2011高考物理二輪復習 交變電流和電磁感應專題預測4

1、2011高考物理二輪復 習交變電流和電磁感應專題預測4一、選擇題(本題共10小題,共40分.在每小題給出的四個選項中,有的只有一個選項正確,有的有多個選項正確.全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分1.如圖12-1所示，金屬桿ab、cd可以在光滑導軌PQ和RS上滑動，勻強磁場方向垂直紙面向里，當ab、cd分別以速度v1、v2滑動時，發(fā)現(xiàn)回路感生電流方向為逆時針方向，則v1和v2的大小、方向可能是()圖12-1A.v1v2,v1向右，v2向左B.v1v2,v1和v2都向左C.v1=v2,v1和v2都向右D.v1=v2,v1和v2都向左解析:因回路abdc中產(chǎn)生逆時針方向的感生電流，

2、由題意可知回路abdc的面積應增大，選項A、C、D錯誤，B正確.答案:B2.(2011·河北唐山高三模擬)如圖12-2所示，把一個閉合線圈放在蹄形磁鐵兩磁極之間(兩磁極間磁場可視為勻強磁場)，蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞OO軸轉(zhuǎn)動.當蹄形磁鐵勻速轉(zhuǎn)動時，線圈也開始轉(zhuǎn)動，當線圈的轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后，有()圖12-2A.線圈與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動方向相同B.線圈與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動方向相反C.線圈中產(chǎn)生交流電D.線圈中產(chǎn)生為大小改變、方向不變的電流解析:本題考查法拉第電磁感應定律、楞次定律等考點.根據(jù)楞次定律的推廣含義可知A正確、B錯誤；最終達到穩(wěn)定狀態(tài)時磁鐵比線圈的轉(zhuǎn)速大，則磁鐵相對線圈中心軸做勻速圓周運

3、動，所以產(chǎn)生的電流為交流電.答案:AC3.如圖12-3 所示,線圈M和線圈P繞在同一鐵芯上.設兩個線圈中的電流方向與圖中所標的電流方向相同時為正.當M中通入下列哪種電流時,在線圈P中能產(chǎn)生正方向的恒定感應電流()圖12-3圖12-4解析:據(jù)楞次定律，P中產(chǎn)生正方向的恒定感應電流說明M中通入的電流是均勻變化的，且方向為正方向時應均勻減弱，故D正確.答案:D4.如圖12-5所示，邊長為L的正方形導線框質(zhì)量為m，由距磁場H高處自由下落，其下邊ab進入勻強磁場后，線圈開始做減速運動，直到其上邊cd剛剛穿出磁場時，速度減為ab邊進入磁場時的一半，磁場的寬度也為L，則線框穿越勻強磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為(

4、)圖12-5A.2mgLB.2mgL+mgHC.D.解析:設剛進入磁場時的速度為v1,剛穿出磁場時的速度線框自開始進入磁場到完全穿出磁場共下落高度為2L.由題意得由得.C選項正確.答案:C5.如圖12-6(a)所示,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方懸掛一相同線圈Q,P和Q共軸,Q中通有變化電流,電流隨時間變化的規(guī)律如圖12-6(b)所示,P所受的重力為G,桌面對P的支持力為FN,則()圖12-6A.t1時刻FNGB.t2時刻FNGC.t3時刻FNGD.t4時刻FN=G6.用相同導線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導體線框，以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖12-7所示.在每個線框進入磁場

5、的過程中，M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是()圖12-7A.UaUbUcUdB.UaUbUdUcC.Ua=UbUd=UcD.UbUaUdUc解析:線框進入磁場后切割磁感線,a、b產(chǎn)生的感應電動勢是c、d電動勢的一半.而不同的線框的電阻不同.設a線框電阻為4r,b、c、d線框的電阻分別為6r、8r、6r,則,所以B正確.答案:B7.(2011·安徽皖南模擬)如圖12-8所示，用一塊金屬板折成橫截面為“”形的金屬槽放置在磁感應強度為B的勻強磁場中，并以速度v1向右勻速運動，從槽口右側(cè)射入的帶電微粒的速度是v2，如果微粒進入槽后恰能做勻速圓周運動，則微粒做勻

6、速圓周運動的軌道半徑r和周期T分別為()圖12-8A.B.C.D.解析:金屬板折成“”形的金屬槽放在磁感應強度為B的勻強磁場中，并以速度v1向右勻速運動時，左板將切割磁感線，上、下兩板間產(chǎn)生電勢差，由右手定則可知上板為正，下板為負，微粒做勻速圓周運動，則重力等于電場力，方向相反，故有向心力由洛倫茲力提供，所以得，周期，故B項正確.答案:B8.超導磁懸浮列車是利用超導體的抗磁作用使列車車體向上浮起，同時通過周期性地變換磁極方向而獲得推進動力的新型交通工具.其推進原理可以簡化為如圖12-9所示的模型:在水平面上相距L的兩根平行直導軌間，有豎直方向等距離分布的勻強磁場B1和B2，且B1=B2=B，每

7、個磁場的寬度都是l，相間排列，所有這些磁場都以相同的速度向右勻速運動，這時跨在兩導軌間的長為L、寬為l的金屬框abcd(懸浮在導軌上方)在磁場力作用下也將會向右運動.設金屬框的總電阻為R，運動中所受到的阻力恒為Ff，金屬框的最大速度為vm，則磁場向右勻速運動的速度v可表示為()圖12-9A.v=(B2L2vmFfR)/B2L2B.v=(4B2L2vm+FfR)/4B2L2C.v=(4B2L2vmFfR)/4B2L2D.v=(2B2L2vm+FfR)/2B2L2解析:導體棒ad和bc各以相對磁場的速度(vvm)切割磁感線運動，由右手定則可知回路中產(chǎn)生的電流方向為abcda,回路中產(chǎn)生的電動勢為E

8、=2BL(vvm),回路中電流為I=2BL(vvm)/R,由于左右兩邊ad和bc均受到安培力，則合安培力為F合=2×BLI=4B2L2(vvm)/R，依題意金屬框達到最大速度時受到的阻力與安培力平衡，則Ff=F合，解得磁場向右勻速運動的速度v=(4B2L2vm+FfR)/4B2L2,B對.答案:B9.矩形導線框abcd放在勻強磁場中,磁感線方向與線圈平面垂直,磁感應強度B隨時間變化的圖象如圖12-10甲所示,t=0時刻,磁感應強度的方向垂直紙面向里.在04 s時間內(nèi),線框中的感應電流(規(guī)定順時針方向為正方向)、ab邊所受安培力(規(guī)定向上為正方向)隨時間變化的圖象分別為圖乙中的()甲乙

9、圖12-0解析:在01 s內(nèi),穿過線框中的磁通量為向里的減少,由楞次定律,感應電流的磁場垂直紙面向里,由安培定則,線框中感應電流的方向為順時針方向.由法拉第電磁感應定律,E一定,由故I一定.由左手定則,ab邊受的安培力向上.由于磁場變?nèi)?故安培力變小.同理可判出在12 s內(nèi),線框中感應電流的方向為順時針方向,ab邊受的安培力為向下的變強.23 s內(nèi),線框中感應電流的方向為逆時針方向,ab邊受的安培力為向上的變?nèi)?因此選項AD對.答案:AD10.如圖12-11甲所示,用裸導體做成U形框架abcd,ad與bc相距L=0.2 m,其平面與水平面成=30°角.質(zhì)量為m=1 kg的導體棒PQ與

10、ad、bc接觸良好,回路的總電阻為R=1 .整個裝置放在垂直于框架平面的變化磁場中,磁場的磁感應強度B隨時間t的變化情況如圖乙所示(設圖甲中B的方向為正方向).t=0時,B0=10 T、導體棒PQ與cd的距離x0=0.5 m.若PQ始終靜止,關于PQ與框架間的摩擦力大小在0t1=0.2 s時間內(nèi)的變化情況,下面判斷正確的是()圖12-11A.一直增大B.一直減小C.先減小后增大D.先增大后減小解析:由圖乙,t=0時,回路所圍面積S=Lx0=0.1 m2,產(chǎn)生的感應電動勢,安培力F=B0IL=10 N,方向沿斜面向上.而下滑力mgsin30°=5 N,小于安培力,故剛開始摩擦力沿斜面向

11、下.隨著安培力減小,沿斜面向下的摩擦力也減小,當安培力等于下滑力時,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:C二、填空題(共2小題，共12分)11.(6分)如圖12-12所示,有一彎成角的光滑金屬導軌POQ,水平放置在磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向與導軌平面垂直.有一金屬棒MN與導軌的OQ邊垂直放置,金屬棒從O點開始以加速度a向右運動,求t秒末時,棒與導軌所構(gòu)成的回路中的感應電動勢是_.圖12-12解析:該題求的是t秒末感應電動勢的瞬時值,可利用公式E=Blv求解,而上面錯誤解法求的是平均值.開始運動t秒末時,金屬棒切割磁感線的有效長度為根據(jù)運動學公式,這

12、時金屬棒切割磁感線的速度為v=at.由題知B、L、v三者互相垂直,有,即金屬棒運動t秒末時,棒與導軌所構(gòu)成的回路中的感應電動勢是答案:12.(6分)如圖12-13所示,有一閉合的矩形導體框,框上M、N兩點間連有一電壓表,整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中,且框面與磁場方向垂直.當整個裝置以速度v向右勻速平動時,M、N之間有無電勢差?_(填“有”或“無”)，電壓表的示數(shù)為_.圖12-13解析:當矩形導線框向右平動切割磁感線時,AB、CD、MN均產(chǎn)生感應電動勢,其大小均為BLv,根據(jù)右手定則可知,方向均向上.由于三個邊切割產(chǎn)生的感應電動勢大小相等,方向相同,相當于三個相同的電源并聯(lián),回路中沒有

13、電流.而電壓表是由電流表改裝而成的,當電壓表中有電流通過時,其指針才會偏轉(zhuǎn).既然電壓表中沒有電流通過,其示數(shù)應為零.也就是說,M、N之間雖有電勢差BLv,但電壓表示數(shù)為零.答案:有0三、計算、論述題(共4個題,共48分.解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13.(10分)如圖12-14所示是一種測量通電線圈中磁場的磁感應強度B的裝置,把一個很小的測量線圈A放在待測處,線圈與測量電荷量的沖擊電流計G串聯(lián),當用雙刀雙擲開關S使螺線管的電流反向時,測量線圈中就產(chǎn)生感應電動勢,從而引起電荷的遷移,由表G測出電荷量Q,就

14、可以算出線圈所在處的磁感應強度B.已知測量線圈的匝數(shù)為N,直徑為d,它和表G串聯(lián)電路的總電阻為R,則被測出的磁感應強度B為多大?圖12-14解析:當雙刀雙擲開關S使螺線管的電流反向時,測量線圈中就產(chǎn)生感應電動勢,根據(jù)法拉第電磁感應定律可得:由歐姆定律和電流的定義得:即聯(lián)立可解得:答案:14.(12分)如圖12-15所示,線圈內(nèi)有理想邊界的磁場,開始時磁場的磁感應強度為B0.當磁場均勻增加時,有一帶電微粒靜止于平行板(兩板水平放置)電容器中間,若線圈的匝數(shù)為n,平行板電容器的板間距離為d,粒子的質(zhì)量為m,帶電荷量為q.(設線圈的面積為S)求:圖12-15(1)開始時穿過線圈平面的磁通量的大小.(

15、2)處于平行板電容器間的粒子的帶電性質(zhì).(3)磁感應強度的變化率.解析:(1)=B0S.(2)由楞次定律,可判出上板帶正電,故推出粒子應帶負電.(3),=B·S,聯(lián)立解得:答案:(1)B0S(2)負電(3)15.(12分)兩根光滑的長直金屬導軌MN、MN平行置于同一水平面內(nèi)，導軌間距為l，電阻不計，M、M處接有如圖12-16所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C.長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導軌放置，導軌處于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中.ab在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸，在ab運動距離為s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求

16、:圖12-16(1)ab運動速度v的大??；(2)電容器所帶的電荷量q.解析:本題是電磁感應中的電路問題,ab切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢為電源.電動勢可由E=Blv計算.其中v為所求,再結(jié)合閉合(或部分)電路歐姆定律、焦耳定律、電容器及運動學知識列方程可解得.(1)設ab上產(chǎn)生的感應電動勢為E，回路中的電流為I,ab運動距離s所用時間為t,三個電阻R與電源串聯(lián),總電阻為4R,則E=Blv由閉合電路歐姆定律有由焦耳定律有Q=I2(4R)t由上述方程得(2)設電容器兩極板間的電勢差為U,則有U=IR電容器所帶電荷量q=CU解得答案:(1)(2)16.(14分)如圖12-17所示,水平地面上方的H高區(qū)域

17、內(nèi)有勻強磁場,水平界面PP是磁場的上邊界,磁感應強度為B,方向是水平的,垂直于紙面向里.在磁場的正上方,有一個位于豎直平面內(nèi)的閉合的矩形平面導線框abcd,ab長為l1,bc長為l2,Hl2,線框的質(zhì)量為m,電阻為R.使線框abcd從高處自由落下,ab邊下落的過程中始終保持水平,已知線框進入磁場的過程中的運動情況是:cd邊進入磁場以后,線框先做加速運動,然后做勻速運動,直到ab邊到達邊界PP為止.從線框開始下落到cd邊剛好到達水平地面的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求:圖12-17(1)線框abcd在進入磁場的過程中,通過導線的某一橫截面的電荷量是多少?(2)線框是從cd邊距邊界PP多高處開始下落的?(3)線框的cd邊到達地面時線框的速度大小是多少?解析:(1)設線框abcd進入磁場的過程所用時間為t,通過線框的平均電流為I,平均感應電動勢為,則,=Bl1l2通過導線的某一橫截面的電荷量解得(2)設線框從cd邊距