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高考真题
1.【解析】对A选项,静止的导线上的稳恒电流附近产生稳定的磁场,通过旁边静止的线圈不会产生感应电流,A被否定;稳恒电流周围的稳定磁场是非匀强磁场,运动的线圈可能会产生感应电流,B符合事实;静止的磁铁周围存在稳定的磁场,旁边运动的导体棒会产生感应电动势,C符合;运动的导线上的稳恒电流周围产生运动的磁场,即周围磁场变化,在旁边的线圈中产生感应电流,D符合。
【答案】A
2.【解析】本题考查右手定则的应用。根据右手定则,可判断PQ作为电源,Q端电势高,在PQcd回路中,电流为逆时针方向,即流过R的电流为由c到d,在电阻r的回路中,电流为顺时针方向,即流过r的电流为由b到a。当然也可以用楞次定律,通过回路的磁通量的变化判断电流方向.所以选项B正确
【答案】B
3.【解析】如图所示,设观察方向为面向北方,左西右东,则地磁场方向平行赤道表面向北,
若飞机由东向西飞行时,由右手定则可判断出电动势方向为由上
向下,若飞机由西向东飞行时,由右手定则可判断出电动势方向
为由下向上,A对B错;沿着经过地磁极的那条经线运动时,速
度方向平行于磁场,金属杆中一定没有感应电动势,C错D对。
【答案】AD
4.【解析】在释放的瞬间,速度为零,不受安培力的作用,只受到重力,A对。由右手定则可得,电流的方向从b到a,B错。当速度为时,产生的电动势为,受到的安培力为,计算可得,C对。在运动的过程中,是弹簧的弹性势能、重力势能和内能的转化,D错。
【答案】AC
5.【解析】在x=R左侧,设导体棒与圆的交点和圆心的连线与x轴正方向成θ角,则导体棒切割有效长度L=2Rsinθ,电动势与有效长度成正比,故在x=R左侧,电动势与x的关系为正弦图像关系,由对称性可知在x=R右侧与左侧的图像对称。
【答案】A
6.【解析】考查自感现象。电键K闭合时,电感L1和L2的电流均等于三个灯泡的电流,断开电键K的瞬间,电感上的电流i突然减小,三个灯泡均处于回路中,故b、c灯泡由电流i逐渐减小,B、C均错,D对;原来每个电感线圈产生感应电动势均加载于灯泡a上,故灯泡a先变亮,然后逐渐变暗,A对。本题涉及到自感现象中的“亮一下”现象,平时要注意透彻理解。
【答案】AD.
7.【解析】该题利用导体在磁场中的切割模型综合考查法拉第电磁感应定律、欧姆定律、物体平衡、牛顿第二定律和变速直线运动规律;导体从静止开始又变加速到匀加速,又由匀加速到匀速直至完成全过程,环环相扣,逐步深入,循序渐进,无不渗透着经典物理的科学思想和方法.
(1)体棒ab从A处下落时的有效切割长度为r,由法拉第电磁感应定律得:
E1=Brv1,此时等效电路的电阻为R总1==4R,所以I1==,故安培力F1=BI
(2)有效切割长度为2r,所以感应电动势为E2=2Brv,此时等效电路的电阻为R总2==3R,所以I2==,故安培力为F2=BI2L2=,因棒中电流大小始终不变,也就是速度不变,所以棒受力平衡,即mg=,v=,在无磁场区域棒做匀加速直线运动,由匀变速直线运动规律v2-v22=2gh,所以h=-,得I22=I2=,故P2=I222R2==,
(3)由牛顿第二定律F+mg-=ma,所以F=ma-mg+
【答案】(1) a=g- (2) (3) F=ma-mg+
8.(1)a和b不受安培力作用,由机械能守恒可知
(2)设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为,刚离开无磁场区域时的速度为,
由能量守恒得:在磁场区域中,
在无磁场区域中,
解得:
(3)在无磁场区域,根据匀变速直线运动规律,且平均速度,有磁场区域,棒a受到的合力
感应电动势 ,感应电流,解得
根据牛顿第二定律,在t到时间内
解得
【答案】(1)
(2)
(3)
9.【解析】(1)改变电流方向,磁通量变化量为原来磁通量的两倍,即2BS,代入公式计算得B=,由法拉第电磁感应定律可知电动势的平均值ε=。
(2)根据数据可得B与I成正比,比例常数约为0.00125,故B=kI(或0.00125I)
(3)为了得到平均电动势的准确值,时间要尽量小,由B的计算值可看出与N和S相关联,故选择A、B。
【答案】(1),
(2)0.00125I(或kI)
(3)A,B
10.【解析】正确分析线框的受力情况和运动情况是解决问题的关键
(1)cd边刚进入磁场时,做自由落体运动,线框速度v=
所以线框中产生的感应电动势E=BLv=BL
(2)此时线框中电流 I=由分压原理可得,cd两点间的电势差U=I()=
(3)安培力 F=BIL= 根据牛顿第二定律mg-F=ma,由a=0
解得下落高度满足 h=
【答案】(1)E=BLv=BL (2)U=I()= (3)
11.【解析】导体棒所受的安培力为:F=BIl………………①
由题意可知,该力的大小不变,棒做匀减速运动,因此在棒的速度从v0减小到v1的过程中,平均速度为:……………………②
当棒的速度为v时,感应电动势的大小为:E=Blv………………③
棒中的平均感应电动势为:………………④
综合②④式可得:………………⑤
导体棒中消耗的热功率为:………………⑥
负载电阻上消耗的热功率为:…………⑦
由以上三式可得:…………⑧
【答案】(1) (2)
12.【解析】(1)由于列车速度与磁场平移速度不同,导致穿过金属框的磁通量发生变化,由于电磁感应,金属框中会产生感应电流,该电流受到的安培力即为驱动力。
(2)为使列车获得最大驱动力,MN、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方,这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大,导致框中电流最强,也会使得金属框长边中电流受到的安培力最大。因此,d应为的奇数倍,即
或 ()①
(3)由于满足第(2)问条件:则MN、PQ边所在处的磁感应强度大小均为B0且方向总相反,经短暂的时间,磁场沿Ox方向平移的距离为,同时,金属框沿Ox方向移动的距离为。 因为v0>V,所以在时间内MN边扫过磁场的面积
在此时间内,MN边左侧穿过S的磁通移进金属框而引起框内磁通量变化
同理,该时间内,PQ边左侧移出金属框的磁通引起框内磁通量变化
故在内金属框所围面积的磁通量变化
根据法拉第电磁感应定律,金属框中的感应电动势大小
根据闭合电路欧姆定律
根据安培力公式,MN边所受的安培力 PQ边所受的安培力
根据左手定则,MN、PQ边所受的安培力方向相同,此时列车驱动力的大小
联立解得
【答案】(1) 电流受到的安培力即为驱动力 (2) (3)
名校试题
1.【解析】若保持电键闭合,磁通量不变,感应电流消失,所以铝环跳起到某一高度后将回落;正、负极对调,同样磁通量增加,由楞次定律,铝环向上跳起.
【答案】CD
2.【解析】 是楞次定律可以判断选项AC正确
【答案】AC
3.【解析】橡胶盘A在加速转动时,产生的磁场在不断增加,穿过B的磁通量不断增加,根据楞次定律可知B正确。
【答案】B
4.【解析】矩形线框向上进入匀强磁场时,受到向下的重力和磁场力,致使速度减小,所
以v1>v2,A正确;进入磁场后上升阶段从位置2到位置3,无磁场力,重力做负功,所以v2>v3,B错误;从位置2上升至最高点后再返回至位置2,无磁场力,重力做功为零,所以v2=v4,C正确;下落离开磁场的过程中,受到向下的重力和向上的磁场力,两个力大小无法确定,所以v4与v5无法比较,D错误。
【答案】AC
5.【解析】当拉力恒定时,
最终以的速度做匀速运动,则,代入的表达式中得
当功率恒定时,
最终以的速度做匀速运动,则
代入的表达式中得
【答案】C
6.【解析】对、棒受力分析如图所示,从能的转化与守恒角度出发,可推知外力F克服棒所受的摩擦力做功直接将其他形式的能转化为内能,而F克服安培阻力做的功将其他形式的能转化为电能,其功率为P电=(F-f)Va,故感应电流做功的 功率也为,C项正确.本题易错选D,实际上它是回路的总电能的一部分。在棒上通过克服做功转化为棒与轨道的内能,功率.这时棒与相当于电动机通过感应电流而运动,把电能通过克服做功转化为内能.电能的另一部分,由电流的热效应转化为电路的内能,电能的另一部分,由电流的热效应转化为电路的内能,其功率为感应电流做功的总功率减去棒上输出的功率,即,故D项所指正是这部分功率而非感应电流做功的总功率.
【答案】C
7.【解析】⑴匀速时,拉力与安培力平衡,F=BIL
得:
⑵金属棒a切割磁感线,产生的电动势E=BLv
回路电流 联立得:
⑶平衡时,棒和圆心的连线与竖直方向的夹角为θ,
得:θ=60°
【答案】(1) (2) (3)
8.【解析】(1)设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v,产生的电动势为E = BLv…
电路中电流 I = ……………对ab棒,由平衡条件得 mg-BIL = 0…
解得 v =
(2) 由能量守恒定律:mg(d0 + d) = E电 + mv2
解得 ,
(3)设棒刚进入磁场时的速度为v0,由mgd0 = mv02,得v0 =
棒在磁场中匀速时速度为v = ,则
1 当v0=v,即d0 = 时,棒进入磁场后做匀速直线运
2 当v0 < v,即d0 <时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动
3 当v0>v,即d0>时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动
【答案】(1) (2) (3)
9.【解析】(1)匀速下降时,金属杆匀速上升,回路中产生的感应电动势为:
则
对、整体有:
由以上式子解得:
(2)由(1)得:
由图象可知:
所以解得:
【答案】(1) (2)
10.【解析】(1)当金属棒匀速下滑时速度最大,设最大速度为vm,达到最大时则有
mgsinθ=F安 F安=ILB
其中 R总=6R 所以 mgsinθ= 解得最大速度
(2)R2上消耗的功率 其中
又
解以上方程组可得
当时,R2消耗的功率最大 最大功率
【答案】(1) (2)
11.【解析】(1)在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,磁场变化导致电路中产生感应电动势.电路为r与R并联,再与RL串联,电路的总电阻
=5Ω ①
此时感应电动势
=0.5×2×0.5V=0.5V ②
通过小灯泡的电流为:=0.1A ③
(2)当棒在磁场区域中运动时,由导体棒切割磁感线产生电动势,电路为R与RL并联,再与r串联,此时电路的总电阻
=2+Ω=Ω ④
由于灯泡中电流不变,所以灯泡的电流IL=0.1A,则流过棒的电流为
=
电动势 ⑥
解得棒PQ在磁场区域中v=1m/s
【答案】(1) 0.1A (2)运动的速度大小v=1m/s
12.【解析】(1)ab杆向右运动时,ab杆中产生的感应电动势方向为a→b,大小为E=BLv1,… 耐杆中的感应电流方向为d→c.cd杆受到的安培力方向水平向右
安培力大小为①
解①、③两式,ab杆匀速运动的速度为③
(2)ab杆所受拉力F=④
(3)设cd杆以v2速度向下运动h过程中,ab杆匀速运动了s距离
整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功
…
【答案】(1) (2) (3)
13.【解析】导轨在外力作用下向左加速运动,由于切割磁感线,在回路中要产生感应电流,导轨的bc边及金属棒PQ均要受到安培力作用PQ棒受到的支持力要随电流的变化而变化,导轨受到PQ棒的摩擦力也要变化,因此导轨的加速度要发生改变.导轨向左切割磁感线时,感应电动势 E=BLv ①
感应电流 ②
即 ③ 导轨受到向右的安培力F 1= BIL,金属棒PQ受到向上的安培力F2= BIL,导轨受到PQ棒对它的摩擦力,
根据牛顿第二定律,有
④
(1)当刚拉动导轨时,v=0,由③④式可知I=0时有最大加速度am,即
m/s2
(2)随着导轨速度v增大感应电流I增大而加速度a减小,当a=0时,导轨有最大速度vm,从④式可得
A
将A代入③式,得
m/s
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