1、用心 爱心 专心 12012 届高考物理二轮电磁感应专题训练1(2011江苏高考)如图 817 所示,固定的水平长直导线中通有电流 I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行。线框由静止释放,在下落过程中( )A穿过线框的磁通量保持不变 图 817B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安培力的合力为零D线框的机械能不断增大解析:当线框由静止向下运动时,穿过线框的磁通量逐渐减小,根据楞次定律可得产生的感应电流的方向为顺时针且方向不发生变化,A 错误,B 正确;因线框上下两边所在处的磁场强弱不同,线框所受的安培力的合力一定不为零,C 错误;整个线框所受的安培力的合力竖直向上,对线框做负功
2、,线框的机械能减小,D 错误。答案:B2如图 818 所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为 B,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域在 x 轴方向宽度均为 a,在 y 轴方向足够宽。现有一高为 a 的正三角形导线框从图示位置开始向右沿 x 轴方向匀速穿过磁场区域。 图 818 若以逆时针方向为电流的正方向,在图 819 的四个图像中,线框中感应电流 i 与线框移动的位移 x 的关系图像正确的是( )图 819用心 爱心 专心 2解析:由楞次定律可以判断电流方向,在导线框同时处在两个磁场中时的某个时刻产生的感应电动势、感应电流是进、出磁场时的 2 倍,对比选项中各图像可知选项
3、 C 正确。答案:C3用一根横截面积为 S、电阻率为 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 820 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,方向如图,磁感应强度大小随时间的变化率 k(kW2, q1 q2 B W1W2, q1W2, q1q2解析:通过导线横截面的电荷量为 q t ,与时间无关,故 q1 q2;设IB SR导线框竖边长为 L1,横边长为 L2,则外力克服安培力做功为W B L1L2 ,因为 t1W2,选项 A 正确。BL1vR B2L21L2Rt答案:A5(2011海南高考)如图 6, EOF 和 E O F为空间
4、一匀强磁场的边界,其中EO E O, FO F O,且 EO OF; OO为 EOF 的角平分线,OO间的距离为 L;磁场方向垂直于纸面向里。一边长为 L 的正方形导线框沿 OO方向匀速通过磁场, t0 时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向为正,则如图 7 中的感应电流 i 与时间 t 的关系图线可能正确的是( ) 图 6图 7解析:根据楞次定律,线框刚进入磁场时感应电流沿逆时针方向,故 C、D 错误。再根据 E BLv,线框通过磁场的过程中,导体切割磁感线的有效长度发生变化,感应电动势先增大,后不变,再减小,然后再反向增大,后不变,再减小,故 A 错误,B 正确。答案:B6
5、等离子气流由左方连续以 v0射入 P1和 P2两板间的匀强磁场中, ab 直导线与P1、 P2相连接,线圈 A 与直导线 cd 连接。线圈 A 内有随图 8 乙所示的变化磁场。且磁场 B的正方向规定为向左,如图 8 甲所示,则下列说法正确的是( )用心 爱心 专心 7图 8A01 s 内 ab、 cd 导线互相排斥B12 s 内 ab、 cd 导线互相排斥C23 s 内 ab、 cd 导线互相排斥D34 s 内 ab、 cd 导线互相排斥解析:由左侧电路可以判断 ab 中电流方向由 a 到 b;由右侧电路及图乙可以判断,02 s 内 cd 中电流为由 c 到 d,跟 ab 中电流同向,因此 a
6、b、 cd 相互吸引,选项 A、B 错误;24 s 内 cd 中电流为由 d 到 c,跟 ab 中电流反向,因此 ab、 cd 相互排斥,选项C、D 正确。答案:CD7(2011安徽高考)如图 9 所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为 B。电阻为 R、半径为 L、圆心角为 45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的 O 轴以角速度 匀速转动( O 轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为( )A. B. 图 9BL22R 2BL22RC. D.2BL24R BL24R解析:线框转动的角速度为 ,进磁场的过程用时 周期,出磁场的过程用时 周期,18 18进、出磁场时产生的感应电流大
7、小都为 I ,则转动一周产生的感应电流的有效12BL2R值满足: I2RT( )2R T,解得 I ,D 项正确。12BL2R 14 BL24R答案:D8如图 10 所示,相距为 d 的两水平虚线 L1、 L2之间有方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B,正方形线圈 abcd 的边长为 L(LBIL,则 f 刚开始时沿斜面向上,若 t0 时刻, mgsin BIL,则 f 刚开始时沿斜面向下,C、D 都有可能。答案:ACD二、计算题(本题共 3 个小题,共 37 分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)10(10 分)如图 13 甲所示,在一个正方形金属
8、线圈区域内,存在着磁感应强度 B 随时间变化的匀强磁场,磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积 S200 cm2,匝数 n1 000,线圈电阻 r1.0 。线圈与电阻 R 构成闭合回路,电阻 R4.0 。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示,求:用心 爱心 专心 9图 13(1)t2.0 s 时刻,通过电阻 R 的感应电流大小;(2)在 t5.0 s 时刻,电阻 R 消耗的电功率;(3)06.0 s 内整个闭合电路中产生的热量。解析:(1)根据法拉第电磁感应定律,04.0 s 时间内线圈中磁通量均匀变化,产生恒定的感应电流。 t2.0 s 时的感应电动势 E1 n n 1 t1
9、 B4 B0 S t1根据闭合电路欧姆定律,闭合回路中的感应电流I1E1R r解得 I10.2 A.(2)由图像可知,在 4.06.0 s 时间内,线圈中产生的感应电动势 E2 n n 2 t2 6 4 t2根据闭合电路欧姆定律, t5.0 s 时闭合回路中的感应电流I2 0.8 AE2R r电阻消耗的电功率 P2 I R2.56 W。2(3)根据焦耳定律,04.0 s 内闭合电路中产生的热量Q1 I (r R) t10.8 J21406.0 s 内闭合电路中产生的热量Q2 I (r R) t26.4 J。206.0 s 内闭合电路中产生的热量Q Q1 Q27.2 J。答案:(1)0.2 A
10、(2)2.56 W (3)7.2 J11(12 分)如图 14 所示,半径为 r、圆心为 O1的虚线所围的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,在磁场右侧有一竖直放置的平行金属板 C 和 D,两板间距离为 L,在C、 D 板中央各有一个小孔 O2、 O3。 O1、 O2、 O3在同一水平直线上,两根足够长的直金属导轨 MN、 PQ 平行放置在倾角为 的绝缘斜面上,两导轨间距也为 L。 M、 P 两点间接有阻值为 R 的电阻。一根质量为 M 的均匀直导体棒 ab 放在两导轨上,并与导轨垂直,闭合回路,导轨与导体棒的电阻不计,二者之间的摩擦不计。整套装置处于匀强磁场中,磁场的磁感用心 爱心 专心
11、10应强度为 B,磁场方向垂直于斜面向上。整个装置处在真空室中,有一电荷量为 q、质量为 m 的粒子(重力不计),以速率 v0从圆形磁场边界上的最低点 E 沿半径方向射入圆形磁场区域,最后从小孔 O3射出。现释放导体棒 ab,其沿着斜面下滑 h 后开始匀速运动,此时仍然从 E 点沿半径方向射入圆形磁场区域的相同粒子恰好不能从 O3射出,而从圆形磁场的最高点 F 射出。求:图 14(1)圆形磁场的磁感应强度 B。(2)导体棒 ab 的质量 M。(3)导体棒 ab 下落 h 的整个过程中,导体棒 ab 克服安培力做的功为多少?解析:(1)在圆形磁场中做匀速圆周运动,由几何关系可知半径为 r洛伦兹力提供向心力 qv0B mv20r解得 B 。mv0qr(2)根据题意粒子恰好不能从 O3射出的条件为mv qUab12 20导体棒 ab 做匀速运动时, Mgsin BILBLUabR解得 M v 。BLm2gqRsin 20(3)设导体棒 ab 匀速运动时,速度大小为 vm,则Uab BLvm代入(2)中得: vmmv202qBL由能量守恒得: W 克 Mghsin Mv12 2m解得 W 克 v 。BLmh2qR20 m3v6016gBLRq3sin答案:(1) (2)mv0qr BLmv202gqRsin(3) v BLmh2qR20 m3v6016gBLRq3sin