2018高考物理試題分類解析-電磁感應(yīng)

./2018年高考物理試題分類解析：電磁感應(yīng)全國1卷17．如圖,導(dǎo)體軌道OPQS固定,其中PQS是半圓弧,Q為半圓弧的中心,O為圓心。軌道的電阻忽略不計(jì)。OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿。M端位于PQS上,OM與軌道接觸良好。空間存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,現(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置并固定〔過程Ⅰ；再使磁感應(yīng)強(qiáng)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[解析]在過程Ⅰ中,在過程Ⅱ中二者相等,解得=。[答案]17．B全國1卷19．A．開關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)B．開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C．開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D．開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)[解析]A．開關(guān)閉合后的瞬間,鐵芯內(nèi)磁通量向右并增加,根據(jù)楞次定律,左線圈感應(yīng)電流方向在直導(dǎo)線從南向北,其磁場在其上方向里,所以小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng),A正確；B、C直導(dǎo)線無電流,小磁針恢復(fù)圖中方向。D．開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間,電流方向與A相反,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng),D正確。[答案]19.AD全國2卷18．如圖,在同一平面內(nèi)有兩根平行長導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,區(qū)域?qū)挾染鶠閘,磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動(dòng),線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的正確圖線可能是[解析]如圖情況下,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,當(dāng)前邊在向里的磁場時(shí),電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,但因?yàn)閮蓪?dǎo)體棒之間距離為磁場寬度的倍,所以有一段時(shí)間兩個(gè)導(dǎo)體棒都在同一方向的磁場中,感應(yīng)電流方向相反,總電流為0,所以選D.[答案]18．D全國3卷20．如圖〔a,在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電流i,i的變化如圖〔b所示,規(guī)定從Q到P為電流的正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢A．在時(shí)為零B．在時(shí)改變方向C．在時(shí)最大,且沿順時(shí)針方向D．在時(shí)最大,且沿順時(shí)針方向[解析]根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢,即為的導(dǎo)數(shù),有,S不變,與B成正比,所以,E與i的導(dǎo)數(shù)成正比,據(jù)此可以畫出E-t圖象如下：從圖象可以看出：A．在時(shí)為零,正確；B．在時(shí)改變方向,錯(cuò)誤；C．在時(shí)為負(fù)最大,且沿順時(shí)針方向,正確；D．在時(shí)為正最大,且沿逆時(shí)針方向,D錯(cuò)誤。[答案]20．AC天津卷12．真空管道超高速列車的動(dòng)力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動(dòng)動(dòng)能的裝置。圖1是某種動(dòng)力系統(tǒng)的簡化模型,圖中粗實(shí)線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌,電阻忽略不計(jì),ab和cd是兩根與導(dǎo)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(dǎo)軌良好接觸,其間距也為l,列車的總質(zhì)量為m。列車啟動(dòng)前,ab、cd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,如圖1所示,為使列車啟動(dòng),需在M、N間連接電動(dòng)勢為E的直流電源,電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì),列車啟動(dòng)后電源自動(dòng)關(guān)閉?！?要使列車向右運(yùn)行,啟動(dòng)時(shí)圖1中M、N哪個(gè)接電源正極,并簡要說明理由；〔2求剛接通電源時(shí)列車加速度a的大??；〔3列車減速時(shí),需在前方設(shè)置如圖2所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場寬度和相鄰磁場間距均大于l。若某時(shí)刻列車的速度為,此時(shí)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？12.[答案]1〔1M接電源正極,列車要向右運(yùn)動(dòng),安培力方向應(yīng)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。學(xué)#科網(wǎng)〔2由題意,啟動(dòng)時(shí)ab、cd并聯(lián),設(shè)回路總電阻為,由電阻的串并聯(lián)知識(shí)得①；設(shè)回路總電阻為I,根據(jù)閉合電路歐姆定律有②設(shè)兩根金屬棒所受安培力之和為F,有F=BIl③根據(jù)牛頓第二定律有F=ma④,聯(lián)立①②③④式得⑤〔3設(shè)列車減速時(shí),cd進(jìn)入磁場后經(jīng)時(shí)間ab恰好進(jìn)入磁場,此過程中穿過兩金屬棒與導(dǎo)軌所圍回路的磁通量的變化為,平均感應(yīng)電動(dòng)勢為,由法拉第電磁感應(yīng)定律有⑥,其中⑦；設(shè)回路中平均電流為,由閉合電路歐姆定律有⑧設(shè)cd受到的平均安培力為,有⑨以向右為正方向,設(shè)時(shí)間內(nèi)cd受安培力沖量為,有⑩同理可知,回路出磁場時(shí)ab受安培力沖量仍為上述值,設(shè)回路進(jìn)出一塊有界磁場區(qū)域安培力沖量為,有?設(shè)列車停下來受到的總沖量為,由動(dòng)量定理有聯(lián)立⑥⑦⑧⑨⑩??式得。討論：若恰好為整數(shù),設(shè)其為n,則需設(shè)置n塊有界磁場,若不是整數(shù),設(shè)的整數(shù)部分為N,則需設(shè)置N+1塊有界磁場。XX省卷9．如圖所示,豎直放置的形光滑導(dǎo)軌寬為L,矩形勻強(qiáng)磁場Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放,進(jìn)入磁場Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等．金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R,與導(dǎo)軌接觸良好,其余電阻不計(jì),重力加速度為g．金屬桿〔A剛進(jìn)入磁場Ⅰ時(shí)加速度方向豎直向下〔B穿過磁場Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間〔C穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為4mgd〔D釋放時(shí)距磁場Ⅰ上邊界的高度h可能小于[解析]設(shè)進(jìn)入磁場時(shí)速度為,出磁場時(shí)速度為,因?yàn)檫M(jìn)入磁場Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等．而在間距中,,是勻加速運(yùn)動(dòng),所以在磁場中,做減速運(yùn)動(dòng),是非勻減速運(yùn)動(dòng),所以剛進(jìn)入磁場Ⅰ時(shí)加速度方向豎直向上,A錯(cuò)誤；因?yàn)樵诖艌鲋?加速度大小為,隨著速度的減小,加速度減小,所以是加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng),可以畫出圖象草圖如下：因?yàn)槲灰葡嗟榷紴?所以,即B正確；在穿過兩個(gè)磁場和一個(gè)間距的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理,在間距中,解得,C正確；在磁場中,加速度〔設(shè)向上為正,所以,在進(jìn)入磁場前,,所以h>,D錯(cuò)誤。[答案]9．BCXX省卷13．〔15分如圖所示,兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為,間距為d．導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直．質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上,距底端的距離為s,導(dǎo)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(dǎo)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．[答案]13．〔1勻加速直線運(yùn)動(dòng)v2=2as解得〔2安培力F安=IdB金屬棒所受合力牛頓運(yùn)動(dòng)定律F=ma解得〔3運(yùn)動(dòng)時(shí)間電荷量Q=It解得7.如圖,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中,有一面積為S的矩形單匝閉合導(dǎo)線abcd,ab邊與磁場方向垂直,線框的電阻為R。使線框以恒定角速度