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1、電磁感應(yīng)
1.(2019·新課標(biāo)全國Ⅰ卷)空間存在一方向與直面垂直、大小隨時間變化的勻強磁場,其邊界如圖(a)中虛線MN所示,一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S,將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心O在MN上。t=0時磁感應(yīng)強度的方向如圖(a)所示。磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖(b)所示,則在t=0到t=t1的時間間隔內(nèi)
A.圓環(huán)所受安培力的方向始終不變
B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向
C.圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為
D.圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為
【答案】BC
【解析】AB、根據(jù)B-t圖象,由楞次定律可知,線圈中感應(yīng)電流方向一直為順時針,但在t0時刻,磁場
2、的方向發(fā)生變化,故安培力方向的方向在t0時刻發(fā)生變化,則A錯誤,B正確;
CD、由閉合電路歐姆定律得:,又根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:,又根據(jù)電阻定律得:,聯(lián)立得:,則C正確,D錯誤。故本題選BC。
2.(2019·新課標(biāo)全國Ⅱ卷)如圖,兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定,所在平面與水平面夾角為θ,導(dǎo)軌電阻忽略不計。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直,在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場。將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放,兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知PQ進(jìn)入磁場時加速度變小恰好為零,從PQ進(jìn)入磁場開始計時,到MN離開磁場區(qū)域為止,流過PQ的電流隨時間變化的圖像
3、可能正確的是
【答案】AD
【解析】于PQ進(jìn)入磁場時加速度為零,AB.若PQ出磁場時MN仍然沒有進(jìn)入磁場,則PQ出磁場后至MN進(jìn)入磁場的這段時間,由于磁通量φ不變,無感應(yīng)電流。由于PQ、MN同一位置釋放,故MN進(jìn)入磁場時與PQ進(jìn)入磁場時的速度相同,所以電流大小也應(yīng)該相同,A正確B錯誤;CD.若PQ出磁場前MN已經(jīng)進(jìn)入磁場,由于磁通量φ不變,PQ、MN均加速運動,PQ出磁場后,MN由于加速故電流比PQ進(jìn)入磁場時電流大,故C正確D錯誤。
3.(2019·新課標(biāo)全國Ⅲ卷)楞次定律是下列哪個定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)?
A.電阻定律 B.庫侖定律
C.歐姆定律 D.能量守恒定
4、律
【答案】D
【解析】楞次定律指感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場的磁通量的變化,這種阻礙作用做功將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電流的電能,所以楞次定律的阻礙過程實質(zhì)上就是能量轉(zhuǎn)化的過程。
4.(2019·新課標(biāo)全國Ⅲ卷)如圖,方向豎直向下的勻強磁場中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上。t=0時,棒ab以初速度v0向右滑動。運動過程中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,兩者速度分別用v1、v2表示,回路中的電流用I表示。下列圖像中可能正確的是
【答案】AC
【解析】ab棒向右運動,切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,則受到向左的安培力,從
5、而向左做減速運動,;金屬棒cd受向右的安培力作用而做加速運動,隨著兩棒的速度差的減小安培力減小,加速度減小,當(dāng)兩棒速度相等時,感應(yīng)電流為零,最終兩棒共速,一起做勻速運動,故最終電路中電流為0,故AC正確,BD錯誤。
5.(2019·天津卷)單匝閉合矩形線框電阻為,在勻強磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線框的磁通量與時間的關(guān)系圖像如圖所示。下列說法正確的是
A.時刻線框平面與中性面垂直
B.線框的感應(yīng)電動勢有效值為
C.線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為
D.從到過程中線框的平均感應(yīng)電動勢為
【答案】BC
【解析】由圖像可知時刻線圈的磁通量最大,因此此時線圈處于中性面位置,因此
6、A錯誤;由圖可知交流電的周期為T,則,由交流電的電動勢的最大值為,則有效值為,故B正確,線圈轉(zhuǎn)一周所做的功為轉(zhuǎn)動一周的發(fā)熱量,,故C正確;從0時刻到時刻的平均感應(yīng)電動勢為,故D錯誤。
6.(2019·山東省濰坊市高三高考第三次模擬考試)如圖,將三根長度、電阻都相同的導(dǎo)體棒首尾相接,構(gòu)成一閉合的等邊三角形線框,a、b、c為三個頂點,勻強磁場垂直于線框平面。用導(dǎo)線將a、c兩點接入電流恒定的電路中,以下說法正確的是
A.線框所受安培力為0
B.a(chǎn)c邊與ab邊所受安培力的大小相等
C.a(chǎn)c邊所受安培力是ab邊所受安培力的2倍
D.a(chǎn)c邊所受安培力與ab、bc邊所受安培力的合力大小相等
7、【答案】C
【解析】設(shè)總電流為I,則ac中的電流為,abc支路的電流為,若磁場方向垂直紙面向里,則由左手定則可知,ac受安培力向上,ab和bc受安培力分別是斜向左上和右上方,可知線框所受安培力不為0,選項A錯誤;根據(jù)F=BIL可知,ac邊所受安培力,ab、bc邊所受安培力均為,則ac邊所受安培力是ab邊所受安培力的2倍;ab、bc邊所受安培力的夾角為120°,則合力為,則ac邊所受安培力與ab、bc邊所受安培力的合力大小不相等,選項C正確,BD錯誤。
7.(2019·東北三省四市高考二模)如圖所示,一個各短邊邊長均為L,長邊邊長為3L的線框,勻速通過寬度為L的勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直于紙
8、面,線框沿紙面運動,開始時線框右側(cè)短邊ab恰好與磁場左邊界重合,此過程中最右側(cè)短邊兩端點a、b兩點間電勢差Uab隨時間t變化關(guān)系圖象正確的是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】0~L過程中,ab邊切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1=BLv,a點電勢高于b,則Uab=BLv;L~2L過程中感應(yīng)電動勢E2=2BLv,a點電勢低于b,則Uab<0;2L~3L過程中,最左邊切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E3=3BLv,a點電勢高于b,則Uab=×3BLv=BLv,故D正確,ABC錯誤。
8.(2019·北京市通州區(qū)高考物理二模)課堂上,老師演示了一個有趣的電磁現(xiàn)象:將一鋁管豎立,把一
9、塊直徑比鋁管內(nèi)徑小一些的圓柱形的強磁鐵從鋁管上端由靜止釋放,強磁鐵在鋁管中始終與管壁不接觸。可以觀察到,相比強磁鐵自由下落,強磁鐵在鋁管中的下落會延緩許多。下課后,好奇的小明將一塊較厚的泡沫塑料墊在電子秤上,再將這個鋁管豎直固定在泡沫塑料上(用以消除電子秤內(nèi)部鐵磁性材料與磁鐵相互作用的影響),如圖所示,重復(fù)上述實驗操作。在強磁鐵由靜止釋放至落到泡沫塑料上之前,關(guān)于強磁鐵的運動和受力情況,下列情況可能發(fā)生的是
A.先加速下落后減速下落
B.始終做加速運動,且加速度不斷增大
C.所受合力方向豎直向上
D.所受鋁管對它的作用力越來越大
【答案】D
【解析】A、強磁鐵在下落的過程中,鋁
10、管切割磁感線產(chǎn)生感生電流,受到磁鐵所給的向下安培力作用,磁鐵受到向上的安培力反作用力。初始階段,磁鐵的速度較小,在鋁管中產(chǎn)生的安培力較小,磁鐵受到的向下重力大于向上的安培力反作用力,于是向下做加速度減小的加速運動。如果鋁管足夠長,磁鐵的加速度減小到零,此時磁鐵受到的向下重力等于向上的安培力反作用力,之后磁鐵向下做勻速運動。A、B均錯誤;C、由以上分析可知,如果鋁管足夠長,強磁鐵在運動過程中,所受合力方向先豎直向下后減為零,C錯誤;D、由于強磁鐵在鋁管中運動的速度越來越大,鋁管切割磁感線產(chǎn)生感生電流越來越大,受到磁鐵所給的向下安培力越來越大,鋁管對強磁鐵的安培力反作用力也隨之越來越大,這是強磁鐵
11、落到泡沫塑料上時還沒有達(dá)到最大速度或者剛好達(dá)到最大速度的情況,D正確。
9.(2019·山東省濰坊市教科院高三高考模擬)如圖甲所示,絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán),在圓環(huán)的正上方放置一個螺線管,在螺線管中通入如圖乙所示的電流,電流從螺線管a端流入為正。以下說法正確的是
A.0~1 s內(nèi)圓環(huán)面積有擴(kuò)張的趨勢
B.1 s末圓環(huán)對桌面的壓力小于圓環(huán)的重力
C.1~2 s內(nèi)和2~3 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反
D.從上往下看,0~2 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流先沿順時針方向、后沿逆時針方向
【答案】D
【解析】0~1 s線圈中電流增大,產(chǎn)生的磁場增大,金屬環(huán)中磁通量增大,有面積縮小趨勢,
12、故A錯誤;1 s末金屬環(huán)中感應(yīng)電流最大,但螺線管中電流為零,沒有磁場,與金屬環(huán)間無相互作用,所以1 s末圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)的重力,故B錯誤;1~2 s正方向電流減小,2~3 s反向電流增大,根據(jù)楞次定律,金屬環(huán)中感應(yīng)電流的磁場方向不變,感應(yīng)電流方向不變,故C錯誤;0~1 s線圈中電流增大,產(chǎn)生的磁場增大,金屬環(huán)中磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知,從上往下看,0~l s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向;1 s~2 s線圈中電流減小,產(chǎn)生的磁場減弱,金屬環(huán)中磁通量減小,根據(jù)楞次定律可知,從上往下看,1 s~2 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿逆時針方向;故D正確。
10.(2019·北京市101中學(xué)三模)
13、圖甲的銅盤安裝在水平的銅軸上,它的邊緣正好在兩磁極之間,兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸。閉合電鍵S,給銅盤一個初動能,銅盤轉(zhuǎn)動方向和所處磁場如圖乙所示,不計一切摩擦和空氣阻力,下列說法正確的是
A.通過圓盤平面的磁通量增加
B.通過電阻R的電流方向向下
C.?dāng)嚅_電鍵S,圓盤將減速轉(zhuǎn)動
D.?dāng)嚅_電鍵S,圓盤將勻速轉(zhuǎn)動
【答案】C
【解析】A.由于磁感線的條數(shù)不變,故銅盤轉(zhuǎn)動過程中,穿過銅盤的磁通量不變,故A錯誤;B.根據(jù)右手定則可知,電流從D點流出,流向C點,因此通過電阻R的電流方向向上,故B錯誤;CD.圓盤看成無數(shù)金屬棒組成,轉(zhuǎn)動過程中切割磁感線形成電流,在磁場中的
14、每一條金屬棒受安培力阻礙棒的運動,所以斷開電鍵S,圓盤將減速轉(zhuǎn)動,故C正確,D錯誤。
11.(2019·江蘇省南京師范大學(xué)附屬中學(xué)高三5月模擬)如圖所示,一等腰三角形閉合金屬框架置于與勻強磁場方向垂直的平面內(nèi),其底邊與磁場右邊界平行,在把框架從磁場中水平向右勻速拉出磁場的過程中,下列關(guān)于拉力F隨框架頂點離開磁場右邊界距離x變化的圖象中,正確的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】設(shè)等腰三角形的頂角為,此過程產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:,感應(yīng)電流為,線框受到的安培力為,線框做勻變速直線運動,由平衡條件可得:,由數(shù)學(xué)知識可知D選項正確,ABC錯誤。
12.(2019·遼寧省遼
15、陽市高考物理二模)如圖所示,矩形導(dǎo)線框abcd與固定的水平長直導(dǎo)線AC在粗糙的水平絕緣桌面上,ab∥AC。若導(dǎo)線AC中通有交變電流i=2cos10πt(A),規(guī)定水平向右為電流的正方向,線框始終處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列說法正確的是
A.該交變電流的有效值為2 A
B.t=0.1 s時,線框中沒有感應(yīng)電流
C.t=0.075 s時,線框受到的靜摩擦力方向垂直指向AC
D.t=0.05 s時,線框受到的靜摩擦力最大
【答案】BC
【解析】該交流電的周期T==0.2 s,電流隨時間變化情況如圖所示:
依據(jù)正弦式交流電的有效值與最大值的關(guān)系可知,,故A錯誤;當(dāng)t=0.1 s時,則直導(dǎo)線中交變電流i=2cos10πt(A)=﹣2A,此時電流的變化率為零,那么線框中沒有感應(yīng)電流,故B正確;當(dāng)t=0.075s時,電流正向在增大,根據(jù)楞次定律可知線框受到的安培力方向垂直于AC向外,根據(jù)平衡條件可得線框受到的靜摩擦力方向垂直指向AC,故C正確;t=0.05 s時,通電電流為零,導(dǎo)線和線框之間沒有安培力,則摩擦力為零,故D錯誤。故選BC。
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