2016届高考物理二轮复习 专题整合突破四 电路和电磁感应 第11讲 电磁感应规律及应用效果自评

2016届高考物理二轮复习 专题整合突破四 电路和电磁感应 第11讲 电磁感应规律及应用效果自评 电磁感应规律及应用 1([2015?江西一模]如右图所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，磁场区域在x轴方向宽度均为a，在y轴方向足够宽。现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过磁场区域。若以逆时针方向为电流的正方向，在选项图中，线框中感应电流i与线框移动的位移x的关系图象正确的是( ) 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 C 解析 线框从开始进入到全部进入第一个磁场时，磁通量向里增大，则由楞次定律可知，电流方向为逆时针，故B一定错误;因切割的有效长度均匀增大，故由E,BLv可知，电动势也均匀增加;而在全部进入第一部分磁场时，磁通量达最大，该瞬间变化率为零，故电动势也为零，故A错误;当线圈开始进入第二段磁场后，线圈中磁通量向里减小，则可知电流为顺时针，故D错误，C正确;故选C。 2([2015?菏泽一模](多选)用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径。如图所示，在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂 1 BΔ直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率,kt(k<0)。则( ) Δt A(圆环中产生逆时针方向的感应电流 B(圆环具有扩张的趋势 krSC(圆环中感应电流的大小为 2ρ 12D(图中a、b两点间的电势差U,|kπr| ab4 答案 BD 解析 磁通量向里，减小，由楞次定律“增反减同”可知，线圈中感应电流的方向为顺时针，所以A错误。由楞次定律可知，为了阻碍磁通量的减小，线圈有扩张的趋势，所以B 2SΔBπrEEkSr选项正确。由法拉第电磁感应定律可知E,,k，感应电流I,,,，故2Δt22πr4ρRρS E12C选项错误。由闭合电路欧姆定律可知，间的电势差为,|π|，D选项正确。 abU|,|krab24 3([2015?山东模拟](多选)如图所示，间距为l的光滑平行金属导轨与水平面夹角θ,30?，导轨电阻不计，正方形区域abcd内匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直导轨向上。甲、乙两金属杆电阻相同、质量均为m，垂直于导轨放置。起初甲金属杆处在磁场的上边界ab上，乙在甲上方距甲也为l处。现将两金属杆同时由静止释放，释放同时在甲金属 1杆上施加一个沿着导轨的拉力，使甲金属杆始终以大小为a,g的加速度沿导轨向下匀加速2 运动，已知乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动，重力加速度为g，则以下正确的是( ) 22BlglA(每根金属杆的电阻R, mg B(甲金属杆在磁场区域运动过程中，拉力对杆做的功在数值上等于电路中产生的焦耳热 C(乙金属杆在磁场区域运动过程中，安培力的功率是P,mggl gD(乙金属杆进入磁场直至出磁场过程中回路中通过的电量为Q,m l 答案 AB 2 解析 乙没进磁场前受力分析，由牛顿第二定律得sinθ,mgma?a221,g,a，因此甲乙两杆相对静止，当乙刚进入磁场时做匀速运动，受力平衡，mgsinθ,甲2 2BIl，此时甲刚离开磁场，由运动学可知2al,v，由法拉第电磁感应定律得E,Blv，而由 22EBlgl欧姆定律可知I,，以上各式联立得R,，所以A选项正确。由于乙在磁场中做匀2Rmg 1速直线运动，所以安培力的功率P,mgsinθ?v,mggl，C选项错误。乙杆从进入磁场到2 2gΔΦBlm出磁场的过程中通过回路的电量Q,,,，D选项是错误的。列甲、乙两杆组2R2R2Bl 12成的系统的动能定理:2mgsinθl，W,W,2mv，又由功能关系得Q,W,W，所以BF克热克F2 选项是正确的。 14([2015?山西联考](多选)如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为4 L，轨道电阻不计。在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以初速度v向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中( ) 0 A(通过R的电流方向为由外向内 22rBLvπ0B(拉力F做的功为，mgr 4R 22πrBLv0C(R上产生的热量为 4R BLrD(流过R的电量为 2R 答案 ABC 解析 由右手定则可知，通过R的电流由外向内，A选项是正确的，由于棒做速度为v0 3 v0的匀速圆周运动，所以它的角速度ω,为定值，棒切割磁感线的有效速度为垂直磁感线的r 分速度，即v,v?cosωt，由法拉第电磁感应定律可知E,BLv,BLvcosωt也就是产生了00 2BLvE0t余弦式交流电，求R上产生的热量时，必须用交流电的有效值E,Q,，其，所以热R2 22TrrπrBLv12ππ0中,t,,，代入得Q，所以C选项是正确的。流过R的电量:q,×热4424vRv00 BrLΔΦ,,，因此D选项是错误的。列棒从开始到ab过程中的动能定理:W,mgr,WF克安RR 22rBLvπ0,0，其中W,Q，代入得W,，mgr，所以B选项是正确的。 克安热F4R 5([2015?银川一模]如图所示，倾斜角θ,30?的光滑倾斜导体轨道(足够长)与光滑水平导体轨道连接。轨道宽度均为L,1 m，电阻忽略不计。匀强磁场?仅分布在水平轨道平面所在区域，方向水平向右，大小B,1 T;匀强磁场?仅分布在倾斜轨道平面所在区域，1 方向垂直于倾斜轨道平面向下，大小B,1 T。现将两质量均为m,0.2 kg，电阻均为R,0.5 2 Ω的相同导体棒ab和cd，垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道上，并同时由静止释 2放。取g,10 m/s。 (1)求导体棒cd沿斜轨道下滑的最大速度的大小; (2)若已知从开始运动到cd棒达到最大速度的过程中，ab棒产生的焦耳热Q,0.45 J，求该过程中通过cd棒横截面的电荷量; (3)若已知cd棒开始运动时距水平轨道高度h,10 m，cd棒由静止释放后，为使cd棒中无感应电流，可让磁场?的磁感应强度随时间变化，将cd棒开始运动的时刻记为t,0，此时磁场?的磁感应强度为B,1 T，试求cd棒在倾斜轨道上下滑的这段时间内，磁场?的0 磁感应强度B随时间t变化的关系式。 8答案 (1)1 m/s (2)1 C (3)B,(t<8 s) 28,t 解析 (1)cd棒匀速运动时速度最大，设为v，棒中感应电动势为E，电流为I， m E感应电动势:E,BLv，电流:I, m2R 由平衡条件得:mgsinθ,BIL，代入数据解得:v,1 m/s m (2)设cd棒从开始运动到达最大速度的过程中经过的时间为t，通过的距离为x，cd棒中平均感应电动势为E，平均电流为I，通过cd棒横截面的电荷量为q，由能量守恒定律11 12得:mgxsinθ,mv，2Q m2 4 BLxE1电动势:E,，电流:I,，电荷量:q,It 1112Rt 代入数据解得:q,1 C (3)设cd棒开始运动时穿过回路的磁通量为Φ，cd棒在倾斜轨道上下滑的过程中，设0加速度大小为a，经过时间t通过的距离为x，穿过回路的磁通量为Φ，cd棒在倾斜轨道1 h上下滑时间为，则:Φ,tBL 000sinθ 12加速度:a,gsinθ，位移:x,at 12 hh12Φ,BL(x)，at ,,10sinθsinθ2 解得:t,8 s 0 为使cd棒中无感应电流，必须有:Φ,Φ 0 8解得:B,(t<8 s)。 28,t 5