江西省上饶县中学2016届高三二轮复习物理专题：电磁感应 练习 含答案

2016届高三物理二轮复习专题(电磁感应）
命题人：张祥武 审题人：陈新敏
一、选择题（其中10—15为多选题，其它为单选题） 1.如图,1
2
T T 、是监测交流高压输电
参数的互感器,其中a 、b 是交流电压表或交流电流表。

若高压输电线间的电压为220kV ，1
T 的原、副线圈匝数比为1：100，交流电压表的
示数为100V ，
交流电流表的示数为1A ，则
A 。

b 是交流电压表
B. 2
T 的原、副线圈匝数比为100:1
C 。

高压线路输送的电流为1A
D 。

高压线路输送的电功率为220kW
2.如图甲，光滑平行且足够长的金属导轨ab cd 、所在平面与水平面成θ角，b c 、两端接有阻值为R 的定值电阻。

阻值为r 的金属棒PQ 垂直导轨放置,其他部分电阻不计。

整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，
磁场方向垂直导轨平面
向上.从0t =时刻开始，棒受到一个平行于导轨向上的外力F 作用,由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直且接触良好，通过R 的感应电流随时间t 变化的图象如图乙所示.下面分别给出了穿过回路PQcb 的磁通量Φ、磁通量的变化率t ∆Φ∆、电阻R 两端的电势差U 和通过棒上某横截面的总电荷量q 随运动时间t 变化的图象,其中正确的是
3.汽车自动控制刹车系统（ABS ）的原理如图所示。

铁质齿轮P 与车轮同步转动,右端有一个绕有线圈的磁体（极性如图），M 是一个电流检测器。

当车轮带动齿轮P 转动时，靠近线圈的铁齿被磁化，使通过线圈的磁通量增
大，铁齿离开线
圈时又使通过线圈的磁通量减小，从而能使线圈中产生感应电流，感应电流经电子装置放大后即能实现自动控制刹车。

齿轮从图示位置开始转到下一个铁齿正对线圈的过程中，通过M 的感应电流的方向
A 。

总是从左向右的 B.总是从右向左的
C 。

先从右向左，然后从左向右
D 。

先从左向右,然后从右向左
4.如图所示,接有理想电压表的三角形导线框abc ，在匀强磁场中向右运动,问：框中有无
感应电流？a b 、两点间有无电势差？电压表有无
读数（示数
不为零称有读数）
A 。

无、无、无 B.无、有、有
C 。

无、有、无 D.有、有、有
5。

如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比1
2
:1:2n n
=,原线圈接电压
随时间变化规律为220
2sin100()t V μπ=的交流电源，123,,A A A 是三个理想电
流表，D为理想二极管，
1
R是滑动变阻器,定
值电阻
23220
R R
==Ω，则
A。

电流表
2
A的示数为1.0A
B. 电流表
3
A的示数为2.0A
C。

滑动变阻器
1
R的滑片向下滑动时,电流表1A的示数将变小
D.滑动变阻器
1
R的滑片向上滑动时，变压器输入功率增大
6。

怡子同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈
1
L由火线和零线并行绕成。

当右侧线圈
2
L中产生电流时，电流经过放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。

仅考虑
1
L 在铁芯中产生的磁场，下列说法错误的是
A。

家庭电路正常工作时，
2
L中的磁通量为零
B.家庭电路中使用的电器增多时，
2
L中的磁通量不变
C。

家庭电路发生短路时，开关K将电磁铁吸起
D。

地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起7。

硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。

如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象(电池内阻不是常数），图线b是某电阻R的U I-图象。

当它们组成闭合电路时，硅光电池的内阻可表示为
A.3
3
U I B 。

21
1U U I -
C.
11
U I D.
2
2
U I 8.计算匀变速直线运动的位移时，可作出运
动的v t -图象，把运动时间分成很多很小的时间间隔，在每一很小的时间间隔内，质点的运动可看做匀速运动,位移大小为v t -中小矩形的面积大小，然后对所有小时间间隔的矩形面积大小求和，得到的时间t 内的位移大小等于图线与坐标轴所围面积大小。

现有一根粗细均匀的导体棒AB ，长度为L ，横截面积为S ，其电阻率从A B 到逐渐变化，规律为0
=1+),x x L
ρρ（为棒上各点到A 端的距离。

由以上方法可求得该导体
棒的总电阻为
A 。

032L
S
ρ B. 02L
S
ρ C 。

0L
S
ρ D.
02L
S
ρ 9.在实际学习中我们将一些较为复杂的问题变换为简单的熟悉问题进行处理，这种方法称为等效法。

在电路中我们可以将一些复杂的电路等效为简单电路进行处理，如图a 所示,我们可以将图a 虚线框内的电路等效为图b 虚线框内的电路，图b 中的等效电动势'
E 等于
图a 中A B 、间未接入用电器时的A B 、间的电压,若用导线直接将A B 、两点连接起来，则通过该导线的电流等于等效电源的短路电流，若图a 所示电路中,电源电动势1
2312,4,6,3E V R R =Ω=Ω=Ω=Ω内阻r=2,R
,则关于图b
中等效电动势'
E 与等效内阻'
r ，下列说法正确的是
A.12E V '= B 。

7.2E V
'= C 。

6r '=Ω D 。

8r '=Ω
10.如图所示，M N 、为同一水平面内的两条平行长导轨，左端串接电阻R ，金属杆ab 垂直导轨放置，杆和导轨的电阻不计，且
杆与导轨间无
摩擦,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。

现对金属杆ab 施加一个与杆垂直的水平方向的恒力F ，使杆从静止开始运动。

在运动过程中，杆的速度大小为v ，R 上消耗的总能量为E ,则下列关于v E 、随时间变化的图象可能正确的是
11.将四根完全相同的表面涂有绝缘层的金属丝首尾连接，扭成如图所示四种形状的闭合线圈，图中大圆半径均为小圆半径的两倍，将线圈先后置于同一匀强磁场中,线圈平面均与磁场方向垂直.若磁感应强度从B 增大到2B ，则线圈中通过的电荷量最小的是
12.如图，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻R 。

Ox 轴平行于金属导轨，在04x m ≤≤的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度B 随坐标x （以m 为单位)的分布规律为0.80.2()B x T =-。

金属棒ab 在外力作用下从0x =处沿导轨运动，金属棒始终与导轨垂直并接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。

设在金属棒从1
23123x
m x m x m ===经到的过
程中，R 的电功
率保持不变，则金属棒
A 。

在1
3
x x 与处的电动势之比为1:3
B.在1
3
x x 与处受到磁场B 的作用力大小之比为3:1
C.从1
2
x x 到与从2
3
x x 到的过程中通过R 的电荷量之比为5:3
D.从1
2
x x 到与从2
3
x x 到的过程中R 产生的焦耳热之比为5:3
13.如图所示,空间存在着与圆台侧面垂直且向外的磁场,各处的磁感应强度大小均为B ，圆台母线与竖
直方向的夹角为
θ
，一个质量为m 、半径为r 的匀质金属环位于圆台底部。

环中维持
恒定的电流I 不变，随后圆环由静止向上运动，经过时间t 后撤去该恒定电流并保持圆环闭合，圆环全程上升的最大高度为H 。

已知重力加速度为g ，磁场的范围足够大。

在圆环向上运动的过程中，下列说法正确的是
A.在时间t 内安培力对圆环做功为mgH
B.圆环先做加速运动后做减速运动 C 。

圆环运动的最大速度为2cos BIrt gt m
πθ-
D 。

圆环先有扩张后有收缩的趋势 14。

手摇发电机产生的正弦交流电经变压器给灯泡L 供电,其电路如图所示。

当线圈以角速度ω匀速转动时，电压表示数为U ，灯泡正常发光。

已知发电机线圈的电阻为r ，灯泡正常发光时的电阻为R ，其他电阻可忽略，变压器原线圈
与副线圈的匝数比为k ，变压器可视为理想变压器。

则
A 。

灯泡的额定电压为U k
B.灯泡的额定功率为22
k U R
C.发电机的线圈中产生的电动势最大值为
2()
R r U R
+ D 。

从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达方式为
2sin U t μω=
15。

如图所示的电路中,电源电动势为E ，内阻为r ,线圈L 的电阻不计。

以下判
断正确的是
A.闭合S,稳定后，电容器的a极板带正电
B.闭合S,稳定后，电容器两端电压小于E
C。

断开S的瞬间，通过
1
R的电流方向向右
D.断开S的瞬间，通过
2
R的电流方向向右
题号12345678
答案
题号9101112131415
答案
二、计算题
16.(12分)电磁弹是我国最新的重大科研项目，原理可用下述模型说明。

如图甲所示，虚线MN右侧存在竖直向上的匀强磁场，边长为L 的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上，线框电阻为R,质量
为m，ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界处。

0
t=时起磁感应强度B随
时间t的变化规律是
0(
B B kt k
=+为大于零的常量）,空气阻力忽略不计．
（1)求0
t=时刻，线框中感应电流的功率P；
（2）若线框cd边穿出磁场时通过线框某一横截面的电荷量q；（3）若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，在
线框上加一质量为M的负载物，证明：载物线框匝数越多，0
t=时
线框加速度越大。

17。

（14分）在圆形单匝导线圈区域内有均匀增大的匀强磁场1
B
kt =，
磁场方向如图所示,导线圈开口处通过导线与一平行板电容器的两极板相连，两极板间有垂直纸面向里的匀强磁场2
B 。

一带电粒子从
极板的中轴线上某点水平射出，恰能在板间做完整的匀速圆周运动而不碰到极板上。

已知，圆形区域磁场的面积为S ，带电粒子的质量、电荷量分别为m q 、，射出时的速度为v ，平行板电容器板间距离为d 。

求：
（1）粒子的电性；
（2）极板间磁场的磁感应强度2
B ；
(3）1
B
kt k =中的表达式。

18.（20分）如图,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，宽度为l，上、下边界与地面平行，下边界与地面相距7
l。

将一个边长为
2
l，质量为m，总电阻为R的正方形刚性导电线框ABCD置于匀强磁场区域上方,线框CD边与磁场上边界平行,从高于磁场上边界h的位置静止释放，h的值能保证AB边匀速通过磁场区域。

从AB边离开磁场到CD边落到地面所用时间是AB边通过磁场时间的2倍(重力加速度为g)。

求:
（1）线框通过磁场过程中电流的方向；
(2）磁场区域内磁感应强度的大小；
(3）CD边刚进入磁场时线框加速度与h的函数关系，分析h在不同情况下加速度的大小和方向,计算线框通过磁场区域产生的热量。

19.如图所示，间距为L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成：倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为 ，在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻.质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上，在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场；在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B的匀强磁场。

闭合开关S，让金属杆MN从图示位置由静止释放，已知金属杆MN运动到水平轨道前，已达到最大速度，不计导轨电阻且金属杆MN始终与导轨接触良好,重力加速度为g。

求：（1)金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率
v；
m
（2）金属杆MN在倾斜导轨上运动，速度未达到最大速度m v前，当流经
定值电阻的电流从零增大到
I的
过程中，通过定值电阻的电荷量为q,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q；
（3）金属杆MN在水平导轨上滑行
的最大距离
x。

m
20。

（18分）如图所示，宽度为L 的粗糙平行金属导轨PQ 和''
P Q 倾斜
放置，顶端'
Q Q 、之间连接一个阻值为R 的电阻和开关S ，底端'
P P 、与
一小段水平轨道用光滑圆弧相连。

已知底端'
P P 、离地面的高度为h ，
倾斜导轨处在垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）中。

若断开开关S ，将一根质量为m 、电阻为r 、长为L 的金属棒从'
AA 处由静
止释放，金属棒落地点与'
PP 的水平距离为1
x ；若闭合开关S ,将金属
棒仍从'
AA 处由静止释放，，则金属棒落地点与'
PP 的水平距离为2
x 。

不
计导轨电阻，金属棒始终与导轨垂直,且与导轨接触良好，忽略金属棒经过'
PP 处的能量损失，重力加速度为g ,求：
（1）
开关断开时，金属棒离开'
PP
的速度大小；
（2）
开关闭合时，金属棒在下滑过
程中产生
的焦耳热；
（3）开关S 闭合，金属棒从比'
AA 更高处由静止释放，金属棒落地点
与'
PP 的水平距离仍为2
x ，请定性说明金属棒在倾斜导轨上的运动规
律。

2016届高三物理二轮复习专题(电磁感应)
答 案
1.A
2.B 3。

C 4。

C 5。

B 6.C
7.B 8。

A
9。

C 10.AD 11。

BC 12。

BCD 13。

BC 14.AD 15.BC
16.(1)0t =时刻线框中的感应电动势20
E kL = （1分）
功率2
0E P R
=
（1分）
解得24
k L P R
=（1
分）
（2）穿出磁场过程线框中的平均电动势E t
∆Φ=∆（1分） 线框中的平均电流E I R
=（1分)
通过的电荷量2
0,B L q I t q R
=∆=
解得(1分）
(3)n 匝线框在0t =时刻产生的感应电动势 0E nE =(1
分）
线框的总电阻=R
nR 总
（1分） 线框中的电流E
I R =总
（1分）
0t =时刻线框受到的安培力0F nB IL =（1
分）
设线框的加速度为a ，根据牛顿第二定律有()F nm M a =+（1分）
解得3
0()kB L a M m R n
=+，可知,n 越大，a 越大。

（1
分）
17.
（1）圆形区域内磁感应强度均匀增强,产生感应电动势，使得下极
板带正电,上极板带负电。

粒子做匀速圆周运动说明粒子受到的重力
和电场力平衡，所以粒子带正电。

(2分）
（2）
粒子在板间做完整的圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有
2
2mv qvB R
=
（2分）
由几何关系得4
d R =(2分） 解得:2
4mv
B
qd
=
（1分)
（3）
粒子重力和电场力平衡：mg Eq =(2分） U E d
=
（2分）
由法拉第电磁感应定律得S B U Sk t
t
∆Φ∆===∆∆（2分） 解得：mgd k Sq
=(1分）
18.
（1）由楞次定律得，线框中电流方向：CD 边在磁场中时沿
D C B A D →→→→方向（2
分）
AB 边在磁场中时沿A B C D A →→→→方向（2
分）
（2）
设线框AB 边在磁场中做匀速运动的速度大小为1
v ，穿过磁场的时
间为t ，AB 边切割磁感线产生的电动势为1
E ，线框中电流为1
I
1mg I lB =（1
分） 11E lv B =（1分）
1
1E I R
=
（1分） 1l v t =（1
分）
依题意和匀变速直线运动规律，得：
2171
(2)(2)22
l l v t g t -=+（1分)
联立解得：1
22
415()4m R g v B l
==(2
分）
（3）
设线框CD 边刚进入磁场时，速度大小为v ，加速度大小为a ,线
框CD 边产生的电动势为E ，电流为I ，线框通过磁场区域产生的热量
为Q 。

由动能定理得：2
102
mgh mv
=-（1分）
解得：
v = E lvB = E I R
=
解得lvB I R
=
由牛顿第二定律得：mg IlB ma -=(1分）
解得:(1a =(1分) 当20h l a ==时，（1分）
当2h l >时，加速度大小为1)g ,方向竖直向上(1分）
当2h l <时，加速度大小为(1g -
,方向竖直向下（1分)
根据能量守恒，有21
1(2)2
Q mg h l mv =+-（2分） 解得Q mgh =（1分)
19.
(1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的速度最大时，其受到的合力为零，
对其受力分析，可得：sin 0m
mg BI
L θ-=(2分）
根据法拉第电磁感应定律，欧姆定律可得：2m
m
BLv I
r
=
（2分）
解得：22
2sin m
mgr v
B L θ=
（1分）
（2）
设在这段时间内，金属杆MN 运动的位移为x .由电流的定义可得：
q I t =∆（1
分）
根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律得：平均电流22B S BLx
I r t
r t
∆==∆∆（2分)
解得：2qr
x BL
=（1分)
设电流为0
I 时金属杆MN 的速度为0
υ,根据法拉第电磁感应定律、
欧姆定律可得：
002BLv I r
=
（1分）
设此过程中，电路产生的焦耳热为Q 热
,由功能关系可得：
2
01sin +2
mgx Q mv θ=热（2分）
20.
（1）设开关断开时，金属棒离开'
PP 的速度大小为1
v ，在空中运动
的时间为t ,则：
11x v t =（2
分）
t =
2分） 可得:1v
x =2分）
（2）
设开关断开时，在金属棒沿倾斜导轨下滑的过程中，重力做功
为G
W ,摩擦力做功为F
W ,根据动能定理：2
11=2
G F
W
W mv +(2分)
开关闭合时，金属棒离开'
PP 的速度2
v
x =（1分）
开关闭合时，在金属棒沿倾斜导轨下滑的过程中，重力做功和摩擦力做功与开关断开时相同，设安培力做功为W 安
，系统产生的焦耳
热为Q ，由动能定理可得：
2
21=2
G F W W W mv ++安（2
分)
又因为Q W =-安
（1分） 金属棒产生的焦耳热r
Q Q R r
=
+（2分）
联立以上方程可得：22)
12
(4()
r mgr x x Q h R r -=+（2
分）
(3）金属棒在倾斜导轨上先做加速度减小的加速运动，然后匀速运动。

（2分）。