高三物理（第03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 一、選擇題 1．【2017安徽省黃山市屯溪一中高三第二次月考】如圖所示，在磁感應強度B＝1.0 T的勻強磁場中，金屬桿PQ在外力F作用下在粗糙U形導軌上以速度v＝2 m/s向右勻速滑動，兩導軌間距離l＝1.0 m，電阻R＝3.0 Ω，金屬桿的電阻r＝1.0 Ω，導軌電阻忽略不計，則下列說法正確的是 A．通過R的感應電流的方向為由a到d B．金屬桿PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢的大小為2.0 V C．金屬桿PQ受到的安培力大小為0.5 N D．外力F做功的數(shù)值等于電路產(chǎn)生的焦耳熱 【答案】ABC 考點：動生電動勢、歐姆定律、安培力 【名師點睛】本題是法拉第電磁感應定律、歐姆定律和安培力公式等的綜合應用，該題中要明確功與能的關系，知道外力F克服摩擦力和安培力做功，外力F做功大小等于電路產(chǎn)生的焦耳熱和導軌與金屬桿之間的摩擦力產(chǎn)生的內能的和。本題的解題思路是導體PQ垂直切割磁感線，由右手定則判斷感應電流的方向，由E=BLv求解感應電動勢的大小，由公式F=BIL求PQ所受的安培力；外力F克服摩擦力和安培力做功。 2.【2017黑龍江省大慶市高三上學期第一次質量檢測】如圖甲為磁感強度B隨時間t的變化規(guī)律，磁場方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向為正。在磁場中有一細金屬圓環(huán)，平面位于紙面內，如圖乙所示。令I1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應電流，F(xiàn)1、F2、F3分別表示金屬環(huán)上很小一段導體受到的安培力。下列說法不正確的是 A．I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向 B．I2沿順時針方向，I3沿順時針方向 C．F1方向指向圓心，F(xiàn)2方向指向圓心 D．F2方向背離圓心向外，F(xiàn)3方向指向圓心 【答案】C 考點：楞次定律；左手定則 【名師點睛】本題考查了判斷感應電流方向與安培力方向，應用楞次定律與左手定則即可正確解題；要熟練掌握楞次定律與左手定則；要掌握應用楞次定律解題的步驟。 3.【2017吉林省長春市高三質量檢測】磁流體發(fā)電機,又叫等離子體發(fā)電機,圖中的燃燒室在3000K的高溫下將氣體全部電離為電子和正離子,即高溫等離子體.高溫等離子體經(jīng)噴管提速后以1000m/s進人矩形發(fā)電通道.發(fā)電通道有垂直于噴射速度方向的勻強磁場,磁感應強度B=6T.等離子體發(fā)生偏轉,在兩極間形成電勢差.已知發(fā)電通道長a=50cm,寬b=20cm,高d=20cm,等離子體的電阻率ρ=2Ωm.則以下判斷中正確的是() A發(fā)電機的電動勢為1200V B因正離子帶電量未知，故發(fā)電機的電動勢不能確定 C當外接電阻為8Ω時,發(fā)電機的效率最高 D當外接電阻為4Ω時,發(fā)電機輸出功率最大 【答案】AD 【解析】由等離子體所受的電場力和洛侖茲力平衡得：，則得發(fā)電機的電動勢為E＝Ｕ＝Bdv＝1200Ｖ，選項A正確；發(fā)電機的電動勢與高速等離子體的電荷量無關，選項B錯誤；發(fā)電機的內阻為；發(fā)動機的效率為，可知外電阻R越大，效率越高，故選項C錯誤；當電源的內外電阻相等時輸出功率最大，此時外電阻為R＝r＝4Ω，故選項D正確；故選AD。 考點：等離子發(fā)電機；功率 【名師點睛】本題是磁流體發(fā)電機問題，要理解并掌握其工作原理，知道最終等離子體所受的電場力和洛倫茲力平衡，由此求電動勢．要注意的是在求內阻時，不能這樣列式：。 4.【2017浙江省溫州中學高三10月模擬】如圖甲所示，勻強磁場垂直紙面向里，磁感應強度的大小為B，磁場在y軸方向足夠寬，在x軸方向寬度為．一直角三角形導線框ABC（BC邊的長度為）從圖示位置向右勻速穿過磁場區(qū)域，以逆時針方向為電流的正方向，在圖乙中感應電流i、BC兩端的電壓uBC與線框移動的距離x的關系圖象正確的是 【答案】D 考點：楞次定律；法拉第電磁感應定律 【名師點睛】熟練應用E=BLv、歐姆定律、楞次定律即可正確解題，本題難度不大，解題時可以應用排除法。 5.【2017河南省開封市高三上學期定位考試】如圖甲所示,面積S=1 m2的導體圓環(huán)內通有垂直于圓平面向里的磁場,磁場的磁感應強度B隨時間t變化的關系如圖乙所示(B取向里為正),以下說法正確的是(　　) A.環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流 B.環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應電流 C.環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢大小為1 V D.環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢大小為2 V 【答案】AC 【解析】磁場垂直于紙面向里，由圖乙所示可知，磁感應強度增加，穿過圓環(huán)的磁通量增加，由楞次定律可知，感應電流沿逆時針方向，故A正確，B錯誤；感應電動勢，故C正確，D錯誤；故選AC。 考點：楞次定律；法拉第電磁感應定律 【名師點睛】本題考查了判斷感應電流方向、求感應電動勢，應用楞次定律與法拉第電磁感應定律即可正確解題。 6.【2017浙江省名校協(xié)作體高三上學期聯(lián)考】下列說法正確的是 A．牛頓最早通過理想斜面實驗得出力不是維持物體運動的原因 B．萬有引力定律中的引力常量由牛頓測定 C．庫侖定律中的平方反比關系由庫侖通過庫侖扭稱實驗獲得 D．奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了磁場對電流的作用規(guī)律 【答案】C 考點：物理學史 7.【2017浙江省名校協(xié)作體高三上學期聯(lián)考】如圖所示為航母上電磁彈射裝置的等效電路圖（俯視圖），使用前先給超級電容器C充電，彈射時，電容器釋放儲存電能所產(chǎn)生的強大電流經(jīng)過導體棒EF，EF在磁場（方向垂直紙面向外）作用下加速。則下列說法正確的是 A．電源給電容器充電后，M板帶正電 B．導體棒在安培力作用下向右運動 C．超級電容器相當電源，放電時兩端電壓不變 D．在電容器放電過程中，電容器電容不斷減小 【答案】B 【解析】由電路圖可知，電源給電容器充電后，M板帶負電，選項A錯誤；電容器放電時流過EF的電流方向為從F到E，根據(jù)左手定則可知，導體棒在安培力作用下向右運動，選項B正確；超級電容器相當電源，放電時兩端電壓逐漸減小，選項C錯誤；在電容器放電過程中，電容器電容保持不變，選項D錯誤；故選B. 考點：左手定則；電容器 8.【2017浙江省名校協(xié)作體高三上學期聯(lián)考】粗糙絕緣水平面上垂直穿過兩根長直導線，俯視圖如圖所示，兩根導線中通有相同的電流，電流方向垂直紙面向里。水平面上一帶電滑塊（電性未知）以某一初速v沿兩導線連線的中垂線入射，運動過程中滑塊始終未脫離水平面。下列說法正確的是 v I I 第13題圖 A．滑塊可能做加速直線運動 B．滑塊可能做勻速直線運動 C．滑塊可能做曲線運動 D．滑塊一定做減速運動 【答案】D 考點：安培定則；左手定則 9.【2017甘肅省蘭州第一中學高三9月月考】下列敘述中，符合物理學史實的是 A．法拉第最先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應 B．伽利略推翻了力是維持物體運動的原因的觀點 C．楞次總結出了電磁感應定律 D．庫侖最早測出了元電荷e的數(shù)值 【答案】B 【解析】奧斯特最先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應，選項A錯誤；伽利略推翻了力是維持物體運動的原因的觀點，選項B正確；法拉第總結出了電磁感應定律，選項C錯誤；密立根最早測出了元電荷e的數(shù)值，選項D錯誤；故選B. 考點：物理學史 【名師點睛】物理學史是高考考查內容之一，對于著名物理學家、經(jīng)典實驗和重要學說要記牢，不能張冠李戴，尤其是課本上涉及到的物理學家的偉大貢獻更應該熟練掌握. 10.【2017甘肅省蘭州第一中學高三9月月考】如圖所示，勻強磁場B垂直于正方形導線框平面，且邊界恰與線框重合，導線框各邊電阻均為r，現(xiàn)欲從磁場以相同速率勻速拉出線框，使線框邊ab間電勢差最大，則應沿何方向拉出 A．沿甲方向拉出 B．沿乙方向拉出 C．沿丙方向拉出 D．沿丁方向拉出 【答案】C 考點：閉合電路歐姆定律；法拉第電磁感應定律 【名師點睛】本題是電磁感應中電路問題，關鍵要明確哪部分電路是電源，哪部分電路是外電路，搞清電壓與電動勢的關系，靈活運用閉合電路歐姆定律來求解. 11.【2017甘肅省蘭州第一中學高三9月月考】如圖所示，豎直面內有一個閉合導線框ACDE（由細軟導線制成）掛在兩固定點A、D上，水平線段AD為半圓的直徑，在導線框的E處有一個動滑輪，動滑輪下面掛一重物，使導線處于繃緊狀態(tài)。在半圓形區(qū)域內，有磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里的有界勻強磁場．設導線框的電阻為r，圓的半徑為R，在將導線上的C點以恒定角速度ω（相對圓心O）從A點沿圓弧移動的過程中，若不考慮導線中電流間的相互作用，則下列說法正確的是 A．在C從A點沿圓弧移動到D點的過程中，導線框中感應電流的方向先逆時針，后順時針 B．在C從A點沿圓弧移動到圖中 ∠ADC=30位置的過程中，通過導線上C點的電量為 C．當C沿圓弧移動到圓心O的正上方時，導線框中的感應電動勢最大 D．在C從A點沿圓弧移動到D點的過程中，導線框中產(chǎn)生的電熱為 【答案】ABD 考點：法拉第電磁感應定律；電功率 【名師點睛】本題關鍵明確交流四值中最大值、平均值、瞬時值和有效值的區(qū)別，會根據(jù)幾何知識寫出交流的表達式，注意知識的遷移應用。 12.【2017河北省定州中學高三（高補班）上學期第二次月考】如圖所示，足夠長的U形光滑金屬導軌平面與水平面成角（），其中MN與PQ平行且間距為L，導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，導軌電阻不計．金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑，并與兩導軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為R，當流過ab棒某一橫截面的電量為q時，棒的速度大小為v，則金屬棒ab在這一過程中（ ） A．運動的平均速度大小為 B．下滑位移大小為 C．產(chǎn)生的焦耳熱為 D．受到的最大安培力大小為 【答案】B 考點：考查了導體切割磁感線運動 【名師點睛】電磁感應綜合題中，常常用到這個經(jīng)驗公式：感應電量常用來求位移，但在計算題中，不能直接作為公式用，要推導． 13.【2017河北省衡水中學高三摸底聯(lián)考】如圖，固定在水平桌面上的光滑金屬導軌cd、eg處于方向豎直向下的勻強磁場中，金屬桿ab與導軌接觸良好，在兩根導軌的端點d、e之間連接一電阻，其他部分電阻忽略不計，現(xiàn)用一水平向右的恒力F作用在金屬桿ab上，使金屬桿由靜止開始向右沿導軌滑動，滑動中桿ab始終垂直于導軌，金屬桿受到的安培力用表示，則下列說法正確的是（ ） A．金屬桿ab做勻加速直線運動 B．金屬桿ab運動過程回路中有順時針方向的電流 C．金屬桿ab所受到的先不斷增大，后保持不變 D．金屬桿ab克服安培力做功的功率與時間的平方成正比 【答案】C 【解析】由于是光滑的導軌，沒有摩擦，對金屬桿，根據(jù)牛頓第二定律： ，由于速度發(fā)生變化，故加速度是變化的，故選項A錯誤；根據(jù)楞次定律可以知道，回路中產(chǎn)生的感應電流為逆時針方向，故選項B錯誤；開始時由于速度不斷增大，故安培力不斷增大，當安培力等于拉力F時，則速度不再增大，則安培力不變，不選項C正確；線框中感應電流的瞬時功率：，由于加速度是變化，故選項D正確。 考點：導體切割磁感線時的感應電動勢；電功、電功率 【名師點睛】棒切割磁感線會產(chǎn)生電動勢，形成感應電流所以金屬桿會受到安培力．當棒處于勻速時棒受力平衡，由已知條件可求出安培力大小，根據(jù)受力平衡即可解出金屬桿受到的拉力；結合電功率表達式即可找到功率與位移的關系式。 14.【2017湖南省長沙市長郡中學高三摸底測試】如圖所示為兩光滑金屬導軌MNQ和GHP，其中MN和GH部分為豎直的半圓形導軌，NQ和HP部分為水平平行導軌，整個裝置置于方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中。有兩個長均為、質量均為、電阻均為R的導體棒垂直導軌放置且始終與導軌接觸良好，其中導體棒ab在半圓形導軌上，導體棒cd在水平導軌上，當恒力F作用在導體棒cd上使其做勻速運動時，導體棒ab恰好靜止，且距離半圓形導軌底部的高度為半圓形導軌半徑的一半，已知導軌間距離為，重力加速度為，導軌電阻不計，則（ ） A、每根導軌對導體棒ab的支持力大小為 B、導體棒cd兩端的電壓大小為 C、作用在導體棒cd上的恒力F的大小為 D、恒力F的功率為 【答案】CD 故選項C正確；由于，則金屬棒ab的速度為，則恒力F的功率為，故選項D正確。 考點：導體切割磁感線時的感應電動勢、焦耳定律 【名師點睛】本題是雙桿模型，解決本題的關鍵能夠正確受力分析，結合牛頓定律和動量守恒、能量守恒，進行研究。 15.【2017河北省定州中學高三上學期第二次月考】如圖12－3－11所示，勻強磁場中固定的金屬框架ABC，導線棒DE在框架ABC上沿圖示方向勻速平移，框架和導體材料相同，接觸電阻不計，則（ ） A、電路中感應電流保持一定 B、電路中的磁通量的變化率一定 C、電路中的感應電動勢一定 D、DE棒受到的拉力一定 【答案】A 考點：法拉第電磁感應定律 【名師點睛】本題是電磁感應中電路問題，考查綜合運用電磁感應規(guī)律和電路知識的能力；根據(jù)法拉第電車閉合電路的歐姆定律列出方程即可討論求解. 16.【2017河北省定州中學高三上學期第二次月考】如圖4-4所示，位于同一水平面內的兩根平行的光滑金屬導軌，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌所在平面，導軌的一端與一電阻相連；具有一定質量的金屬桿ab放在導軌上并與導軌垂直.現(xiàn)有一平行于導軌的恒力F拉桿ab，使它由靜止開始向右運動.桿和導軌的電阻、感應電流產(chǎn)生的磁場均可不計.用E表示回路中的感應電動勢，i表示回路中的感應電流，在i隨時間增大的過程中，電阻消耗的功率等于（ ） 圖4-4 A.F的功率 B.安培力的功率的絕對值 C.F與安培力的合力的功率 D.iE 【答案】BD 考點：能量守恒定律；電功率 【名師點睛】對于電磁感應問題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，重點是分析安培力；另一條是能量，分析能量如何轉化是關鍵。 2、 非選擇題 1.【2017河南省鶴壁市高級中學高三上學期第五次周練】如圖，一對表面粗糙的平行金屬導軌固定在水平地面上，軌道與地面絕緣，軌道頂端連接有一定值電阻R，在、區(qū)域內有垂直軌道平面向里的勻強磁場，一水平金屬桿CD通過兩金屬環(huán)套在軌道上，現(xiàn)使金屬桿CD以某一初速度豎直向上運動，穿過磁場區(qū)域后繼續(xù)上升到最高位置，然后落回地面，此后不再運動，已知金屬桿CD與軌道間的摩擦力大小恒為其重力的倍，金屬桿CD向上運動經(jīng)過和位置時的速度之比為2:1，與間的距離是與間的距離的n倍，金屬桿CD向下運動剛進入磁場區(qū)域就座勻速運動，重力加速度為g，金屬導軌與金屬桿CD的電阻都忽略不計，求： （1）金屬桿CD向上、向下兩次經(jīng)過位置時的速度之比； （2）金屬桿CD向上運動經(jīng)過剛進入磁場時的加速度大??； （3）金屬桿CD向上，向下兩次經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之比。 【答案】（1）（1）（1） 【解析】（1）設桿的質量為m，與間的距離為h，上升過程中的加速度大小為 又，則 下降過程中的加速度大小為 又，則，即 這一過程中桿受力平衡，即 可得 因為，又，可得 代入可得 考點：考查了導體切割磁感線運動 【名師點睛】對電磁感應電源的理解 （1）電源的正負極可用右手定則或楞次定律判定，要特別注意在內電路中電流由負極到正極。 （2）電磁感應電路中的電源與恒定電流的電路中的電源不同，前者是由于導體切割磁感線產(chǎn)生的，公式為E＝BLv，其大小可能變化，變化情況可根據(jù)其運動情況判斷；而后者的電源電動勢在電路分析中認為是不變的。 （3）在電磁感應電路中，相當于電源的導體（或線圈）兩端的電壓與恒定電流的電路中電源兩端的電壓一樣，等于路端電壓，而不等于電動勢。（除非切割磁感線的導體或線圈電阻為零） 2.【2017山西省臨汾市第一中學高三10月月考】如圖甲所示，固定軌道由傾角的斜導軌和水平導軌平滑連接而成，軌道所在空間存在方式豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場，兩導軌間距為L，上端用阻值為R的電阻連接。一電阻也為R的金屬桿MN從斜導軌上某一高度處，由靜止開始沿光滑的斜導軌下滑，一段時間后滑入水平導軌，其速率v隨時間t的變化關系如圖乙所示。桿MN始終垂直于導軌接觸良好，圖乙中為已知量，導軌電阻不計，求： （1）桿MN在傾斜導軌下滑時通過電阻R的最大感應電流； （2）桿MN運動過程中所受安培力的最大值。 【答案】（1）；（2） 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】解決本題的關鍵要讀取圖象中有效信息，正確分析棒的運動狀態(tài)，運用力學的規(guī)律，如平衡條件和動能定理等處理。 3.【2017黑龍江省大慶市高三上學期第一次質量檢測】(12分) 相距L＝1.5 m的足夠長金屬導軌豎直放置，質量為m1＝1 kg的金屬棒ab和質量為m2＝0.27 kg的金屬棒cd均通過棒兩端的套環(huán)水平地套在金屬導軌上，如圖（a）所示，虛線上方磁場方向垂直紙面向里，虛線下方磁場方向豎直向下，兩處磁場磁感應強度大小相同。ab棒光滑，cd棒與導軌間動摩擦因數(shù)為μ＝0.75，兩棒總電阻為1.8Ω，導軌電阻不計。t = 0時刻起，ab棒在方向豎直向上、大小按圖（b）所示規(guī)律變化的外力F作用下，由靜止沿導軌向上勻加速運動，同時也由靜止釋放cd棒。g取10 m/s2 （1）求磁感應強度B的大小和ab棒加速度大?。? （2）已知在2 s內外力F做功40 J，求這一過程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱； （3）求出cd棒達到最大速度所對應的時刻t1。 【答案】（1）1.2T；1m/s2（2）18J（3）2s 【解析】（1）經(jīng)過時間t，金屬棒ab的速率 回路中的感應電流為 對金屬棒ab，由牛頓第二定律得， 即 由圖b可知：t1=0 時，F(xiàn)1=11N ； t2 = 2 s時，F(xiàn)2 =14.6N ， 代入上式解得： （3）由題意可知：cd棒先做加速度逐漸減小的加速運動，當cd棒所受重力與滑動摩擦力相等時，速度達到最大；然后做加速度逐漸增大的減速運動，最后停止運動。 當cd棒速度達到最大時，有 又 vm=at1 整理得 考點：牛頓第二定律；安培力 【名師點睛】本題關鍵是根據(jù)法拉第電磁感應定律、歐姆定律、安培力公式、牛頓第二定律、運動學公式推導出拉力與時間的關系式，綜合性較強. 4.【2017吉林省長春市高三質量檢測】現(xiàn)代人喜歡到健身房騎車鍛煉，某同學根據(jù)所學知識設計了一個發(fā)電測速裝置，如圖所示。自行車后輪置于垂直車身平面向里的勻強磁場中，后輪圓形金屬盤在磁場中轉動時，可等效成一導體棒繞圓盤中心O轉動。已知磁感應強度B=0.5T，圓盤半徑l=0.3m，圓盤電阻不計。導線通過電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連，導線兩端a、b間接一阻值R=10Ω的小燈泡。后輪勻速轉動時，用電壓表測得a、b間電壓U=0.6V。 （1）與a連接的是電壓表的正接線柱還是負接線柱？ （2）圓盤勻速轉動10分鐘，則此過程中產(chǎn)生了多少電能？ （3）自行車車輪邊緣線速度是多少？ 【答案】（1）a點接電壓表的負接線柱；（2）21.6J（3）8m/s 考點：右手定則；焦耳定律；法拉第電磁感應定律 【名師點睛】本題關鍵是明確電壓的測量原理，然后結合法拉第電磁感應定律、線速度與角速度的關系、機械能的概念列式求解，不難。 5.【2017浙江省名校協(xié)作體高三上學期聯(lián)考】【加試題】（12分）如圖甲所示，兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導軌位于同一豎直面（紙面）內，其上端接一阻值為R的電阻；在兩導軌間 OO′ 下方區(qū)域內有垂直導軌平面向里的勻強磁場，磁感應強度為B．現(xiàn)使電阻為r、質量為m的金屬棒ab由靜止開始自 OO′ 位置釋放，向下運動距離d后速度不再變化。（棒ab與導軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導軌電阻不計）． （1）求棒ab在向下運動距離d過程中回路產(chǎn)生的總焦耳熱； （2）棒ab從靜止釋放經(jīng)過時間t0下降了,求此時刻的速度大小； （3）如圖乙在OO′ 上方區(qū)域加一面積為s的垂直于紙面向里的均勻磁場B，棒ab由靜止開始自 OO′ 上方一某一高度處釋放，自棒ab運動到OO′ 位置開始計時，B隨時間t的變化關系，式中k為已知常量；棒ab以速度v0進入OO′ 下方磁場后立即施加一豎直外力使其保持勻速運動。求在t時刻穿過回路的總磁通量和電阻R的電功率。 第23題圖甲 第23題圖乙 【答案】（1）（2）（3） （2） 由動量定理可知： 解得： （3）因為： 由法拉第電磁感應定律可得： 考點：法拉第電磁感應定律；動量定理.