最新高三物理之電磁感應(yīng)習(xí)題及答案詳解

1、(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁形式分冊裝訂！)一、選擇題(本題共10個小題，每小題4分，共40分)1(2009年湖北武漢市部分學(xué)校)在驗證楞次定律實驗中，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流下圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中正確的是()【解析】對選項A，由“來者拒之”，可判出線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場上端為N極，再由安培定則，可判出感應(yīng)電流的方向與圖中標(biāo)的方向相反，故選項A錯同理可判出B錯，C、D錯【答案】CD2如右圖所示，光滑的金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平

2、面向上，磁場區(qū)域足夠大導(dǎo)線ab、cd平行放置在導(dǎo)軌上，且都能自由滑動當(dāng)導(dǎo)線ab在拉力F作用下向左運動時，下列判斷錯誤的是()A導(dǎo)線cd也向左運動B導(dǎo)線cd內(nèi)有電流，方向為cdC磁場對ab的作用力方向向右D磁場對ab和cd的作用力方向相同【解析】導(dǎo)線ab在拉力F作用下向左運動，切割磁感線，由右手定則可判定產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向為acdba，對導(dǎo)線cd由左手定則，可判定其受安培力的方向為水平向左，從而使得cd也向左運動同理可判斷出磁場對ab的作用力方向向右，故D選項錯誤【答案】D3如右圖所示，豎直平面內(nèi)有一足夠長的金屬導(dǎo)軌，金屬導(dǎo)體棒ab在導(dǎo)軌上無摩擦地上下滑動，且導(dǎo)體棒ab與金屬導(dǎo)軌接觸良好，ab電

3、阻為R，其它電阻不計導(dǎo)體棒ab由靜止開始下落，過一段時間后閉合電鍵S，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒ab立即作變速運動，則在以后導(dǎo)體棒ab的運動過程中，下列說法是正確的是() A導(dǎo)體棒ab作變速運動期間加速度一定減少B單位時間內(nèi)克服安培力做的功全部轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為電熱C導(dǎo)體棒減少的機械能轉(zhuǎn)化為閉合電路中的電能和電熱之和，符合能的轉(zhuǎn)化和守恒定律D導(dǎo)體棒ab最后作勻速運動時，速度大小為v【解析】如果是加速運動，則運動速度增大，安培力增大，合外力減小，加速度減少；同理可得減速時加速度也減少，A對；由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律知B對C錯，做勻速運動時：mg可解得v，D對【答案】ABD4如右圖所示，線圈M和線圈P繞在同一鐵

4、芯上設(shè)兩個線圈中的電流方向與圖中所標(biāo)的電流方向相同時為正當(dāng)M中通入右圖中的哪種電流時，在線圈P中能產(chǎn)生正方向的恒定感應(yīng)電流()【解析】據(jù)楞次定律，P中產(chǎn)生正方向的恒定感應(yīng)電流說明M中通入的電流是均勻變化的，且方向為正方向時應(yīng)均勻減弱，故D正確【答案】D5如右圖所示，A、B為大小、形狀、匝數(shù)、粗細均勻相同，但用不同材料制成的線圈，兩線圈平面位于豎直方向且高度相同勻強磁場方向位于水平方向并與線圈平面垂直同時釋放A、B線圈，穿過勻強磁場后兩線圈都落到水平地面，但A線圈比B線圈先到達地面下面對兩線圈的描述中可能正確的是() AA線圈是用塑料制成的，B線圈是銅制成的BA線圈是用鋁制成的，B線圈是膠木制成

5、的CA線圈是用銅制成的，B線圈是塑料制成的DA線圈是用膠木制成的，B線圈是鋁制成的【答案】AD6如下圖甲所示，用裸導(dǎo)體做成U形框架abcd、ad與bc相距L0.2 m，其平面與水平面成30°角質(zhì)量為m1 kg的導(dǎo)體棒PQ與ab、cd接觸良好，回路的總電阻為R1 .整個裝置放在垂直于框架平面的變化磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化情況如圖乙所示(設(shè)圖甲中B的方向為正方向)t0時，B010 T、導(dǎo)體棒PQ與cd距離x00.5 m若PQ始終靜止，關(guān)于PQ與框架間的摩擦力大小在0t10.2 s時間內(nèi)的變化情況，g取10 m/s2，下面判斷正確的是()A一直增大B一直減小C先減小后增大

6、D先增大后減小【解析】由圖乙，B0/t150 T/s，t0時，回路所圍面積SLx00.1 m2，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E5 V，IE/R5 A，安培力FB0IL10 N，方向沿斜面向上而重力沿斜面方向的分力mgsin 30°5 N，小于安培力，故剛開始摩擦力沿斜面向下隨著安培力減小，沿斜面向下的摩擦力也減小，當(dāng)安培力等于重力沿斜面方向的分力時，摩擦力為零安培力再減小，摩擦力變?yōu)檠匦泵嫦蛏锨以龃?，故選項C對【答案】C7如右圖所示是穿過某閉合回路的磁通量隨時間t變化的規(guī)律圖象t1時刻磁通量1最大，t3時刻磁通量30，時間t1t2t1和t2t3t2相等，在t1和t2時間內(nèi)閉合線圈中感應(yīng)電動勢的平

7、均值分別為1和2，在t2時刻感應(yīng)電動勢的瞬時值為E，則()A.1>2 B.1<2C.1>E>2 D.2>E>1【解析】t圖象中，某兩點連線的斜率表示該段時間內(nèi)的；某點的斜率表示該時刻的.【答案】BD8如右圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一水平放置金屬棒ab以水平的初速v0拋出，設(shè)整個運動過程中金屬棒的取向保持不變且不計空氣阻力，則在金屬棒運動過程中，產(chǎn)生的感生電動勢大小變化情況是() A越來越大 B越來越小C保持不變 D無法判斷【解析】金屬棒做平拋運動，在水平方向上的運動是勻速直線運動，故產(chǎn)生的感生電動勢的大小保持不變錯誤的原因是只考慮到金屬棒是加速運動，

8、則沒有考慮到在水平方向(垂直于B方向)的情況【答案】C9如右圖所示，Q是單匝金屬線圈，MN是一個螺線管，它的繞線方法沒有畫出，Q的輸出端a、b和MN的輸入端c、d之間用導(dǎo)線相連，P是在MN的正下方水平放置的用細導(dǎo)線繞制的軟彈簧線圈若在Q所處的空間加上與環(huán)面垂直的變化磁場，發(fā)現(xiàn)在t1至t2時間段內(nèi)彈簧線圈處在收縮狀態(tài)，則所加磁場的磁感應(yīng)強度的變化情況可能是()【解析】在t1至t2時間段內(nèi)彈簧線圈處于收縮狀態(tài)，說明此段時間內(nèi)穿過線圈的磁通量變大，即穿過線圈的磁場的磁感應(yīng)強度變大，則螺線管中電流變大，單匝金屬線圈Q產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變大，所加磁場的磁感應(yīng)強度的變化率變大，即Bt圖線的斜率變大，選項D正

9、確【答案】D10(2009年高考寧夏理綜)醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度電磁血流計由一對電極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示由于血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差在達到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零在某次監(jiān)測中，兩觸點的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160V，磁感應(yīng)強度的大小為0.040 T則血流速度的近似值和電極a、b的正負為() A1.3 m

10、/s，a正、b負B2.7 m/s，a正、b負C1.3 m/s，a負、b正 D2.7 m/s，a負、b正【解析】由于正負離子在勻強磁場中，垂直于磁場方向運動，利用左手定則可以判斷：a電極帶正電，b電極帶負電血液流動速度可根據(jù)離子所受的電場力和洛倫茲力的合力為0，即qvBqE得v1.3 m/s.【答案】A二、非選擇題(本題共6個小題，共60分)11(8分)如下圖所示為某校操場上，兩同學(xué)相距L為10 m左右，在東偏北、西偏南11°的沿垂直于地磁場方向的兩個位置上，面對面將一并聯(lián)銅芯雙絞線，像甩跳繩一樣搖動，并將線的兩端分別接在靈敏電流計上，雙絞線并聯(lián)后的電阻R約為2 ，繩搖動的頻率配合節(jié)拍

11、器的節(jié)奏，保持在頻率f為2 Hz左右如果同學(xué)搖動繩子的最大圓半徑h約為1 m，電流計讀數(shù)的最大值I約為3 mA，(1)試估算地磁場的磁感應(yīng)強度的數(shù)量級為_；數(shù)學(xué)表達式B_.(由R、I、L、f、h等已知量表示)(2)將兩人站立的位置，改為與剛才方向垂直的兩點上，那么電流計讀數(shù)約為_【解析】(1)在搖動繩子的過程中，繩切割地磁場，當(dāng)擺動速度與地磁場垂直時，感應(yīng)電動勢最大，電流最大由EBLv，vR2fh及EIR得：地磁場的磁感應(yīng)強度的數(shù)學(xué)表達式為B，將對應(yīng)數(shù)值代入，有B5×105 T，故地磁場的磁感應(yīng)強度的數(shù)量級為105 T.(2)當(dāng)站立方向改為與(1)中方向垂直時，繩子沒有切割磁感線，故

12、電流計示數(shù)為零【答案】(1)105TB(2)零12(8分)如右圖所示，磁場的方向垂直于xy平面向里，磁感強度B沿y方向沒有變化，沿x方向均勻增加，每經(jīng)過1 cm增加量為1.0×104 T，即1.0×104 T/cm，有一個長L20 cm，寬h10 cm的不變形的矩形金屬線圈，以v20 cm/s的速度沿x方向運動則線圈中感應(yīng)電動勢E為_，若線圈電阻R0.02 ，為保持線圈的勻速運動，需要外力大小為_【答案】4×105V4×107 N13(10分)如下圖所示，固定在勻強磁場中的水平導(dǎo)軌abcd的間距L10.5 m，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離L20.8 m

13、，整個閉合回路的電阻為R0.2 ，磁感應(yīng)強度為B01 T的勻強磁場豎直向下穿過整個回路ad桿通過滑輪和細繩接一個質(zhì)量m0.04 kg的物體，不計一切摩擦現(xiàn)使磁場以0.2 T/s的變化率均勻地增大，求經(jīng)過多少時間物體剛好離開地面？(g取10 m/s2)【解析】物體剛要離開地面時，其受到的拉力F等于它的重力mg，而拉力F等于棒所受的安培力，即：mgIL1其中為t時刻的磁感應(yīng)強度，I為感應(yīng)電流感應(yīng)電動勢EL1L2感應(yīng)電流I由上述兩式可得：·5 s.【答案】5 s14(10分)如右圖所示，一根電阻為R12 的電阻絲做成一個半徑為r1 m的圓形導(dǎo)線框，豎直放置在水平勻強磁場中，線框平面與磁場方

14、向垂直，磁感強度為B0.2 T，現(xiàn)有一根質(zhì)量為m0.1 kg、電阻不計的導(dǎo)體棒，自圓形線框最高點靜止起沿線框下落，在下落過程中始終與線框良好接觸，已知下落距離為時，棒的速度大小為v1 m/s，下落到經(jīng)過圓心時棒的速度大小為v2 m/s，試求：(1)下落距離為時棒的加速度；(2)從開始下落到經(jīng)過圓心的過程中線框中產(chǎn)生的熱量【解析】(1)金屬棒下落距離為時，金屬棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動勢EB(r)v1此時，金屬圓環(huán)為外電路，等效電阻為R1 ，金屬棒中的電流為I金屬棒受的安培力為FBIL0.12 N由mgFma得：ag10101.28.8(m/s2)(2)由能量守恒電功率

15、得mgrQmv0所以，從開始下落到經(jīng)過圓心的過程中線框中產(chǎn)生的熱量為Qmgrmv0.1×10×1 J×0.1×2 J0.44 J.【答案】(1)8.8 (m/s2)(2)0.44 J15(12分)如右圖所示，半徑為a的圓環(huán)電阻不計，放置在垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，環(huán)內(nèi)有一導(dǎo)體棒電阻為r，可以繞環(huán)勻速轉(zhuǎn)動將電阻R，開關(guān)S連接在環(huán)和棒的O端，將電容器極板水平放置，并聯(lián)在R和開關(guān)S兩端(1)開關(guān)S斷開，極板間有一帶正電q，質(zhì)量為m的粒子恰好靜止，試判斷OM的轉(zhuǎn)動方向和角速度的大小(2)當(dāng)S閉合時，該帶電粒子以g的加速度向下運動，則R是r的幾倍

16、？【解析】(1)由于粒子帶正電，故電容器上極板為負極，根據(jù)右手定則，OM應(yīng)繞O點逆時針方向轉(zhuǎn)動粒子受力平衡，mgqEBa2當(dāng)S斷開時，UE.解得.(2)當(dāng)S閉合時，根據(jù)牛頓第二定律mgqm·gU·R解得3.【答案】(1)OM應(yīng)繞O點逆時針轉(zhuǎn)動(2)316(12分)(2010年南通測試)如圖甲所示，ABCD為一足夠長的光滑絕緣斜面，EFGH范圍內(nèi)存在方向垂直斜面的勻強磁場，磁場邊界EF、HG與斜面底邊AB平行一正方向金屬框abcd放在斜面上，ab邊平行于磁場邊界現(xiàn)使金屬框從斜面上某處由靜止釋放，金屬框從開始運動到cd邊離開磁場的過程中，其運動的vt圖象如圖乙所示已知金屬框電阻為R，質(zhì)量為m，重力加速度為g，圖乙中金屬框運動的各個時刻及對應(yīng)的速度均為已知量，求：(1)斜面傾角的正弦值和磁場區(qū)域的寬度d；(2)金屬框cd邊到達磁場邊界EF前瞬間的加速度；(3)金屬框穿過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q.【解析】(1)由圖乙可知，在0t1時間內(nèi)金屬框運動的加速度a1設(shè)斜面的傾角為，由牛頓第二定律有a1gsin 解得sin t12t1時間內(nèi)，金屬框勻速進入磁場，則金屬框的邊長l0v1t1在2t13t1時間內(nèi)，金屬框運動位移s則磁場的寬度dl0s.(2)在t