2019年高考物理真題分類匯編 專題10 電磁感應.doc

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2019年高考物理真題分類匯編 專題10 電磁感應 考點一　電磁感應現(xiàn)象　楞次定律 1.(xx課標Ⅰ,14,6分)在法拉第時代,下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中,能觀察到感應電流的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化 B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察電流表的變化 C.將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化 答案　D　 2.(xx大綱全國,20,6分)很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放,形成一很長的豎直圓筒。一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置,其下端與圓筒上端開口平齊。讓條形磁鐵從靜止開始下落。條形磁鐵在圓筒中的運動速率(　　) A.均勻增大 B.先增大,后減小 C.逐漸增大,趨于不變 D.先增大,再減小,最后不變 答案　C　 3.(xx廣東理綜,15,4分)如圖所示,上下開口、內壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置,小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放,并落至底部,則小磁塊(　　) A.在P和Q中都做自由落體運動 B.在兩個下落過程中的機械能都守恒 C.在P中的下落時間比在Q中的長 D.落至底部時在P中的速度比在Q中的大 答案　C　 4.(xx山東理綜,16,6分)(多選)如圖,一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內,通有恒定電流的長直絕緣導線垂直并緊靠軌道固定,導體棒與軌道垂直且接觸良好。在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中,導體棒所受安培力分別用FM、FN表示。不計軌道電阻。以下敘述正確的是(　　) A.FM向右 B.FN向左 C.FM逐漸增大 D.FN逐漸減小 答案　BCD　 5.(xx四川理綜,6,6分)(多選)如圖所示,不計電阻的光滑U形金屬框水平放置,光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上,H、P的間距很小。質量為0.2 kg的細金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間,與金屬框接觸良好并圍成邊長為1 m的正方形,其有效電阻為0.1 Ω。此時在整個空間加方向與水平面成30角且與金屬桿垂直的勻強磁場,磁感應強度隨時間變化規(guī)律是B=(0.4-0.2t)T,圖示磁場方向為正方向?？?、擋板和桿不計形變。則(　　) A.t=1 s時,金屬桿中感應電流方向從C到D B.t=3 s時,金屬桿中感應電流方向從D到C C.t=1 s時,金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1 N D.t=3 s時,金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2 N 答案　AC　 6.(xx重慶理綜,8,16分)某電子天平原理如圖所示,E形磁鐵的兩側為N極,中心為S極,兩極間的磁感應強度大小均為B,磁極寬度均為L,忽略邊緣效應。一正方形線圈套于中心磁極,其骨架與秤盤連為一體,線圈兩端C、D與外電路連接。當質量為m的重物放在秤盤上時,彈簧被壓縮,秤盤和線圈一起向下運動(骨架與磁極不接觸),隨后外電路對線圈供電,秤盤和線圈恢復到未放重物時的位置并靜止,由此時對應的供電電流I可確定重物的質量。已知線圈匝數(shù)為n,線圈電阻為R,重力加速度為g。問 (1)線圈向下運動過程中,線圈中感應電流是從C端還是從D端流出? (2)供電電流I是從C端還是從D端流入?求重物質量與電流的關系。 (3)若線圈消耗的最大功率為P,該電子天平能稱量的最大質量是多少? 答案　(1)感應電流從C端流出 (2)外加電流從D端流入　m=I (3) 考點二　法拉第電磁感應定律 自感 互感 7.(xx江蘇單科,1,3分)如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強磁場垂直,且一半處在磁場中。在Δt時間內,磁感應強度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過程中,線圈中產生的感應電動勢為(　　) A. B. C. D. 答案　B　 8.(xx課標Ⅰ,18,6分)如圖(a),線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上。在ab線圈中通以變化的電流。用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示。已知線圈內部的磁場與流經線圈的電流成正比,則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關系的圖中,可能正確的是(　　) 答案　C　 9.(xx課標Ⅱ,25,19分)半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內,一長為r、質量為m且質量分布均勻的直導體棒AB置于圓導軌上面,BA的延長線通過圓導軌中心O,裝置的俯視圖如圖所示。整個裝置位于一勻強磁場中,磁感應強度的大小為B,方向豎直向下。在內圓導軌的C點和外圓導軌的D點之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)。直導體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時針勻速轉動,在轉動過程中始終與導軌保持良好接觸。設導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ,導體棒和導軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為g。求 (1)通過電阻R的感應電流的方向和大小; (2)外力的功率。 答案　(1)　方向:由C端到D端 (2)μmgωr+ 10.(xx浙江理綜,24,20分)某同學設計一個發(fā)電測速裝置,工作原理如圖所示。一個半徑為R=0.1 m的圓形金屬導軌固定在豎直平面上,一根長為R的金屬棒OA,A端與導軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉軸上。轉軸的左端有一個半徑為r=R/3的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉軸一起轉動。圓盤上繞有不可伸長的細線,下端掛著一個質量為m=0.5 kg的鋁塊。在金屬導軌區(qū)域內存在垂直于導軌平面向右的勻強磁場,磁感應強度B=0.5 T。a點與導軌相連,b點通過電刷與O端相連。測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放,下落h=0.3 m時,測得U=0.15 V。(細線與圓盤間沒有滑動,金屬棒、導軌、導線及電刷的電阻均不計,重力加速度g=10 m/s2) (1)測U時,與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負極”? (2)求此時鋁塊的速度大小; (3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失。 答案　(1)正極　(2)2 m/s　(3)0.5 J 考點三　電磁感應中的圖象問題 11.(xx安徽理綜,23,16分)如圖1所示,勻強磁場的磁感應強度B為0.5 T,其方向垂直于傾角θ為30的斜面向上。絕緣斜面上固定有“”形狀的光滑金屬導軌MPN(電阻忽略不計),MP和NP長度均為2.5 m,MN連線水平,長為3 m。以MN中點O為原點、OP為x軸建立一維坐標系Ox。一根粗細均勻的金屬桿CD,長度d為3 m、質量m為1 kg、電阻R為0.3 Ω,在拉力F的作用下,從MN處以恒定速度v=1 m/s在導軌上沿x軸正向運動(金屬桿與導軌接觸良好)。g取10 m/s2。 (1)求金屬桿CD運動過程中產生的感應電動勢E及運動到x=0.8 m處電勢差UCD; (2)推導金屬桿CD從MN處運動到P點過程中拉力F與位置坐標x的關系式,并在圖2中畫出F-x關系圖象; (3)求金屬桿CD從MN處運動到P點的全過程產生的焦耳熱。 答案　(1)金屬桿CD在勻速運動中產生的感應電動勢 E=Blv(l=d),解得E=1.5 V　(D點電勢高) 當x=0.8 m時,金屬桿在導軌間的電勢差為零。設此時桿在導軌外的長度為l外,則 l外=d-d、OP=,得l外=1.2 m 由楞次定律判斷D點電勢高,故CD兩端電勢差 UCD=-Bl外v,即UCD=-0.6 V (2)桿在導軌間的長度l與位置x關系是l=d=3-x 對應的電阻Rl為Rl=R,電流I= 桿受的安培力F安=BIl=7.5-3.75x 根據(jù)平衡條件得F=F安+mg sin θ F=12.5-3.75x(0≤x≤2) 畫出的F-x圖象如圖所示。 (3)外力F所做的功WF等于F-x圖線下所圍的面積,即 WF=2 J=17.5 J 而桿的重力勢能增加量ΔEp=mg sin θ 故全過程產生的焦耳熱Q=WF-ΔEp=7.5 J 考點四　電磁感應的綜合問題 12.(xx安徽理綜,20,6分)英國物理學家麥克斯韋認為,磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場。如圖所示,一個半徑為r的絕緣細圓環(huán)水平放置,環(huán)內存在豎直向上的勻強磁場B,環(huán)上套一帶電荷量為+q的小球。已知磁感應強度B隨時間均勻增加,其變化率為k,若小球在環(huán)上運動一周,則感生電場對小球的作用力所做功的大小是(　　) A.0 B.r2qk C.2πr2qk D.πr2qk 答案　D　 13.(xx天津理綜,11,18分)如圖所示,兩根足夠長的平行金屬導軌固定在傾角θ=30的斜面上,導軌電阻不計,間距L=0.4 m。導軌所在空間被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN,Ⅰ中的勻強磁場方向垂直斜面向下,Ⅱ中的勻強磁場方向垂直斜面向上,兩磁場的磁感應強度大小均為B=0.5 T。在區(qū)域Ⅰ中,將質量m1=0.1 kg,電阻R1=0.1 Ω的金屬條ab放在導軌上,ab剛好不下滑。然后,在區(qū)域Ⅱ中將質量m2=0.4 kg,電阻R2=0.1 Ω的光滑導體棒cd置于導軌上,由靜止開始下滑。cd在滑動過程中始終處于區(qū)域Ⅱ的磁場中,ab、cd始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸,取g=10 m/s2。問 (1)cd下滑的過程中,ab中的電流方向; (2)ab剛要向上滑動時,cd的速度v多大; (3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中,cd滑動的距離x=3.8 m,此過程中ab上產生的熱量Q是多少。 答案　(1)由a流向b　(2)5 m/s　(3)1.3 J 14.(xx江蘇單科,13,15分)如圖所示,在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌,導軌間距為L,長為3d,導軌平面與水平面的夾角為θ,在導軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層。勻強磁場的磁感應強度大小為B,方向與導軌平面垂直。質量為m的導體棒從導軌的頂端由靜止釋放,在滑上涂層之前已經做勻速運動,并一直勻速滑到導軌底端。導體棒始終與導軌垂直,且僅與涂層間有摩擦,接在兩導軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計,重力加速度為g。求: (1)導體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)μ; (2)導體棒勻速運動的速度大小v; (3)整個運動過程中,電阻產生的焦耳熱Q。 答案　(1)tan θ　(2) (3)2mgd sin θ- 15.(xx北京理綜,24,20分) 導體切割磁感線的運動可以從宏觀和微觀兩個角度來認識。如圖所示,固定于水平面的U形導線框處于豎直向下的勻強磁場中,金屬直導線MN在與其垂直的水平恒力F作用下,在導線框上以速度v做勻速運動,速度v與恒力F方向相同;導線MN始終與導線框形成閉合電路。已知導線MN電阻為R,其長度L恰好等于平行軌道間距,磁場的磁感應強度為B。忽略摩擦阻力和導線框的電阻。 (1)通過公式推導驗證:在Δt時間內,F對導線MN所做的功W等于電路獲得的電能W電,也等于導線MN中產生的焦耳熱Q; (2)若導線MN的質量m=8.0 g、長度L=0.10 m,感應電流I=1.0 A,假設一個原子貢獻1個自由電子,計算導線MN中電子沿導線長度方向定向移動的平均速率ve(下表中列出一些你可能會用到的數(shù)據(jù)); 阿伏加德羅常數(shù)NA 6.01023 mol-1 元電荷e 1.610-19 C 導線MN的摩爾質量μ 6.010-2 kg/mol 　　(3)經典物理學認為,金屬的電阻源于定向運動的自由電子與金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞。展開你想象的翅膀,給出一個合理的自由電子的運動模型;在此基礎上,求出導線MN中金屬離子對一個自由電子沿導線長度方向的平均作用力的表達式。 答案　(1)電動勢E=BLv 導線勻速運動,受力平衡F=F安=BIL 在Δt時間內, 外力F對導線做功W=FvΔt=F安vΔt=BILvΔt 電路獲得的電能W電=qE=IEΔt=BILvΔt 可見,F對導線MN所做的功等于電路獲得的電能W電; 導線MN中產生的焦耳熱Q=I2RΔt=IΔtIR=qE=W電 可見,電路獲得的電能W電等于導線MN中產生的焦耳熱Q。 (2)7.810-6 m/s　(3)下述解法的共同假設:所有自由電子(簡稱電子,下同)以同一方式運動。 方法一:動量解法 設電子在每一次碰撞結束至下一次碰撞結束之間的運動都相同,經歷的時間為Δt,電子的動量變化為零。 因為導線MN的運動,電子受到沿導線方向的洛倫茲力f洛的作用 f洛=evB 沿導線方向,電子只受到金屬離子的作用力和f洛作用,所以 f洛Δt-If=0 其中If為金屬離子對電子的作用力的沖量,其平均作用力為,則If=Δt 得=f洛=evB 方法二:能量解法 設電子從導線的一端到達另一端經歷的時間為t,在這段時間內,通過導線一端的電子總數(shù) N= 電阻上產生的焦耳熱是由于克服金屬離子對電子的平均作用力做功產生的。 在時間t內 總的焦耳熱Q=NL 由能量守恒得Q=W電=EIt=BLvIt 所以=evB 方法三:動力學解法 因為電流不變,所以假設電子以速度ve相對導線做勻速直線運動。 因為導線MN的運動,電子受到沿導線方向的洛倫茲力f洛的作用, f洛=evB 沿導線方向,電子只受到金屬離子的平均作用力和f洛作用,二力平衡 即=f洛=evB 16.(xx福建理綜,22,20分)如圖,某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道,管道的長為L、寬為d、高為h,上下兩面是絕緣板,前后兩側面M、N是電阻可忽略的導體板,兩導體板與開關S和定值電阻R相連。整個管道置于磁感應強度大小為B,方向沿z軸正方向的勻強磁場中。管道內始終充滿電阻率為ρ的導電液體(有大量的正、負離子),且開關閉合前后,液體在管道進、出口兩端壓強差的作用下,均以恒定速率v0沿x軸正向流動,液體所受的摩擦阻力不變。 (1)求開關閉合前,M、N兩板間的電勢差大小U0; (2)求開關閉合前后,管道兩端壓強差的變化Δp; (3)調整矩形管道的寬和高,但保持其它量和矩形管道的橫截面積S=dh不變,求電阻R可獲得的最大功率Pm及相應的寬高比d/h的值。 答案　(1)Bdv0　(2)　(3)