 答案　(1)0.04 V (2)0.04 N　i=t-1(1 s≤t≤1.2 s) 7.(xx四川理綜,11,19分)如圖所示,金屬導(dǎo)軌MNC和PQD,MN與PQ平行且間距為L(zhǎng),所在平面與水平面夾角為α,N、Q連線與MN垂直,M、P間接有阻值為R的電阻;光滑直導(dǎo)軌NC和QD在同一水平面內(nèi),與NQ的夾角都為銳角θ,均勻金屬棒ab和ef質(zhì)量均為m,長(zhǎng)均為L(zhǎng),ab棒初始位置在水平導(dǎo)軌上與NQ重合;ef棒垂直放在傾斜導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(μ較小),由導(dǎo)軌上的小立柱1和2阻擋而靜止?？臻g有方向豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)。兩金屬棒與導(dǎo)軌保持良好接觸。不計(jì)所有導(dǎo)軌和ab棒的電阻,ef棒的阻值為R,最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等,忽略感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),重力加速度為g。 (1)若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,給ab棒一個(gè)垂直于NQ、水平向右的速度v1,在水平導(dǎo)軌上沿運(yùn)動(dòng)方向滑行一段距離后停止,ef棒始終靜止,求此過(guò)程ef棒上產(chǎn)生的熱量; (2)在(1)問(wèn)過(guò)程中,ab棒滑行距離為d,求通過(guò)ab棒某橫截面的電量; (3)若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng),并在NQ位置時(shí)取走小立柱1和2,且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中ef棒始終靜止。求此狀態(tài)下最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度及此磁場(chǎng)下ab棒運(yùn)動(dòng)的最大距離。 答案　(1)m　(2)　(3)ab棒滑行距離為x時(shí),ab棒在導(dǎo)軌間的棒長(zhǎng)Lx為 Lx=L-2x cot θ 此時(shí),ab棒產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)Ex為Ex=Bv2Lx 流過(guò)ef棒的電流Ix為Ix= ef棒所受安培力Fx為Fx=BIxL 聯(lián)立~,解得Fx=(L-2x cot θ) 由式可得,Fx在x=0和B為最大值Bm時(shí)有最大值F1。 由題知,ab棒所受安培力方向必水平向左,ef棒所受安培力方向必水平向右,使F1為最大值的受力分析如圖所示,圖中fm為最大靜摩擦力,有 F1 cos α=mg sin α+μ(mg cos α+F1 sin α) 聯(lián)立,得Bm= 式就是題目所求最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,該磁場(chǎng)方向可豎直向上,也可豎直向下。 由式可知,B為Bm時(shí),Fx隨x增大而減小,x為最大xm時(shí),Fx為最小值F2,如圖可知 F2 cos α+μ(mg cos α+F2 sin α)=mg sin α 聯(lián)立,得 xm= 說(shuō)明:式各1分,式2分,正確說(shuō)明磁場(chǎng)方向得1分。 8.(xx天津理綜,11,18分)如圖所示,“凸”字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為m,相鄰各邊互相垂直,且處于同一豎直平面內(nèi),ab邊長(zhǎng)為l,cd邊長(zhǎng)為2l,ab與cd平行,間距為2l。勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的上下邊界均水平,磁場(chǎng)方向垂直于線框所在平面。開(kāi)始時(shí),cd邊到磁場(chǎng)上邊界的距離為2l,線框由靜止釋放,從cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)直到ef、pq邊進(jìn)入磁場(chǎng)前,線框做勻速運(yùn)動(dòng)。在ef、pq邊離開(kāi)磁場(chǎng)后,ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)之前,線框又做勻速運(yùn)動(dòng)。線框完全穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為Q。線框在下落過(guò)程中始終處于原豎直平面內(nèi),且ab、cd邊保持水平,重力加速度為g。求 (1)線框ab邊將離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小是cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的幾倍; (2)磁場(chǎng)上下邊界間的距離H。 答案　(1)4倍　(2)+28l