高三物理（第02期）好題速遞分項解析匯編 專題10 電磁感應（含解析）
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專題10 電磁感應?） A．在t0時刻導體棒ab中無感應電流 B．在t0時刻導體棒ab所受安培力方向水平向左 C．在0～t0時間內(nèi)回路電流方向是acdba D．在0～t0時間內(nèi)導體棒ab始終靜止 【答案】C 【解析】 考點：導體切割磁感線時的感應電動勢、閉合電路的歐姆定律 【名師點睛】本題只要楞次定律的第二種表達掌握好了，本題可以直接利用楞次定律的“來拒去留”進行判斷，要注意時安培力為0。 2.【貴州省遵義航天高級中學2017屆高三第一次模擬考試理科綜合】如圖甲所示，水平放置的平行金屬導軌連接一個平行板電容器C和電阻R，導體棒MN放在導軌上且接觸良好，整個裝置放于垂直導軌平面的磁場中，磁感應強度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應強度方向為正)，MN始終保持靜止，則0～t2時間（ ） A．電容器C的電荷量大小始終沒變 B．電容器C的a板先帶正電后帶負電 C．MN所受安培力的大小始終沒變 D．MN所受安培力的方向先向右后向左 【答案】AD 【解析】 考點：法拉第電磁感應定律，楞次定律，左手定則 3.【河南省洛陽市第一高級中學2017屆高三上學期第一次月考】）利用霍爾效應制作的霍爾元件，廣泛應用于測量和自動控制等領域．如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應強度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的流I，C、D兩側面會形成電勢差，該電勢差可以反映磁感應強度B的強弱，則下列說法中正確的是（ ） A．若元件的載流子是正離子，則C側面電勢高于D側面電勢 B．若元件的載流子是自由電子，則D側面電勢高于C側面電勢 C．在測地球北極上方的地磁場強弱時，元件的工作面應保持水平 D．在測地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應保持水平 【答案】ABC 【解析】 試題分析：若元件的載流子是正離子，由左手定則可知，正離子受到的洛倫茲力方向向C側面偏，則C側面的電勢高于D側面的電勢，故A正確；若元件的載流子是自由電子，由左手定則可知，電子受到的洛倫茲力方向向C側面偏，則D側面的電勢高于C側面的電勢，故B正確；在測定地球兩極上方地磁場強弱時，應將元件的工作面保持水平，讓磁場垂直通過，故C正確；地球赤道上方的地磁場方向水平，在測地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應保持豎直．故D錯誤． 考點：考查了霍爾效應 【名師點睛】解決本題的關鍵知道霍爾效應的原理，知道帶電粒子受到電場力和洛倫茲力平衡，注意電子與正離子的電性不同，導致洛倫茲力方向不同． 4.【河南省洛陽市第一高級中學2017屆高三上學期第一次月考】）如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈．工作過程中某段時間通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流，則（ ） A．無金屬片通過時，接收線圈中的感應電流方向為順時針 B．無金屬片通過時，接收線圈中的感應電流增大 C．有金屬片通過時，接收線圈中的感應電流方向為順時針 D．有金屬片通過時，接收線圈中的感應電流大小發(fā)生變化 【答案】D 【解析】 考點：自感現(xiàn)象 【名師點睛】當左側線圈中通有不斷增大的順時針方向的電流時，周圍的磁場發(fā)生變化，即通過右側線圈的磁通量發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律結合右手螺旋定則判斷出右側線圈中感應電流的方向，結合法拉第電磁感應定律判斷感應電流的大小 5.【福建省三明市2016屆普通高中畢業(yè)班5月質(zhì)量檢查理科綜合】）如圖（a)所示，半徑為r的帶缺口剛性金屬圓環(huán)固定在水平面內(nèi)，缺口兩端引出兩根導線，與電阻R構成閉合回路。若圓環(huán)內(nèi)加一垂直于紙面變化的磁場，變化規(guī)律如圖(b)所示。規(guī)定磁場方向垂直紙面向里為正，不計金屬圓環(huán)的電阻。以下說法正確的是 A．0-1s內(nèi)，流過電阻R的電流方向為a→b B．1-2s內(nèi)，回路中的電流逐漸減小 C．2-3s內(nèi)，穿過金屬圓環(huán)的磁通量在減小 D．t=2s時，Uab＝ 【答案】D 【解析】 考點：考查了楞次定律、法拉第電磁感應定律 【名師點睛】注意磁通量變化量的方向，先判斷穿過線圈的磁通量的變化情況，然后后根據(jù)楞次定律判斷電流方向，此時線圈相當于一個電源，一定要注意這個電源有沒有內(nèi)阻 6.【黑龍江省大慶中學2016屆高三上學期期末考試】）如圖所示，一U 形金屬導軌豎直倒置，相距為 L，磁感應強度的大小為B的勻強磁場與導軌平面垂直．一阻值為R、長度為L、質(zhì)量為m的導體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放．導體棒進入磁場后速度減小，最終速度穩(wěn)定時離磁場上邊緣的距離為H.導體棒從靜止開始運動到速度剛穩(wěn)定的整個運動過程中，導體棒與導軌接觸良好，且始終保持水平，不計導軌的電阻．下列說法正確的是 A. 整個運動過程中回路的最大電流為 B．整個運動過程中導體棒產(chǎn)生的焦耳熱為 C．整個運動過程中導體棒克服安培力所做的功為mgH D．整個運動過程中回路電流的功率為 【答案】AB 【解析】 設導體棒勻速運動的速度為v．則有：， 解得： 設整個運動過程中導體棒產(chǎn)生的焦耳熱為Q． 根據(jù)能量守恒定律得：Q=mg（H+h）-mv2 可解得： 根據(jù)功能關系可知：導體棒克服安培力所做的功等于導體棒產(chǎn)生的焦耳熱，也為．故C錯誤，B正確．導體棒勻速運動時電流為： 此時回路電流的功率為：． 由于導體棒先做減速運動，I減小，P減小，故D錯誤．故選AB. 考點：法拉第電磁感應定律；能量守恒定律 【名師點睛】本題分析導體棒的運動情況是解題的基礎，熟練推導出安培力與速度的關系式，正確分析功能關系，再根據(jù)法拉第電磁感應定律、歐姆定律、安培力等等電磁學常用的規(guī)律求解。 7.【河北省定州中學2017屆高三上學期周練】如圖所示，在邊長為a的正方形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，磁感應強度為B，其方向垂直紙面向外，一個邊長也為a的單匝正方形導線框架EFGH正好與上述磁場區(qū)域的邊界重合，導線框的電阻為R．現(xiàn)使導線框以周期T繞其中心O點在紙面內(nèi)勻速轉動，經(jīng)過導線框轉到圖中虛線位置，則在這時間內(nèi)：( ) E F G H A．順時針方向轉動時，感應電流方向為E→F→G→H→E B．平均感應電動勢大小等于 C．平均感應電動勢大小等于 D．通過導線框橫截面的電荷量為 【答案】BD 【解析】 故選BD. 考點：法拉第電磁感應定律；楞次定律 【名師點睛】此題考查了法拉第電磁感應定律以及楞次定律的應用；對于感應電流方向的判斷要按照步驟解決．結合幾何關系能夠找出有效面積的變化。 8.【河北省定州中學2017屆高三上學期第一次月考】如圖所示，一面積為S，電阻為R的N匝矩形線圈處于一個交變的磁場中，磁感應強度的變化規(guī)律為B=B0sinωt．下列說法正確的是（ ） A．線框中會產(chǎn)生交變電流 B．在t=時刻，線框中感應電流達到最大值 C．從t=0到t=這一過程中通過導體橫截面積的電荷量為 D．若只增大變化磁場的頻率，則線框中感應電流的頻率也將增加，但電流的有效值不變 【答案】AB 【解析】 考點：交流電；法拉第電磁感應定律 【名師點睛】考查法拉第電磁感應定律的應用，學會如何求解橫截面積的電荷量，注意橫截面積的電荷量還與線圈的匝數(shù)有關，同時掌握最大值與頻率有關，以及有效值與最大值的關系。 9.【江蘇省揚州市2015-2016學年度高三第四次模擬測試】如圖所示電路中，電源電動勢為E（內(nèi)阻不可忽略），線圈L的電阻不計．以下判斷正確的是 A．閉合S穩(wěn)定后，電容器兩端電壓為E B．閉合S穩(wěn)定后，電容器的a極板帶負電 C．斷開S的瞬間，通過R1的電流方向向右 D．斷開S的瞬間，通過R2的電流方向向右 【答案】BC 【解析】 試題分析：閉合S穩(wěn)定后，L相當于一段導線，被短路，所以C兩端的電壓等于兩端的電壓，故A錯誤；由圖知b板帶正電，故B正確；斷開S的瞬間，L相當于電源，與組成回路，電流方向自左向右，故C正確；斷開S的瞬間，中無電流通過；故D錯誤； 考點：考查了電感電容對交流電的阻礙作用 【名師點睛】在分析此類型題目時，一定要注意線圈的特點，如果是理想線圈，則阻抗很大，類似與斷路，阻抗消失后，電阻為零，類似一條導線，另外需要注意在開關閉合時，線圈和誰串聯(lián)，則影響誰，在開關斷開時，線圈和誰能組成閉合回路，則影響誰， 10.【北京市昌平區(qū)2016屆高三第二次（5月）統(tǒng)一練習理科綜合】著名物理學家費曼曾設計過這樣一個實驗：一塊水平放置的絕緣體圓盤可繞過其中心的豎直軸自由轉動，在圓盤的中部有一個線圈，圓盤的邊緣固定著一圈帶負電的金屬小球，如圖4所示。當線圈接通直流電源后，線圈中的電流方向如圖中箭頭所示，圓盤會發(fā)生轉動。幾位同學對這一實驗現(xiàn)象進行了解釋和猜測，你認為合理的是 圖4 線圈 帶電金屬小球 I A．接通電源后，線圈產(chǎn)生磁場，帶電小球受到洛倫茲力，從而導致圓盤沿順時針轉動（從上向下看） B．接通電源后，線圈產(chǎn)生磁場，帶電小球受到洛倫茲力，從而導致圓盤沿逆時針轉動（從上向下看） C．接通電源的瞬間，線圈產(chǎn)生變化的磁場，從而產(chǎn)生電場，導致圓盤沿順時針轉動（從上向下看） D．接通電源的瞬間，線圈產(chǎn)生變化的磁場，從而產(chǎn)生電場，導致圓盤沿逆時針轉動（從上向下看） 【答案】C 【解析】 考點：楞次定律；洛倫茲力 11.【北京市昌平區(qū)2016屆高三第二次（5月）統(tǒng)一練習理科綜合】電動自行車是一種應用廣泛的交通工具，其速度控制是通過轉動右把手實現(xiàn)的，這種轉動把手稱“霍爾轉把”，屬于傳感器非接觸控制。轉把內(nèi)部有永久磁鐵和霍爾器件等，截面如圖5（甲）。開啟電源時，在霍爾器件的上下面之間加一定的電壓，形成電流，如圖5（乙）。隨著轉把的轉動，其內(nèi)部的永久磁鐵也跟著轉動，霍爾器件能輸出控制車速的電壓，已知電壓與車速關系如圖5（丙）。以下關于“霍爾轉把”敘述正確的是 A．為提高控制的靈敏度，永久磁鐵的上、下端分別為N、S 極 B．按圖甲順時針轉動電動車的右把手，車速將變快 C．圖乙中從霍爾器件的左右側面輸出控制車速的霍爾電壓 D．若霍爾器件的上下面之間所加電壓正負極性對調(diào)，將影響車速控制 【答案】B 【解析】 考點：霍爾效應 二、非選擇題 1.【江蘇省揚州市2015-2016學年度高三第四次模擬測試】如圖所示，光滑的金屬導軌間距為L，導軌平面與水平面成α角，導軌下端接有阻值為R的電阻．質(zhì)量為m的金屬細桿ab與絕緣輕質(zhì)彈簧相連靜止在導軌上，彈簧勁度系數(shù)為k，上端固定，彈簧與導軌平面平行，整個裝置處在垂直于導軌平面斜向上的勻強磁場中，磁感應強度為B．現(xiàn)給桿一沿導軌向下的初速度v0，桿向下運動至速度為零后，再沿導軌平面向上運動達最大速度v1，然后減速為零，再沿導軌平面向下運動，一直往復運動到靜止（金屬細桿的電阻為 r，導軌電阻忽略不計）．試求： （1）細桿獲得初速度的瞬間，通過R的電流大??； （2）當桿速度為v1時，離最初靜止位置的距離L1； （3）桿由v0開始運動直到最后靜止，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q． 【答案】（1）（2）（3） 【解析】 考點：考查了導體切割磁感線運動 【名師點睛】本題是導體棒在導軌上滑動的類型，分析桿的狀態(tài)，確定其受力情況是關鍵．綜合性較強． 2.【福建省泉州市2016屆高三第二次（5月）質(zhì)量檢查】如圖甲所示，兩根完全相同的光滑平行導軌固定，每根導軌均由兩段與水平成θ=30的長直導軌和一段圓弧導軌平滑連接而成，導軌兩端均連接電阻，阻值R1=R2=2Ω，導軌間距L=0.6m。在右側導軌所在斜面的矩形區(qū)域M1M2P2P1內(nèi)分布有垂直斜面向上的磁場，磁場上下邊界M1P1、M2P2的距離d=0.2m，磁感應強度大小隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時刻，在右側導軌斜面上與M1P1距離s=0.1m處，有一根阻值r=2Ω的從屬棒ab垂直于導軌由靜止釋放，恰好獨立勻速通過整個磁場區(qū)域，取重力加速度g=10m/s2，導軌電阻不計。求： (1)ab在磁場中運動的速度大小v； (2)在t1=0.1s時刻和t2=0.25s時刻電阻R1的電功率之比； (3)電阻R2產(chǎn)生的總熱量Q總。 【答案】（1）1m/s（2）4:1（3）0.01 J 【解析】 由圖乙可知，t=0.2s后磁場保持不變，ab經(jīng)過磁場的時間 故在t2＝0.25 s時ab還在磁場中運動，電動勢E2＝BLv=0.6V 此時R1與R2并聯(lián)，R總=3Ω，得R1兩端電壓U1′＝0.2V 電功率，故在t1＝0.1 s和t2＝0.25 s時刻電阻R1的電功率比值 (3)設ab的質(zhì)量為m，ab在磁場中運動時，通過ab的電流 ab受到的安培力FA＝BIL 又mgsinθ= BIL 解得m=0.024kg 在t=0～0.2s時間里，R2兩端的電壓U2=0.2V，產(chǎn)生的熱量 ab最終將在M2P2下方的軌道區(qū)域內(nèi)往返運動，到M2P2處的速度為零，由功能關系可得在t=0.2s后，整個電路最終產(chǎn)生的熱量Q=mgdsinθ+mv2=0.036J 由電路關系可得R2產(chǎn)生的熱量Q2=Q=0.006J 故R2產(chǎn)生的總熱量Q總= Q1+ Q2=0.01 J 考點：法拉第電磁感應定律、歐姆定律、能量守恒定律 【名師點睛】本題是法拉第電磁感應定律、歐姆定律以及能量守恒定律等知識的綜合應用，關鍵要搞清電路的連接方式及能量轉化的關系，明確感應電動勢既與電路知識有關，又與電磁感應有關． 3.【河南省洛陽市第一高級中學2017屆高三上學期第一次月考】）如圖甲所示，在水平面上固定寬為L=1m、足夠長的光滑平行金屬導軌，左端接有R=0．5Ω的定值電阻，在垂直導軌且距導軌左端 d=2．5m處有阻值 r=0．5?、質(zhì)量 m=2kg 的光滑導體棒，導軌其余部分電阻不計．磁場垂直于導軌所在平面，磁感應強度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示．第1s內(nèi)導體棒在拉力F作用下始終處于靜止狀態(tài)．1s后，拉力F保持與第1s末相同，導體棒從靜止直至剛好達到最大速度過程中，拉力F做功為W=11．25J．求： （1）第1s末感應電流的大?。? （2）第1s末拉力的大小及方向； （3）1s后導體棒從靜止直至剛好達到最大速度過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱． 【答案】（1）2A（2）1．6N（3）2．5J 【解析】 （3）1s后導體棒做變加速直線運動，當受力平衡速度達最大B=0．8T 則由電磁感應定律：，最終勻速運動時：F=BIL代入數(shù)據(jù)得：I=2A， 代入數(shù)據(jù)得： 根據(jù)能量守恒定律： R 代入數(shù)據(jù)得：, 聯(lián)立解得： 考點：導體切割磁感線運動 【名師點睛】本題考查了切割產(chǎn)生感應電動勢以及感生產(chǎn)生電動勢，關鍵掌握產(chǎn)生電動勢的公式，結合閉合電路歐姆定律和共點力平衡以及能量守恒定律進行求解． 4.【江西省宜川市宜春中學、樟樹中學、高安中學等五校2017屆高三7月聯(lián)考物理試卷】（8分）如圖甲所示，一足夠長阻值不計的光滑平行金屬導軌MN、PQ之間的距離L＝0.5m，NQ兩端連接阻值R＝2.0Ω的電阻，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌所在平面向上，導軌平面與水平面間的夾角θ＝300。一質(zhì)量m=0.40kg，阻值r=1.0Ω的金屬棒垂直于導軌放置并用絕緣細線通過光滑的定滑輪與質(zhì)量M=0.80kg的重物相連。細線與金屬導軌平行。金屬棒沿導軌向上滑行的速度v與時間t之間的關系如圖乙所示，已知金屬棒在0～0.3s內(nèi)通過的電量是0.3～0.6s內(nèi)通過電量的，=10m/s2，求： （1）0～0.3s內(nèi)棒通過的位移; （2）金屬棒在0～0.6s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。 【答案】（1）0.3m（2）1.05J 【解析】 （2）金屬棒在0～0.6s內(nèi)通過的總位移為，代入解得x=0.75m 根據(jù)能量守恒定律 = 代入解得Q=3.15J 由于金屬棒與電阻R串聯(lián)，電流相等，根據(jù)焦耳定律，得到它們產(chǎn)生的熱量與電阻成正比，所以金屬棒在0～0.6s內(nèi)產(chǎn)生的熱量 考點：能量守恒定律;法拉第電磁感應定律 5.【湖南省長沙市長郡中學2017屆高三上學期第二次周測】如圖所示，兩根光滑金屬導軌平行放置在傾角為30的斜面上，導軌寬度為L，導軌下端接有電阻R，兩導軌間存在一方向垂直于斜面向上，磁感應強度大小為B的勻強磁場，輕繩一端平行于斜面系在質(zhì)量為m的金屬棒上，另一端通過定滑輪豎直懸吊質(zhì)量為的小木塊。第一次經(jīng)金屬棒從PQ位置由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)金屬棒沿導軌下滑，第二次去掉輕繩，讓金屬棒從PQ位置由靜止釋放。已知兩次下滑過程中金屬棒始終與導軌接觸良好，且在金屬棒下滑至底端MN前，都已經(jīng)達到了平衡狀態(tài)。導軌和金屬棒的電阻都忽略不計，已知，（h為PQ位置與MN位置的高度差）。求： （1）金屬棒兩次運動到MN時的速度大小之比； （2）金屬棒兩次運動到MN過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量之比。 【答案】（1） （2） 【解析】 試題分析：（1）導體棒勻速運動時，根據(jù)平衡條件得： 第一種情況有：、 第二種情況有： 又由題 ．聯(lián)立以上三式得： 考點：導體切割磁感線時的感應電動勢、電磁感應中的能量轉化。 【名師點睛】本題是電磁感應與力學知識的綜合應用，關鍵是安培力的分析和計算，它是聯(lián)系力學與電磁感應的橋梁。 6.【河北省定州中學2017屆高三上學期周練】如圖，絕緣光滑斜面傾角θ=370，在區(qū)域I內(nèi)有垂直于斜面向上的勻強磁場，區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強磁場，磁感應強度大小均為B=1T，寬度均為d=0．4m，MN為兩磁場的分界線．質(zhì)量為0．06kg的矩形線框abcd，邊長分別為L=0．6m和d=0．4m，置于斜面上端某處，ab邊與磁場邊界、斜面底邊平行．由靜止釋放線框，線框沿斜面下滑，恰好勻速進入?yún)^(qū)域I，已知線框的總電阻R=0．5Ω． （1）求ab邊在區(qū)域I內(nèi)運動時，線框的速度v0的大?。? （2）求當ab邊剛進入?yún)^(qū)域Ⅱ時，線框的發(fā)熱功率P； （3）將ab邊進入?yún)^(qū)域Ⅱ時記為t=0時刻，為使線框此后能以大小為0．4m/s2方向沿斜面向上的加速度做勻變速運動，需在線框上施加一沿斜面方向的外力，求t=0時的外力F； （4）請定性畫出（3）的情景中，t=0之后外力F隨時間t變化的圖像． 【答案】（1）（2）（3）（4）如圖所示； 【解析】 （4）線框減速到零所需時間： 下行距離
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