高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 核心突破 專題4 電路和電磁感應(yīng) 第2講 電磁感應(yīng)及其應(yīng)用演練
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第2講 電磁感應(yīng)及其應(yīng)用 1.(2015海南卷)如圖所示,空間有一勻強(qiáng)磁場,一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為ε,將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線,置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的平面內(nèi),當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為ε′.則等于( B ) A. B. C.1 D. 解析:設(shè)折彎前金屬棒切割磁感線的長度為L, ε=BLv;折彎后,金屬棒切割磁感線的有效長度 l==L, 故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為ε′=Blv=BLv=ε, 所以=,B正確. 2.(2014山東卷)如圖所示,一端接有定值電阻R的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi),通有恒定電流的長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定,導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好.在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中,導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示.不計(jì)軌道電阻.以下敘述正確的是( BCD ) A.FM向右 B.FN向左 C.FM逐漸增大 D.FN逐漸減小 解析:根據(jù)安培定則,在軌道內(nèi)的M區(qū)、N區(qū)通電長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場分別垂直軌道平面向外和向里,由此可知,當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動到M區(qū)時(shí),根據(jù)右手定則可以判定,在導(dǎo)體棒內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流與長直絕緣導(dǎo)線中的電流方向相反,再根據(jù)左手定則可知,金屬棒在M區(qū)時(shí)受到的安培力方向向左,A錯(cuò)誤;同理可以判定B正確;再根據(jù)導(dǎo)體棒在M區(qū)勻速靠近長直絕緣導(dǎo)線時(shí)對應(yīng)的磁場越來越大,因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越來越大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律和安培力的公式可知,導(dǎo)體棒所受的安培力FM也逐漸增大,C正確;同理D正確. 3.(2014江蘇卷)如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直,且一半處在磁場中,在Δt時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B.在此過程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為( B ) A. B. C. D. 解析:磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率==,法拉第電磁感應(yīng)定律公式可寫成E=n=nS,其中磁場中的有效面積S=a2,代入得E=,B正確,A、C、D錯(cuò)誤. 4.(2016全國卷甲)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示.銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中.圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),關(guān)于流過電阻R的電流,下列說法正確的是( AB ) A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定,則電流大小恒定 B.若從上向下看,圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動,則電流沿a到b的方向流動 C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變,角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化 D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍 解析:由圓盤產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為E=Br2ω,可知電流大小恒定,A正確;由右手定則可知,圓盤中心的電勢比邊緣高,因此電流方向?yàn)橛蒩到b流過電阻R,并且只要轉(zhuǎn)動方向不變,電流方向就不會變,B正確,C錯(cuò)誤;當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉?倍時(shí),感應(yīng)電動勢就變?yōu)樵瓉?倍,由歐姆定律知,電路中的電流變?yōu)樵瓉?倍,在R上的熱功率變?yōu)樵瓉?倍,D錯(cuò)誤. 5.如圖,一載流長直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi),線框在長直導(dǎo)線右側(cè),且其長邊與長直導(dǎo)線平行.已知在t=0到t=t1的時(shí)間間隔內(nèi),直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化,而線框中的感應(yīng)電流總是沿順時(shí)針方向;線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.設(shè)電流i正方向與圖中箭頭所示方向相同,則i隨時(shí)間t變化的圖線可能是( A ) 解析:線框中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,由安培定則可知,感應(yīng)電流的磁場垂直于紙面向里;如果原磁場方向垂直于紙面向里,則原磁場減弱,直線電流變小,由安培定則可知,直線電流應(yīng)豎直向上;直線電流按A所示變化,感應(yīng)電流始終沿順時(shí)針方向,由楞次定律可知,在i大于零時(shí),為阻礙磁能量的減小,線框受到的合力水平向左,在i小于零時(shí),為阻礙磁通量的增加,線框受到的合力水平向右,選項(xiàng)A正確.圖示C電流使線框在水平方向受到的合力始終水平向左,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,圖示B、D電流使線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤. 6. (2016武漢質(zhì)檢)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),一長為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面,BA的延長線通過圓導(dǎo)軌中心O,裝置的俯視圖如圖所示.整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向豎直向下.在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出).直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好的接觸.設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略.重力加速度為g.求: (1)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大??; (2)外力的功率. 解析:(1)在Δt時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒掃過的面積 ΔS=ωΔt[(2r)2-r2] 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的大小 E=,根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流的方向是從B端流向A端.因此,通過電阻R的感應(yīng)電流的方向是從C端流向D端.由歐姆定律可知,通過電阻R的感應(yīng)電流的大小I滿足I=,聯(lián)立上式得I=. (2)在豎直方向有mg-2FN=0 式中,由于質(zhì)量分布均勻,內(nèi)、外圓導(dǎo)體棒的正壓力大小相等,其值為FN,兩導(dǎo)軌對運(yùn)行的導(dǎo)體棒的滑動摩擦力均為: f=μFN, 在Δt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體在內(nèi)圓軌上掃過的弧長l1=rωΔt, 導(dǎo)體在外圓軌上掃過的弧長l2=2rωΔt, 克服摩擦力做的功W1=f(l1+l2), 在Δt時(shí)間內(nèi),消耗在電阻R上的功WR=I2RΔt, 根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知, 外力在Δt時(shí)間內(nèi)做的功W=W1+WR, 外力的功率P=, 由上式得:P=μmgωr+. 答案:(1)從C端流向D端 (2)μmgωr+- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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