2019屆高考物理二輪復習 專題四 電磁感應與電路 電磁感應真題匯編

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1、電磁感應 1.(2018·全國卷I ·T17)如圖，導體軌道OPQS固定，其中PQS是半圓弧，Q為半圓弧的中點，O為圓心。軌道的電阻忽略不計。OM是有一定電阻、可繞O轉動的金屬桿，M端位于PQS上，OM與軌道接觸良好?？臻g存在與半圓所在平面垂直的勻強磁場，磁感應強度的大小為B。現(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時針轉到OS位置并固定(過程Ⅰ)；再使磁感應強度的大小以一定的變化率從B增加到B′(過程Ⅱ)。在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過OM的電荷量相等，則等于 (　　) A. B. C. D.2

2、【解析】選B。由、、解得：。過程Ⅰ中流過OM的電荷量；過程Ⅱ中流過OM的電荷量。而q1=q2，即，解得。 2.(2018·全國卷I ·T19) 如圖，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關與電源連接，另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內的直導線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導線正上方，開關未閉合時小磁針處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是 (　　) A.開關閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動 B.開關閉合后并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向 C.開關閉合后并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向 D.開關閉合后并保持一段時間再斷

3、開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動 【解析】選A、D。開關閉合后的瞬間，根據(jù)安培定則可知，兩線圈內的磁場方向水平向右。因為線圈內的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷直導線內的電流方向由南到北，再根據(jù)安培定則可知直導線內的電流在正上方產生的磁場方向垂直紙面向里，則小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動，故選項A正確；開關閉合后并保持一段時間后，與直導線相連的線圈內磁通量不變，則直導線沒有感應電流，故小磁針不動，故選項B、C錯誤；開關閉合后并保持一段時間再斷開后的瞬間，與直導線相連的線圈內磁通量減少，根據(jù)楞次定律可判斷直導線內的電流方向由北到南，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動，故選

4、項D正確。 3.(2018·全國卷II ·T18)如圖，在同一水平面內有兩根平行長導軌，導軌間存在依次相鄰的矩形勻強磁場區(qū)域，區(qū)域寬度均為l，磁感應強度大小相等、方向交替向上向下。一邊長為的正方形金屬線框在導軌上向左勻速運動。線框中感應電流i隨時間t變化的正確圖線可能是 (　　) 【解析】選D。從起始位置向左運動的過程中，左右兩導體棒上產生的感應電動勢大小相同，方向分別向上和向下，E=2Blv、，電流方向為順時針方向；向左運動～l的過程中，左右兩導體棒上產生的感應電動勢大小相同，方向都向下，回路中感應電動勢為0，電流為0；左右兩導體棒向左運動l～的過程中，兩導體棒上產生的感應電動勢

5、大小相等，方向分別向下和向上，E=2Blv、，電流方向為逆時針方向；向左運動～2l的過程中，兩導體棒上產生的感應電動勢大小相等，方向都向上，回路中電流為0。選項D正確。 【題后反思】(1)對于多階段問題的分析，一定要做到合理分段，并對各段的起點、終點和規(guī)律細致分析。 (2) 涉及兩段導體同時切割磁感線的問題，特別注意各導體棒所處磁場的磁感應強度的方向，然后確定回路中總感應電動勢和感應電流的大小。 4.(2018·全國卷Ⅲ·T20)如圖甲，在同一平面內固定有一長直導線PQ和一導線框R，R在PQ的右側。導線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖乙所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。導線框R中的感應

6、電動勢 (　　) A.在t=時為零 B.在t=時改變方向 C.在t=時最大，且沿順時針方向 D.在t=T時最大，且沿順時針方向 【解析】選A、C。由于長直導線PQ中通有正弦交流電i，所以會在導線的左右兩側產生磁場，那么導線框R就會有磁通量。由于導線PQ中的電流大小和方向都在進行周期性變化，所以右側線框的磁通量就會有周期性的變化，所以就會產生感應電動勢和感應電流，根據(jù)楞次定律來判定在t=到t=時間內導線框R中的感應電動勢均沿順時針方向，故B錯；在t=時圖線斜率為零，磁通量變化率為零，感應電動勢為零，故A對；在t=時圖線斜率最大，磁通量變化率最大，感應電動勢最大且沿順時針方向

7、，同理在t=T時感應電動勢也最大，且沿逆時針方向，故C對D錯，故選A、C。 5.(2018·江蘇高考 ·T9)如圖所示，豎直放置的“”形光滑導軌寬為L，矩形勻強磁場Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為d，磁感應強度為B。質量為m的水平金屬桿由靜止釋放，進入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等。金屬桿在導軌間的電阻為R，與導軌接觸良好，其余電阻不計，重力加速度為g。金屬桿 (　　) A.剛進入磁場Ⅰ時加速度方向豎直向下 B.穿過磁場Ⅰ的時間大于在兩磁場之間的運動時間 C.穿過兩磁場產生的總熱量為4mgd D.釋放時距磁場Ⅰ上邊界的高度h可能小于 【解析】選B、C。金屬桿在磁場Ⅰ、Ⅱ之間運動時，做加速運動，因此

8、金屬桿在磁場Ⅰ中要做減速運動，才能保證進入磁場Ⅱ時和進入磁場Ⅰ時速度相等，選項A錯誤；畫出穿過磁場Ⅰ和在兩磁場之間的v-t圖象，能夠直觀反映出穿過磁場Ⅰ的時間大于在兩磁場之間的運動時間，選項B正確；進入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等，表明金屬桿穿過磁場Ⅰ到進入磁場Ⅱ之前動能沒有變化，減少的重力勢能2mgd變成了焦耳熱，再穿過磁場Ⅱ過程跟穿過磁場Ⅰ情況完全相同，產生的焦耳熱還等于2mgd，總的熱量為4mgd，選項C正確；由于在進入磁場Ⅰ前，金屬桿做自由落體運動，末速度為，在剛進入磁場Ⅰ時，安培力·>mg才能保證金屬桿做減速運動，化簡得，選項D錯誤。 6.(2018·天津高考·T12)真空管道超高速

9、列車的動力系統(tǒng)是一種將電能直接轉換成平動動能的裝置。圖甲是某種動力系統(tǒng)的簡化模型，圖中粗實線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導軌，電阻忽略不計。ab和cd是兩根與導軌垂直、長度均為l、電阻均為R的金屬棒，通過絕緣材料固定在列車底部，并與導軌良好接觸，其間距也為l，列車的總質量為m。列車啟動前，ab、cd處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面向下，如圖甲所示，為使列車啟動，需在M、N間連接電動勢為E的直流電源，電源內阻及導線電阻忽略不計。列車啟動后電源自動關閉。 (1)要使列車向右運行，啟動時圖甲中M、N哪個接電源正極，并簡要說明理由。 (2)求剛接通電源時列

10、車加速度a的大小。 (3)列車減速時，需在前方設置如圖乙所示的一系列磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)域，磁場寬度和相鄰磁場間距均大于l。若某時刻列車的速度為v0，此時ab、cd均在無磁場區(qū)域，試討論：要使列車停下來，前方至少需要多少塊這樣的有界磁場？ 【解析】(1)M接電源正極，列車要向右運動，安培力方向應向右，根據(jù)左手定則，接通電源后，金屬棒中電流方向由a到b，由c到d，故M接電源正極。 (2)由題意，啟動時ab、cd并聯(lián)，設回路總電阻為R總，由電阻的串并聯(lián)知識得R總=； ① 設回路總電流為I，根據(jù)閉合電路歐姆定律有 ② 設兩根金屬棒所受安培力之和為F，有F=BIl ③ 根據(jù)牛頓第二定

11、律有F=ma， ④ 聯(lián)立①②③④式得a= ⑤ (3)設列車減速時，cd進入磁場后經Δt時間ab恰好進入磁場，此過程中穿過兩金屬棒與導軌所圍回路的磁通量的變化量為ΔΦ，平均感應電動勢為E1，由法拉第電磁感應定律有E1=， ⑥ 其中ΔΦ=Bl2； ⑦ 設回路中平均電流為I′，由閉合電路歐姆定律有⑧ 設cd受到的平均安培力為F′，有F′=I′lB ⑨ 以向右為正方向，設Δt時間內cd受安培力沖量為I沖，有I沖=-F′Δt ⑩ 同理可知，回路出磁場時ab受安培力沖量仍為上述值，設回路進出一塊有界磁場區(qū)域安培力沖量為I0，有I0=2I沖 設列車停下來受到的總沖量為I總， 由動量定理有

12、I總=0-mv0 聯(lián)立⑥⑦⑧⑨⑩式得 討論：若恰好為整數(shù)，設其為n，則需設置n塊有界磁場，若不是整數(shù)，設的整數(shù)部分為N，則需設置N+1塊有界磁場。 答案：(1)M　理由見解析　 (2)　(3)見解析 7.(2018·江蘇高考 ·T13)如圖所示，兩條平行的光滑金屬導軌所在平面與水平面的夾角為θ，間距為d。導軌處于勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向與導軌平面垂直。質量為m的金屬棒被固定在導軌上，距底端的距離為s，導軌與外接電源相連，使金屬棒通有電流。金屬棒被松開后，以加速度a沿導軌勻加速下滑，金屬棒中的電流始終保持恒定，重力加速度為g。求下滑到底端的過程中，金屬棒 (1)末速度的大小v。 (2)通過的電流大小I。 (3)通過的電荷量Q。 【解析】(1)金屬棒做勻加速直線運動，有v2=2as，解得v=。 (2)安培力F安=IdB，金屬棒所受合力F=mgsin θ-F安 由牛頓第二定律F=ma 解得I= (3)運動時間t=，電荷量Q=It 解得Q= 答案：(1)　(2)　(3) 5