2009屆新課標(biāo)物理考點預(yù)測(12)
電磁感應(yīng)
一、考點介紹
近年來高考對本考點內(nèi)容考查命題頻率極高的是感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判定和導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的計算,且要求較高.幾乎是年年有考;其他像電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路和力學(xué)、電學(xué)、能量及動量等知識相聯(lián)系的綜合題及圖像問題在近幾年高考中也時有出現(xiàn);另外,該部分知識與其他學(xué)科的綜合應(yīng)用也在高考試題中出現(xiàn)。試題題型全面,選擇題、填空題、計算題都可涉及,尤其是難度大、涉及知識點多、綜合能力強,多以中檔以上題目出現(xiàn)來增加試題的區(qū)分度,而選擇和填空題多以中檔左右的試題出現(xiàn).
二、高考真題
1.(2008年高考海南卷.物理.1)法拉第通過靜心設(shè)計的一系列試驗,發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律,將歷史上認(rèn)為各自獨立的學(xué)科“電學(xué)”與“磁學(xué)”聯(lián)系起來.在下面幾個典型的實驗設(shè)計思想中,所作的推論后來被實驗否定的是( )
A.既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁,靜電荷可使近旁的導(dǎo)體表面感應(yīng)出電荷,那么靜止導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流
B.既然磁鐵可在近旁運動的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢,那么穩(wěn)恒電流也可在近旁運動的線圈中感應(yīng)出電流
C.既然運動的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流,那么靜止的磁鐵也可在近旁運動的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢
D.既然運動的磁鐵可在近旁的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢,那么運動導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁的線圈中感應(yīng)出電流
2.(2008年高考寧夏卷.理綜.16)如圖1所示,同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個最阻R和r,導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好;勻強磁場的方向垂直紙面向里。導(dǎo)體棒的電阻可忽略。當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動時,下列說法正確的是( )
A.流過R的電流為由d到c,流過r的電流為由b到a
B.流過R的電流為由c到d,流過r的電流為由b到a 圖1
C.流過R的電流為由d到c,流過r的電流為由a到b
D.流過R的電流為由c到d,流過r的電流為由a到b
3.(2008年高考海南卷.物理.10)一航天飛機下有一細(xì)金屬桿,桿指向地心.若僅考慮地磁場的影響,則當(dāng)航天飛機位于赤道上空( )
A.由東向西水平飛行時,金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由上向下
B.由西向東水平飛行時,金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由上向下
C.沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時,金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由下向上
D.沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時,金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動勢
4.(2008年高考山東卷.理綜.22)兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置,間距為L,底端接阻值為R的電阻。將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端,金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直,如圖2所示。除電阻R外其余電阻不計。現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放,則( )
A.釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度g
B.金屬棒向下運動時,流過電阻R的電流方向為a→b
C.金屬棒的速度為v時,所受的按培力大小為F=
D.電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少
圖2
5.(2008年高考上海卷.物理.10)如圖3所示,平行于y軸的導(dǎo)體棒以速度v向右勻速直線運動,經(jīng)過半徑為R、磁感應(yīng)強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域,導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動勢ε與導(dǎo)體棒位置x關(guān)系的圖像是圖4的( )
圖3
圖4
6.(2008年高考江蘇卷.物理.8)如圖5所示的電路中,
三個相同的燈泡a、b、c和電感L1、L2與直流電源連接,電
感的電阻忽略不計.電鍵K從閉合狀態(tài)突然斷開時,下列判
斷正確的有( )
A.a先變亮,然后逐漸變暗 B.b先變亮,然后逐漸變暗 圖5
C.c先變亮,然后逐漸變暗 D.b、c都逐漸變暗
7.(2008年高考上海卷.物理.24)如圖6所示,豎直平面內(nèi)有一半徑為r、電阻為R1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬環(huán),在M、N處與距離為2r、電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌ME、NF相接,EF之間接有電阻R2,已知R1=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強磁場I和II,磁感應(yīng)強度大小均為B。現(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計的導(dǎo)體棒ab,從半圓環(huán)的最高點A處由靜止下落,在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平,與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好,設(shè)平行導(dǎo)軌足夠長。已知導(dǎo)體棒下落時的速度大小為v1,下落到MN處時的速度大小為v2。
(1)求導(dǎo)體棒ab從A處下落時的加速度大小;
(2)若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場II后棒中電流大小始終不變,求磁場I和II這間的距離h和R2上的電功率P2;
(3)若將磁場II的CD邊界略微下移,導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場II時的速度大小為v3,要使其在外力F作用下做勻加速直線運動,加速度大小為a,求所加外力F隨時間變化的關(guān)系式。
圖6
8.(2008年高考江蘇卷.物理.15)如圖7所示,間距為l的兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為, 導(dǎo)軌光滑且電阻忽略不計, 場強為B的條形勻強磁場方向與導(dǎo)孰平面垂直, 磁場區(qū)域的寬度為d1 ,間距為d2 , 兩根質(zhì)量均為m, 有效電阻均為R的導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直. (設(shè)重力加速度為g).
(1) 若a 進(jìn)入第2個場強區(qū)域時, b以與a 同樣的速度進(jìn)入第1個磁場區(qū)域,求b穿過第1個磁場區(qū)域過程中增加的動能.圖7
(2)若a進(jìn)入第2個磁場區(qū)域時,b恰好離開第1個磁場區(qū)域;此后a離開第2個磁場區(qū)域時, b又
恰好進(jìn)入第2個磁場區(qū)域, 且ab在任意―個磁場區(qū)域或無磁場區(qū)域的運動時間均相等, 求a穿過第2個磁場區(qū)域過程中, 兩導(dǎo)體棒產(chǎn)生的總焦耳熱Q;
(3)對于第(2)問所述的運動情況, 求a穿出第k個磁場區(qū)域時的速率v.
9.(2008年高考上海卷.物理.19)如圖8所示是測量通電螺線管A內(nèi)部磁感應(yīng)強度B及其與電流I關(guān)系的實驗裝置。將截面積為S、匝數(shù)為N的小試測線圈P置于螺線管A中間,試測線圈平面與螺線管的軸線垂直,可認(rèn)為穿過該試測線圈的磁場均勻。將試測線圈引線的兩端與沖擊電流計D相連。撥動雙刀雙擲換向開關(guān)K,改變通入螺線管的電流方向,而不改變電流大小,在P中產(chǎn)生的感應(yīng)電流引起D的指針偏轉(zhuǎn)。
(1)將開關(guān)合到位置1,待螺線管A中的電流穩(wěn)定后,再將K從位置1撥到位置2,測得D的最大偏轉(zhuǎn)距離
為dm,已知沖擊電流計的磁通靈敏度為Dφ,
圖8
Dφ=,式中為單匝試測線圈磁通量的變化量。則試測線圈所在處磁感應(yīng)強度B=______; 若將K從位置1撥到位置2的過程所用的時間為Δt,則試測線圈P中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢ε=____。
實驗次數(shù)
I(A)
B(×10-3T)
1
0.5
0.62
2
1.0
1.25
3
1.5
1.88
4
2.0
2.51
5
2.5
3.12
(2)調(diào)節(jié)可變電阻R,多次改變電流并撥動K,得到A中電流I和磁感應(yīng)強度B的數(shù)據(jù),見右表。由此可得,螺線管A內(nèi)部在感應(yīng)強度B和電流I的關(guān)系為B=________。
(3)(多選題)為了減小實驗誤差,提高測量的準(zhǔn)確性,可采取的措施有
(A)適當(dāng)增加試測線圈的匝數(shù)N
(B)適當(dāng)增大試測線圈的橫截面積S
(C)適當(dāng)增大可變電阻R的阻值
(D)適當(dāng)撥長撥動開關(guān)的時間Δt
10.(2008年高考北京卷.理綜.13)均勻?qū)Ь制成的單位正方形閉合線框abcd,每邊長為L,總電阻為R,總質(zhì)量為m。將其置于磁感強度為B的水平勻強磁場上方h處,如圖9所示。線框由靜止自由下落,線框平面保持在豎直平面內(nèi),且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時, 圖9
(1)求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小;(2)求cd兩點間的電勢差大小
(3)若此時線框加速度恰好為零,求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件。
11.(2008年高考全國2圈.理綜.24)如圖10所示,一直導(dǎo)體棒質(zhì)量為m、長為l、電阻為r,其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為l的光滑平行導(dǎo)軌上,并與之密接;棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控制的負(fù)載電阻(圖中未畫出);導(dǎo)軌置于勻強磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面。開始時,給導(dǎo)體棒一個平行于導(dǎo)軌的初速度v0。在棒的運動速度由v0減小至v1的過程中,通過控制負(fù)載電阻的阻 圖10
值使棒中的電流強度I保持恒定。導(dǎo)棒一直在磁場中運動。不計導(dǎo)軌電阻,求此過程中導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的平均值和負(fù)載電阻上消耗的平均功率。
12.(2008年高考天津卷.理綜.24)磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型,固定在列車下端的動力繞組可視為一個矩形純電阻金屬框,電阻為R,金屬框置于xOy平面內(nèi),長邊MN長為l,
平行于y軸,寬為d的NP邊平行于x軸,如圖
存在垂直于金屬框平面的磁場,磁感應(yīng)強
度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布,其空間周
期為λ,最大值為B0,如圖11b所示,金
屬框同一長邊上各處的磁感應(yīng)強度相同,
整個磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移。 圖11
設(shè)在短暫時間內(nèi),MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強度隨時間的變化可以忽略,并忽略一切阻力。列車在驅(qū)動系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛,某時刻速度為v(v<v0)。
(1)簡要敘述列車運行中獲得驅(qū)動力的原理;
(2)為使列車獲得最大驅(qū)動力,寫出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式:
(3)計算在滿足第(2)問的條件下列車速度為v時驅(qū)動力的大小。
三、名校試題
1.(江蘇省啟東中學(xué)2008―2009學(xué)年度第一學(xué)期月考卷.物理.7)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上,鐵芯上套著一個鋁環(huán),線圈與電源、電鍵相連,如圖12所示.線圈上端與電源正極相連,閉合電鍵的瞬間,鋁環(huán)向上跳起.若保持電鍵閉合,則 ( )
A.鋁環(huán)不斷升高 B.鋁環(huán)停留在某一高度
C.鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落
D.如果電源的正、負(fù)極對調(diào),觀察到的現(xiàn)象不變 圖12
2.(廣東惠州市2009屆高三第三次調(diào)研考試卷.物理.10)如圖13所示,矩形閉臺線圈放置在水平薄板上,有一塊蹄形磁鐵如圖所示置于平板的正下方(磁極間距略大于矩形線圈的寬度 )當(dāng)磁鐵勻速向右通過線圈時,線圈仍靜止不動,那么線圈受到薄扳的摩擦力方向和線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向(從上向下看)是( )
A摩擦力方向一直向左
B摩擦力方向先向左、后向或右
C.感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針→逆時針→順時針
D.感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針
圖13
3.(山東省濟南一中2009屆高三上學(xué)期期中考試卷.理綜.19)如圖14所示,A為水平放置的橡膠圓盤,在其側(cè)面帶有負(fù)電荷─Q,在A正上方用絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B(絲線未畫出),使B的環(huán)面在水平面上與圓盤平行,其軸線與橡膠盤A的軸線O1O2重合。現(xiàn)使橡膠盤A由靜止開始繞其軸線O1O2按圖中箭頭方向加速轉(zhuǎn)動,則( )
A.金屬圓環(huán)B有擴大半徑的趨勢,絲線受到拉力增大
B.金屬圓環(huán)B有縮小半徑的趨勢,絲線受到拉力減小
C.金屬圓環(huán)B有擴大半徑的趨勢,絲線受到拉力減小
D.金屬圓環(huán)B有縮小半徑的趨勢,絲線受到拉力增大
4.(山東省寧津一中2009屆高三測試卷.物理.7)如圖15所示,
一矩形線框豎直向上進(jìn)入有水平邊界的勻強磁場,磁場方向垂直紙
面向里,線框在磁場中運動時只受重力和磁場力,線框平面始終與
磁場方向垂直。向上經(jīng)過圖中1、2、3位置時的速率按時間依次為v1、v2、v3,向下經(jīng)過圖中2、1位置時的速率按時間依次為v4、v5,下列說法中一定正確的是( )
A.v1>v2
B.v2=v
5.(廣東省華南師大附中2009屆高三綜合測試卷.物理.10)如圖16所示,兩光滑平行導(dǎo)軌水平放置在勻強磁場中,磁場垂直導(dǎo)軌所在平面,金屬棒可沿導(dǎo)軌自由滑動.導(dǎo)軌一端連接一個定值電阻R,導(dǎo)軌電阻可忽略不計.現(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌由
靜止向右拉.若保持拉力恒定,當(dāng)速度為時,加速度為,最終
以速度做勻速運動;若保持拉力的功率恒定,當(dāng)速度為時,
加速度為,最終也以速度做勻速運動,則( )
A. B. C. D. 圖16
6.(海南省民族中學(xué)2009屆高三階段考試卷.物理.9)如圖
17所示,平行導(dǎo)軌水平放置,勻強磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面,
兩金屬棒、和軌道組成閉合電路,用水平恒力F向右拉,
使、分別以和的速度向右勻速運動,若棒與軌道間
的滑動摩擦力為,則回路中感應(yīng)電流的功率為( ) 圖17
A. B. C. D.
7.(江蘇淮安、連云港、宿遷、徐州四市2008年第三次調(diào)研卷.物理.15)如圖18所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一個半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán),兩圓環(huán)面平行且豎直。在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿,兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路,兩金屬桿質(zhì)量均為m,電阻均為R,其余電阻不計。整個裝置放在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中。當(dāng)用水平向右的恒力F=mg拉細(xì)桿a,達(dá)到勻速運動時,桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處,試求:
(1)桿a做勻速運動時,回路中的感應(yīng)電流;
(2)桿a做勻速運動時的速度;
(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點的高度。
圖18
8.(南京市2008屆4月高三調(diào)研考卷.物理.14)如圖19所示,豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻,在兩導(dǎo)軌間 OO1O1′O′ 矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B.一質(zhì)量為m,電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上,與磁場上邊邊界相距d0.現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放,棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平,導(dǎo)軌電阻不計).求:
(1)棒ab在離開磁場下邊界時的速度;
(2)棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱;
(3)試分析討論ab棒在磁場中可能出現(xiàn)的運動情況。
圖19
9.(漸江東陽中學(xué)2009屆高三月考試題.理綜.23)如圖20甲所示的輪軸,它可以繞垂直于紙面的光滑固定水平軸O轉(zhuǎn)動.輪上繞有輕質(zhì)柔軟細(xì)線,線的一端系一重物,另一端系一質(zhì)量為的金屬桿.在豎直平面內(nèi)有間距為L的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌PO、EF,在QF之間連接有阻值為R的電阻,其余電阻不計.磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直.開始時金屬桿置于導(dǎo)軌下端,將重物由靜止釋放,重物最終能勻速下降.運動過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,忽略所有摩擦。
(1)若重物的質(zhì)量為M,則重物勻速下降的速度為多大? 圖20
(2)對一定的磁感應(yīng)強度B,重物的質(zhì)量M取不同的值,測出相應(yīng)的重物做勻速運動時的速度,可得出實驗圖線.圖20乙中畫出了磁感應(yīng)強度分別為和時的兩條實驗圖線,試根據(jù)實驗結(jié)果計算與的比值。
10.(江蘇南通四縣市2008屆高三聯(lián)考卷.物理.19)如圖21所示,兩足夠長平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L,導(dǎo)軌平面與水平面夾角α=30°,導(dǎo)軌電阻不計.磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上,長為L的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌電接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路,燈泡的電阻RL=4R,定值電阻R1=2R,電阻箱電阻調(diào)到使R2=12R,重力加速度為g,現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放,試求:
(1)金屬棒下滑的最大速度為多大?
(2)R2為何值時,其消耗的功率最大?消耗的最大功率為多少?
圖21
11.(2009屆廣東省新洲中學(xué)高三摸底考試試卷.物理.18)如圖22甲所示,水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距d=
(1)通過小燈泡的電流.
(2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大。
圖22
12.(廣東惠州市2009屆高三第三次調(diào)研考試卷.物理.17)兩根相距為L的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖23所示放置,它們各有一邊在同一水平面內(nèi),另一邊直于水平面。質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,
桿與水平和豎直導(dǎo)軌之間有相同的動摩擦因數(shù)m,導(dǎo)
軌電阻不計,回路總電阻為2R。整個裝置處于磁感
應(yīng)強度大小為B,方向豎直向上的勻強磁場中。當(dāng)
ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下沿導(dǎo)軌勻速
運動時,cd桿也正好以某一速度向下做勻速運動。
設(shè)運動過程中金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌接觸良好, 圖23
重力加速度為g。求:
(1)ab桿勻速運動的速度v1;
(2)ab桿所受拉力F;
(3)若測得cd桿勻速運動的速度為v2,則在cd桿向下運動路程為h過程中,整個回路
中產(chǎn)生的焦耳熱為多少?
13.(山東省師大附中2009屆高三月考卷.物理.19)如圖24所示,abcd為質(zhì)量M=
(1)導(dǎo)軌運動的最大加速度;
(2)導(dǎo)軌的最大速度;
(3)定性畫出回路中感應(yīng)電流隨時間變化的圖線。 圖24
14.(山東省青島市2009屆高三上學(xué)期期中練習(xí).物理.24.)光滑的平行金屬導(dǎo)軌長L=
(1)指出金屬棒ab中感應(yīng)電流的方向。
(2)棒在下滑的過程中達(dá)到的最大速度是多少?
(3)當(dāng)棒的速度為v=
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