2018高考物理异构异模复习：专题十电磁感应10-2含解析

1、(多选)1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。

实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图所示。

实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后。

下列说法正确的是()
A、圆盘上产生了感应电动势
B、圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C、在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D、圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动
答案AB
解析当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,圆盘的半径切割磁感线产生感应电动势和感应电流,选项A正确；圆盘内的涡电流产生的磁场对磁针施加磁场力作用,导致磁针转动,选项B正确；由于圆盘中心正上方悬挂小磁针,在圆盘转动过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变,选项C错误；圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场,由安培定则可判断出在中心方向竖直向下,其他位置关于中心对称,此磁场不会导致磁针转动,选项D错误。

2、如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上。

当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为U a、U b、U c。

已知bc边的长度为l。

下列
判断正确的是()
A、U a>U c,金属框中无电流
B、U b>U c,金属框中电流方向沿a→b→c→a
C、U bc＝－1
2Bl
2ω,金属框中无电流
D、U ac＝1
2Bl
2ω,金属框中电流方向沿a→c→b→a
答案 C
解析在三角形金属框内,有两边切割磁感线,其一为bc边,根据E＝
Bl v可得：电动势大小为1
2Bl
2ω；其二为ac边,ac边有效的切割长度为l,
根据E＝Bl v,可得：电动势大小也为1
2Bl
2ω；由右手定则可知：金属框内
无电流,且U c>U b＝U a,选项A、B错误；U bc＝U ac＝－1
2Bl
2ω,选项C正确,
选项D错误。

3、图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为n,面积为S。

若在t1到t2时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2,则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb()
A 、恒为nS (
B 2－B 1)t 2－t 1
B 、从0均匀变化到nS (B 2－B 1)t 2－t 1
C 、恒为－nS (B 2－B 1)t 2－t 1
D 、从0均匀变化到－nS (B 2－B 1)t 2－t 1
答案 C
解析 由楞次定律判定,感应电流从a 流向b ,b 点电势高于a 点电势,
故φa －φb ＝－nS B 2－B 1t 2－t 1
,因为磁场均匀增加,所以φa －φb 为恒定的,可见C 正确。

4、如图,空间有一匀强磁场,一直金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度v 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时,棒两端的感应电动势大小为ε；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线,置于与磁感应强度相垂直的平面内,当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v 运动时,
棒两端的感应电动势大小为ε′。

则ε′ε等于( )
A.12
B.22 C 、1
D. 2
答案 B 解析 由法拉第电磁感应定律知直金属棒运动时其两端电动势ε＝BL v ,将此棒弯成两段长度相等且互相垂直的折线,并放于与磁感应强度垂直的平面内,并沿折线夹角平分线的方向以相同的速度v 运动时,ε′＝12
BL v ,则ε′ε＝12 BL v BL v ＝22。

因此B 对,A 、C 、D 错。

5、如图所示,一正方形线圈的匝数为n ,边长为a ,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中,在Δt 时间内,磁感应强度的方向不变,
大小由B 均匀地增大到2B 。

在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )
A.Ba 22Δt
B.nBa 22Δt
C.nBa 2
Δt
D.2nBa 2Δt
答案 B 解析 由法拉第电磁感应定律,E ＝n ΔΦΔt ＝n 2B －B Δt ·a 22＝nBa 22Δt
,选项B 正确。

6、(多选)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来。

若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有( )
A、增加线圈的匝数
B、提高交流电源的频率
C、将金属杯换为瓷杯
D、取走线圈中的铁芯
答案AB
解析根据题意,金属杯产生了涡流使水温度升高。

要缩短加热时间,应使涡流增大。

根据法拉第电磁感应定律,增加线圈匝数、提高交变电流的频率,均可使涡流增大,选项A、B正确；换为瓷杯,不能产生涡流,选项C错误；取走铁芯,使涡流减小,选项D错误。

7、(多选)如图所示,从两相同线圈正上方某一高度由静止释放一条形磁铁,条形磁铁沿两线圈的中心轴线竖直下落至两线圈的正中间位置时,关于两线圈中感应电流的说法正确的是()
A、感应电流的方向相同
B、感应电流的方向相反
C、感应电流的大小相等
D、感应电流的大小不等
答案BC
解析由楞次定律可知,穿过上下两线圈的磁场方向相同,且磁通量的变化相反,因此产生感应电流的方向也相反,选项A错误,B正确；根据法拉第电磁感应定律可知,条形磁铁沿两线圈的中心轴线竖直下落至两线圈的正中间位置时,由对称性可知,产生感应电动势相等,则感应电流的大小也相等,故C正确,D错误。

8、(多选)如图所示,L是自感系数很大的线圈,但其自身的电阻几乎为零。

A和B是两个完全相同的灯泡,则下列说法中正确的有()
A、当开关S闭合瞬间,A、B两灯同时亮,最后B灯熄灭
B、当开关S断开瞬间,A、B两灯同时熄灭
C、当开关S断开瞬间,a点电势比b点电势低
D、当开关S断开瞬间,流经灯泡B的电流是由a到b
答案AD
解析开关S闭合瞬间,线圈L对电流有阻碍作用,则相当于灯泡A 与B串联,因此同时亮,且亮度相同,稳定后B被短路熄灭,选项A正确；稳定后当开关S断开后,A马上熄灭,由于自感,线圈中的电流只能慢慢减小,其相当于电源,左端电势高,与灯泡B构成闭合回路放电,流经灯泡B的电流是由a到b,B闪一下再熄灭,选项D正确,B、C错误。

9、小明同学设计了一个“电磁天平”,如图1所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。

线圈的水平边长L＝0.1 m,竖直边长H＝0.3 m,匝数为N1。

线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B0＝1.0 T,方向垂直线圈平面向里。

线圈中通有可在0～2.0 A范围内调节的电流I。

挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。

(重力加速度取g＝10 m/s2)
(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg,线圈的匝数N 1至少为多少？
(2)进一步探究电磁感应现象,另选N 2＝100匝、形状相同的线圈,总电阻R ＝10 Ω。

不接外电流,两臂平衡。

如图2所示,保持B 0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B 随时间均匀变大,磁场区域宽度d ＝0.1 m 。

当挂盘中放质量为0.01 kg 的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率ΔB Δt。

答案 (1)25 (2)0.1 T/s
解析 (1)线圈受到安培力F ＝N 1B 0IL
天平平衡mg ＝N 1B 0IL
代入数据得N 1＝25
(2)由电磁感应定律得E ＝N 2ΔΦΔt
E ＝N 2ΔB Δt
Ld 由欧姆定律得I ′＝E R
线圈受到安培力F ′＝N 2B 0I ′L
天平平衡m ′g ＝N 22B 0ΔB Δt ·dL 2R
代入数据可得
ΔB Δt ＝0.1 T/s
10、某同学设计一个发电测速装置,工作原理如图所示。

一个半径为R＝0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为R的金属棒OA,A 端与导轨接触良好,O端固定在圆心处的转轴上。

转轴的左端有一个半径
为r＝R
3的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴一起转动。

圆盘上绕有不可伸长的
细线,下端挂着一个质量为m＝0.5 kg的铝块。

在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场,磁感应强度B＝0.5 T。

a点与导轨相连,b 点通过电刷与O端相连。

测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度。

铝块由静止释放,下落h＝0.3 m时,测得U＝0.15 V。

(细线与圆盘间没有滑动,金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计,重力加速度g＝10 m/s2)
(1)测U时,与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？
(2)求此时铝块的速度大小；
(3)求此下落过程中铝块机械能的损失。

答案(1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J
解析(1)正极
(2)由电磁感应定律得U＝E＝ΔΦΔt
ΔΦ＝1
2BR
2Δθ,U＝1
2
BωR2
v＝rω＝1
3
ωR,所以v＝
2U
3BR＝2 m/s
(3)ΔE＝mgh－1
2m v
2ΔE＝0.5 J。