[高考]五年2009—2013高考物理试题分类汇编——电磁感应

五年（2009—2013）高考物理试题分类汇编——电磁感应（09年上海物理）13．如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。

当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有__________（填收缩、扩张）趋势，圆环内产生的感应电流_______________（填变大、变小、不变）。

答案：收缩，变小解析：由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，圆环的磁通量将增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大；又由于金属棒向右运动的加速度减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小。

（09年上海卷）9．信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区，每个磁化区代表了二进制数1或0，用以储存信息。

刷卡时，当磁条以某一速度拉过信用卡阅读器的检测头时，在检测头的线圈中会产生变化的电压（如图1所示）。

当信用卡磁条按图2所示方向以该速度拉过阅读检测头时，在线圈中产生的电压随时间的变化关系正确的是答案：B（09年山东卷）21．如图所示，一导线弯成半径为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始络与MN垂直。

从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是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14E Bav =π 答案：ACD解析：在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A 正确。

根据左手定则可以判断，受安培力向下，B 不正确。

当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为a ，这时感应电动势最大E=Bav ，C 正确。

感应电动势平均值211224BaE Bav a tvπ∆φ===π∆，D 正确。

考点：楞次定律、安培力、感应电动势、左手定则、右手定则 提示：感应电动势公式E t∆φ=∆只能来计算平均值，利用感应电动势公式E Blv =计算时，l 应是等效长度，即垂直切割磁感线的长度。

（09年重庆卷）20.题20图为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XOY 运动，（O 是线圈中心），则 A ．从X 到O ，电流由E 经G 流向F ，先增大再减小B ．从X 到O ，电流由F 经G 流向E ，先减小再增大C ．从O 到Y ，电流由F 经G 流向E ，先减小再增大D ．从O 到Y ，电流由E 经G 流向F ，先增大再减小 答案：D（09年福建卷）18.如图所示，固定位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u。

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 。

则此过程A.杆的速度最大值为B.流过电阻R 的电量为C.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 做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量 答案：BD解析：当杆达到最大速度v m 时，022=+--rR v d B mg F m μ得()()22d B r R mg F v m +-=μ，A 错；由公式()()rR BdLr R S B r R q +=+=+=∆∆Φ，B 对；在棒从开始到达到最大速度的过程中由动能定理有：K f F E W W W ∆=++安，其中mg W f μ-=，Q W -=安，恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和，C 错；恒力F 做的功与安倍力做的功之和等于于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和，D 对。

（09年浙江卷）17．如图所示，在磁感应强度大小为B 、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m 、阻值为R 的闭合矩形金属线框abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在O 点，并可绕O 点摆动。

金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。

则线框中感应电流的方向是A ．a d c b a →→→→B ．d a b c d →→→→C ．先是d a b c d →→→→，后是a d c b a →→→→D ．先是a d c b a →→→→，后是d a b c d →→→→ 答案：B解析：由楞次定律，一开始磁通量减小，后来磁通量增大，由“增反”“减同”可知电流方向是d a b c d →→→→。

（09年海南物理）4．一长直铁芯上绕有一固定线圈M ，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N ，N 可在木质圆柱上无摩擦移动。

M 连接在如图所示的电路中，其中R 为滑线变阻器，1E 和2E 为直流电源，S 为单刀双掷开关。

下列情况中，可观测到N 向左运动的是A ．在S 断开的情况下，S 向a 闭合的瞬间B ．在S 断开的情况下，S 向b 闭合的瞬间C ．在S 已向a 闭合的情况下，将R 的滑动头向c 端移动时D ．在S 已向a 闭合的情况下，将R 的滑动头向d 端移动时答案：C（09年全国卷Ⅱ）24.(15分)如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率Bk t∆=∆，k 为负的常量。

用电阻率为ρ、横截面积为S 的硬导线做成一边长为l 的方框。

将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中。

求（1） 导线中感应电流的大小；（2） 磁场对方框作用力的大小随时间的变化。

（1）ρ8kls I =；（2）228k l sρ。

解析：本题考查电磁感应现象.(1)线框中产生的感应电动势k l t s B t 221/=∆'∆=∆∆=φε ……①在线框产生的感应电流,RI ε=……②slR 4ρ=,……③ 联立①②③得ρ8kls I =(2)导线框所受磁场力的大小为BIl F =,它随时间的变化率为tBIl t F ∆∆=∆∆,由以上式联立可得ρ822sl k t F =∆∆。

（09年北京卷）23．（18分）单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）。

由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计。

它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。

传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a 和c,a,c 间的距离等于测量管内径D ，测量管的轴线与a 、c 的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。

当导电液体流过测量管时，在电极a 、c 的间出现感应电动势E ，并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q 。

设磁场均匀恒定，磁感应强度为B 。

（1）已知330.40,20510,0.12/D m B T Q s -==⨯=，设液体在测量管内各处流速相同，试求E 的大小（π去3.0）（2）一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值。

但实际显示却为负值。

经检查，原因是误将测量管接反了，既液体由测量管出水口流入，从如水口流出。

因为已加压充满管道。

不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法；（3）显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为.R a 、c 间导电液体的电阻r 随液体电阻率色变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。

试以E 、R 。

r 为参量，给出电极a 、c 间输出电压U 的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。

解析：（1）导电液体通过测量管时，相当于导线做切割磁感线的运动，在电极a 、c 间切割感应线的液柱长度为D ， 设液体的流速为v ，则产生的感应电动势为E=BDv ①由流量的定义，有Q=Sv=v D 42π ② 式联立解得 D BQDQ BD E ππ442==代入数据得 V V E 33100.14.0312.0105.24--⨯=⨯⨯⨯⨯=（2）能使仪表显示的流量变为正值的方法简便，合理即可，如：改变通电线圈中电流的方向，使磁场B 反向，或将传感器输出端对调接入显示仪表。

（3）传感器的显示仪表构成闭合电路，有闭合电路欧姆定律 rR EI += )/(R r I Er R RE IR U +=+== ③ 输入显示仪表是a 、c 间的电压U ，流量示数和U 一一对应， E 与液体电阻率无关，而r 随电阻率的变化而变化，由③式可看出， r 变化相应的U 也随之变化。

在实际流量不变的情况下，仪表显示的流量示数会随a 、c 间的电压U 的变化而变化，增大R ，使R ＞＞r ，则U ≈E,这样就可以降低液体电阻率的变化对显示仪表流量示数的影响。

（09年上海物理）24．（14分）如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l ，左侧接一阻值为R 的电阻。

区域cdef 内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s 。

一质量为m ，电阻为r 的金属棒MN 置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F ＝0.5v ＋0.4（N ）（v 为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大。

（已知l ＝1m ，m ＝1kg ，R ＝0.3Ω，r ＝0.2Ω，s ＝1m ）（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动； （2）求磁感应强度B 的大小；（3）若撤去外力后棒的速度v 随位移x 的变化规律满足v ＝v 0－B 2l 2m （R ＋r ）x ，且棒在运动到ef 处时恰好静止，则外力F 作用的时间为多少？（4）若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线。

解析：（1）金属棒做匀加速运动，R 两端电压U ∝I ∝ε∝v ，U 随时间均匀增大，即v 随时间均匀增大，加速度为恒量；（2）F －B 2l 2vR ＋r ＝ma ，以F ＝0.5v ＋0.4代入得（0.5－B 2l 2R ＋r）v ＋0.4＝aa 与v 无关，所以a ＝0.4m/s 2，（0.5－B 2l 2R ＋r）＝0得B ＝0.5T（3）x 1＝12 at 2，v 0＝B 2l 2m （R ＋r ） x 2＝at ，x 1＋x 2＝s ，所以12 at 2＋m （R ＋r ）B 2l 2 at ＝s得：0.2t 2＋0.8t －1＝0，t ＝1s ，（4）可能图线如下：（09年广东物理）18.（15分）如图18（a ）所示，一个电阻值为R ，匝数为n 的圆形金属线与阻值为2R 的电阻R 1连结成闭合回路。