高考物理(课标Ⅲ专用)复习专题测试(必考)：专题十一 电磁感应 (共178张PPT)

9.(2013课标Ⅰ,17,6分,0.291)如图,在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN,其中 ab、ac在a点接触,构成“V”字形导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN向右匀 速运动,从图示位置开始计时,运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下 列关于回路中电流i与时间t的关系图线,可能正确的是 ( )
答案 D
BLv R
0
导线框刚进入磁场时速度设为v0,此时产生的感应电动势E=BLv0,感应电流I= =
2 2 2 2
E R
B L v0 B L v0 ,线框受到的安培力F=BLI= 。由牛顿第二定律F=ma知, =ma,由楞次定律知线 R R
框开始减速,随v减小,其加速度a减小,故进入磁场时做加速度减小的减速运动。当线框全部进 入磁场开始做匀速运动,在出磁场的过程中,仍做加速度减小的减速运动,故只有D选项正确。 解题关键 确定导线框所受的安培力,结合牛顿运动定律可以确定出力与运动的关系,从而画出 速度与时间的关系图线。
0 答案 (1)
kt S R
0 (2)B0lv0(t-t0)+kSt (B0lv0+kS)
3.(2017课标Ⅰ,18,6分)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有 效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场 来快速衰减其微小振动,如图所示。无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰 动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 ( )
E R
10.(2016课标Ⅲ,25,20分)如图,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端 接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面 积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为 B1=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场 的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从 静止开始向右运动,在t0时刻恰好以速度v0越过MN,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相 互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。求 (1)在t=0到t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值; (2)在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。
2
解题关键 穿过金属框的磁通量是否变化是判断金属框中有无感应电流的依据,本题中穿过金 属框的磁通量一直为0。
易错警示 三角形金属框在转动过程中,ac边和cb边同时切割磁感线,产生的感应电动势大小相
等,但金属框中感应电流为0。
7.(2014课标Ⅰ,18,6分,0.491)如图(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电 流。用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比, 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是 ( )
答案 A
设金属棒MN匀速运动的速度为v,初始时刻金属棒MN距a点的距离为l,则t时刻金属
棒MN切割磁感线的有效长度L=2(l+vt) tan θ
设导轨单位长度的电阻为R0,则组成闭合回路的总电阻
1 l vt R=2 (l vt ) tan θ R0=2(l+vt)R0( +tan θ)
答案 C A选项中只有电流方向改变的瞬间,线圈cd间才会产生电压,其他时间cd间电压为零, 不符合题意,故A选项错误。通电线圈中产生的磁场B=ki(k为比例系数);在另一线圈中的磁通量 Φ=BS=kiS,由法拉第电磁感应定律可知,在另一线圈中产生的感应电动势E=n ,由图(b)可知,| Ucd|不变,则 不变,故 不变,故选项B、D错误,C正确。 解题技巧 紧扣题目给的约束条件是解题关键。①由线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正 比可得B=ki。②Ucd=E=n =n · S=n · k· S,由图(b)知|Ucd|不变且不等于0,则 不变且不等于 0。
Φ t Φ t
Φ t
i t
B t
i t
i t
8.(2013课标Ⅱ,16,6分,0.586)如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框; 在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方 向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随 后导线框进入并通过磁场区域。下列v-t图像中,可能正确描述上述过程的是 ( )
答案 AB
设圆盘的半径为L,可认为圆盘由无数根辐条构成,则每根辐条切割磁感线产生的感
1 2
应电动势E= BL2ω,整个回路中的电源为无数个电动势为E的电源并联而成,电源总内阻为零,故
B 2 L4 ω 2 E BL2 ω 2 回路中电流I= = ,由此可见A正确。R上的热功率P=I R= ,由此可见,ω变为原来的2 4R 2R R
A.φa>φc,金属框中无电流 B.φb>φc,金属框中电流方向沿a-b-c-a
1 2 1 2 D.Uac= Bl ω,金属框中电流方向沿a-c-b-a 2
C.Ubc=- Bl2ω,金属框中无电流
答案 C 闭合金属框在匀强磁场中以角速度ω逆时针转动时,穿过金属框的磁通量始终为零, 金属框中无电流。由右手定则可知φb=φa<φc,A、B、D选项错误;b、c两点的电势差Ubc=-Blv中=1 Bl ω,选项C正确。 2
高考物理
(课标Ⅲ专用)
专题十一 电磁感应
五年高考
A组 统一命题·课标卷题组
1.(2017课标Ⅲ,15,6分)如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面 与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回 路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应
的磁通量,导致T中合磁通量减小,从而产生顺时针方向的感应电流。
2.(2017课标Ⅱ,20,6分)(多选)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直。边 长为0.1 m、总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行,如图(a)所 示。已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间 变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正)。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
如图所示,将铜圆盘等效为无数个长方形线圈的组合,则每个线圈绕OO'轴转动时,
均有感应电流产生,这些感应电流产生的磁场对小磁针有作用力,从而使小磁针转动起来,可 见A、B均正确。由于圆盘面积不变,与磁针间的距离不变,故穿过整个圆盘的磁通量没有变化, C错误。圆盘中的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,D错误。
电流的方向,下列说法正确的是 (
)
A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向 B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向 C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向 D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向
答案 D
金属杆PQ向右运动,穿过PQRS的磁通量增加,由楞次定律可知,PQRS中产生逆时针
4.(2016课标Ⅱ,20,6分)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴 上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘 旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是( )
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定 B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动 C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
cos θ
cos θ
电动势E=BLv=2Bv(l+vt) tan θ
E= i= R
tan θ Bv 1 R0 ( cos θ
为恒量
tan θ )
故A正确,B、C、D错误。
解题指导 本题要求得出i-t图像,则应先找出i和t的函数关系。由i= 可知,应找到E与R的对应 表达式,E=BLv,E与L成正比,由电阻定律知R与回路长度成正比。由几何关系知,L和回路长度均 与v、t有关联。 易错点拨 MN切割磁感线,产生感应电动势,有两方面变化是容易忽略的:①有效切割长度L越 来越大;②回路总电阻也在增大,很多考生会误认为总电阻不变,不予以考虑造成错误。
方向的电流。这时因为PQRS中感应电流的作用,依据楞次定律可知,T中产生顺时针方向的感应 电流。故只有D项正确。 易错点拨 对楞次定律的深度理解 线框与导轨共面且与磁场垂直。当金属杆PQ向右运动时,PQRS中向里的磁通量增加,从而产生
逆时针方向的感应电流。T中原有向里的磁通量不变,而增加
E Lv
T=0.2 T,选项A错误;由右手定则可确定磁感应强度方向垂直于纸面向外,选项C正确;导
E R
0.01 N=0.04 N,选项D错误。 0.005
线框所受安培力F=BLI=BL =0.2×0.1×
储备知识 根据图像和导线框匀速运动,获取信息,结合安培力、导体切割磁感线产生感应电动 势可以确定选项。
答案 A
由于要求有效衰减紫铜薄板的上下及左右的微小振动,则在紫铜薄板发生微小的上
下或左右振动时,通过紫铜薄板横截面的磁通量应均能发生变化,由图可以看出,只有A图方案中 才能使两方向上的微小振动得到有效衰减。 方法技巧 电磁感应中金属块的等效 金属块在有界匀强磁场中平动时,可以等效为一系列垂直于磁场的闭合线框;金属块在匀强磁场 中转动时,可等效为一系列沿半径方向排列的导体棒。
A.磁感应强度的大小为0.5 T B.导线框运动速度的大小为0.5 m/s C.磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D.在t=0.4 s至t=0.6 s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1 N
答案 BC
0.01 0.1 0.5
导线框匀速进入磁场时速度v= = m/s=0.5 m/s,选项B正确;由E=BLv,得B= =
解题指导 ①穿过闭合回路的磁通量发生变化,这时回路中有感应电动势产生。②涡电流的周 围会产生磁场。
6.(2015课标Ⅱ,15,6分,0.337)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φa、φb、φc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是 ( )
倍时,P变为原来的4倍,故D错。由右手定则可判知B正确。电流方向与导体切割磁感线的方向
有关,而与切割的速度大小无关,故C错。
疑难突破 金属圆盘在恒定的匀强磁场中转动时,其等效电源的模型如图所示,每个电源的电动
0 势E= BL2ω(L为圆盘的半径),内阻为r0,则n个电源并联后的总电动势仍为E,总内阻r= ,n→∞
1 2
r n
时,r=0。
评析 本题以转动的圆盘为背景,考查了考生构建模型的能力。从知识角度,本题考查了感应电 动势、右手定则、闭合电路欧姆定律、电功率等基础知识,综合性较强,属于中等难度题。
5.(2015课标Ⅰ,19,6分,0.290)(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 ( )