2019届高三物理二轮复习专题能力提升练五电路与电磁感应
2019届物理二轮 电路与电磁感应 专题卷 (全国通用)
滚动训练四电路与电磁感应分．上海市普陀区二模]如图，当电路中电键2 V，R2两端的电压为闭合后，下列说法正确的是())ER，电容器上极板带负电间接一阻值为2R的电阻时，电容器下极板带正电间接一阻值为2R的电阻时，电容器的带电量为间接一理想电压表时，电容器的带电量为零效值相等．下列叙述正确的是()．接交流电时灯泡更亮些．接直流电和接交流电时灯泡一样亮．减小交流电频率时图乙中灯泡变亮瞬间，通过灯泡的电流立即达到最大值乐山市三模]如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，列说法中正确的是()时刻ab边中电流大小分别为i1、i3，则有时间内通过ab边电量为零，定值电阻R中无电流6．(多选)[2018·三湘名校联考]如图所示，边长为L 、总电阻为R的正方形线框abcd 放在光滑水平面上，其右边有一磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外的有界匀强磁场，磁场宽度为L ，磁场左边界与线框的ab 边相距为L.现给线框一水平向右的恒力，ab 边进入磁场时线框恰好做匀速运动，此时线框中的感应电流大小为I 0.下列说法正确的是( )A ．线框进入磁场时，感应电流沿逆时针方向B ．线框进入磁场时的速度大小为I 0R BLC ．从开始到ab 边运动到磁场的右边界的过程中，通过线框横截面的电荷量q ＝BL 2RD ．线框通过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q ＝2BI 0L 27．(多选)[2018·佛山市高三二模]如图，是磁电式转速传感器的结构简图．该装置主要由测量齿轮、软铁、永久磁铁、线圈等原件组成．测量齿轮为磁性材料，等距离地安装在被测旋转体的一个圆周上(圆心在旋转体的轴线上)，齿轮转动时线圈内就会产生感应电流．设感应电流的变化频率为f ，测量齿轮的齿数为N ，旋转体转速为n.则( )A ．f ＝nNB ．f ＝N nC ．线圈中的感应电流方向不会变化D ．旋转体转速越高，线圈中的感应电流越强8．(多选)[2018·重庆市七校联考]如图所示，光滑导轨MN 和PQ固定在同一水平面上，两导轨距离为L ，两端分别接有阻值均为R 的定值电阻R 1和R 2，两导轨间有一边长为L 2的正方形区域abcd ，该区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m 的金属杆与导轨接触良好并静止于ab 处，现用一恒力F 沿水平方向拉杆，．金属杆出磁场前的瞬间，流过R1的电流大小为．金属杆做匀速运动时的速率v＝2FRB2L2为该电表的电路示意图．用电表测未知大小的电流，图甲；多用电表的表盘如图乙所示(部分刻度未画出)，判断二极管的极性．进行欧姆调零时，应使多用电表的指针指向表盘选填“左侧”或“右侧”)的“0”刻度处；实验时将二极管接在两表笔B．电流表Ⓖ(量程0 150 mA，内阻R g＝3.0 Ω)C．电压表(量程0 3 V，内阻R V，约1 kΩ)D．滑动变阻器R0(0 20 Ω，1.0 A)E．电阻箱R0(0 99.99)F．开关和若干导线该同学发现上述器材中电流表的量程较小，他想利用现有的电流表和电阻箱改装成一块量程为0 0.6 A的电流表，则电阻箱R0的阻值应取Ω.请在图甲的虚线框内画出利用上述器材测量干电池电动势和内阻的实验电路图．(2)图乙为该同学根据合理电路所绘出的U－I图象(U、I分别为电压表和电流表Ⓖ的示数)．根据该图象可得被测电池的电动势E＝V，内阻r＝Ω.(3)该同学完成实验后又尝试用以下方案测定一节干电池的电动势．如图丙，E x为待测干电池，E S为电动势已知的标准电池，AB为一根粗细均匀的直线电阻丝，R1为保护电阻．该同学的操作步骤如下：①闭合开关S1，粗调滑动变阻器R，使直线电阻AB两端的电压约为2.0 V(可用电压表粗测)；②将开关S2拨到位置“1”，调节滑动触头C至C1点时灵敏电流计Ⓖ的读数为零，测出AC1的长度为L1；③将开关S2拨到位置“2”，调节滑动触头C至C2点时灵敏电流计Ⓖ的读数再次为零，测出AC2的长度为L2则待测电池电动势的表达式为E x＝.三、计算题：本题共4小题，共48分．11. (12分)[2018·北京市房山区二模]三峡水电站是我国最大的水力发电站，平均水位落差约100 m，水的流量约1.35×104m3/s.船只通航需要约3 500 m3/s的流量，其余流量全部用来发电．水流冲击水轮机发电时，水流减少的势能有20 转化为电能．(1)按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多大；(2)本市现行阶梯电价每户每月1挡用电量最高为240 kW·h，如果按照本市现行阶梯电价1挡最高用电量计算，三峡电站可以满足多少户家庭生活用电；(3)把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区．已知输电功率为P，输电线路的总阻值为R，要使输电线路上损耗的功率小于ΔP.①求输电电压的最小值U；②在输电功率一定时，请提出两种减少输电过程中功率损耗的方法．12. (12分)[2018·蚌埠市二模]如图所示，MN和PQ为水平放置的足够长的光滑平行导轨，导轨间距为L，其左端连接个阻值为R的电阻，垂直于导轨平面有一个磁感应强度为B的有界匀强磁场．质量为m、电阻为r的金属棒与导轨始终保持垂直且接触良好．若金属棒以向右的初速度v0进入磁场，运动到右边界(图中虚线位置)时速度恰好为零．导轨电阻不计，求：(1)金属棒刚进入磁场时受到的安培力大小；(2)金属棒运动过程中，定值电阻R上产生的电热；(3)金属棒运动到磁场中央位置时的速度大小．13. (12分)[2018·乌鲁木齐市二模]如图所示，两根足够长的水平放置的平行金属导轨间距为L，导轨间电阻为R.PQ右侧区域处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B；PQ左侧区域两导轨间有一面积为S的圆形磁场区，该区域内磁感应强度随时间变化的图象如图所示(取竖直向下为正方向)．一根电阻为r的导体棒ab置于导轨上，0 t0时间内导体棒处于静止状态，t0时刻后导体棒以速度v向右作匀速直线运动，且始终与导轨保持良好接触，导轨电阻不计．求：(1)0 t0时间内回路的感应电动势的大小；(2)t0时刻后导体棒ab受到的安培力的大小．14. (12分)[2018·南通市第二次模拟]如图所示，足够长的U型光滑导轨固定在倾角为30°的斜面上，导轨的宽度L＝0.5 m，其下端与R＝1 Ω的电阻连接，质量为m＝0.2 kg的导体棒(长度也为L)与导轨接触良好，导体棒及导轨电阻均不计．磁感应强度B＝2 T的匀强磁场垂直于导轨所在的平面，用一根与斜面平行的不可伸长的轻绳跨过定滑轮将导体棒和质量为M＝0.4 kg的重物相连，重物离地面足够高．使导体棒从静止开始沿导轨上滑，当导体棒沿导轨上滑t＝1 s时，其速度达到最大(取g＝10 m/s2)．求：导体棒的最大速度v m；导体棒从静止开始沿轨道上滑时间t＝1 上产生的焦耳热是多少？根据闭合电路欧姆定律可知，E＝U＋IR ，对照图乙可知，E＝1.48 V，r＝U1，E x＝U2，：U1：L1解得，E·E S.．(1)2 kW。
高考物理二轮提升卷电磁感应与电路(答案详尽,题目经典)
专题五电磁感应与电路提升卷时间：90分钟满分：95分一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分．在给出的四个选项中，第1～3小题只有一个选项正确，第4～8小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．1．(导学号：92274124)(2017·绵阳市二诊)如图所示是某兴趣小组用实验室的手摇发电机给小灯泡供电的装置示意图．在某次匀速转动手柄的过程中，他们发现小灯泡周期性的闪亮．以下判断正确的是()A．图示位置线框中产生的感应电动势最大B．若增大手摇发电机的转速，灯泡亮度将不变C．若增大手摇发电机的转速，灯泡闪亮的频率将变大D．小灯泡周期性闪亮的主要原因是电路接触不良2.(导学号：92274125)(2017·怀化市一模)电阻为1 Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示．现把交流电加在电阻为9 Ω的电热丝上，则下列说法中正确的是() A．线圈转动的角速度为31.4 rad/sB ．如果线圈转速提高一倍，则电流不会改变C ．电热丝两端的电压U ＝100 2 VD ．电热丝的发热功率P ＝1 800 W3．(导学号：92274126)如图为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断错误的是( )A ．这是一个降压变压器B ．原线圈的匝数比副线圈的匝数多C ．当原线圈输入交流电压220 V 时，副线圈输出直流电压12 VD ．当原线圈输入交流电压220 V 、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大4．(导学号：92274127)如图所示，边长为L 、电阻不计的n 匝正方形金属线框位于竖直平面内，连接的小灯泡的额定功率、额定电压分别为P 、U ，线框及小灯泡的总质量为m ，在线框的下方有一匀强磁场区域，区域宽度为l ，磁感应强度方向与线框平面垂直，其上、下边界与线框底边均水平．线框从图示位置开始静止下落，穿越磁场的过程中，小灯泡始终正常发光．则( )A ．有界磁场宽度l ＜LB ．磁场的磁感应强度应为mgU nPLC ．线框匀速穿越磁场，速度恒为P mgD ．线框穿越磁场的过程中，灯泡产生的焦耳热为mgL5．(导学号：92274128)(2017·马鞍山调研)如图所示，等腰直角三角形OPQ 区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，磁场区域的OP 边在x 轴上且长为L .纸面内一边长为L 的单匝闭合正方形导线框(线框电阻为R )的一条边在x 轴上，且线框在外力作用下沿x 轴正方向以恒定的速度v 穿过磁场区域，在t ＝0时线框恰好位于图示的位置．现规定顺时针方向为导线框中感应电流的正方向，则下列说法正确的是( )A ．在0～L v 时间内，线框中有正向电流B ．在L v ～2L v 时间内，线框中有负向电流C ．在L v ～2L v 时间内，流经线框某处横截面的电荷量为BL 22RD ．在L v ～2L v 时间内，线框中最大电流为BL v R6．(导学号：92274129)(2017·黑龙江省五校高三下学期4月联考)(多选)如图所示，在匀强磁场中转动的单匝线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，线圈匀速转动的周期为T ＝0.2 s ，从线圈中性面开始计时，理想交流电流表的读数为2 A ，那么( )A ．穿过线圈的最大磁通量为22π WbB ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝202sin20πt VC ．在线圈转过90°的过程中，外接电阻产生的焦耳热为1.8 JD ．在线圈转动90°的过程中，通过电阻R 的电荷量为22π C7．(导学号：92274130)(2017·湖北省襄阳市高三调研)(多选)如图甲所示，理想变压器原线圈输入图乙所示的正弦交变电流，副线圈中的R 0、R 1为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为R ，且R 1<R 0.理想交流电压表V 1、V 2的示数分别为U 1、U 2；理想交流电流表A 1、A 2的示数分别为I 1、I 2；理想交流电压表V 2和理想交流电流表A 2示数变化的绝对值分别为ΔU 2、ΔI 2.下列说法正确的是( )A ．t ＝0.01 s 时，理想交流电压表V 1的示数为零B ．滑动变阻器滑片从最下端向上滑动，I 1增大，U 2减小C ．滑动变阻器滑片从最下端向上滑动，ΔU 2ΔI 2不变 D ．滑动变阻器滑片从最下端向上滑动，I 2U 2减小8．(导学号：92274131)(多选)如图所示为远距离输送交流电的示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F 达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是( )A ．适当减小输电线的电阻rB ．适当提高n 4n 3C ．适当提高n 2n 1的同时，降低n 4n 3D ．适当降低n 2n 1的同时，提高n 4n 3二、非选择题：本题共4小题，共47分．解答应写出必要的文字说明，方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．9．(导学号：92274132)(2017·大同质检)(10分)两导轨ab 和cd 互相平行，相距L＝0.5 m，固定在水平面内，其电阻可忽略不计，ef是一电阻等于10 Ω的金属杆，它的两端分别与ab和cd保持良好接触，又能无摩擦地滑动．导轨和金属杆均处于磁感应强度B＝0.6 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，导轨左边与滑动变阻器R1(最大阻值40 Ω)相连，R2＝40 Ω.在t＝0时刻，金属杆ef由静止开始向右运动，其速度v随时间t变化的关系为v＝20sin(10πt) m/s.求：(1)杆ef产生的感应电动势随时间t变化关系式．(2)R2在1 min内最多能够产生多少热量？10．(导学号：92274133)(14分)如图所示，间距为d的两水平虚线L1、L2之间是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，正方形线圈abcd的边长为L(L＜d)、质量为m、电阻为R，现将线圈在磁场上方高h处由静止释放，已知ab边刚进入磁场时线圈的速度和ab边刚离开磁场时的速度相同，运动过程中线圈平面保持竖直且ab边始终与L1平行．求：(1)线圈进入磁场时的感应电流的大小和方向；(2)线圈从ab边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中的最小速度v；(3)线圈进出磁场的全过程中产生的总焦耳热Q总．11．(10分)如图所示，MN、PQ是两条水平、平行放置的光滑金属导轨，导轨的右端接理想变压器的原线圈，变压器的副线圈与电阻R＝20 Ω组成闭合回路，变压器的原副线圈匝数之比n1n2＝110，导轨宽L＝5 m．质量m＝2 kg、电阻不计的导体棒ab垂直MN、PQ放在导轨上，在水平外力F作用下，从t＝0时刻开始在图示的两虚线范围内往复运动，其速度随时间变化的规律是v＝2sin20πt(m/s)．垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度B＝4 T．导轨、导线和线圈电阻均不计．求：(1)ab棒中产生的电动势的表达式；ab棒中产生的是什么电流？(2)电阻R上的电热功率P.(3)从t＝0到t1＝0.025 s的时间内，通过外力F所做的功．12．(导学号：92274134)(13分)如图所示，两根金属平行导轨MN和PQ放在水平面上，左端向上弯曲且光滑，导轨间距为L，电阻不计．水平段导轨所处空间存在两个有界匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，两磁场相距一段距离不重叠，磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端，磁感应强度大小为B，方向竖直向上；磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B，方向竖直向下．质量均为m、电阻均为R的金属棒a和b放置在导轨上，金属棒b置于磁场Ⅱ的右边界CD处．设两金属棒在导轨上运动过程中始终与导轨垂直且接触良好．(1)若水平段导轨粗糙，两金属棒与水平导轨间的最大静摩擦力均为15mg，将金属棒a从距水平面高度h处由静止释放．①求金属棒a刚进入磁场Ⅰ时，通过金属棒b的电流大小；②若金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒b能在导轨上保持静止，通过计算分析金属棒a释放时的高度h应满足的条件；(2)若水平段导轨是光滑的，将金属棒a仍从高度h处由静止释放，使其进入磁场Ⅰ.设两磁场区域足够大，求金属棒a在磁场Ⅰ内运动的过程中，金属棒b 中可能产生的最大焦耳热．专题五电磁感应与电路提升卷1．C图示位置线框中产生的感应电动势最小，故A错误；若增大手摇发电机的转速，角速度将增大，频率将增大，产生的最大感应电动势E m＝MBSω，故灯泡的亮度增大，故B错误、C正确；小灯泡周期性闪亮的主要原因是产生的电流为交流电，故D错误．2．D从图中可知：T＝0.02 s，ω＝2πT＝314 rad/s，故A错误；其他条件不变，如果线圈转速提高一倍，角速度ω变为原来的两倍．由电动势最大值E m＝NBSω得知，交流电动势的最大值变为原来的两倍，电压的有效值为原来的2倍，根据欧姆定律可知电流发生改变．故B错误．该交流电压的最大值为200 V，所以有效值为100 2 V，则电热丝两端的电压为910×100 2 V＝90 2 V，故C错误；根据P＝U2R得：P＝(902)29W＝1 800 W，故D正确．3．C根据铭牌上所提供的信息可知：变压器的输入电压为220 V，输出电压为12 V，该变压器为降压变压器，故选项A、B正确；变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D正确．4．BC因线框穿越磁场的过程中小灯泡正常发光，故线框匀速穿越磁场，且线框长度L和磁场宽度l相同，A错误；因线框匀速穿越磁场，故重力和安培力相等，mg＝nBIL＝nB PU L，得B＝mgUnPL，B正确；线框匀速穿越磁场，重力做功的功率等于电功率，即mg v＝P，得v＝Pmg，C正确；线框穿越磁场时，通过的位移为2L，且重力做功完全转化为焦耳热，故Q＝2mgL，D错误．5．CD在0～Lv时间内，线框中磁通量增加，感应电流沿逆时针方向，选项A、B错误；在Lv～2Lv时间内线框中磁通量变化量为ΔΦ＝BL22，流过线框某一截面的电荷量为q＝ΔΦR＝BL22R，选项C正确；Lv～2Lv时间内线框中最大电流为BL vR，选项D正确．6．AC因电流表的读数2 A为有效值，则电流的最大值为I m＝2I有效＝2 2A，E m＝I m(R＋r)＝20 2 V，又E m＝Φmω，ω＝2πT，所以Φm＝22Wb，故选项A正确；任意时刻线圈中的感应电动势为e＝202sin10πt(V)，故选项B错误；线圈转过90°时，外接电阻产生的焦耳热为Q＝I2有效Rt＝1.8 J，故选项C正确；从中性面开始计时，转动90°的过程中，感应电动势的平均值为E＝ΔΦt，I＝ER＋r，q＝I t＝25πC，故选项D错误．7．BC电压表示数为有效值，而不是瞬时值，选项A错；根据U1U20＝n1n2可知副线圈两端电压U20不变，滑片上滑，副线圈电路电阻减小，副线圈中电流I2增大，由变压器原理可知I1增大，原线圈两端电压U1不变，则副线圈两端电压U20不变，由U2＝U20－I2R0知U2减小，则I2U2乘积不能确定，选项B对、D错；U20＝U2＋I2R0，U20不变，则U2变化的绝对值和定值电阻R0两端电压变化的绝对值相等，则ΔU2ΔI2＝R0不变，选项C对．8．AC当发电机输出功率一定时，为使远距离用户得到更多的功率，需减小输电线上的功率损失，根据ΔP＝I2线r，可以减小输电线的电阻r，A对；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高n2n1，这样使线圈n3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低n4n3，C对．9．解：(1)杆ef产生的感应电动势随时间t变化的关系式为e＝BL v＝0.6×0.5×20sin(10πt)V＝6sin(10πt)V(2)当变阻器的滑动触头到变阻器的上端时，在相同时间内，R2产生的热量达到最大值．外电路总电阻R ＝R 22＝20 Ω电源为交流电，周期T ＝2πω＝2π10πs ＝0.2 st ＝1 min ＝60 s 为T 的整数倍．外电路电压的有效值为U ＝R R ＋r E ＝2020＋10·62 V ＝2 2 V R 2能够产生的热量最大值为Q ＝U 2R 2t ＝(22)240×60 J ＝12 J10．解：(1)由楞次定律可知，刚进入磁场时线圈中的电流方向为abcda由mgh ＝12m v 20得v 0＝2ghE ＝BL v 0I ＝E R ＝BL 2gh R .(2)如图所示，线圈在从2位置到3位置的过程中，可能全程做减速运动，也可能先减速后匀速，而从3位置到4位置线圈做自由落体运动，所以3位置时线圈速度一定最小，因此有v 20－v 2＝2g (d －L )得v ＝2g (h ＋L －d )(3)由能量守恒定律知，进磁场的过程产生的热量Q 1＝mgd由于线圈完全处于磁场中时不产生电热，线圈进入磁场过程中产生的电热Q 就是线圈从2位置到3位置产生的电热，而2、4位置速度相同，线圈离开磁场的运动状态与线圈进入磁场的运动状态变化相同，产生的热量相等，.即Q 2＝Q 1＝mgd产生的总热量为Q 总＝Q 1＋Q 2＝2mgd .11．(1)见解析(2)4×103 W (3)104 J 解析：(1)ab 棒中产生的电动势的表达式为E ＝BL v ＝40sin20πt (V)故ab 棒中产生的是正弦交变电流．(2)设原线圈上电压的有效值为U 1，则U 1＝E m 2＝20 2 V 设副线圈上电压的有效值为U 2，则U 1U 2＝n 1n 2 解得U 2＝200 2 V电阻R 上的电热功率P ＝U 22R ＝4×103 W(3)由以上分析可知，该正弦交流电的周期T ＝2πω＝0.1 s ．从t ＝0到t 1＝0.025s ，经历了四分之一个周期．设在这段时间内电阻R 上产生的热量为Q ，则Q ＝U 22R ·T 4＝100 J在t 1＝0.025 s 时刻，ab 棒的速度为v ，则则v ＝2sin20πt 1＝2 m/s由能量守恒定律可得这段时间内外力F 做的功 W ＝Q ＋12m v 2＝104 J12．解析：(1)①金属棒在弯曲光滑导轨上运动的过程中，机械能守恒，设其刚进入磁场Ⅰ时速度为v 0，产生的感应电动势为E ，电路中的电流为I .由机械能守恒有mgh ＝12m v 20，解得v 0＝2gh 感应电动势E ＝BL v 0，对回路I ＝E 2R解得I ＝BL 2gh2R②对金属棒b ，其所受安培力F ＝2BIL又因I ＝BL 2gh2R金属棒b 棒保持静止的条件为F ≤15mg解得h ≤gm 2R 250B 4L 4(2)金属棒a 在磁场Ⅰ中减速运动，感应电动势逐渐减小，金属棒b 在磁场Ⅱ中加速运动，感应电动势逐渐增加，当两者相等时，回路中感应电流为0，此后金属棒a 、b 都做匀速运动．设金属棒a 、b 最终的速度大小分别为v 1、v 2，整个过程中安培力对金属棒a 、b 的冲量大小分别为I a 、I b .由BL v 1＝2BL v 2，解得v 1＝2v 2设向右为正方向：对金属棒a ，由动量定理有－I a ＝m v 1－m v 0对金属棒b ，由动量定理有－I b ＝－m v 2－0由于金属棒a 、b 在运动过程中电流始终相等，则金属棒b 受到的安培力始终为金属棒a 受到安培力的2倍，因此有两金属棒受到的冲量的大小关系I b ＝2I a解得v 1＝45v 0，v 2＝25v 0根据能量守恒，回路中产生的焦耳热Q ＝12m v 20－⎣⎢⎡⎦⎥⎤12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫25v 02＋12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫45v 02＝110m v 20＝15mgh Q b ＝12Q ＝110mgh。
2019版高考物理大二轮复习浙江专用优选习题：专题四 电路与电磁感应 提升训练15 含答案
提升训练15电磁感应的综合问题1.一实验小组想要探究电磁刹车的效果。
在遥控小车底面安装宽为L、长为2.5L的N匝矩形线框,线框电阻为R,面积可认为与小车底面相同,其平面与水平地面平行,小车总质量为m。
其俯视图如图所示,小车在磁场外行驶时的功率保持P不变,且在进入磁场前已达到最大速度,当车头刚要进入磁场时立即撤去牵引力,完全进入磁场时速度恰好为零。
已知有界磁场PQ和MN间的距离为2.5L,磁感应强度大小为B,方向竖直向上,在行驶过程中小车受到地面阻力恒为F f。
求:(1)小车车头刚进入磁场时,线框的感应电动势E;(2)电磁刹车过程中产生的焦耳热Q;(3)若只改变小车功率,使小车刚出磁场边界MN时的速度恰好为零,假设小车两次与磁场作用时间相同,求小车的功率P'。
2.(2017浙江义乌高三模拟)如图所示,固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、M'N'和OP、O'P'间距都是l,二者之间固定有两组竖直半圆形轨道PQM和P'Q'M',它们是用绝缘材料制成的,两轨道间距也均为l,且PQM和P'Q'M'的竖直高度均为4R,两组半圆形轨道的半径均为R。
轨道的QQ'端、MM'端的对接狭缝宽度可忽略不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。
下层金属导轨接有电源,当将一金属杆沿垂直导轨方向搭接在两导轨上时,将有电流从电源正极流出,经过导轨和金属杆流回电源负极。
此时金属杆将受到导轨中电流所形成磁场的安培力作用而运动。
运动过程中金属杆始终与导轨垂直,且接触良好。
当金属杆由静止开始向右运动4R到达水平导轨末端PP'位置时其速度大小v P=4gR。
已知金属杆质量为m,两轨道间的磁场可视为匀强磁场,其磁感应强度与电流的关系为B=kI(k为已知常量),金属杆在下层导轨的运动可视为匀加速运动,运动中金属杆所受的摩擦阻力、金属杆和导轨的电阻均可忽略不计。
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高考物理二轮总复习专题过关检测电磁感应(附参考答案)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.如图12-1所示，金属杆ab、cd可以在光滑导轨PQ和R S上滑动，匀强磁场方向垂直纸面向里，当ab、cd分别以速度v1、v2滑动时，发现回路感生电流方向为逆时针方向，则v1和v2的大小、方向可能是()图12-1A.v1＞v2,v1向右，v2向左B.v1＞v2,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中产生逆时针方向的感生电流，由题意可知回路abdc的面积应增大，选项A、C、D错误，B正确.答案:B2.(2010河北唐山高三摸底，12)如图12-2所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间(两磁极间磁场可视为匀强磁场)，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动.当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有()图12-2A.线圈与蹄形磁铁的转动方向相同B.线圈与蹄形磁铁的转动方向相反C.线圈中产生交流电D.线圈中产生为大小改变、方向不变的电流解析:本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律等考点.根据楞次定律的推广含义可知A正确、B错误；最终达到稳定状态时磁铁比线圈的转速大，则磁铁相对线圈中心轴做匀速圆周运动，所以产生的电流为交流电.答案:AC3.如图12-3 所示,线圈M和线圈P绕在同一铁芯上.设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正.当M中通入下列哪种电流时,在线圈P中能产生正方向的恒定感应电流()图12-3图12-4解析:据楞次定律，P 中产生正方向的恒定感应电流说明M 中通入的电流是均匀变化的，且方向为正方向时应均匀减弱，故D 正确. 答案:D4.如图12-5所示，边长为L 的正方形导线框质量为m ，由距磁场H 高处自由下落，其下边ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd 刚刚穿出磁场时，速度减为ab 边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )图12-5A.2mgLB.2mgL +mgHC.mgH mgL 432+D.mgH mgL 412+解析:设刚进入磁场时的速度为v 1,刚穿出磁场时的速度212v v =① 线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L .由题意得mgH mv =2121②Q mv L mg mv +=⋅+222121221③ 由①②③得mgH mgL Q 432+=.C 选项正确.答案:C5.如图12-6(a)所示,圆形线圈P 静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同线圈Q ,P 和Q 共轴,Q 中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图12-6(b)所示,P 所受的重力为G ,桌面对P 的支持力为F N ,则( )图12-6A.t 1时刻F N ＞GB.t 2时刻F N ＞GC.t 3时刻F N ＜GD.t 4时刻F N =G解析:t 1时刻,Q 中电流正在增大,穿过P 的磁通量增大,P 中产生与Q 方向相反的感应电流,反向电流相互排斥,所以F N ＞G ;t 2时刻Q 中电流稳定,P 中磁通量不变,没有感应电流,F N =G ;t 3时刻Q 中电流为零,P 中产生与Q 在t 3时刻前方向相同的感应电流,而Q 中没有电流,所以无相互作用,F N =G ;t 4时刻,P 中没有感应电流,F N =G . 答案:AD6.用相同导线绕制的边长为L 或2L 的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图12-7所示.在每个线框进入磁场的过程中，M 、N 两点间的电压分别为U a 、U b 、U c 和U d .下列判断正确的是()图12-7A.U a ＜U b ＜U c ＜U dB.U a ＜U b ＜U d ＜U cC.U a =U b ＜U d =U cD.U b ＜U a ＜U d ＜U c 解析:线框进入磁场后切割磁感线,a 、b 产生的感应电动势是c 、d 电动势的一半.而不同的线框的电阻不同.设a 线框电阻为4r ,b 、c 、d 线框的电阻分别为6r 、8r 、6r ,则4343BLv r r BLv U a =⋅=,,6565BLv r r BLv U b =⋅=,23862BLv r r Lv B U c =⋅= .34642Blvr r Lv B U d =⋅=所以B 正确.答案:B7.(2010安徽皖南八校高三二联，16)如图12-8所示，用一块金属板折成横截面为“”形的金属槽放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，并以速度v 1向右匀速运动，从槽口右侧射入的带电微粒的速度是v 2，如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动，则微粒做匀速圆周运动的轨道半径r 和周期T 分别为()图12-8A.gv g v v 2212,π B.gv g v v 1212,π C.gv g v 112,π D.gv g v 212,π 解析:金属板折成“”形的金属槽放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，并以速度v 1向右匀速运动时，左板将切割磁感线，上、下两板间产生电势差，由右手定则可知上板为正，下板为负，11Bv lBlv d U E ===，微粒做匀速圆周运动，则重力等于电场力，方向相反，故有,1g qBv g qE m ==向心力由洛伦兹力提供，所以,222rv m B qv =得g v m qB mv r 212==，周期gv v r T 1222ππ==，故B 项正确.答案:B8.超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具.其推进原理可以简化为如图12-9所示的模型:在水平面上相距L的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个磁场的宽度都是l，相间排列，所有这些磁场都以相同的速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为L、宽为l的金属框abcd(悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为F f，金属框的最大速度为v m，则磁场向右匀速运动的速度v可表示为()图12-9A.v=(B2L2v m－F f R)/B2L2B.v=(4B2L2v m+F f R)/4B2L2C.v=(4B2L2v m－F f R)/4B2L2D.v=(2B2L2v m+F f R)/2B2L2解析:导体棒ad和bc各以相对磁场的速度(v－v m)切割磁感线运动，由右手定则可知回路中产生的电流方向为abcda,回路中产生的电动势为E=2BL(v－v m),回路中电流为I=2BL(v－v m)/R,由于左右两边ad和bc均受到安培力，则合安培力为F合=2×BL I=4B2L2(v－v m)/R，依题意金属框达到最大速度时受到的阻力与安培力平衡，则F f=F合，解得磁场向右匀速运动的速度v=(4B2L2v m+F f R)/4B2L2,B对.答案:B9.矩形导线框abcd放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图12-10甲所示,t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里.在0～4 s时间内,线框中的感应电流(规定顺时针方向为正方向)、ab边所受安培力(规定向上为正方向)随时间变化的图象分别为图乙中的()甲乙图12-0解析:在0～1 s内,穿过线框中的磁通量为向里的减少,由楞次定律,感应电流的磁场垂直纸面向里,由安培定则,线框中感应电流的方向为顺时针方向.由法拉第电磁感应定律,tSB n E ∆⋅∆=,E 一定,由,REI =故I 一定.由左手定则,ab 边受的安培力向上.由于磁场变弱,故安培力变小.同理可判出在1～2 s 内,线框中感应电流的方向为顺时针方向,ab 边受的安培力为向下的变强.2～3 s 内,线框中感应电流的方向为逆时针方向,ab 边受的安培力为向上的变弱,因此选项AD 对. 答案:AD10.如图12-11甲所示,用裸导体做成U 形框架abcd ,ad 与bc 相距L =0.2 m,其平面与水平面成θ=30°角.质量为m =1 kg 的导体棒PQ 与ad 、bc 接触良好,回路的总电阻为R =1 Ω.整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中,磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化情况如图乙所示(设图甲中B 的方向为正方向).t =0时,B 0=10 T 、导体棒PQ 与cd 的距离x 0=0.5 m.若PQ 始终静止,关于PQ 与框架间的摩擦力大小在0～t 1=0.2 s 时间内的变化情况,下面判断正确的是( )图12-11 A.一直增大B.一直减小C.先减小后增大D.先增大后减小解析:由图乙,T /s 501==∆∆t B t B ,t =0时,回路所围面积S =Lx 0=0.1 m 2,产生的感应电动势V 5=∆⋅∆=t S B E ,A 5==REI ,安培力F =B 0IL =10 N,方向沿斜面向上.而下滑力mg sin30°=5 N,小于安培力,故刚开始摩擦力沿斜面向下.随着安培力减小,沿斜面向下的摩擦力也减小,当安培力等于下滑力时,摩擦力为零.安培力再减小,摩擦力变为沿斜面向上且增大,故选项C 对. 答案:C二、填空题(共2小题，共12分)11.(6分)如图12-12所示,有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ ,水平放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直.有一金属棒M N 与导轨的OQ 边垂直放置,金属棒从O 点开始以加速度a 向右运动,求t 秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是____________________.图12-12解析:该题求的是t 秒末感应电动势的瞬时值,可利用公式E =Blv 求解,而上面错误解法求的是平均值.开始运动t 秒末时,金属棒切割磁感线的有效长度为.tan 21tan 2θθat OD L == 根据运动学公式,这时金属棒切割磁感线的速度为v =at . 由题知B 、L 、v 三者互相垂直,有θtan 2132t Ba Blv E ==,即金属棒运动t 秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是.tan 2132θt Ba E = 答案:θtan 2132t Ba 12.(6分)如图12-13所示,有一闭合的矩形导体框,框上M 、N 两点间连有一电压表,整个装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中,且框面与磁场方向垂直.当整个装置以速度v 向右匀速平动时,M 、N 之间有无电势差?__________(填“有”或“无”)，电压表的示数为__________.图12-13解析:当矩形导线框向右平动切割磁感线时,AB 、CD 、MN 均产生感应电动势,其大小均为BLv ,根据右手定则可知,方向均向上.由于三个边切割产生的感应电动势大小相等,方向相同,相当于三个相同的电源并联,回路中没有电流.而电压表是由电流表改装而成的,当电压表中有电流通过时,其指针才会偏转.既然电压表中没有电流通过,其示数应为零.也就是说,M 、N 之间虽有电势差BLv ,但电压表示数为零. 答案:有 0三、计算、论述题(共4个题,共48分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图12-14所示是一种测量通电线圈中磁场的磁感应强度B 的装置,把一个很小的测量线圈A 放在待测处,线圈与测量电荷量的冲击电流计G 串联,当用双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,从而引起电荷的迁移,由表G 测出电荷量Q ,就可以算出线圈所在处的磁感应强度B.已知测量线圈的匝数为N,直径为d ,它和表G 串联电路的总电阻为R ,则被测出的磁感应强度B 为多大?图12-14解析:当双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律可得:td B N t N E ∆=∆∆Φ=2)2(2π 由欧姆定律和电流的定义得:,t Q R E I ∆==即t REQ ∆= 联立可解得:.22Nd QRB π=答案:22Nd QR π14.(12分)如图12-15所示,线圈内有理想边界的磁场,开始时磁场的磁感应强度为B 0.当磁场均匀增加时,有一带电微粒静止于平行板(两板水平放置)电容器中间,若线圈的匝数为n ,平行板电容器的板间距离为d ,粒子的质量为m ,带电荷量为q .(设线圈的面积为S )求:图12-15(1)开始时穿过线圈平面的磁通量的大小. (2)处于平行板电容器间的粒子的带电性质. (3)磁感应强度的变化率. 解析:(1)Φ=B 0S.(2)由楞次定律,可判出上板带正电,故推出粒子应带负电. (3),tnE ∆∆Φ=,ΔΦ=ΔB ·S, mg d E q =⋅,联立解得:.nqSmgd t B =∆∆ 答案:(1)B 0S (2)负电 (3)nqSmgdt B =∆∆ 15.(12分)两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内，导轨间距为l ，电阻不计，M 、M ′处接有如图12-16所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R ，电容器的电容为C.长度也为l 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中.ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab 运动距离为s 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q .求:图12-16(1)ab 运动速度v 的大小； (2)电容器所带的电荷量q .解析:本题是电磁感应中的电路问题,ab 切割磁感线产生感应电动势为电源.电动势可由E =Blv 计算.其中v 为所求,再结合闭合(或部分)电路欧姆定律、焦耳定律、电容器及运动学知识列方程可解得.(1)设ab 上产生的感应电动势为E ，回路中的电流为I ,ab 运动距离s 所用时间为t ,三个电阻R 与电源串联,总电阻为4R ,则 E=Blv由闭合电路欧姆定律有RE I 4=vs t =由焦耳定律有Q =I 2(4R )t 由上述方程得.422sl B QRv =(2)设电容器两极板间的电势差为U ,则有U=IR电容器所带电荷量q =CU解得.BlsCQRq =答案:(1)sl B QR224 (2)Bls CQR16.(14分)如图12-17所示,水平地面上方的H 高区域内有匀强磁场,水平界面PP ′是磁场的上边界,磁感应强度为B ,方向是水平的,垂直于纸面向里.在磁场的正上方,有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd ,ab 长为l 1,bc 长为l 2,H ＞l 2,线框的质量为m ,电阻为R .使线框abcd 从高处自由落下,ab 边下落的过程中始终保持水平,已知线框进入磁场的过程中的运动情况是:cd 边进入磁场以后,线框先做加速运动,然后做匀速运动,直到ab 边到达边界PP ′为止.从线框开始下落到cd 边刚好到达水平地面的过程中,线框中产生的焦耳热为Q .求:图12-17(1)线框abcd 在进入磁场的过程中,通过导线的某一横截面的电荷量是多少? (2)线框是从cd 边距边界PP ′多高处开始下落的? (3)线框的cd 边到达地面时线框的速度大小是多少?解析:(1)设线框abcd 进入磁场的过程所用时间为t ,通过线框的平均电流为I ,平均感应电动势为ε,则RI t εε=∆∆Φ=,,ΔΦ=Bl 1l 2 通过导线的某一横截面的电荷量t I q ∆=解得.21Rl Bl q =(2)设线框从cd 边距边界PP ′上方h 高处开始下落,cd 边进入磁场后,切割磁感线,产生感应电流,在安培力作用下做加速度逐渐减小的加速运动,直到安培力等于重力后匀速下落,速度设为v ,匀速过程一直持续到ab 边进入磁场时结束,有 ε=Bl 1v ,,RI ε=F A =BIl 1,F A =mg解得212l B mgRv =线框的ab 边进入磁场后,线框中没有感应电流.只有在线框进入磁场的过程中有焦耳热Q .线框从开始下落到ab 边刚进入磁场的过程中,线框的重力势能转化为线框的动能和电路中的焦耳热.则有Q mv l h mg +=+2221)(解得.222414414223l l mgB l QB R g m h -+= (3)线框的ab 边进入磁场后,只有重力作用下,加速下落,有)(21212222l H mg mv mv -=- cd 边到达地面时线框的速度.)(224142222l H g l B R g m v -+= 答案:(1)Rl Bl 21 (2)241441422322l l mgB l QB R g m -+ (3))(22414222l H g l B R g m -+。
2019高考物理二轮精品专项卷有详细解析：专项9电磁感应
2019高考物理二轮精品专项卷有详细解析：专项9电磁感应考试范围：电磁感应【一】选择题〔此题共10小题，每题4分，共40分。
在每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求。
全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
〕1、1831年法拉第发现用一块磁铁穿过一个闭合线路时，线路内就会有电流产生，这个效应叫电磁感应。
法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小 〔 〕A 、跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B 、跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C 、跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D 、跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比2、电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。
制造某种型号的电阻箱时，要用双线绕法，如右图所示。
当电流变化时双线绕组 〔 〕A 、螺旋管内磁场发生变化B 、穿过螺旋管的磁通量不发生变化C 、回路中一定有自感电动势产生D 、回路中一定没有自感电动势产生B 、产生自上而下的恒定电流C 、电流方向周期性变化D 、没有感应电流4、如下图所示，有界匀强磁场的宽为L ，方向垂直纸面向里，梯形线圈ABCD 位于纸面内，AD 与BC 间的距离也为L 。
T ＝0时刻，BC 边与磁场边界重合。
当线圈沿垂直于磁场边界的方向匀速穿过磁场时，线圈中的感应电流I 随时间T 变化的图线可能是〔取顺时针方向为感应电流正方向〕〔 〕5、如右图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，虚线间的距离为L ，金属圆环的直径也是L 。
圆环从左边界进入磁场，以垂直于磁场边界的恒定速度V 穿过磁场区域。
那么以下说法正确的选项是 〔 〕A 、感应电流的大小先增大后减小B 、感应电流的方向先逆时针后顺时针C 、金属圆环受到的安培力先向左后向右D 、进入磁场时感应电动势平均值12E Bav =π6、如右图所示电路中，均匀变化的匀强磁场只存在于虚线框内，三个电阻阻值之比R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，其他部分电阻不计。
2019届高三物理二轮复习专题四：《电磁感应与电路》训练(带答案及详解)
《电磁感应》专题训练1.如图所示,在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,有半径为r 的光滑半圆形导体框架,Oc 为一能绕O 在框架上转动的导体棒,Oa 之间连一电阻R ,导体框架与导体棒的电阻均不计,施加外力使Oc 以角速度ω逆时针匀速转动,则( )。
A .通过电阻R 的电流方向由a 经R 到OB .导体棒O 端的电势低于c 端的电势C .外力做功的功率为B 2ω2r 44RD .回路中的感应电流大小为Bωr 2R解析▶ 由右手定则可知感应电流由c 到O ,则通过电阻R 的电流由O 经R 到a ,A 项错误;导体棒以角速度ω逆时针匀速转动切割磁感线时可等效为电源,O 端为电源正极,c 端为电源负极,故导体棒O 端的电势高于c 端的电势,B 项错误;导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=Br ·ωr 2,由此可知感应电流I=E R =Bωr 22R,D项错误;电阻R 上的热功率P=I2R=B 2ω2r 44R ,由能量守恒定律可知外力做功的功率也为P ,C 项正确。
答案▶ C2.如图所示,在同一水平面内有两根光滑平行的金属导轨MN 和PQ ,在两导轨之间竖直放置通电螺线管,ab 和cd 是放在导轨上的两根金属棒,它们分别放在螺线管的左右两侧,保持开关闭合,最初两金属棒均处于静止状态。
当滑动变阻器的滑片向右滑动时,ab 和cd 两棒的运动情况是( )。
A .ab 、cd 都向左运动B .ab 、cd 都向右运动C .ab 向左,cd 向右D .ab 向右,cd 向左解析▶当变阻器滑片向右滑动时,电路的电流变小,线圈的磁场减弱;根据安培定则,由电流方向可确定线圈的磁场方向垂直于导轨向下。
由于线圈处于两棒中间,所以穿过两棒所围成的磁通量变小,由楞次定律可得,回路abdc产生顺时针方向的感应电流。
ab棒受安培力方向向右,cd棒受安培力方向向左,即两棒相互靠近,D项正确。
另解:当电路中的电流减小时,回路abdc中的磁通量减小,根据楞次定律回路abdc的面积应缩小,则D项正确。
2019高考物理大二轮复习 阶段训练4 电路和电磁感应
阶段训练(四) 电路和电磁感应(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。
在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求。
全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.如图所示,电路中的A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器。
在开关S闭合与断开时,A、B灯泡发光情况是()A.S刚闭合后,A灯亮一下又逐渐变暗,B灯逐渐变亮B.S刚闭合后,B灯亮一下又逐渐变暗,A灯逐渐变亮C.S闭合足够长时间后,A灯泡和B灯泡一样亮D.S闭合足够长时间后再断开,B灯立即熄灭,A灯逐渐熄灭2.如图所示,电源电动势为E,内阻为r。
当滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端时,理想电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2,干路电流为I,下列说法正确的是(灯泡电阻不变)()A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮B.ΔU1与ΔI的比值不变C.ΔU1<ΔU2D.ΔU1=ΔU23.如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交流电动势随时间变化的e-t图象分别如图乙中曲线a、b所示,则()A.两次t=0时刻穿过线圈的磁通量均为0B.曲线a表示的交流电动势的频率为25 HzC.曲线b表示的交流电动势的最大值为15 VD.曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶24.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,相距均为d的三条水平虚线l1、l2、l3,它们之间的区域Ⅰ、Ⅱ分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。
—个质量为m、边长为d、总电阻为R 的正方形导线框,从l1上方一定高度处由静止开始沿斜面下滑,当ab边刚越过l1进入磁场Ⅰ时,恰好以速度v1做匀速直线运动;当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻,线框又开始以速度v2做匀速直线运动,重力加速度为g。
高三物理二轮复习 专题5电路和电磁感应课件
1．恒定电流
2．电磁感应
3.交变电流
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路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
电路和电磁感应 专题五
1 考纲展示和内阻
Ⅱ
法拉第电磁感应定律 楞次定律
Ⅱ
交变电流的图象、峰值和有效值、理想变压器 Ⅰ
备考策略
本专题知识与现实生产、生活、前沿科技联系密切，因而 一直是高考的热点。对电路知识的考查重在知识的应用和分析 问题能力方面，在高考中出现的几率较大。对电磁感应的考查 集中在法拉第电磁感应定律的应用、电磁感应与电路、力和运 动、能量、图象等的综合问题上，对交流电的考查集中在交流 电的产生及描述、变压器的原理及应用上。另外交流电、远距 离输电等知识与生产、生活和科学技术等联系密切。
2019高三物理二轮练习-电磁感应
2019高三物理二轮练习-电磁感应注意事项：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！无论是单选、多选还是论述题，最重要的就是看清题意。
在论述题中，问题大多具有委婉性，尤其是历年真题部分，在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。
考生要认真阅读题目中提供的有限材料，明确考察要点，最大限度的挖掘材料中的有效信息，建议考生答题时用笔将重点勾画出来，方便反复细读。
只有经过仔细推敲，揣摩命题老师的意图，积极联想知识点，分析答题角度，才能够将考点锁定，明确题意。
考纲展示：法拉第电磁感应定律 楞次定律学法指导：合考查电磁感应、磁场、电路、牛顿运动定律、能量转化和守恒定律等知识的应用、考查的主要题型一般为选择题和计算题、1、考点集中：感应电流的产生条件，感应电流方向的判断，导体切割磁感应线产生感应电动势的计算，法拉第电磁感应定律的应用是高考热点、电磁感应图象问题是近几年课标高考地区命题的重要考点，如Φ－t 图象、B －t 图象、E －t 图象及I －t 图象，这类问题既要用到电磁感应知识，又要用到数学函数图象知识，对运用数学知识求解物理问题的能力要求较高、2、综合性强：本单元是电磁学的核心内容，电磁感应现象与力的平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、能量守恒、闭合电路欧姆定律结合，涉及受力分析、运动分析、能量分析、电路分析、磁场问题分析、图象应用等，综合性强，能很好地考查分析能力、 主干知识归纳：〔见《走向高考》〕课前检测：1、(2017·山东卷·21)如图1所示，空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B ，方向相反且垂直纸面，MN 、PQ 为其边界，OO ′为其对称轴、一导线折成边长为l 的正方形闭合回路abcd ，回路在纸面内以恒定速度v 0向右运动，当运动到关于OO ′对称的位置时 ()A 、穿过回路的磁通量为零B 、回路中感应电动势大小为2Blv 0C 、回路中感应电流的方向为顺时针方向D 、回路中ab 边与cd 边所受安培力方向相同2、(2017·山东卷·21)如图2所示，一个导线弯成半径为a 的半圆形闭合回路、虚线MN 右侧有磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面、回路以速度v 向右匀速进入磁场，直径CD 始终与MN 垂直、从D 点到达边界开始到C点进入磁场为止，以下结论正确的选项是 ()A 、感应电流方向不变B 、CD 段直线始终不受安培力C 、感应电动势最大值E ＝BavD 、感应电动势平均值E ＝14πBav规律总结1、电磁感应与电路的选择题多以法拉第电磁感应定律、楞次定律为核心，结合直流电路知识，考查感应电动势大小、感应电流方向、2、与左手定那么相结合，考查力、电综合问题、3、涉及多过程问题，作图象或由图象求物理量、典型题型：题型一考查感应电动势大小、感应电流方向例1(2017·新课标卷·21)如图4所示，两个端面半径同为R 的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场、一铜质细直棒ab 水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高垂直、让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0、2时铜棒中电动势大小为E 1，下落距离为0、8R 时电动势大小为E 2、忽略涡流损耗和边缘效应、关于E 1、E 2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，以下判断正确的选项是 ()A 、E 1>E 2，a 端为正B 、E 1>E 2，b 端为正C 、E 1<E 2，a 端为正D 、E 1<E 2，b 端为正规律总结导体切割磁感线时，感应电动势大小一般用公式：E ＝Blv 求解、此公式中l 、v 取有效值，可从以下几方面理解、(1)假设导线长度与速度不垂直，可以保持v 为有效值，取导线在垂直于v 方向的投影长度为有效值L ，如下图中的(a)、(b)所示，在此要特别注意图(c)中导体的有效长度还是它自身、(2)如右图所示，导体棒OP 在匀强磁场中以角速度ω绕O 匀速转动时，保持导体长度为有效值，取棒的中点速度为有效速度，即v ＝12ω·L 、针对训练1如图5所示，虚线左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场、边长为a 的等边三角形闭合金属框架ABC ，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，顶点A 在虚线上，BC 始终平行虚线、现使线框从图示位置以速度v 0匀速向右运动，直到AC 、AB 边的中点连线与虚线重合、在此过程中，以下说法正确的选项是 ()A 、感应电流方向不变B 、AC 、AB 边始终不受安培力作用C 、感应电动势的最大值为Bav 0D 、感应电动势的平均值为Bav 04题型二电磁感应中的力、电综合问题例2如图8所示，相距为H 的两水平虚线之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，电阻分布均匀的正方形线框abcd 的电阻为R 0，质量为m ，边长为L ，线框在磁场上方高h 处由静止释放，线框刚出磁场时，恰能匀速运动，对此，以下说法正确的选项是()A 、线框刚进磁场时，感应电流的方向为a →b →c →d →aB 、线框刚出磁场时，速度为mgR 0B 2L 2C 、线框刚出磁场时，ab 边的电压为3mgR 04B 2L 2D 、在整个下落过程中，线框消耗的总电能为mg (h ＋H )－3m 3g 2R 02B 2L 2规律总结1、闭合电路中的感应电流在原磁场中受安培力，安培力反过来又会影响导体运动，再结合导体所受的其他力，综合地分析运动与力的关系，就形成电磁感应的力、电综合问题、2、电磁感应中的力、电综合，其核心为切割框或棒所受的安培力F 安，由E ＝Blv 、I ＝ER ＋r 、F 安＝BIl ，可得速度为v 时的瞬时安培力为F ＝B 2l 2v /R 、3、线框在有界磁场中运动，要注意磁场宽度、线框宽度的比较，以“窄者”为分析标准，分阶段分析、4、安培力做正功时，电能转化为机械能；安培力做负功，机械能转化为电能、 针对训练2见《走向高考》中例5题型三电磁感应中的图象问题例3如图10所示，为两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B ，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L，距磁场区域的左侧L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定：电流沿逆时针方向时为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ为正值，外力F向右为正；那么以下关于线框中的磁通量Φ、感应电流i、外力F和电功率P随时间变化的图象正确的选项是()规律总结1、与图象结合时，主要涉及B－t，Φ－t，E－t，i－t图象等、对于切割现象，还可涉及关于运动位移x的如E－x，i－x图象等，要对应图象分析每一阶段感应电动势与电流的最值、正负、线性变化，确定每一阶段在t、x横轴上的范围、2、此类问题大致可分为两类：一是由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图象；二是由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量、3、不管是何种类型，电磁感应中图象问题常需利用右手定那么，楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律来分析、针对训练3见《走向高考》中例2题型四把握“阻碍”本质，正确解答自感问题例4(2017·北京卷·19)在如图12所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R、闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I、然后，断开S、假设t′时刻再闭合S，那么在t′前后的一小段时间内，能正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间是t变化的图象是()[思想方法指导]自感现象中，阻碍的对象是电流的变化，而不是电流；阻碍不是阻止，只是延长了电流变化的时间，而电流变化的趋势没有改变，即由于自感使电流由“突变”改成了“缓慢变化”、规律总结1、自感电动势总是阻碍导体中电流的变化，当导体中的电流增大时，自感电动势与原电流方向相反；当导体中的电流减小时，自感电动势与原电流方向相同、2、在通电自感中，线圈相当于阻值逐渐减小的大电阻，在断电自感中，线圈相当于电源、3、断电瞬间，灯泡是否闪亮一下，取决于两灯泡原来电流的大小、此题中假设原来流过L1的电流大于流过L2的电流，那么断开S瞬间，L2中的电流方向改变且突然闪亮一下、针对训练4[2017·北京卷]某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如下图的电路、检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象、虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因、你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是()A、电源的内阻较大B、小灯泡电阻偏大C、线圈电阻偏大D、线圈的自感系数较大课堂练习1.[2017·上海模拟]如下图，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看)()A、沿顺时针方向B、先沿顺时针方向后沿逆时针方向C 、沿逆时针方向D 、先沿逆时针方向后沿顺时针方向2、[2017·龙岩质检]矩形导线框abcd 固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图乙所示，那么()A 、从0到t 1时间内，导线框中电流的方向为adcbaB 、从0到t 1时间内，导线框中电流越来越小C 、从t 1到t 2时间内，导线框中电流越来越大D 、从t 1到t 2时间内，导线框bc 边受到安培力大小保持不变3.[2017·南京质检]如下图是两个互连的金属圆环，小金属环的电阻是大金属环电阻的二生的感应电动势为E ，那么a 、b 两点间的电势差为()A.12EB.13EC.23E D 、E。
2019年高三物理总练习二轮课时功课-电磁感应规律的综合应用新人教
2019年高三物理总练习二轮课时功课-电磁感应规律的综合应用新人教注意事项：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！无论是单选、多选还是论述题，最重要的就是看清题意。
在论述题中，问题大多具有委婉性，尤其是历年真题部分，在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。
考生要认真阅读题目中提供的有限材料，明确考察要点，最大限度的挖掘材料中的有效信息，建议考生答题时用笔将重点勾画出来，方便反复细读。
只有经过仔细推敲，揣摩命题老师的意图，积极联想知识点，分析答题角度，才能够将考点锁定，明确题意。
课时作业32电磁感应规律的综合应用时间：45分钟总分值：100分【一】选择题(8×8′＝64′)1、如图1所示，两光滑平行金属导轨间距为L ，直导线MN 垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B .电容器的电容为C ，除电阻R 外，导轨和导线的电阻均不计、现给导线MN 一初速度，使导线MN 向右运动，当电路稳定后，MN 以速度v 向右做匀速运动时()图1A 、电容器两端的电压为零B 、电阻两端的电压为BLvC 、电容器所带电荷量为CBLvD 、为保持MN 匀速运动，需对其施加的拉力大小为B 2L 2vR解析：当导线MN 匀速向右运动时，导线MN 产生的感应电动势恒定，稳定后，对电容器不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两板间的电压为U ＝E ＝BLv ，所带电荷量Q ＝CU ＝CBLv ，C 正确，因匀速运动后MN 所受合力为0，且此时无电流，故不受安培力即无需拉力便可做匀速运动，D 错、答案：C2、如图2所示，边长为L 的正方形导线框质量为m ，由距磁场H 高处自由下落，其下边ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd 刚刚穿出磁场时，速度减为ab 边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，那么线框穿越匀强磁场过程中发出的焦耳热为()图2A 、2mgLB 、2mgL ＋mgHC 、2mgL ＋34mgHD 、2mgL ＋14mgH 答案：C3、如图3所示，ab 、cd 是固定在竖直平面内的足够长的金属框架、除bc 段电阻为R ，其余电阻均不计，ef 是一条不计电阻的金属杆，杆两端与ab 和cd 接触良好且能无摩擦下滑，下滑时ef 始终处于水平位置，整个装置处于垂直框面的匀强磁场中，ef 从静止下滑，经过一段时间后闭合开关S ，那么在闭合S 后()图3A 、ef 的加速度可能大于gB 、闭合S 的时刻不同，ef 的最终速度也不同C 、闭合S 的时刻不同，ef 最终匀速运动时电流的功率也不同D 、ef 匀速下滑时，减少的机械能等于电路消耗的电能 答案：AD4、粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框，原先整个置于有界匀强磁场内，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行、现使线框沿四个不同方向匀速平移出磁场，如图4所示，线框移出磁场的整个过程()图4A 、四种情况下流过ab 边的电流的方向都相同B 、①图中流过线框的电量与v 的大小无关C 、②图中线框的电功率与v 的大小成正比D 、③图中磁场力对线框做的功与v 2成正比解析：根据右手定那么或楞次定律可知A 正确、流过线框的电量q ＝It ＝Blv R t ＝Bll ′R ＝BS R .故B 正确、电功率P ＝Fv ＝IlB ·v ＝B 2l 2v 2R .P 正比于v 2.故C 不正确、磁场力对线框做功W＝F ·l ′＝IlB ·l ′＝B 2l 2vl ′R ＝B 2lSvR ，W 正比于v .故D 不正确，正确答案为A 、B答案：AB5、如图5所示，位于一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在的平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab 放在导轨上并与导轨垂直、现用一平行于导轨的恒力F 拉杆ab ，使它由静止开始向右运动、杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计、用E 表示回路中的感应电动势，I 表示回路中的感应电流，在I 随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于()图5A 、F 的功率B 、安培力的功率的绝对值C 、F 与安培力的合力的功率D 、IE 答案：BD6、某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至于被压坏，预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过，电线穿管的方案有两种，甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过，乙方案中只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根中穿过，如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的选项是()图6A 、无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲乙两方案都是可行的B 、假设输送的电流是恒定电流，甲乙两方案都是可行的C 、假设输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D 、假设输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的解析：输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，可在金属管中产生涡流，当输电线上电流很大时，强大的涡流有可能将金属管融化，造成事故、所以甲方案是不可行的、在乙方案中，两条导线中的电流方向相反，产生的磁场互相抵消，金属管中不会产生涡流，是可行的，此题类似于课本中提到的“双线并绕”、答案：BC7、两金属棒和三根电阻丝如图7连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比R 1∶R 2∶R 3＝1∶2∶3，金属棒电阻不计、当S 1、S 2闭合，S 3断开时，闭合的回路中感应电流为I ，当S 2、S 3闭合，S 1断开时，闭合的回路中感应电流为5I ，当S 1、S 3闭合，S 2断开时，闭合的回路中感应电流是()图7A 、0B 、3IC 、6ID 、7I解析：当S 1、S 2闭合，S 3断开时，闭合回路中感应电流为I ，那么回路的感应电动势为I ＝UR 1＋R 2；当S 2、S 3闭合，S 1断开时，闭合回路中感应电流为5I,5I ＝U ′R 3＋R 2；当S 1、S 3闭合，S 2断开时，闭合的回路中感应电流是I ′＝U ′＋UR 3＋R 1＝7I ，所以D 正确、答案：D 8、如图8所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ，其右端接有阻值为R 的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B 的匀强磁场中、一质量为m (质量分布均匀)的导体杆ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离l 时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)、设杆接入电路的电阻为r ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g 、那么此过程()图8A 、杆的速度最大值为(F －μmg )RB 2d 2B 、流过电阻R 的电量为Bdl R ＋rC 、恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D 、恒力F 做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量解析：图9此题考查电磁感应中的电路、力与运动、能量转换及电量计算等知识点；意在考查考生对电磁感应电路的分析，电磁感应中受力分析和运动情况分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和应用、A 选项中，当杆达到最大速度v 时，其受力情况如图9所示，在水平方向受拉力F 、安培力F 安＝B 2d 2v R ＋r 、滑动摩擦力f ＝μmg ，三个力的合力为零：F －B 2d 2vR ＋r －μmg ＝0，解得v ＝(F －μmg )(R ＋r )B 2d 2；B 选项中，平均电动势为E ＝ΔΦΔt ，平均电流为I ＝E R ＋r ＝ΔΦ(R ＋r )Δt ，通过的电量q ＝I ·Δt ＝ΔΦ(R ＋r )，而ΔΦ＝B ·ΔS ＝Bdl ，那么q ＝ΔΦ(R ＋r )＝BdlR ＋r ；C 选项中，由动能定理得W F －W f －W 安＝ΔE k ；D 选项中，由前式可得W F －W 安＝ΔE k ＋W f >ΔE k .此题正确选项为BD.答案：BD【二】计算题(3×12′＝36′)9、如图10所示，金属杆ab 可在平行金属导轨上滑动，金属杆电阻R 0＝0.5Ω，长L ＝0.3m ，导轨一端串接一电阻R ＝1Ω，匀强磁场磁感应强度B ＝2T ，当ab 以v ＝5m/s 向右匀速运动过程中，求：图10(1)ab 间感应电动势E 和ab 间的电压U ； (2)所加沿导轨平面的水平外力F 的大小； (3)在2s 时间内电阻R 上产生的热量Q . 解析：(1)根据公式：E ＝BLv ＝3VI ＝ER ＋R 0，U ＝IR ＝2V(2)F ＝F 安，F 安＝BIL ＝1.2N(3)2秒内产生的总热量Q 等于安培力做的功，Q ＝F 安·v ·t ＝12J电阻R 上产生的热量为Q R ＝RR ＋R 0Q ＝8J答案：(1)3V2V(2)1.2N(3)8J10、如图11甲所示，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L .M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻、一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直、整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下、导轨和金属杆的电阻可忽略、让ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦、图11(1)由b 向a 方向看到的装置如图11乙所示，请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当ab 杆的速度大小为v 时，求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab 杆可以达到的速度最大值、解析：(1)如图12所示，重力mg ，竖直向下；支持力F N ，垂直斜面向上；安培力F ，沿斜面向上、图12(2)当ab 杆速度为v 时，感应电动势E ＝BLv ，此时电路中电流I ＝E R ＝BLvR .ab 杆受到安培力F ＝BIL ＝B 2L 2vR ，根据牛顿运动定律，有ma ＝mg sin θ－F ＝mg sin θ－B 2L 2v R ，a ＝g sin θ－B 2L 2vmR .(3)当B 2L 2v R ＝mg sin θ时，ab 杆达到最大速度v m ＝mgR sin θB 2L 2.答案：(1)受力图见解析图12(2)BLv R g sin θ－B 2L 2vmR (3)mgR sin θB 2L 211、如图13(a)所示，一个电阻值为R ，匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路、线圈的半径为r 1.在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图13(b)所示、图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0.导线的电阻不计、求0至t 1时间内图13(1)通过电阻R 1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R 1上的电荷量q 及电阻R 1上产生的热量、解析：(1)设k ＝B 0t 0，由题图(b)可知，磁感应强度B 与时间t 的函数关系为B ＝B 0－B 0t 0t ＝B 0－kt ①磁场的面积及线圈内的磁通量分别为 S ＝πr 22Φ＝BS ＝πr 22(B 0－kt )②在0和t 1时刻，单匝线圈中的磁通量分别为 Φ0＝B 0πr 22Φ1＝πr 22(B 0－kt 1) 即ΔΦ＝－πr 22kt 1③在0至t 1时间内，线圈中的电动势大小及电流分别为ε＝n ΔΦt 1＝n πr 22k ④ I ＝εR ＋2R ＝n πr 22B 03Rt 0⑤根据楞次定律判断，电阻R 1上的电流方向应由b 向a ⑥ (2)0至t 1时间内，通过电阻R 1上的电荷量q ＝It 1＝n πr 22B 0t 13Rt 0⑦ 电阻R 1上产生的热量Q ＝2I 2Rt 1＝2n 2π2r 42B 209Rt 20t 1⑧。
2019届高三物理二轮复习专项训练：第一部分+专题整合+专题四+电磁感应和电路+第2讲+Word版含答案
2019届高三物理二轮复习专项训练第一部分专题整合第2讲电磁感应的规律及应用[真题再现]1.(多选)(2018·全国卷Ⅰ)如图4－2－1所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。
将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。
下列说法正确的是图4－2－1A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动解析由电路可知，开关闭合瞬间，右侧线圈环绕部分的电流向下，由安培定则可知，直导线在铁芯中产生向右的磁场，由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向上的电流，则直导线中的电流方向由南向北，由安培定则可知，直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场，则小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动，A 正确；开关闭合并保持一段时间后，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中的感应电流为零，直导线不产生磁场，则小磁针静止不动，BC 错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左侧线圈向右的磁通量减少，则由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流，则流过直导线的电流方向由北向南，直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场，则小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动，D 正确。
答案 AD2.(2018·全国卷Ⅰ)如图4－2－2所示，导体轨道OPQS 固定，其中PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中点，O 为圆心。
轨道的电阻忽略不计。
OM 是有一定电阻、可绕O 转动的金属杆，M 端位于PQS 上，OM 与轨道接触良好。
空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B 。
现使OM 从OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到OS 位置并固定(过程Ⅰ)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B 增加到B ′(过程Ⅱ)。
(浙江选考)2019届高考物理二轮复习 专题四 电路与电磁感应专题综合训练
专题四电路与电磁感应专题综合训练(四)1.如图所示,开关S闭合,电流表、电压表均为理想电表,若电阻R1断路,则下列说法中正确的是()A.电流表示数变小B.电压表示数变小C.电源内电路消耗的功率变大D.R3消耗的功率变大2.如图所示为一种常见的身高体重测量仪。
测量仪顶部向下发射波速为v的超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收,测量仪记录发射和接收的时间间隔。
质量为M0的测重台置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。
当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为t0,输出电压为U0,某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为t,输出电压为U。
该同学的身高和质量分别为()A.v(t0-t),UB.UC.v(t0-t),(U-U0)D.(U-U0)3.如图所示,平行板电容器充电后与电源断开,正极板接地,两极板间有一个带负电的试探电荷固定在P点。
静电计的金属球与电容器的负极板连接,外壳接地。
以E表示两板间的电场强度,φ表示P点的电势,E p表示该试探电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。
若保持负极板不动,将正极板缓慢向右平移一小段距离(静电计带电量可忽略不计),各物理量变化情况描述正确的是()A.E增大,φ降低,E p减小,θ增大B.E不变,φ降低,E p增大,θ减小C.E不变,φ升高,E p减小,θ减小D.E减小,φ升高,E p减小,θ减小4.如图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电炉子,恒定电压U=12 V,电解槽内阻r A=2 Ω,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表A示数为6 A;当S2闭合,S1、S3断开时,A示数为5 A,且电动机输出功率为35 W;当S3闭合,S1、S2断开时,A示数为4 A。
求:(1)电炉子的电阻及发热功率各多大?(2)电动机的内阻是多少?(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少?5.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V,内阻为0.05 Ω。
2019高考物理二轮复习 专题测试练(五)电路与电磁感应
专题测试卷(五) 电路与电磁感应(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分。
在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分。
选不全的得2分，有选错的或不答的得0分。
)1．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L 1和L 2为电感线圈。
实验时，断开开关S 1瞬间，灯A 1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S 2，灯A 2逐渐变亮，而另一个相同的灯A 3立即变亮，最终A 2与A 3的亮度相同。
下列说法正确的是( )A ．图1中，A 1与L 1的电阻值相同B ．图1中，闭合S 1，电路稳定后，A 1中电流大于L 1中电流C ．图2中，变阻器R 与L 2的电阻值相同D ．图2中，闭合S 2瞬间，L 2中电流与变阻器R 中电流相等[解析] 本题考查自感现象判断。
在图1中断开S 1瞬间，灯A 1突然闪亮，说明断开S 1前，L 1中的电流大于A 1中的电流，故L 1的阻值小于A 1的阻值，A 、B 选项均错误；在图2中，闭合S 2瞬间，由于L 2的自感作用，通过L 2的电流很小，D 错误；闭合S 2后，最终A 2与A 3亮度相同，说明两支路电流相等，故R 与L 2的阻值相同，C 项正确。
[答案] C2．(多选)如图所示，一个电阻为R 的家用电炉和一个绕线电阻为r 的电动机M 并联接在电压恒定为U 的电源上，电动机和电炉都正常工作，测得流经电炉和电动机的电流分别为I 1、I 2，电炉和电动机消耗的功率分别为P 1、P 2，产生的热功率分别为P 3、P 4，则下面关系中正确的是( )A ．I 2＝U rB ．P 1<U 2RC ．P 2＝UI 2D ．P 4＝I 22r[解析] 根据题意可知，电动机两端的电压为U ，但是电动机不是纯电阻电路，欧姆定律不适用，故I 2≠U r ，故A 错误；电炉是纯电阻电路，消耗的功率为P 1＝U 2R，故B 错误，根据功率公式可知，电动机消耗的功率P 2＝UI 2，故C 正确；根据焦耳定律得，电动机产生的热功率为P 4＝I 22r ，故D 正确。
2019大二轮高考总复习物理文档：考前第4天 电路与电磁感应 Word版含答案
考前第4天 电路与电磁感应1．电流强度的定义式：I ＝qt．2．电流强度的决定式：I ＝U R．3．电阻的定义式：R ＝UI ．4．导体的电阻：R ＝ρlS．5．闭合电路欧姆定律：I ＝ER ＋r．6．电源的几个功率(1)电源的总功率：P 总＝EI ＝I 2(R ＋r )． (2)电源内部消耗的功率：P 内＝I 2r ． (3)电源的输出功率：P 出＝UI ＝P 总－P 内． 7．电源的效率η＝P 出P 总×100%＝U E ×100%＝R R ＋r×100%．8．正弦交变电流瞬时值表达式e ＝E m sin ωt 或e ＝E m cos ωt ．9．正弦交变电流有效值和最大值的关系E ＝E m2I ＝I m2 U ＝U m210．理想变压器及其关系式(1)电压关系为U 1U 2＝n 1n 2(多输出线圈时为U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3…)．(2)功率关系为P 出＝P 入(多输出线圈时为P 入＝P 出1＋P 出2＋…)．(3)电流关系为I 1I 2＝n 2n 1(多输出线圈时为n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…)． (4)频率关系为：f 出＝f 入． 11．磁通量的计算：Φ＝BS ⊥12．电动势大小的计算：E ＝n ΔΦΔt 或E ＝Blv (切割类)13．高压远距离输电的分析方法及计算(1)在高压输电的具体计算时，为条理清楚，可参考如图所示画出相应的题意简图．(2)在高压输电中，常用以下关系式：输电电流I 2＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线输电导线损失的电功率P 损＝P 2－P 3＝I 22R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 线输电导线损耗的电压U 损＝U 2－U 3＝I 2R 线＝P 2U 2R 线．14．应用楞次定律判断感应电流方向的方法 (1)确定穿过回路的原磁场的方向；(2)确定原磁场的磁通量是“增加”、还是“减小”； (3)确定感应电流磁场的方向(与原磁场“增则反、减则同”)； (4)根据感应电流的磁场方向，由安培定则判断感应电流的方向． 15．几种常见感应问题的分析方法 (1)电路问题：①将切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路作为电源，确定感应电动势和内阻．②画出等效电路．③运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点，电功率公式，焦耳定律公式等求解．(2)动力学问题：①②③在力和运动的关系中，要注意分析导体受力，判断导体加速度方向、大小及变化；加速度等于零时，速度最大，导体最终达到稳定状态是该类问题的重要特点．(3)能量问题：①安培力的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”，用框图表示如下：电能W安>0W安<0其他形式能②明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化．如有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；安培力做负功，必然有其他形式的能转化为电能．③根据不同物理情景选择动能定理，能量守恒定律，功能关系，列方程求解问题．一、恒定电流1．串联电路：总电阻大于任一分电阻；U ∝R ，U 1＝UR 1R 1＋R 2；P ∝R ，P 1＝PR 1R 1＋R 2．2．并联电路：总电阻小于任一分电阻； I ∝1R ；I 1＝IR 2R 1＋R 2；P ∝1R ；P 1＝PR 2R 1＋R 2． 3．和为定值的两个电阻，阻值相等时并联电阻值最大． 4．电阻估算原则：串联时，大为主；并联时，小为主．5．路端电压：纯电阻时U ＝E －Ir ＝ER R ＋r，随外电阻的增大而增大．6．并联电路中的一个电阻发生变化，电路有消长关系，某个电阻增大，它本身的电流减小，与它并联的电阻上电流变大．7．外电路中任一电阻增大，总电阻增大，总电流减小，路端电压增大．8．画等效电路：始于一点，电流表等效短路；电压表、电容器等效断路；等势点合并．9．R ＝r 时输出功率最大P ＝E 24r．10．R 1≠R 2，分别接同一电源：当R 1R 2＝r 2时，输出功率P 1＝P 2． 11．纯电阻电路的电源效率：η＝RR ＋r．12．含电容器的电路中，电容器是断路，其电压值等于与它并联的电阻上的电压，稳定时，与它串联的电阻是虚设．电路发生变化时，有充放电电流．13．含电动机的电路中，电动机的输入功率P 入＝UI ，发热功率P 热＝I 2r ，输出机械功率P 机＝UI －I 2r ．二、电磁感应1．楞次定律：(阻碍原因)内外环电流方向：“增反减同”，自感电流的方向：“增反减同”．磁铁相对线圈运动：“你追我退，你退我追”．通电导线或线圈旁的线框：线框运动时：“你来我推，你走我拉”．电流变化时：“你增我远离，你减我靠近”．2．平动直杆所受的安培力：F ＝B 2L 2v R 总，热功率：P 热＝B 2L 2v 2R 总．3．转杆(轮)发电机：E ＝12BL 2ω．4．感生电量：Q ＝n ΔΦR 总．甲图中线框在恒力作用下穿过磁场：进入时产生的焦耳热小于穿出时产生的焦耳热．乙、丙图中两线框下落过程：重力做功相等，乙落地时的速度大于丙落地时的速度．三、交流电1．中性面垂直磁场方向，Φ与e 为互余关系，此消彼长．2．线圈从中性面开始转动：e ＝nBS ωsin ωt ＝e m sin ωt安培力：F ＝nBI m L sin ωt3．线圈从平行磁场方向开始转动：e ＝nBS ωcos ωt ＝e m cos ωt安培力：F ＝nBI m L cos ωt4．正弦交流电的有效值：I 2RT ＝一个周期内产生的总热量． 5．变压器原线圈相当于电动机；副线圈相当于发电机．6．理想变压器原、副线圈相同的量：U n ，T ，f ，ΔΦΔt，P 入＝P 出．1．将非纯电阻电路与纯电阻电路的计算混淆．2．在变压器中误认为I 1I 2＝n 2n 1适用于各种情况．3．在电损的计算时将变压器两端电压U 出与电线上分压U 损混淆． 4．在电路的动态分析中，不能正确把握变量和不变量及电路结构各仪表的用途．5．应用公式E ＝BLv 计算电动势大小时，不能正确判断B 、L 、v 方向关系及L 的有效长度．6．在公式Φ＝BS 中错误地认为面积越大，磁通量越大． 7．应用楞次定律判断感应电流方向时，误认为“感应电流的磁场方向”与“原磁场方向”相反．8．在电磁感应的电路问题中，将电动势和路端电压混淆． 9．误认为含有自感线圈的“断电自感”中的灯泡都会“闪亮”一下．。
高三物理二轮复习 第三篇 专题能力提升练(五)电路与电磁感应
专题能力提升练(五)电路与电磁感应(45分钟100分)一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分。
第1～5题只有一项符合题目要求,第6～8题有多项符合题目要求)1.(2015·郑州一模)在竖直向上的匀强磁场中,分别放入两个完全相同的带中心轴的水平金属圆盘a和b(圆盘的电阻不能忽略),它们可以绕中心轴自由转动,彼此用导线把中心转轴和对方圆盘的边缘相连接,组成电路如图所示。
当圆盘a在外力作用下按如图方向转动时,则( )A.圆盘b沿与圆盘a相反的方向转动B.圆盘b沿与圆盘a相同的方向转动C.圆盘b是一个等势体D.圆盘b中心电势比边缘电势低【解析】选A。
由于磁场的方向向上,从上向下看,a盘逆时针转动,其半径切割磁感线,感应电流从圆心流向边缘;b盘电流也是从圆心流向边缘,根据左手定则,安培力顺时针方向,所以b盘将沿顺时针方向转动。
故A正确,B错误;电流流过b盘转动的过程中,会使b盘的内外产生电压,根据欧姆定律可知,圆盘b中心电势比边缘电势高,故C、D错误。
2.(2015·广东高考)如图为加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器,原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P,使输出电压有效值由220V降至110V。
调节前后( )A.副线圈中的电流比为1∶2B.副线圈输出功率比为2∶1C.副线圈的接入匝数比为2∶1D.原线圈输入功率比为1∶2【解析】选C。
原线圈的输入电压和匝数不变,根据输出电压的有效值由220V降到110V,由理想变压器原理=,可得副线圈的匝数变为原来的,C选项正确;根据P=可得,副线圈的输出功率变为原来的,同样原线圈的输入功率也变为原来的,B、D错误;由P=UI可得副线圈的电流变为原来的,A错误。
3.如图所示,水平金属圆盘置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,圆盘绕金属转轴OO′以角速度ω沿顺时针方向匀速转动,铜盘的中心及边缘处分别用金属滑片与一理想变压器的原线圈相连。
2019年高考物理二轮练习精品试题：电磁感应现象及电磁感应规律的应用
2019年高考物理二轮练习精品试题：电磁感应现象及电磁感应规律的应用注意事项：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！无论是单选、多选还是论述题，最重要的就是看清题意。
在论述题中，问题大多具有委婉性，尤其是历年真题部分，在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。
考生要认真阅读题目中提供的有限材料，明确考察要点，最大限度的挖掘材料中的有效信息，建议考生答题时用笔将重点勾画出来，方便反复细读。
只有经过仔细推敲，揣摩命题老师的意图，积极联想知识点，分析答题角度，才能够将考点锁定，明确题意。
电磁感应现象及电磁感应规律的应用【一】单项选择题1、如图9－15甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好、在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计、现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆始终垂直于框架、图乙为一段时间内金属杆中的电流随时间t的变化关系图象，那么以下选项中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是()、图9－15图9－162、(2018·海南单科，5)如图9－16所示，一质量为m 的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过、现将环从位置I 释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g ，那么()、A 、T1>mg ，T2>mgB 、T1<mg ，T2<mgC 、T1>mg ，T2<mgD 、T1<mg ，T2>mg3、如图9－17所示，匀强磁场区域为一个等腰直角三角形，其直角边长为L ，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B ，一边长为L 、总电阻为R 的正方形导线框abcd ，从图示位置开始沿x 轴正方向以速度v 匀速穿过磁场区域、取沿a ―→b ―→c ―→d ―→a 的感应电流方向为正，那么下图表示线框中电流i 随bc 边的位置坐标x 变化的图象正确的选项是 ()、图9－174、(2018·全国卷，19)如图9－18所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流、现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化、为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt 的大小应为 ()、图9－18A.4ωB0πB.2ωB0πC.ωB0πD.ωB02π【二】多项选择题5.如图9－19所示，电阻不计的光滑平行金属导轨MN 和OP 足够长，水平放置、MO 间接有阻值为R 的电阻，两导轨相距为L ，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.有一质量为m ，长度为L ，电阻为R0的导体棒CD 垂直于导轨放置，并接触良好、用平行于MN 向右的水平力拉动CD ，使之由静止开始运动、拉力的功率恒为P ，当导体棒CD 达到最大速度v0时，以下判断中正确的选项是 ()、图9－19A 、最大速度数值为v0＝1LB P R ＋R0B 、导体棒上C 点电势低于D 点电势C 、克服安培力的功率等于拉力的功率PD 、导体棒CD 上产生的电热功率为P6、(改编题)处于竖直向上匀强磁场中的两根电阻不计的平行金属导轨，下端连一电阻R ，导轨与水平面之间的夹角为θ，一电阻可忽略的金属棒ab ，开始时固定在两导轨上某位置，棒与导轨垂直、如图9－20所示，现释放金属棒让其由静止开始沿轨道平面下滑、就导轨光滑和粗糙两种情况比较，当两次下滑的位移相同时，那么有 ()、图9－20A 、重力势能的减少量相同B 、机械能的变化量相同C 、磁通量的变化率相同D 、产生的焦耳热不相同图9－217.(2018·常州模拟)有一根横截面积为S 、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r 的圆环，ab 为圆环的一条直径、如图9－21所示，在ab 的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如下图、磁感应强度大小随时间的变化率为ΔBΔt ＝k(k<0)、那么 ()、A 、圆环中感应电流大小为krS2ρB 、图中a 、b 两点的电势差Uab ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪14k πr2 C 、圆环中产生逆时针方向的感应电流D 、圆环具有扩张趋势【三】计算题图9－228、如图9－22所示，在与水平方向成θ＝30°角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计、空间存在着匀强磁场，磁感应强度B ＝0.20T ，方向垂直轨道平面向上、导体棒ab 、cd 垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量m ＝2.0×10－2kg 、电阻r ＝5.0×10－2Ω，金属轨道宽度l ＝0.50m 、现对导体棒ab 施加平行于轨道向上的拉力，使之沿轨道匀速向上运动、在导体棒ab 运动过程中，导体棒cd 始终能静止在轨道上、g 取10m/s2，求：(1)导体棒cd 受到的安培力大小；(2)导体棒ab 运动的速度大小；(3)拉力对导体棒ab 做功的功率、9、(2018·湖南衡阳联考25)如图9－23所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN 、PQ 平行固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，两导轨间距L ＝1m ，导轨的电阻可忽略、M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻、一根质量m ＝1kg 、电阻r ＝0.2Ω的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好、整套装置处于磁感应强度B ＝0.5T 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下、自图示位置起，杆ab 受到大小为F ＝0.5v ＋2(式中v 为杆ab 运动的速度，力F 的单位为N)、方向平行于导轨沿斜面向下的拉力作用，由静止开始运动，测得通过电阻R 的电流随时间均匀增大、g 取10m/s2，sin37°＝0.6.图9－23(1)试判断金属杆ab 在匀强磁场中做何种运动，并请写出推理过程；(2)求电阻R 的阻值；(3)求金属杆ab 自静止开始下滑通过位移x ＝1m 所需的时间t.10、如图9－24所示，光滑绝缘水平面上放置一均匀导体制成的正方形线框abcd ，线框质量为m ，电阻为R ，边长为L.有一方向垂直水平面向下的有界磁场，磁场的磁感应强度为B ，磁场区宽度大于L ，左、右边界与ab 边平行、线框在水平向右的拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区、图9－24(1)假设线框以速度v 匀速穿过磁场区，求线框在离开磁场时a 、b 两点间的电势差、(2)假设线框从静止开始以恒定的加速度a 运动，经过t1时间ab 边开始进入磁场，求cd 边将要进入磁场时刻回路的电功率、(3)假设线框以初速度v0进入磁场，且拉力的功率恒为P0.经过时间T ，cd 边进入磁场，此过程中回路产生的电热为Q.后来ab 边刚穿出磁场时，线框速度也为v0，求线框穿过磁场所用的时间t.参考答案1、B[金属杆由静止开始向右在框架上滑动，金属杆切割磁感线产生感应电动势E ＝BLv ，在回路内产生感应电流，I ＝E R ＝BLv R .由题图乙金属杆中的电流随时间t 均匀增大可知金属杆做初速度为零的匀加速运动，I ＝BLat R .由安培力公式可知金属杆所受安培力F 安＝BIL ，根据牛顿第二定律F －F 安＝ma ，可得外力F ＝ma ＋F 安＝ma ＋BIL ＝ma ＋B2L2at R ，所以正确选项是B.]2、A[金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受安培力向上，在磁铁下端时受安培力也向上，那么金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知T1>mg ，T2>mg ，A 项正确、]3、C[在0～L 过程中无电磁感应现象、在L ～2L 的过程中，线圈bc 边切割磁感线的有效长度L 在线性增加，感应电动势e ＝BLv 及感应电流i ＝BLv R 也在线性增加，在2L 点达最大值、且由右手定那么得电流方向沿a ―→b ―→c ―→d ―→a ，为正，应选项D错误、同理，在2L ～3L 的过程中，感应电流为负向的线性增加，应选项A 、B 均错误，选项C 正确、]4、C[当线框绕过圆心O 的转动轴以角速度ω匀速转动时，由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流、设半圆的半径为r ，导线框的电阻为R ，即I1＝E R ＝ΔΦR Δt＝B0ΔS R Δt ＝12πr2B0R πω＝B0r2ω2R .当线圈不动，磁感应强度变化时，I2＝E R ＝ΔΦR Δt ＝ΔBS R Δt ＝ΔB πr2Δt2R ，因I1＝I2，可得ΔB Δt ＝ωB0π，C 选项正确、]5、AC[根据右手定那么可以判断D 点电势低于C 点电势，B 错误；导体棒CD达到最大速度时拉力F 与安培力合力为零，P ＝Fv0，F ＝BIL ，所以P ＝BILv0，C 正确；I ＝BLv0R ＋R0，解得v0＝1LB P R ＋R0，A 正确；整个回路中导体棒和电阻R 上都要产生电热，D 错误、]6、AD[此题考查金属棒在磁场中的运动及能量转化问题、当两次下滑的位移相同时，知重力势能的减少量相同，那么选项A 正确；两次运动的加速度不同，所用时间不同，速度不同，产生的感应电动势不同，磁通量的变化率也不同，动能不同，机械能的变化量不同，那么产生的焦耳热也不同，应选项B 、C 均错误，选项D 正确、]7、BD[此题考查电磁感应的基本规律、根据电磁感应规律的推论：产生的力学现象阻碍磁通量减小，那么题中线圈有扩张的趋势，D 正确、ab 部分是整个电路的外电路，ab 两端电压为外电压，占整个电动势的一半，Uab ＝12·kS ＝12·k πr22＝k πr24，那么选项B 正确、]8、解析(1)导体棒cd 静止时受力平衡，设所受安培力为F 安，那么F 安＝mgsin θ， 解得F 安＝0.10N.(2)设导体棒ab 的速度为v 时，产生的感应电动势为E ，通过导体棒cd 的感应电流为I ，那么E ＝Blv ；I ＝E2r ；F 安＝BIl联立上述三式解得v ＝2F 安rB2l2，代入数据得v ＝1.0m/s.(3)导体棒ab 受力平衡，那么F ＝F 安＋mgsin θ，解得F ＝0.20N ，拉力做功的功率P ＝Fv ，解得P ＝0.20W.答案(1)0.1N(2)1.0m/s(3)0.20W9、解析(1)金属杆做匀加速运动(或金属杆做初速度为零的匀加速运动)、通过R 的电流I ＝E R ＋r ＝BLvR ＋r ，因通过R 的电流I 随时间均匀增大，即杆的速度v 随时间均匀增大，杆的加速度为恒量，故金属杆做匀加速运动、(2)对回路，根据闭合电路欧姆定律I ＝BLvR ＋r对杆，根据牛顿第二定律有：F ＋mgsin θ－BIL ＝ma将F ＝0.5v ＋2代入得：2＋mgsin θ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫0.5－B2L2R ＋r v ＝ma ，因a 为恒量与v 无关，所以a ＝2＋mgsin θm＝8m/s2 0、5－B2L2R ＋r ＝0，得R ＝0.3Ω.(3)由x ＝12at2得，所需时间t ＝2x a ＝0.5s.答案(1)匀加速运动(2)0.3Ω(3)0.5s10、解析(1)线框在离开磁场时，cd 边产生的感应电动势E ＝BLv ，回路中的电流I ＝ER那么a 、b 两点间的电势差U ＝IRab ＝14BLv.(2)t1时刻线框速度v1＝at1设cd 边将要进入磁场时刻速度为v2，那么v22－v21＝2aL此时回路中电动势E2＝BLv2回路的电功率P ＝E22R ，解得P ＝B2L2a2t21＋2aLR(3)设cd 边进入磁场时的速度为v ，线框从cd 边进入到ab 边离开磁场的时间为Δt ，那么P0T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12mv2－12mv20＋Q ，P0Δt ＝12mv20－12mv2，解得Δt ＝Q P0－T.线框离开磁场时间还是T ，所以线框穿过磁场总时间t ＝2T ＋Δt ＝QP0＋T.答案(1)14BLv(2)B2L2a2t21＋2aL R (3)QP0＋T。
2019年高考物理二轮练习资料：5.1电磁感应与电路问题
• (3)涉及电路问题一般要画出等效电路，明 确内、外电路．
• 3．电磁感应中的能量问题 • (1)安培力的功是电能和其他形式的能之间 相互转化的“桥梁”，简单表示如下：
• (2)解题的基本思路 • ①明确研究对象、研究过程． • ②进行正确的受力分析、运动分析、感应 电路分析(E感和I感的大小、方向、变化)及相 互制约关系． • ③明确各力的做功情况及伴随的能量转化 情况． • ④利用动能定理、能量转化与守恒定律或 功能关系列方程求解．
• 六、感应电动势的计算 • 1．法拉第电磁感应定律：
• 2．公式E＝Blv使用时应注意： • (1)公式E＝Blv是法拉第电磁感应定律的一 种特殊形式，不具有普遍适用性，仅适用 于计算一段导体各部分以相同速度切割磁 感线而产生的感应电动势，且在匀强磁场 中B、l、v三者必须互相垂直． • (2)当v是切割运动的瞬时速度时，算出的是 瞬时电动势；当v是切割运动的平均速度时， 算出的是一段时间内的平均电动势．
警示
(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通
量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相 当于电源． (2)在电源内部，电流由负极流向正极，电源两端电 压为路端电压． (3)对由 n 匝线圈构成的闭合电路，由于磁通量变化 nΔΦ 而通过导体某一横截面的电荷量 q＝ . R
• 2．电磁感应中的力和运动
欧姆定律 电源的电动势和内电阻
法拉第电磁感应定律 楞次定律 交变电流的图象、峰值和有效值、 理想变压器
Ⅱ
Ⅱ Ⅰ
• 本专题知识与现实生产、生活、前沿科技联系密 切，因而一直是高考的热点．对电路知识的考查 重在知识的应用和分析问题能力方面，在高考中 出现的几率较大．对电磁感应的考查集中在法拉 第电磁感应定律的应用、电磁感应与电路、力和 运动、能量、图象等的综合问题上，对交流电的 考查集中在交流电的产生及描述、变压器的原理 及应用．另外交流电、远距离输电等知识与生产、 生活和科学技术等联系密切．
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专题能力提升练(五)电路与电磁感应(45分钟100分)一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分。
第1～5题只有一项符合题目要求,第6～8题有多项符合题目要求)1.(2016·厦门二模)如图甲为风力发电的简易模型,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动,转速与风速成正比。
某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示,则( )A.电流的表达式为i=πt(A)B.磁铁的转速为10r/sC.风速加倍时电流的表达式为i=πt(A)D.风速加倍时线圈中电流的有效值为1.2A【解析】选A。
通过乙图可知电流的最大值为0.6A,周期T=,ω==10πrad/s,电流的表达式为i=πt(A),故选项A正确;电流的周期为T=,磁体的转速为n==5r/s,故选项B错误;风速加倍时,角速度加倍,根据E m=nBSω可知产生的感应电动势加倍,形成的感应电流加倍,风速加倍时电流的表达式为i=πt(A),故选项C错误;感应电流I m=1.2A,有效值为I==,故选项D错误。
2.(2016·日照一模)如图甲所示,线圈ABCD固定于匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向外,当磁场变化时,线圈AB边受安培力向右且变化规律如图乙所示,则磁场的变化情况可能是( )【解析】选D。
由题意可知,安培力的方向向右,根据左手定则,可知:感应电流的方向由B到A,由楞次定律和右手螺旋定则可知,垂直向外的磁场在增大。
由法拉第电磁感应定律,结合闭合电路欧姆定律,则安培力的表达式F=B··L,因安培力的大小不变,则B·是定值,磁场B增大,则减小,故D正确,A、B、C 错误。
3.(2016·淄博一模)如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=5∶1,其原线圈接一交流电源,电压u=220sin100πt(V),副线圈接一电动机,电阻为11Ω。
若电流表A2示数为1 A,电表对电路的影响忽略不计,则( )A.交流电的频率为100HzB.电动机输出功率为33WC.电流表A1示数为5AD.变压器原线圈的输入功率为33W【解析】选B。
原线圈中接一交变电源,交变电源电压u=220sin100πt(V),则最大值为220V,有效值为220V,角速度为100πrad/s,那么频率为f==50Hz,故选项A错误;由=得U2=44V,电动机的输出功率为P出=U2I-I2r=33W,故选项B正确;由=得I1=0.2A,故选项C错误;根据输入功率等于输出功率,因电动机内阻消耗热功率,因此原线圈的输入功率应大于33W,故选项D错误。
4.(2016·怀化三模)如图所示,两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B,磁场区域的宽度均为a。
高度为a的正三角形导线框ABC从图示位置沿x轴正向匀速穿过两磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是( )【解析】选B。
x在0～a内,由楞次定律可知,电流方向为逆时针,为正方向;有效切割的长度为L=2×(a-x)=(a-x),感应电动势为E=BLv,感应电流为I=,随着x的增大,I均匀减小,当x=0时,I==I0;当x=a时,I=0;x在a～2a内,线框的AB边和其他两边都切割磁感线,由楞次定律可知,电流方向为顺时针,为负方向;有效切割的长度为L=(2a-x),感应电动势为E=BLv,感应电流大小为I=2×,随着x的增大,I均匀减小,当x=a时,I==2I0;当x=2a时,I=0;x在2a～3a内,由楞次定律可知,电流方向为逆时针,为正方向;有效切割的长度为L=(3a-x),感应电动势为E=BLv,感应电流为I=,随着x的增大,I均匀减小,当x=2a时,I==I0;当x=3a时,I=0;故选项B正确。
5.(2016·兰州二模)如图所示,将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状,它通过两个小金属环a、b与长直金属杆导通,在外力F作用下,正弦形金属线可以在杆上无摩擦滑动。
杆的电阻不计,导线电阻为R,ab间距离为2L,导线组成的正弦图形顶部或底部到杆距离都是。
在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域,磁场的宽度为2L,磁感应强度为B。
现在外力F作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动,在运动过程中导线和杆组成的平面始终与磁场垂直。
t=0时刻导线从O点进入磁场,直到全部穿过磁场,外力F 所做功为( )A. B.C. D.【解析】选C。
金属导线产生的感应电动势瞬时值为e=Byv,y是有效切割长度,且有y=sinωt,解得e=BLvsinωt,ω===不变,则线圈中产生正弦式交变电流,其感应电动势的有效值为E==,因为线圈进入和穿出磁场产生的内能相等,外力做功相等,故导线全部穿过磁场过程,外力F所做功为W=·=,故选项C正确。
6.(2016·兰州二模)如图,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。
金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab棒接入电路的电阻为R,当流过ab棒某一横截面的电荷量为q 时,金属棒的速度大小为v,则金属棒ab在这一过程中( )棒运动的平均速度大小为vB.沿导轨方向的位移大小为C.产生的焦耳热为qBLvD.受到的最大安培力大小为【解析】选B、D。
金属棒ab开始做加速运动,速度增大,感应电动势增大,所以感应电流也增大,导致金属棒受到的安培力增大,所以加速度减小,即金属棒做加速度逐渐减小的变加速运动,因此运动的平均速度大小大于v,故选项A错误;由电量计算公式q=It=t==可得,下滑的位移大小为s=,故选项B正确;产生的焦耳热Q=I2Rt=qIR,而这里的电流I比棒的速度大小为v时的电流I'=小,故这一过程产生的焦耳热小于qBLv,故选项C错误;金属棒ab受到的最大安培力大小为F=BIL=B··L=,故选项D正确。
【总结提升】导体棒切割问题的处理思路(1)基本方法:①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。
②求回路中的电流。
③分析研究导体受力情况。
④列动力学方程或平衡方程求解。
(2)受力情况、运动情况的动态分析:7.(2016·潮州三模)如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r一定,当滑动头P向下滑动过程中,下列说法正确的是( )A.电压表V读数变大,电容器C电量增大B.电压表V读数变小,电容器C电量变小功率变小,电源总功率变小功率变大,R0功率变大【解题指导】解答本题应注意以下三点:(1)电容器两端的电压与滑动变阻器R0两端的电压相等。
(2)滑动头P向下滑动,变阻器接入电路中的电阻增大。
(3)电压表测量电源两端的路端电压。
【解析】选A、C。
当滑动头P向下滑动过程中,变阻器接入电路中的电阻增大,外电路总电阻增大,则总电流减小,内电压减小,路端电压增大,即知电压表V读数变大,总电流减小,则R的电压和电源的内电压均减小,则由闭合电路欧姆定律知,电容器的电压增大,电容器C的电量增大,故选项A正确,B错误;通过R的电流减小,由公式P=I2R知R功率变小,根据公式P=EI知,电源总功率变小,故选项C正确;由于R0与R+r的大小关系未知,所以不能确定R0功率如何变化,故选项D错误。
8.(2016·沈阳一模)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电,已知输电线的总电阻为R=10Ω,降压变压器T2原、副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压u=220sin100πtV,降压变压器的副线圈与滑动变阻器组成闭合电路。
若将变压器视为理想变压器,当负载R0=11Ω时( )A.通过R电流的有效值是20AB.升压变压器的输入功率为4650WC.当负载R0增大时,发电机的输出功率减小D.发电机中电流变化的频率为100Hz【解题指导】解答本题应注意以下两点:(1)变压器只改变交流电的电压、电流,不改变交流电的功率和频率。
(2)变压器的输入功率是由输出功率决定的。
【解析】选B、C。
用电器两端电压的有效值为U4==V=220V,通过用电器的电流有效值I4==A=20A,由=得,输电线上的电流I3=20×A=5A,故选项A错误;输电线上损耗的功率ΔP=R=25×10W=250W,降压变压器的输入功率P3=U4I4=220×20W=4400W,则升压变压器的输出功率P=P3+P损=4400+250W=4650W,故选项B正确;当用电器的电阻R0增大时,降压变压器的输出电流减小,则输电线上的电流减小,升压变压器原线圈中的电流变小,根据P=UI知,发电机的输出功率减小,故选项C正确;交流电经过变压器,频率不变,则交流电的频率f===50Hz,故选项D错误。
二、计算题(本大题共2小题,共36分。
需写出规范的解题步骤)9.(18分)(2016·南宁一模)如图所示,一个被x轴与曲线方程y=(m)所围的空间中存在着匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=。
正方形金属线框的边长是L=0.2m,电阻是R=Ω,它的一边与x轴重合,在拉力F的作用下,以v=10m/s的速度水平向右匀速运动。
求:(1)拉力F的最大功率是多少?(2)拉力F要做多少功才能把线框拉过磁场区?(3)有位同学在老师的帮助下算出了曲线与x轴所围的面积为m2,请你再帮他算出线框右边框通过磁场区域的过程中通过线框某一截面的电荷量(结果保留两位有效数字)。
【解析】(1)当线框的一条竖直边运动到x=0.15m处时,线圈的感应电动势最大,最大值为:E m=BLv= (2分)由欧姆定律得最大电流为:I m==4A (2分)拉力F的最大值为:F m=BLI m= (2分)拉力F最大功率为:P m=F m v= (2分)(2)把线框拉过磁场区域时,因为有效切割长度是按正弦规律变化的,所以,线框中的电流也是按正弦规律变化的。
电动势的有效值:E==(2分)通电时间为:t=s= (1分)拉力做功为:W=t=×10-2J (2分)(3)通过线框某一截面的电荷量为:q=·Δt (1分)又:=(1分)=(1分)解得:q===×10-2C (2分)答案:(1) (2)×10-2J(3)×10-2C【加固训练】如图甲,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=37°角固定,M、P之间接电阻箱R,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B=。