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文檔簡(jiǎn)介
20212025年高考物理真題知識(shí)點(diǎn)分類匯編之電磁感應(yīng)(三)
一,選擇題(共10小題)
1.(2023?北京)如圖所示,L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈,P、Q是兩個(gè)相同的小燈泡。開始時(shí),
開關(guān)S處于閉合狀態(tài),P燈微亮,Q燈正常發(fā)光,斷開開關(guān)()
A.P與Q同時(shí)熄滅B.P比Q先熄滅
C.Q閃亮后再熄滅D.P閃亮后再熄滅
2.(2023?江蘇)如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),OC導(dǎo)體棒的O端位于圓心,棒的中
點(diǎn)A位于磁場(chǎng)區(qū)域的邊緣?,F(xiàn)使導(dǎo)體棒繞。點(diǎn)在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。O、A、C點(diǎn)電勢(shì)分別為(po、(PA、
cpc,則()
?,、、
/XX4XX'[A']
\xx。xx:C/
A.(po>(pcB.(pC>(pA
C.(pO=(pAD.(po-(PA=(PA-(pc
3.(2023?北京)如圖所示,光滑水平面上的正方形導(dǎo)線框,以某一初速度進(jìn)入豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)并最
終完全穿出,線框的邊長小于磁場(chǎng)寬度。下列說法正確的是()
XXXX
XXXX
XXXX
A.線框進(jìn)磁場(chǎng)的過程中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向
B.線框出磁場(chǎng)的過程中做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
C.線框在進(jìn)和出的兩過程中產(chǎn)生的焦耳熱相等
D.線框在進(jìn)和出的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等
4.(2023?重慶)如圖所示,與水平面夾角為0的絕緣斜面上固定有光滑U形金屬導(dǎo)軌。質(zhì)量為m、電阻
不可忽略的導(dǎo)體桿MN沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng),以人小為v的速度進(jìn)入方向垂直于導(dǎo)軌平面向卜.的勻強(qiáng)磁場(chǎng)
區(qū)域,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間t后,速度大小變?yōu)?v。運(yùn)動(dòng)過程中桿與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,導(dǎo)軌的電
阻忽略不計(jì),重力加速度為g。桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的此段時(shí)間內(nèi)()
B.桿沿軌道下滑的距離為|vl
C,流過桿感應(yīng)電流的平均電功率等于重力的平均功率
D.桿所受安培力的沖量大小為mgtsin。-mv
5.(2023?乙卷)一學(xué)生小組在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí).,進(jìn)行了如下比較實(shí)驗(yàn)。用圖(a)所示的纏繞方式,
將漆包線分別繞在幾何尺寸相同的有機(jī)玻璃管和金屬鋁管上,漆包線的兩端與電流傳感器接通。兩管皆
豎直放置,將一很小的強(qiáng)磁體分別從管的上端由靜止釋放,在管內(nèi)下落至管的下端。實(shí)驗(yàn)中電流傳感器
測(cè)得的兩管上流過漆包線的電流I隨時(shí)間t的變化分別如圖(b)和圖(c)所示,分析可知()
B.在鋁管中下落,小磁體做勻變速運(yùn)動(dòng)
C.在玻璃管中下落,小磁體受到的電磁阻力始終保持不變
D.用鋁管時(shí)測(cè)得的電流第一個(gè)峰到最后一個(gè)峰的時(shí)間間隔比用玻璃管時(shí)的短
6.(2023?重慶)某小組設(shè)計(jì)了一種呼吸監(jiān)測(cè)方案:在人身上纏繞彈性金屬線圈,觀察人呼吸時(shí)處于勻強(qiáng)
磁場(chǎng)中的線圈面積變化產(chǎn)生的電壓,了解人的呼吸狀況。如圖所示,線圈P的匝數(shù)為N,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)
強(qiáng)度大小為B,方向與線圈軸線的夾角為8。若某次吸氣時(shí),在t時(shí)間內(nèi)每匝線圈面積增加了S,則線
圈P在該時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()
BSsinOBScos3
C.---------D.---------
7.(2023?遼寧)如圖,空間中存在水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一導(dǎo)體棒繞固定的豎直軸OP在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),
且始終平行于OP。導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)差U隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是()
8.(2023?福建)如圖,M、N是兩根固定在水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌足夠長且電阻可忽略不計(jì);
導(dǎo)軌間有一-垂直于水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其左邊界00'垂直于導(dǎo)軌:阻值恒定的兩均勻金屬棒a、b
均垂直于導(dǎo)軌放置.,b始終固定。a以一定初速度進(jìn)入磁場(chǎng),此后運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良
好,并與b不相碰。以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平向右為正方向建立x軸坐標(biāo);在移動(dòng)過程中,a的速度記為
v,a克服安培力做功的功率記為P。下列v或P隨x變化的圖像中,可能正確的是(
aO'
印,
:xXXXXM
XXXXX
:xXXXXN
o
V
9.(2023?浙江)如圖所示,質(zhì)量為M、電阻為R、長為L的導(dǎo)體棒,通過兩根長均為1、質(zhì)量不計(jì)的導(dǎo)電
細(xì)桿連在等高的兩固定點(diǎn)上,固定點(diǎn)間距也為L。細(xì)桿通過開關(guān)S可與直流電源Eo或理想二極管串接。
在導(dǎo)體棒所在空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上、大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),不計(jì)空氣阻力和其它電阻。
開關(guān)S接1,當(dāng)導(dǎo)體棒靜止時(shí),細(xì)桿與豎直方向的夾角然后開關(guān)S接2,棒從右側(cè)開始運(yùn)動(dòng)完成
A.電源電動(dòng)勢(shì)電=烏攀R
ZoL
B.棒消耗的焦耳熱Q=(1-冬)Mgl
C.從左向右運(yùn)動(dòng)時(shí),最大擺角小于f
4
D.棒兩次過最低點(diǎn)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等
10.(2023?湖北)近場(chǎng)通信(NPC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行通訊,其天線類似一個(gè)壓平的線圈,線圈
尺寸從內(nèi)到外逐漸變大。如圖所示,一正方形NFC線圈共3匝,其邊長分別為1.0cm、1.2cm和1.4cm,
圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時(shí)與內(nèi)部線圈絕緣。若勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直通過此線圈,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為
IO3T/S,則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最接近()
天線
A.0.30VB.0.44VC.0.59VD.4.3V
二.多選題(共2小題)
(多選)11.(2024?選擇性)如圖,兩條“八”形的光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,間距為L,
左、右兩導(dǎo)軌面與水平面夾角均為30°,均處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B和
Bo將有?定阻值的導(dǎo)體棒ab、cd放置在導(dǎo)軌.匕同時(shí)由靜止釋放,兩棒在下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直
并接觸良好。ab、cd的質(zhì)量分別為2m和m,長度均為L。導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì),重力加速度大小為
B.ab中中流趨于某孑
3BL
C.ab與cd加速度大小之比始終為2:I
D.兩棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)始終相等
(多選)12.(2024?甲卷)如圖,一絕緣細(xì)繩跨過兩個(gè)在同一豎直面(紙面)內(nèi)的光滑定滑輪,繩的一端
連接?矩形金屬線框,另?端連接?物塊。線框與左側(cè)滑輪之間的虛線區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁
場(chǎng),磁場(chǎng)上下邊界水平,在t=0時(shí)刻線框的上邊框以不同的初速度從磁場(chǎng)下方進(jìn)入磁場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)過程中,
線框始終在紙面內(nèi)且上下邊框保持水平。以向上為速度的正方向,下列線框的速度v隨時(shí)間t變化的圖
像中可能正確的是()
三,解答題(共8小題)
13.(2024?湖北)如圖所示,兩足夠長平行金屬直導(dǎo)軌MN、PQ的間距為L,固定在同一水平面內(nèi),直導(dǎo)
軌在左端M、P點(diǎn)分別與兩條豎直固定、半徑為L的;圓弧導(dǎo)軌相切。MP連線與直導(dǎo)軌垂直,其左側(cè)
無磁場(chǎng),右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。長為L、質(zhì)量為m、電阻為R的金
屬棒ab跨放在兩圓弧導(dǎo)軌的最高點(diǎn)。質(zhì)量為2m、電阻為6R的均勻金屬絲制成一個(gè)半徑為L的圓環(huán),
水平放置在兩直導(dǎo)筑上,其圓心到兩直導(dǎo)軌的距離相等。忽略導(dǎo)筑的電阻、所有摩擦以及金屬環(huán)的可能
形變,金屬棒、金屬環(huán)均與導(dǎo)軌始終接觸良好,重力加速度大小為g?,F(xiàn)將金屬棒ab由靜止釋放,求:
(I)ab剛越過MP時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小。
(2)金屬環(huán)剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小。
(3)為使ab在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中不與金屬環(huán)接觸,金屬環(huán)圓心初始位置到MP的最小距離。
14.(2024?北京)如圖甲所示為某種“電磁槍”的原理圖,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩根相距L的平行
長直金屬導(dǎo)軌水平放置,左端接電容為C的電容器,一導(dǎo)體棒放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直巨接觸良好,
不計(jì)導(dǎo)軌電阻及導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的摩擦。已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m、接入電
路的電阻為R,開關(guān)閉合前電容器的電荷量為Q。
(I)求閉合開關(guān)瞬間通過導(dǎo)體棒的電流I;
(2)求閉合開關(guān)瞬間導(dǎo)體棒的加速度大小a;
(3)在圖乙中定性畫出閉合開關(guān)后導(dǎo)體棒的速度v隨時(shí)間t的變化圖線。
XXXX
XxBxLx
xxxx
甲
15.(2024?浙江)某小組探究“法拉第圓盤發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)的功用”,設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。飛輪由三根
長a=0.8m的輻條和金屬圓環(huán)組成,可繞過其中心的水平固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),不可伸長細(xì)繩繞在圓環(huán)上,系著
質(zhì)量m=lkg的物塊,細(xì)繩與圓環(huán)無相對(duì)滑動(dòng)。飛輪處在方向垂直環(huán)面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,左側(cè)電路通過電
刷與轉(zhuǎn)軸和圓環(huán)邊緣良好接觸,開關(guān)S可分別與圖示中的電路連接。已知電源電動(dòng)勢(shì)Eo=l2V、內(nèi)阻r
=0.1。、限流電阻Ri=0.3Q、飛輪每根輻條電阻R=0.9C,電路中還有可調(diào)電阻R2(待求)和電感L,
不計(jì)其他電阻和阻力損耗,不計(jì)飛輪轉(zhuǎn)軸大小。
(1)開關(guān)S擲1,“電動(dòng)機(jī)”提升物塊勻速上升時(shí),理想電壓表示數(shù)U=8V。
①判斷磁場(chǎng)方向,并求流過電阻R1的電流I;
②求物塊勻速上升的速度V。
(2)開關(guān)S擲2,物塊從靜止開始下落,經(jīng)過一段時(shí)間后,物塊勻速下降的速度與“電動(dòng)機(jī)”勻速提
升物塊的速度大小相等:
①求可調(diào)電阻R2的阻值;
16.(2024?安徽)如圖所示,一“U”型金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面內(nèi),一電阻不計(jì),質(zhì)量為m的金屬棒ab
垂直于導(dǎo)軌,并靜置于絕緣固定支架上。邊長為L的正方形cdef區(qū)域內(nèi),存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)
磁場(chǎng)。支架上方的導(dǎo)軌間,存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時(shí)間的變化關(guān)系
均為B=kt(SI),k為常數(shù)(k>0)。支架上方的導(dǎo)軌足夠長,兩邊導(dǎo)軌單位長度的電阻均為r,下方導(dǎo)
軌的總電阻為R。t=0時(shí),對(duì)ab施加豎直向卜?的拉力,恰使其向上做加速度大小為a的勻加速直線運(yùn)
動(dòng),整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中ab與兩邊導(dǎo)軌接觸良好。已知ab與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為H,重力加速度大小為g。
不計(jì)空氣阻力,兩磁場(chǎng)互不影響。
(1)求通過面枳Scdd"的磁通量大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系式,以及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,并寫出ab中電流
的方向;
(2)求ab所受安培力的大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系式:
(3)求經(jīng)過多長時(shí)間,對(duì)ab所施加的拉力達(dá)到最大值,并求此最大值。
17.(2024?廣西)某興趣小組為研究非摩擦形式的阻力設(shè)計(jì)了如圖甲的模型。模型由大齒輪、小齒輪、鏈
條、阻力裝置K及絕緣圓盤等組成。K由固定在絕緣圓盤上兩個(gè)完全相同的環(huán)狀扇形線隆Mi、M2組
成,小齒輪與絕緣圓盤固定于同一轉(zhuǎn)軸匕轉(zhuǎn)軸軸線位于磁場(chǎng)邊界處,方向與磁場(chǎng)方向平行,勻強(qiáng)磁場(chǎng)
磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里,與K所在平面垂直。大、小齒輪半徑比為n,通過鏈條連接。
K的結(jié)構(gòu)參數(shù)見圖乙。其中門=r,rz=4r,每個(gè)線圈的圓心角為n?0,圓心在轉(zhuǎn)軸軸線上,電阻為R。
不計(jì)摩擦,忽略磁場(chǎng)邊界處的磁場(chǎng),若大齒輪以3的角速度保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng),以線圈Mi的ab邊某次進(jìn)
入磁場(chǎng)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),求K轉(zhuǎn)動(dòng)一周:
磁場(chǎng)邊界
圖甲
不同時(shí)間線圈Mi的ab邊或cd邊受到的安培力大小;
(2)流過線圈Mi的電流有效值;
(3)裝置K消耗的平均電功率。
18.(2024?甲卷)兩根平行長直光滑金屬導(dǎo)軌距離為1,固定在同一水平面(紙面)內(nèi),導(dǎo)軌左端接有電
容為C的電容器和阻值為R的電阻。開關(guān)S與電容器并聯(lián);導(dǎo)物上有一長度略大于1的金屬棒,如圖
所示。導(dǎo)軌所處區(qū)域有方向垂直于紙面;磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。開關(guān)S閉合,金屬棒在恒
定的外力作用下由靜止開始加速,最后將做速率為V。的勻速直線運(yùn)動(dòng)。金屬棒始終與兩導(dǎo)軌垂直且接
觸良好,導(dǎo)軌電阻和金屬棒電阻忽略不計(jì)。
(1)在加速過程中,當(dāng)外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍時(shí),金屬棒的速度大小是多少?
(2)如果金屬棒達(dá)到(1)中的速度時(shí)斷開開關(guān)S,改變外力使金屬棒保持此速度做勻速運(yùn)動(dòng)。之后某
時(shí)刻,外力做功的功率等于電阻R熱功率的2倍,求此時(shí)電容器兩極間的電壓及從斷開S開始到此刻
外力做的功。
19.(2024?江西)如圖所示,絕緣水平面上固定一光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌左右兩端分別與兩粗糙的傾斜
平行金屬導(dǎo)軌平滑連接,兩側(cè)導(dǎo)軌傾角分別為&、92,導(dǎo)軌間距均為l=2m,水平導(dǎo)軌所在區(qū)域存在豎
直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T?,F(xiàn)有兩均勻金屬細(xì)棒甲和乙,質(zhì)量分別為mi=6kg和
m2=2kg,接入導(dǎo)軌的電阻均為R=IC0左、右兩側(cè)傾斜導(dǎo)軌與兩棒的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為陽=4、口二益。
初始時(shí)刻,乙靜止在水平導(dǎo)軌上,與水平導(dǎo)軌左端PiP2的距離為d,甲從左側(cè)傾斜導(dǎo)軌高度h=4m的
位置靜止滑下。水平導(dǎo)軌足夠長,兩棒運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌接觸良好且保持垂直。若兩率發(fā)生碰撞,
則為完全非彈性碰撞。不計(jì)空氣阻力和導(dǎo)軌的電阻。(g取lOm/s?,sin0i=O.6,sin02=O.8)
(2)為使乙第一次到達(dá)水平導(dǎo)軌右端Q1Q2之前甲和乙不相碰,求d的最小值;
(3)若乙前兩次在右側(cè)傾斜導(dǎo)軌上相對(duì)于水平導(dǎo)軌的豎直高度y隨時(shí)間t的變化如圖(b)所示(ti、
12、t3、t4、b均為未知量),乙第二次進(jìn)入右側(cè)傾斜導(dǎo)軌之前與甲發(fā)生碰撞,甲在0?t3時(shí)間內(nèi)未進(jìn)入右
側(cè)傾斜導(dǎo)軌,求d的取值范圍。
20.(2024?河北)如圖,邊長為2L的正方形金屬細(xì)框固定放置在絕緣水平面上,細(xì)框中心O處固定一豎
直細(xì)導(dǎo)體軸OO'。間距為L、與水平面成0角的平行導(dǎo)軌通過導(dǎo)線分別與細(xì)框及導(dǎo)體軸相連。導(dǎo)軌和細(xì)
框分別處在與各自所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)M,磁感應(yīng)強(qiáng)度人小均為足夠長的細(xì)導(dǎo)體棒OA在水平
面內(nèi)繞0點(diǎn)以角速度3勻速轉(zhuǎn)動(dòng),水平放置在導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒CD始終靜止。OA棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,
CD棒在所受安培力達(dá)到最大和最小時(shí)均恰好能靜止。已知CD棒在導(dǎo)軌間的電阻值為R,電路中其余
部分的電阻均不計(jì),CD棒始終與導(dǎo)軌垂直,各部分始終接觸良好,不計(jì)空氣阻力,重力加速度大小為
g。
(I)求CD棒所受安培力的最大值和最小值。
(2)鎖定OA棒,推動(dòng)CD棒下滑,撤去推力瞬間,CD棒的加速度大小為a,所受安培力大小等于(I)
問中安培力的最大值,求CD棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
202L2025年高考物理真題知識(shí)點(diǎn)分類匯編之電磁感應(yīng)(三)
參考答案與試題解析
一.選擇題(共10小題)
題號(hào)12345678910
答案DADDAACACB
二.多選題(共2小題)
題號(hào)1112
答案ABAC
一.選擇題(共10小題)
I.(2023?北京)如圖所示,L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈,P、Q是兩個(gè)相同的小燈泡。開始時(shí),
開關(guān)S處于閉合狀態(tài),P燈微亮,Q燈正常發(fā)光,斷開開關(guān)()
P
—1?——
ES
A.P與Q同時(shí)熄滅B.P比Q先垢滅
C.Q閃亮后再熄滅D.P閃亮后再熄滅
【考點(diǎn)】自感線圈對(duì)電路的影響.
【專題】定量思想;推理法;電磁感應(yīng)與電路結(jié)合;分析綜合能力.
【答案】D
【分析】開關(guān)s處于閉合狀態(tài)時(shí),電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),線圈相當(dāng)F一個(gè)很小的電阻,根據(jù)線圈、燈泡P
在電路中的連接關(guān)系,由閉合電路歐姆定律可列出相應(yīng)的方程,可得出II與IP的大小關(guān)系。
斷開開關(guān),原來流過線圈的電流突然減小,線圈產(chǎn)生日感電動(dòng)勢(shì),與原來電流方向相同,此時(shí)線圈相當(dāng)
于一個(gè)電源,其與燈泡P構(gòu)成串聯(lián)回路,線圈的電流從原來的數(shù)值II逐漸減小到零;斷開開關(guān)后,根
據(jù)燈泡Q是否處于有電源的閉合回路中判斷燈泡Q是否立刻熄滅;根據(jù)II與IP的大小關(guān)系判斷燈泡P
是否會(huì)閃亮。
【解答】解;開關(guān)S處于閉合狀態(tài)時(shí),電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),線圈相當(dāng)于一個(gè)很小的電阻,線圈與燈泡P
處于并聯(lián)關(guān)系,則有
ILRL=IPR燈
RLVR燈
可得:且IP很小
斷開開關(guān),L線圈相當(dāng)于一個(gè)電源,其與燈泡P構(gòu)成串聯(lián)回路,電路中電流方向沿逆時(shí)針方向,燈泡Q
不接入電路立即熄滅,線圈的電流從原來的數(shù)值幾逐漸減小到零,因?yàn)樗詿襞軵會(huì)閃亮后
逐漸變暗熄滅。
故ABC錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】解答本題,關(guān)鍵要明確開關(guān)閉合、電流穩(wěn)定時(shí)自感線圈相當(dāng)于一個(gè)電阻;開關(guān)斷開,自感線圈
相當(dāng)于一個(gè)電源。
2.(2023?江蘇)如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),OC導(dǎo)體棒的O端位于圓心,棒的中
點(diǎn)A位于磁場(chǎng)區(qū)域的邊緣?,F(xiàn)使導(dǎo)體棒繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。0、A、C點(diǎn)電勢(shì)分別為tpo、(PA、
cpc,則()
,々為、
?,、、
/xxxx\A
:?-------f----------2
\xx°xx:C
A.(po>q)CB.q)c>q)A
C.(PO=(PAD.(po-<PA=(PA-<pc
【考點(diǎn)】導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);電勢(shì)的定義、單位和物理意義及用定義式計(jì)算電勢(shì).
【專題】定性思想:推理法;電磁感應(yīng)與電路結(jié)合;推理論證能力.
【答案】A
【分析】根據(jù)右手定則判斷O、A兩點(diǎn)電勢(shì)的高低,A、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等。
【解答】解:根據(jù)右手定則可知,在OA段電流的方向從A點(diǎn)流向O點(diǎn),在電源內(nèi)部,電流從負(fù)極流
向正極,則O點(diǎn)的電勢(shì)大于C點(diǎn)的電勢(shì),在AC段,導(dǎo)體棒沒有切割磁感線,則不產(chǎn)生電流,因此A
點(diǎn)的電勢(shì)和C點(diǎn)的電勢(shì)相等,因此(po>(pA=(pc,故A正確,BCD錯(cuò)誤;故選:Ao
故選:Ao
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的相關(guān)問題,能根據(jù)右手定則得出電流的方向,
進(jìn)而利用電流的方向得出不同位置電勢(shì)的高低即可,難度不大。
3.(2023?北京)如圖所示,光滑水平面上的正方形導(dǎo)線框,以某一初速度進(jìn)入豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)并最
終完全穿出,線框的邊長小于磁場(chǎng)寬度。下列說法正確的是()
A.線框進(jìn)磁場(chǎng)的過程中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向
B.線框出磁場(chǎng)的過程中做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
C.線框在進(jìn)和出的兩過程中產(chǎn)生的焦耳熱相等
D.線框在進(jìn)和出的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題;楞次定律及其應(yīng)用;導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
【專題】定量思想;方程法;電磁感應(yīng)一一功能問題;推理論證能力.
【答案】D
【分析】根據(jù)楞次定律判斷電流方向:根據(jù)牛頓第二定律分析加速度變化情況,由此分析運(yùn)動(dòng)情況;根
據(jù)功能關(guān)系分析產(chǎn)生的熱;根據(jù)電荷量的計(jì)算公式分析通過線框電荷量的大小。
【解答】解:A、線框進(jìn)磁場(chǎng)的過程中磁通量向里增加,根據(jù)楞次定律可知電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,故
A錯(cuò)誤;
B、線框出磁場(chǎng)的過程中,根據(jù)牛頓第二定律可得:BIL=ma,其中1=半,解得加速度大小為:a=嘴匕
由于速度減小,則加速度減小,線框做加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;
C、根據(jù)功能關(guān)系可知,產(chǎn)生的熱等于克服安培力做的功,由于進(jìn)入磁場(chǎng)過程中平均安培力大、而進(jìn)出
磁場(chǎng)過程中通過的位移相同,則線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的熱比出磁場(chǎng)過程中多,故C錯(cuò)誤;
D、根據(jù)電荷量的計(jì)算公式可得:4=*=3=半=半,由于進(jìn)出磁場(chǎng)過程中,穿過線框的磁通量變化
量相同,則通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等,故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條:一條從力的角度,根據(jù)牛頓第二定律或平衡條件列出
方程;另一條是能量,分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題,根據(jù)動(dòng)能定理、功能關(guān)系等列方程求
解。
4.(2023?重慶)如圖所示,與水平面夾角為8的絕緣斜面上固定有光滑U形金屬導(dǎo)軌。質(zhì)量為m、電阻
不可忽略的導(dǎo)體桿MN沿導(dǎo)就向下運(yùn)動(dòng),以大小為v的速度進(jìn)入方向垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)
區(qū)域,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間t后,速度大小變?yōu)?v。運(yùn)動(dòng)過程中桿與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,導(dǎo)軌的電
A.流過桿的感應(yīng)電流方向從N到M
3
B.桿沿軌道下滑的距離為5Vl
C.流過桿感應(yīng)電流的平均電功率等于重力的平均功率
D.桿所受安培力的沖量大小為mgtsinB-mv
【考點(diǎn)】導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);動(dòng)量定理的內(nèi)容和應(yīng)用;電功和電功率的計(jì)算;閉合
電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式.
【專題】定量思想;推理法;電磁感應(yīng)與電路結(jié)合;推理論證能力.
【答案】D
【分析】根據(jù)右手定則得出電流的方向;
理解導(dǎo)體桿的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分析出對(duì)應(yīng)的距離;
根據(jù)導(dǎo)體桿的速度變化特定得出重力和安培力的做功情況,結(jié)合功率的公式完成分析;
根據(jù)動(dòng)量定理列式得出安培力的沖量大小。
【解答】解:A、根據(jù)右手定則可知,流過桿的感應(yīng)電流方向從M到N,故A錯(cuò)誤;
B、因?yàn)闂U在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度逐漸減小,所以方力竽則桿沿軌道下滑的距離不等于jvt,
222
故B錯(cuò)誤;
C、因?yàn)檫^程中只有安培力和重力做功,而最終導(dǎo)體桿的速度增加,說明合外力做正功,也就是說運(yùn)動(dòng)
過程中導(dǎo)體桿克服安培力做的功小卜重力做的功,同時(shí)因?yàn)闀r(shí)間相等,所以流過桿感應(yīng)電流的平均電功
率小于重力的平均功率,故C錯(cuò)誤;
D、選擇沿斜面向下的方向?yàn)檎较?,根?jù)動(dòng)量定理可得:
mgtsinO-I安=2mv-mv
解得:I安=mgtsin8-mv,故D正確;
故選:Do
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了電磁感應(yīng)的相關(guān)應(yīng)用,熟悉電路構(gòu)造的分析,結(jié)合右手定則判斷出電流的方向,
再根據(jù)動(dòng)量定理即可完成分析,整體難度不大。
5.(2023?乙卷)一學(xué)生小組在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),進(jìn)行了如下比較實(shí)驗(yàn)。用圖(a)所示的纏繞方式,
將漆包線分別繞在幾何尺寸相同的有機(jī)玻璃管和金屬鋁管上,漆包線的兩端與電流傳感器接通。兩管皆
豎直放置.,將一很小的強(qiáng)磁體分別從管的上端由靜止釋放,在管內(nèi)下落至管的下端。實(shí)驗(yàn)中電流傳感器
測(cè)得的兩管上流過漆包線的電流I隨時(shí)間I的變化分別如圖(b)和圖(c)所示,分析可知()
訐一強(qiáng)磁鐵
圖⑸圖(b)圖(c)
A.圖(c)是用玻璃管獲得的圖像
B.在鋁管中下落,小磁體做勻變速運(yùn)動(dòng)
C.在玻璃管中下落,小磁體受到的電磁阻力始終保持不變
D.用鋁管時(shí)測(cè)得的電流第一個(gè)峰到最后一個(gè)峰的時(shí)間間隔比用玻璃管時(shí)的短
【考點(diǎn)】法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式;牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用:楞次定律及其應(yīng)用.
【專題】定性思想;比較思想;推理法;電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題;推理論證能力.
【答案】A
【分析】強(qiáng)磁體通過鋁管時(shí),鋁管的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生渦流,磁體運(yùn)動(dòng)過程受到重:力、鋁管對(duì)其的
電磁阻力作用和線圈對(duì)其的電磁阻力作用,先做加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng);強(qiáng)磁體通過玻璃管時(shí),不產(chǎn)
生渦流,磁體運(yùn)動(dòng)過程中,僅受到重力和線圈對(duì)其的電磁阻力作用,一直做加速運(yùn)動(dòng),結(jié)合圖像分析即
可。
【解答】解:AB、強(qiáng)磁體在鋁管中卜.落時(shí),鋁管的磁通量變化,鋁管中產(chǎn)生渦流,渦流無■強(qiáng)磁體有向
上的作用力,由圖(b)可知感應(yīng)電流的峰值保持不變,說明線圈磁通量的變化快慢不變,可得靜止釋
放強(qiáng)磁體后,其在重力作用下先加速,很快達(dá)到平衡狀態(tài),穿過線圈時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng);
強(qiáng)磁體在玻璃管中下落時(shí),玻璃管是絕緣體,不會(huì)產(chǎn)生渦流,強(qiáng)磁體一直做加速運(yùn)動(dòng)。由圖像得,圖(c)
中電流的峰值一直在增大,說明強(qiáng)磁體的速度在增大,故圖(c)是用玻璃管獲得的圖像,故B錯(cuò)誤,
A正確:
C、強(qiáng)磁體在玻璃管下落,由圖像(c)得,電流的峰值一直在增大,導(dǎo)線所受安培力增大,強(qiáng)磁體受
到的電磁阻力增人,故C錯(cuò)誤;
D、強(qiáng)磁體在鋁管中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流峰值比在玻璃管中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流峰值小,即在鋁管中運(yùn)動(dòng)時(shí)
的速度更小,用鋁管時(shí)測(cè)得的電流第一個(gè)峰到最后?個(gè)峰的時(shí)間間隔比用玻璃管時(shí)的長,或D錯(cuò)誤。
故選:Ao
【點(diǎn)評(píng)】本題考查電磁感應(yīng),解題關(guān)鍵是知道發(fā)生電磁感應(yīng)的條件,會(huì)判斷磁體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況。
6.(2023?重慶)某小組設(shè)計(jì)了一種呼吸監(jiān)測(cè)方案:在人身上纏繞彈性金屬線圈,觀察人呼吸時(shí)處于勻強(qiáng)
磁場(chǎng)中的線圈面積變化產(chǎn)生的電壓,了解人的呼吸狀況。如圖所示,線圈P的匝數(shù)為N,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)
強(qiáng)度大小為B,方向與線圈軸線的夾角為心若某次吸氣時(shí),在t時(shí)間內(nèi)每匝線圈面積增加了S,則線
圈P在該時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()
BSsinGBScosd
C.---------D.---------
【考點(diǎn)】法拉第電磁感應(yīng)定律的基本計(jì)算.
【專題】定量思想;推理法;電磁感應(yīng)與電路結(jié)合:推理論證能力.
【答案】A
【分析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律分析解答.
【解答】解:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)£=華=”等”,故A正確,BCD錯(cuò)
誤;
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律,解題關(guān)鍵掌握基本公式,注意磁通量的變化。
7.(2023?遼寧)如圖,空間中存在水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一導(dǎo)體棒繞固定的豎宜軸OP在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),
且始終平行于OP。導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)差u隨時(shí)間t變化的怪像可能正確的是()
B
棒
3
圖⑶圖(b)俯視圖
u
【考點(diǎn)】導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
【專題】定量思想;推理法;電磁感應(yīng)與圖象結(jié)合;推理論證能力.
【答案】C
【分析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,確定導(dǎo)體棒切割磁感
線的有效長度和垂直磁場(chǎng)方向的速度,進(jìn)而求解電勢(shì)差u隨時(shí)間t變化規(guī)律。
【解答】解.:設(shè)導(dǎo)體棒長為L,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為3,線速度大小為v,t時(shí)刻導(dǎo)體棒相對(duì)豎直軸OP
轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為8,如圖I所示:
圖(1)俯視圖
在t時(shí)刻導(dǎo)體棒的線速度沿垂直磁場(chǎng)方向的分速度大小vi=vcos0,其中:0=o)t
由法拉第電磁感應(yīng)定律可得:u=BLvi=BLvcos3t
可知導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)差u隨時(shí)間t按余弦規(guī)律變化,故C正確,ABD錯(cuò)誤。
故選:Co
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問題。理解題意確定導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中線速度
方向與磁場(chǎng)方向,注意本題中導(dǎo)體棒切割磁感線的有效速度是導(dǎo)體棒的線速度沿垂直磁場(chǎng)方向的分速度,
而切割磁感線的有效長度等于導(dǎo)體棒的長度。
8.(2023?福建)如圖,M、N是兩根固定在水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌足夠長且電阻可忽略不計(jì);
導(dǎo)軌間有一垂直于水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其左邊界00'垂直于導(dǎo)軌;阻值恒定的兩均勻金屬棒a、b
均垂直于導(dǎo)軌放置,b始終固定。a以一定初速度進(jìn)入磁場(chǎng),此后運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良
好,并與b不相碰。以0為坐標(biāo)原點(diǎn),水平向右為正方向建立x軸坐標(biāo);在移動(dòng)過程中,a的速度記為
V,a克服安培力做功的功率記為Pc下列V或P隨X變化的圖像中,可能正確的是()
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題;閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式;根據(jù)B-1或者(p-1圖像
計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
【專題】定性思想;推理法;電磁感應(yīng)與圖象結(jié)合;分析綜合能力;應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力.
【答案】A
【分析】利用動(dòng)量定理和電荷量的定義式求解v與x關(guān)系,利用功率的定義式分析P與x關(guān)系。
【解答】解:AB、設(shè)a以一定初速度vo進(jìn)入磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t時(shí),速度為v,所發(fā)生的位移為x,安
培力大小為F,功率為P,兩棒總電阻為R,取初速度方向?yàn)檎?,由?dòng)量定理?-BlL-t=mv-mvQ,
由電荷量定義式:
O萬空,BASBLx
^=It=R=-R-t=-=-R-'
2,2
聯(lián)立解得:〃=%一R彳舒,由函數(shù)表達(dá)式可知V和x是一次函數(shù),故A正確,B錯(cuò)誤;
CD、安培力大小為F=BIL,/=絆等,P=Fv,聯(lián)立解得:P=4^(q)-嗓含
nnt\TTlr\
由函數(shù)關(guān)系可知,P與x的關(guān)系式是開口向上的拋物線,故C錯(cuò)誤,D錯(cuò)誤;
故選:Ao
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了電磁感應(yīng)中的動(dòng)量問題,利用動(dòng)量定理,結(jié)合電荷量定義式和瞬時(shí)功率表達(dá)式,找
到相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系,然后分析圖像。
9.(2023?浙江)如圖所示,質(zhì)量為M、電阻為R、長為L的導(dǎo)體棒,通過兩根長均為1、質(zhì)量不計(jì)的導(dǎo)電
細(xì)桿連在等高的兩固定點(diǎn)上,固定點(diǎn)間距也為L。細(xì)桿通過開關(guān)S可與直流電源Eo或理想二極管串接。
在導(dǎo)體棒所在空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上、人小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),不計(jì)空氣阻力和其它電阻。
開關(guān)s接I,當(dāng)導(dǎo)體棒靜止時(shí),細(xì)桿與豎直方向的夾角e=£然后開關(guān)s接2,棒從右側(cè)開始運(yùn)動(dòng)完成
A.電源電動(dòng)勢(shì)Eo=R
LDL
B.棒消耗的焦耳熱Q=(1一冬)Mgl
c.從左向右運(yùn)動(dòng)時(shí),最大擺角小于r
4
D.棒兩次過最低點(diǎn)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題;安培力的概念;導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
【專題】定量思想;方程法;電磁感應(yīng)一一功能問題:分析綜合能力.
【答案】C
【分析】以棒為研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件求解電流強(qiáng)度,根據(jù)閉合電路的歐姆定律求解電源電動(dòng)勢(shì):假
設(shè)棒從右側(cè)開始運(yùn)動(dòng)完成一次振動(dòng)的過程中,達(dá)到最低點(diǎn)時(shí)速度為零,求出棒的重力勢(shì)能減少量進(jìn)行分
析;根據(jù)能量守恒定律分析從左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大擺角;根據(jù)功能關(guān)系分析兩次經(jīng)過最低點(diǎn)的速度大小
關(guān)系,再根據(jù)E=BLv進(jìn)行分析。
【解答】解:A、以棒為研究對(duì)象,畫出前視的受力圖,如圖所示:
T
mg
根據(jù)平衡條件可得:F女=Mglane,其中:F安=BIL
解得:口挽
電源電動(dòng)勢(shì)Eo=IR=警,故A錯(cuò)誤;
B、假設(shè)棒從右側(cè)開始運(yùn)動(dòng)完成一次振動(dòng)的過程中,達(dá)到最低點(diǎn)時(shí)速度為零,則棒的重力勢(shì)能減少:A
Ep=Mgl(l-cos0),解得:AEP=(1—孝)Mgl,根據(jù)能量守恒定律可知棒消耗的焦耳熱Q=(1一苧)Mgl;
由于棒達(dá)到最低點(diǎn)時(shí)的速度不為零,則完成一次振動(dòng)過程中,棒消耗的焦耳熱小于(1-孝)MgL故B
錯(cuò)誤;
C、棒從右側(cè)開始運(yùn)動(dòng)達(dá)到最左側(cè)過程中,回路中有感應(yīng)電流,導(dǎo)體棒上會(huì)產(chǎn)生焦耳熱,所以達(dá)到左側(cè)
最高點(diǎn)時(shí),棒的最大擺角小于二從左向右運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)右手定則可知,電流反向通過二極管,由于二
極管具有單向?qū)щ娦?,所以回路中沒有電流,則棒從左向右運(yùn)動(dòng)時(shí),最大擺角小于]故C正確;
D、棒第一次經(jīng)過最低點(diǎn)向左擺動(dòng)過程中,回路中有感應(yīng)電流,棒的機(jī)械能有損失,所以笫二次經(jīng)過最
低點(diǎn)時(shí)的速度小于第一次經(jīng)過最低點(diǎn)的速度,根據(jù)E=BLv可知,第二次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小
小于第一次經(jīng)過最低點(diǎn)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象,關(guān)鍵是弄清楚導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況,根據(jù)平衡條件、
能量關(guān)系等進(jìn)行求解。
10.(2023?湖北)近場(chǎng)通信(NFC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行通訊,其天線類似一個(gè)壓平的線圈,線圈
尺寸從內(nèi)到外逐漸變大。如圖所示,一正方形NFC線圈共3匝,其邊長分別為1.0cm、1.2cm和1.4cm,
圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時(shí)與內(nèi)部線圈絕緣。若勻強(qiáng)磁湯垂直通過此線圈,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為
lO'T/s,則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最接近()
天線
A.0.30VB.0.44VC.0.59VD.4.3V
【考點(diǎn)】法拉第電磁感應(yīng)定律的基本計(jì)算.
【專題】定量思想:推理法;方程法;電磁感應(yīng)與電路結(jié)合;分析綜合能力.
【答案】B
【分析】勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直通過此線圈,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化,則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,可計(jì)算出每匝
線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由于3匝線圈為串聯(lián)關(guān)系,故線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為3匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)
勢(shì)之和。
ABS
【解答】解:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=n—=n——
AtAt
本題3匝線圈面積各不同,每匝線圈相當(dāng)于一個(gè)電源,3匝線圈為串聯(lián)關(guān)系,故線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
為3匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之和,則有:
E=Ei+E2+E3=^^+^^+^^=^y(S1+S2+S3)=103X(1.02+1.22+1.42)X10-4V=0.44V
故ACD錯(cuò)誤,B正確。
故選:Bo
【點(diǎn)評(píng)】本題取材近場(chǎng)通信(、FC)器件通訊原理,考查學(xué)生理解掌握法拉第電磁感應(yīng)定律情況,關(guān)鍵
要把握3匝線圈的連接關(guān)系,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電路聯(lián)接方式,不能生搬硬套公式。
二.多選題(共2小題)
(多選)11.(2024?選擇性)如圖,兩條“八”形的光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,間距為L,
左、右兩導(dǎo)軌面與水平面夾角均為30°,均處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B和
Bo將有一定阻值的導(dǎo)體棒ab、cd放置在導(dǎo)軌匕同時(shí)由靜止釋放,兩棒在下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直
并接觸良好。ab、cd的質(zhì)量分別為2m和m,長度均為L。導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì),重力加速度大小為
go兩棒在下滑過程中()
B.ab中電流趨于笑售
3BL
C.ab與cd加速度大小之比始終為2:I
D.兩棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)始終相等
【考點(diǎn)】導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);電磁感應(yīng)過程中的動(dòng)力學(xué)類問題;閉合電路歐姆定律
的內(nèi)容和表達(dá)式.
【專題】定量思想;推理法;電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題;電磁感應(yīng)與電路結(jié)合;分析綜合能力.
【答案】AB
【分析】根據(jù)右手定則判斷回路中的電流方向;對(duì)兩棒的受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得到兩棒的加速
度大小關(guān)系;進(jìn)而可知兩棒的速度大小關(guān)系,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得兩棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小關(guān)系;
在兩棒加速過程中,隨著速度增大,回路的電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流均增大,兩棒受到安培力增大,兩棒做加
速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)兩棒的加速度同時(shí)減小到零之后均做勻速直線運(yùn)動(dòng)。由平衡條件求得感應(yīng)電流
的最大值。
【解答】解:A、兩棒沿各自所在的導(dǎo)軌下滑過程中,根據(jù)右手定則判斷,可得回路中的電流方向?yàn)閍bcda,
故A正確;
CD、兩棒同時(shí)由靜止開始沿各自所在的導(dǎo)軌加速下滑,對(duì)兩棒的受力分析如下圖所示:
在兩棒加速過程的某一時(shí)刻,根據(jù)牛頓第二定律得:
對(duì)ab棒有:2mgsin30°-2BILcos300=2maab
對(duì)cd棒有:mgsin300-BILcos300=macd
可得:aab=acd,即在兩棒加速過程的任意時(shí)刻它們的加速度大小始終相等,因兩棒的初速度均為零,
故任意時(shí)刻它們的速度大小始終相等。兩棒的速度方向與磁場(chǎng)方向的夾角均為120°,可得同一時(shí)刻ab
棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為Eab=2BLvsinl20°,cd棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為Ecd=BLvsinl20°,可知兩棒產(chǎn)生的電動(dòng)
勢(shì)不相等,故CD錯(cuò)誤;
B.在兩棒加速過程中,回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Eub+Ecd=2BLvsinl20°+BLvsinl2O°,隨著速度增大,
問路的電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流均增大,兩棒各自受到安培力增大,兩棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),因兩棒的
加速度大小始終相等,故當(dāng)兩棒的加速度同時(shí)減小到零之后均做勻速直線運(yùn)動(dòng),達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
當(dāng)兩棒均做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),對(duì)cd棒由平衡條件得:mgsin300=BImLcos30°,解得感應(yīng)電流的最大
值為:Im=翩,故在兩棒在下滑過程中ab中電流趨于空孑,故B正確。
DDL3BL
故選:ABo
【點(diǎn)評(píng)】本題為電磁感應(yīng)應(yīng)用的雙棒切割磁感線的問題,掌握雙棒切割磁感線時(shí)回路中總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
如何確定。分析安培力的變化,根據(jù)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系確定雙棒的終極狀態(tài)。從力與運(yùn)動(dòng)的角度,根據(jù)法
拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、安培力公式、平衡條件、牛頓第二定律、動(dòng)量定理解答;從功
與能的角度,根據(jù)動(dòng)能定理、功能關(guān)系、能量守恒解答。
(多選)12.(2024?甲卷)如圖,一絕緣細(xì)繩跨過兩個(gè)在同一豎直面(紙面)內(nèi)的光滑定滑輪,繩的一端
連接一矩形金屬線框,另一端連接一物塊。線框與左側(cè)滑輪之間的虛線區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁
場(chǎng),磁場(chǎng)上下邊界水平,在t=。時(shí)刻線框的上邊框以不同的初速度從磁場(chǎng)下方進(jìn)入磁場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)過程中,
線框始終在紙面內(nèi)且上下邊框保持水平。以向上為速度的正方向,下列線框的速度V隨時(shí)間t變化的圖
)
【考點(diǎn)】根據(jù)B7或者叩-t圖像計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式.
【專題】信息給予題;定量思想;圖析法;電磁感應(yīng)與圖象結(jié)合;分析綜合能力.
【答案】AC
【分析】線框上邊框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流,線框的上邊框?qū)⑹艿较蛳碌陌?/p>
培力作用,根據(jù)牛頓第二定律求解出線框運(yùn)動(dòng)速度與加速度妁關(guān)系式,再求出線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度:
根據(jù)線框上邊框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小以及線框質(zhì)量與物塊質(zhì)量的關(guān)系,結(jié)合v-i圖像斜率絕對(duì)值的
含義進(jìn)行分析;
線框上邊框開始進(jìn)入磁場(chǎng)和線框上邊框開始離開磁場(chǎng),線框中都有感應(yīng)電流產(chǎn)生,線框所受的安培力都
向下,阻礙線框的相對(duì)運(yùn)動(dòng);
整個(gè)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)或者線框完全離開磁場(chǎng),線框中都無感應(yīng)電流產(chǎn)生,線框不受安培力作用,因此
只有當(dāng)線框質(zhì)量等「物塊質(zhì)量,米用做勻速運(yùn)動(dòng)的可能。
【解答】解:設(shè)線框的上邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v,線框的總電阻為R;
線框上邊框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv
感應(yīng)電流/=^=竿^
2.2
線框上邊框所受安培力%=B!L=”R齊
設(shè)線框的質(zhì)量M,物塊的質(zhì)量m,圖中線框的上邊框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框的加速度向下;
根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)線框Mg+Fa-T=Ma
對(duì)滑塊T?mg=ma
D2,2
聯(lián)立解得(M-m)g4--五—=(M+m)a
線框向上做減速運(yùn)動(dòng),隨速度的減小,向下的加速度減?。?/p>
當(dāng)加速度為零時(shí),線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為%=嗎坐
BL
A.若線框上邊框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度較小,則線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),線框下邊框還
未完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框的速度和加速度都趨近于零;由于v-t圖像的斜率表示加速度的大小,圖線
將接近于t軸,故A正確;
B.因從t=0時(shí)刻線框的上邊框就進(jìn)入磁場(chǎng),根據(jù)(M-m)g+T,=(M+7n)aq%,線框上邊框進(jìn)
入磁場(chǎng)時(shí),線框向上不可能做勻減速運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;
CD,若線框的質(zhì)量等于物塊的質(zhì)量,且當(dāng)線框上邊框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),速度大于vo,線圈進(jìn)入磁場(chǎng)做加速
度減小的減速運(yùn)動(dòng);
線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后,穿過線框的磁通量不發(fā)生變化,線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線框不受安培力作用,
線框做勻速運(yùn)動(dòng):
當(dāng)線框上邊框開始離開磁場(chǎng)時(shí),線框的下邊框切做割磁感線運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線框卜邊框受向下
的安培力,線框又做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),線框完全離開破場(chǎng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng),故C正確,D錯(cuò)
誤.
故選:ACo
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了電磁感應(yīng)中的圖像問題,要從圖像中獲取一開始就向上做減速運(yùn)動(dòng)這個(gè)信息,
從而分析出加速度的方向,為牛頓第二定律的建立打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ):明確線框的上邊框或下邊框切割磁感
線運(yùn)動(dòng)線框所受的安培力都是阻礙線框的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是解題的關(guān)鍵;本題要從多維度進(jìn)行分析,考查了學(xué)
生的分析綜合能力、數(shù)形結(jié)合的能力,總之本題對(duì)能力的要求很高,難度大。
三.解答題(共8小題)
13.(2024?湖北)如圖所示,兩足夠長平行金屬直導(dǎo)軌MN、PQ的間距為L,固定在同一水平面內(nèi),直導(dǎo)
軌在左端M、P點(diǎn)分別與兩條豎直固定、半徑為L的:圓弧導(dǎo)軌相切.MP連線與直導(dǎo)軌垂直,其左側(cè)
4
無磁場(chǎng),右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。長為L、質(zhì)量為m、電阻為R的金
屬棒ab跨放在兩圓弧導(dǎo)軌的最高點(diǎn)。質(zhì)量為2m、電阻為6R的均勻金屬絲制成一個(gè)半徑為L的圓環(huán),
水平放置在兩直導(dǎo)軌上,其圓心到兩直導(dǎo)軌的距離相等。忽略導(dǎo)軌的電阻、所有摩擦以及金屬環(huán)的可能
形變,金屬棒、金屬環(huán)均與導(dǎo)軌始終接觸良好,重力加速度大小為g。現(xiàn)將金屬棒ab由靜止釋放,求:
(1)ab剛越過MP時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小。
(2)金屬環(huán)剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小。
(3)為使ab在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中不與金屬環(huán)接觸,金屬環(huán)圓心初始位置到MP的最小距離。
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的電路類問題;閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式;導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生
的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
【專題】計(jì)算題;學(xué)科綜合題:定量思想;推理法;電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題;分析綜合能力.
【答案】(1)ab剛越過MP時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為8
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