2019年高考物理备考优生百日闯关系列专题11电磁感应含解析20190524152.wps
《2019年高考物理备考优生百日闯关系列专题11电磁感应含解析20190524152.wps》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019年高考物理备考优生百日闯关系列专题11电磁感应含解析20190524152.wps(46页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、专题 1111 电磁感应 第一部分名师综述 近年来高考对本考点内容考查命题频率极高的是感应电流的产生条件、方向判定和导体切割磁 感线产生的感应电动势的计算,且要求较高几乎是年年有考;其他像电磁感应现象与磁场、 电路和力学、电学、能量及动量等知识相联系的综合题及图像问题在近几年高考中也时有出现; 另外,该部分知识与其他学科的综合应用也在高考试题中出现。试题题型全面,选择题、填空 题、计算题都可涉及,尤其是难度大、涉及知识点多、综合能力强,多以中档以上题目出现来 增加试题的区分度,而选择和填空题多以中档左右的试题出现,这类问题对学生的空间想象能 力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较
2、高的要求,是考查考生多项能力的 极好载体,因此历来是高考的热点。 第二部分精选试题 一、单选题 1如图,在同一平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域 3 宽度均为 l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为2l的正方形金属线框在导轨上 向左匀速运动,线框中感应电流 i 随时间 t 变化的正确图线可能是() A B 1 C D 【答案】 D 【解析】试题分析:找到线框在移动过程中谁切割磁感线,并根据右手定则判断电流的方向, 从而判断整个回路中总电流的方向。要分过程处理本题。 第一过程从移动的过程中 左边导体棒切割产生的电流方向是顺时针,右边切割磁感线产生的电流
3、方向也 是顺时针,两根 E 2Blv 棒切割产生电动势方向相同所以E = 2Blv,则电流为i = R = ,电流恒定且方向为顺时针, R 再从移动到的过程中左右两根棒切割磁感线产生的电流大小相等,方向相反,所以回路中 电流表现为零, 然后从到的过程中,左边切割产生的电流方向逆时针,而右边切割产生的电流方向也是逆 E 2Blv 时针,所以电流的大小为i = ,方向是逆时针 R = R 2 当线框再向左运动时,左边切割产生的电流方向顺时针,右边切割产生的电流方向是逆时针, 此时回路中电流表现为零,故线圈在运动过程中电流是周期性变化,故 D 正确; 故选 D 点睛:根据线圈的运动利用楞次定律找到电
4、流的方向,并计算电流的大小从而找到符合题意的 图像。 2如图,导体轨道 OPQS固定,其中 PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心。轨道的电 阻忽略不计。OM是有一定电阻。可绕 O转动的金属杆,M端位于 PQS上,OM与轨道接触良好。 空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为 B,现使 OM从 OQ位置以恒定 的角速度逆时针转到 OS位置并固定(过程 );再使磁感应强度的大小以一定的变化率从 B增 B 加到B(过程 )。在过程 、 中,流过 OM的电荷量相等,则 B等于( ) 5 A 4 3 B 2 7 C 4 D2 【答案】 B 【解析】 本题考查电磁感应及其相关的知识点
5、。 1 过程 I 回路中磁通量变化1= BR2,设 OM的电阻为 R,流过 OM的电荷量 Q1=1/R。过程 4 1 II 回路中磁通量变化2= (B-B)R2,流过 OM的电荷量 Q2=2/R。Q2= Q1,联立解得: 2 B/B=3/2,选项 B 正确。 【点睛】此题将导体转动切割磁感线产生感应电动势和磁场变化产生感应电动势有机融合,经 3 典中创新。 3如图所示,平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域,细金属棒 PQ沿导轨从 MN处匀速运动到 MN的过程中,棒上感应电动势 E随时间 t变化的图示,可能正确的是( ) A B C D 【答案】 A 【解析】 金属棒 PQ进入磁场前没有感应电动势,
6、D 错误;当进入磁场,切割磁感线有 E=BLv,大小不变, 可能的图象为 A 选项、BC 错误。 4图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图,L1和 L2为电感线圈,A1、 A2、 A3是三个完全相 同的灯泡。实验时,断开开关 S1瞬间,灯 A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关 S2,灯 A2逐 渐变亮,而另一个相同的灯 A3立即变亮,最终 A2与 A3的亮度相同下列说法正确的是( ) A图甲中,A1与 L1的电阻值相同 B图甲中,闭合 S1,电路稳定后,A1中电流大于 L1中电流 C图乙中,变阻器 R与 L2的电阻值相同 D图乙中,闭合 S2瞬间,L2中电流与变阻器 R中电流相等 【答案】 C
7、4 【解析】 断开开关 S1瞬间,灯 A1突然闪亮,由于线圈 L1的自感,通过 L1的电流逐渐减小,且通过 A1, 即自感电流会大于原来通过 A1的电流,说明闭合 S1,电路稳定时,通过 A1的电流小于通过 L1 的电流,L1的电阻小于 A1的电阻,AB错误;闭合 S2,电路稳定时,A2与 A3的亮度相同,说明 两支路的电流相同,因此变阻器 R 与 L2的电阻值相同,C 正确;闭合开关 S2,A2逐渐变亮, 而 A3立即变亮,说明 L2中电流与变阻器 R 中电流不相等,D 错误。 【名师点睛】线圈在电路中发生自感现象,根据楞次定律可知,感应电流要“阻碍”使原磁场 变化的电流变化情况。电流突然增
8、大时,会感应出逐渐减小的反向电流,使电流逐渐增大;电 流突然减小时,会感应出逐渐减小的正向电流,使电流逐渐减小。 5如图甲所示,电阻 R=1、半径 r1=0.2m 的单匝圆形导线框 P 内有一个与 P 共面的圆形磁场 区域 Q,P、Q 的圆心相同,Q 的半径 r2=0.1mt=0时 刻,Q 内存在着垂直于纸面向里的磁场, 磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系如图乙所示若规定逆时针方向为电流的正方向,则 线框 P 中感应电流 I 随时间 t 变化的关系图象应该是图中的( ) A B C D 【答案】 C 【解析】 【详解】 由法拉第电磁感应定律,可得导线框 P 中产生的感应电动势为:E = B
9、 S t = B 2 t r2 = 0.01(V),再由欧姆定律得,P 中产生的感应电流为:I=0.01 (A),由楞次定律, 得电流的方向是顺时针方向,故 C 正确,ABD 错误;故选 C。 【点睛】 本题关键是根据楞次定律判断感应电流的方向,根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势,然 后根据欧姆定律求解感应电流 6如图所示为两光滑金属导轨 MNQ 和 GHP,其中 MN 和 GH 部分为竖直的半圆形导轨,NQ 和 HP 部分为水平平行导轨,整个装置置于方向竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中。有两 个长均为 l、质量均为 m、电阻均为 R 的导体棒垂直导轨放置且始终与导轨接触良好,其
10、中导 体棒 ab 在半圆形导轨上,导体棒 cd 在水平导轨上,当恒力 F 作用在导体棒 cd 上使其做匀速 运动时,导体棒 ab 恰好静止,且距离半圆形导轨底部的高度为半圆形导轨半径的一半,已知 导轨间距离为 l,重力加速度为 g,导轨电阻不计,则() 5 A每根导轨对导体棒 ab 的支持力大小为2mg 2 3mgR B导体棒 cd 两端的电压大小为 Bl C作用在导体棒 cd 上的恒力 F 的大小为 3mg 6m2g2R D恒力 F 的功率为 B2l2 【答案】 CD 【解析】 试题分析:对 ab棒受力分析如图所示: 则:FNsin300 = mg,则:FN = 2mg,每根导轨对导体棒 a
11、b的支持力大小为mg,故选项 A 错误; Blv Blv 3mg FNcos300 = FA = B 2Rl I = 2R = ,则回路中电流为: ,导体棒 cd两端的电压大小为 Bl U = IR = 3mg Blv Bl R,故选项 B 错误 ;由于金属棒 ab匀速运动,则安培力等于拉力 F,则F = B 2Rl = Blv 2 3mgR 3mg,故选项 C 正确;由于B2Rl = 3mg,则金属棒 ab的速度为v = ,则恒力 F 的功 B2l2 2 3mgR 6m2g2R 率为 P = Fv = 3mg = ,故选项 D 正确。 B2l2 B2l2 考点:导体切割磁感线时的感应电动势、
12、焦耳定律 【名师点睛】本题是双杆模型,解决本题的关键能够正确受力分析,结合牛顿定律和动量守恒、 能量守恒,进行研究。 7宽度均为 d 且足够长的两相邻条形区域内,各存在磁感应强度大小均为 B, 方向相反的匀 4 3 强磁场;电阻为 R,边长为 3 d 的等边三角形金属框的 AB 边与磁场边界平行,金属框从图示 位置以垂直于 AB边向右的方向做匀速直线运动,取逆时针方向电流为正,从金属框 C 端刚进 入磁场开始计时,框中产生的感应电流随时间变化的图象是 6 【答案】 A. 【解析】 试题分析:本题导体的运动可分段判断,运用排除法进行分析根据楞次定律可判断电路中感 应电流的方向;由导体切割磁感线时
13、的感应电动势公式可求得感应电动势的大小,由欧姆定律 分析感应电流大小的变化 2 3 B 3 dv 2 3Bdv 三角形线圈的高为 2d,则在开始运动的 0d 过程中,感应电流,I1 = R = ,方向 3R 为逆时针方向,在 d2d 时,设某时刻线圈进入右侧区域的距离为 x,则线圈切割磁感应线的 2 3 B 3 (d - x)v 2 3 2 3B(d - x)v 有效长度为L = 3 (d - x),则感应电流I2 = R = ,方向为逆时针方向, 3R 当x = d 时,I = 0,当线圈的 C 点出离右边界 x 时,等效长度L = 4 3 3 d - 2 3 3 (d - x) + 2 3
14、 3 d = 2 3 B 3 (2d + x)v 2 3 2 3B(2d + x)v 3 (2d + x) I3 = R = 3R x = 0 I3 ,感应电流 ,方向顺时针方向,当 时, 2 3Bdv 2 3Bdv = 2 3R ,当x = d时,I3 = 3 3R ,当 C 点出离右边界 d2d 时,等效长度L = 4 3 3 d - 2 3 3 (2d - x) = 2 3 B 3 xv 2 3 2 3Bxv 3 x I4 = ,感应电流 R = 3R ,方向逆时针方向,当 x = d时,I4 = 2 3Bdv 2 3Bdv 3R x = 2d I4 = 2 ,当 时, ,故 A 正确,
15、BCD 错误; 3R 【点睛】本题为选择题,而过程比较复杂,故可选用排除法解决,这样可以节约一定的时间; 而进入第二段磁场后,分处两磁场的线圈两部分产生的电流相同,且有效长度是均匀变大的, 注意总感应电动势何时是切割感应电动势之和,何时是切割感应电动势之差 8如图所示,边长为 L、匝数为 N,电阻不计的正方形线圈 abcd 在磁感应强度为 B 的匀强磁 7 场中绕转轴 OO转动,轴 OO垂直于磁感线,在线圈外接一含有理想变压器的电路,变压器 原、副线圈的匝数分别为 n1和 n2.保持线圈以恒定角速度 转动,下列判断正确的是( ) A在图示位置时线框中磁通量为零,感应电动势最大 B当可变电阻 R
16、 的滑片 P 向上滑动时,电压表 V2的示数变大 C电压表 V1示数等于 NBL2 D变压器的输入与输出功率之比为 1:1 【答案】 AD 【解析】 试题分析:当磁通量为零时,磁通量变化率最大,根据法拉第电磁感应定律,可得产生的感应 电动势最大,故 A 正确;当可变电阻 R 的滑片 P 向上滑动时,由于电压表测量副线圈的输入电 压,而原线圈的输入电压不变,匝数比不变,所以副线圈的输入电压不变,即电压表的示数不 变,B 错误;因为线圈是从垂直于中性面时开始时转动的,故产生的感应电动势的瞬时值表达 式为e = NBScost,交流电压的最大值等于em = NBL2,故电压表 V1示数为有效值,为U
17、 = NBL2 ,C 错误;变压器的输入与输出功率之比为 1:1,故 D 正确。 2 考点:考查了交变电流的产生,理想变压器 9一正三角形导线框高为从图示位置沿 x 轴正方向匀速穿过两匀强磁场区域。两磁场区域磁 感应强度大小均为 B、磁场方向相反且均垂直于 xOy 平面,磁场区域宽度均为 a。则感应电流 I 与线框移动距离 x 的关系图象可能是(以逆时针方向为感应电流的正方向 A B C 8 D 【答案】 C 【解析】 当线框移动距离 x 在 a2a 范围,线框穿过两磁场分界线时,BC、AC 边在右侧磁场中切割磁 感线,有效切割长度逐渐增大,产生的感应电动势 E1增大,AC 边在左侧磁场中切割
18、磁感线, 产生的感应电动势 E2不变,两个电动势串联,总电动势 E=E1+E2增大,故 A 错误;当线框移动 距离 x 在 0a 范围,线框穿过左侧磁场时,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针,为正值, 故 B 错误;当线框移动距离 x 在 2a3a 范围,线框穿过左侧磁场时,根据楞次定律,感应电 流方向为逆时针,为正值,故 C 正确,D 错误。所以 C 正确,ABD错误。 10在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,线圈所围的面积为 0.1m2,线圈电阻为 1规定线圈中感应电流 I 的正方向从上往下看是顺时针方向,如图 (1)所示磁场磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如
19、图(2)所示则以下说法正确的是 A在时间 05s内,I 的最大值为 0.1A B在第 4s 时刻,I 的方向为逆时针 C前 2 s 内,通过线圈某截面的总电量为 0.01C D第 3s 内,线圈的发热功率最大 【答案】 BC 【解析】 【详解】 在时间 05 s 内,由图看出,在 t=0 时刻图线的斜率最大,B 的变化率最大,线圈中产生的 B 0.1 tS 1 0.1 Em 感应电动势最大,感应电流也最大,最大值为I = R = R = 1 = 0.01A故 A 正 确;在 第 4s 时刻,穿过线圈的磁场方向向上,磁通量减小,则根据楞次定律判断得知,I 的方向为 逆时针方向。故 B 正确;前
20、2s内,通过线圈某截面的总电量 q = n R BS 0.1 0.1 R 1 C = 0.01C故 C 正确。第 3s 内,B 没有变化,线圈中没有感应电流产生,则线圈的发热功率 9 最小。故 D 错误。故选 ABC。 【点睛】 本题关键要从数学角度理解斜率等于 B 的变化率经验公式q = n ,是电磁感应问题中常 R 用的结论,要在会推导的基础上记牢 二、多选题 11如图,MN 和 PQ 是电阻不计的平行金属导轨,其间距为 L,导轨弯曲部分光滑,平直部分 粗糙,固定在水平面上,右端接一个阻值为 R 的定值电阻,平直部分导轨左边区域有宽度为 d、方向竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场,
21、质量为 m、电阻也为 R 的金属棒从高为 h 处由静止释放,到达磁场右边界处恰好停止。己知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为 ,金属棒与导轨间接触良好,则金属棒穿过磁场区域的过程中() (重力加速度为 g) A金属棒克服安培力做的功等于金属棒产生的焦耳热 B金属棒克服安培力做的功为 mgh 1 C金属棒产生的电热为 2mg(h - d) D金属棒运动的时间为 2gh g - B2L2d 2Rmg 【答案】 CD 【解析】 【详解】 根据功能关系知,金属棒克服安培力做的功等于金属棒以及电阻 R 上产生的焦耳热之和,故 A 错误。设金属棒克服安培力所做的功为 W对整个过程,由动能定理得 mgh-
22、mgd-W=0,得 W=mg(h-d),故 B 错误。电路中产生的总的焦耳热 Q=W= mg(h-d),则属棒产生的电热为 1 1 mg(h-d),故 C 正确。金属棒在下滑过程中,其机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgh= 2 2 BLd mv02,得v0 = 2gh。金属棒经过磁场通过某界面的电量为q = 2R = 2R;根据动量定理: -B 2gh B2L2d ILt - mgdt = 0 - mv0 q = It t = g - ,其中 ,解得 ,选项 D 正确;故选 2Rmg CD. 12由法拉第电磁感应定律可知,若穿过某截面的磁通量为 msin t,则产生的感应电 动势为 emco
23、s t。如图所示,竖直面内有一个闭合导线框 ACD(由细软弹性电阻丝制 10 成),端点 A、D 固定。在以水平线段 AD 为直径的半圆形区域内,有磁感应强度大小为 B、方 向垂直纸面向里的有界匀强磁场。设导线框的电阻恒为 r,圆的半径为 R,用两种方式使导线 框上产生感应电流。方式一:将导线与圆周的接触点 C 点以恒定角速度 1(相对圆心 O)从 A 点沿圆弧移动至 D 点;方式二:以 AD 为轴,保持ADC45,将导线框以恒定的角速度 2 转 90。则下列说法正确的是 A方式一中,在 C 从 A 点沿圆弧移动到图中ADC30位置的过程中,通过导线截面电荷量 为 3BR2 2r B方式一中,
24、在 C 沿圆弧移动到圆心 O 的正上方时,导线框中的感应电动势最大 E1 C两种方式回路中电动势的有效值之比 E2 = 1 2 1 D若两种方式电阻丝上产生的热量相等,则2 = 1 4 【答案】 AC 【解析】 【详解】 方式一中,在 C 从 A 点沿圆弧移动到题图中ADC30位置的过程中,穿过回路磁通量的变 3 E 化量为 BR2。由法拉第电磁感应定律 E ,Ir,qIt,联立解得 q = 2 t r = 3BR2 ,选项 A 正确;第一种方式中穿过回路的磁通量 1BR2sin 1t,所产生的电动势为 e1 2r 1BR2cos 1t,在 C 沿圆弧移动到圆心 O 的正上方时,导线框中的磁通
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 年高 物理 备考 优生 百日 闯关 系列 专题 11 电磁感应 解析 20190524152
链接地址:https://www.31doc.com/p-2988360.html