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2019-2020年高考物理試題分類匯編 專題十 電磁感應 考點一　電磁感應現象　楞次定律 1.(xx北京理綜,20,6分)利用所學物理知識,可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相關問題。IC卡內部有一個由電感線圈L和電容C構成的LC振蕩電路。公交車上的讀卡機(刷卡時“嘀”的響一聲的機器)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波。刷卡時,IC卡內的線圈L中產生感應電流,給電容C充電,達到一定的電壓后,驅動卡內芯片進行數據處理和傳輸。下列說法正確的是(　　) A.IC卡工作所需要的能量來源于卡內的電池 B.僅當讀卡機發(fā)射該特定頻率的電磁波時,IC卡才能有效工作 C.若讀卡機發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率,則線圈L中不會產生感應電流 D.IC卡只能接收讀卡機發(fā)射的電磁波,而不能向讀卡機傳輸自身的數據信息 答案　B　 2.(xx山東理綜,17,6分)(多選)如圖,一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉動。現施加一垂直穿過圓盤的有界勻強磁場,圓盤開始減速。在圓盤減速過程中,以下說法正確的是(　　) A.處于磁場中的圓盤部分,靠近圓心處電勢高 B.所加磁場越強越易使圓盤停止轉動 C.若所加磁場反向,圓盤將加速轉動 D.若所加磁場穿過整個圓盤,圓盤將勻速轉動 答案　ABD　 考點二　法拉第電磁感應定律　自感和渦流 1.(xx課標Ⅰ,19,6分)(多選)1824年,法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針,如圖所示。實驗中發(fā)現,當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時,磁針也隨著一起轉動起來,但略有滯后。下列說法正確的是(　　) A.圓盤上產生了感應電動勢 B.圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動 C.在圓盤轉動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化 D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流,此電流產生的磁場導致磁針轉動 答案　AB　 2.(xx安徽理綜,19,6分)如圖所示,abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導軌,間距為l,導軌間有垂直于導軌平面的勻強磁場,磁感應強度大小為B,導軌電阻不計。已知金屬桿MN傾斜放置,與導軌成θ角,單位長度的電阻為r,保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導軌接觸良好)。則(　　) A.電路中感應電動勢的大小為 B.電路中感應電流的大小為 C.金屬桿所受安培力的大小為 D.金屬桿的熱功率為 答案　B　 3.(xx福建理綜,18,6分)如圖,由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內且處于方向豎直向下的勻強磁場B中。一接入電路電阻為R的導體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動,滑動過程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中(　　) A.PQ中電流先增大后減小 B.PQ兩端電壓先減小后增大 C.PQ上拉力的功率先減小后增大 D.線框消耗的電功率先減小后增大 答案　C　 4.(xx海南單科,2,3分)如圖,空間有一勻強磁場,一直金屬棒與磁感應強度方向垂直,當它以速度v沿與棒和磁感應強度都垂直的方向運動時,棒兩端的感應電動勢大小為ε;將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線,置于與磁感應強度相垂直的平面內,當它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時,棒兩端的感應電動勢大小為ε。則等于(　　) A. B. C.1 D. 答案　B　 5.(xx課標Ⅱ,15,6分)如圖,直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中,磁感應強度大小為B,方向平行于ab邊向上。當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉動時,a、b、c三點的電勢分別為Ua、Ub、Uc。已知bc邊的長度為l。下列判斷正確的是(　　) A.Ua>Uc,金屬框中無電流 B.Ub>Uc,金屬框中電流方向沿a-b-c-a C.Ubc=-Bl2ω,金屬框中無電流 D.Uac=Bl2ω,金屬框中電流方向沿a-c-b-a 答案　C　 6.(xx重慶理綜,4,6分)圖為無線充電技術中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數為n,面積為S。若在t1到t2時間內,勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈,其磁感應強度大小由B1均勻增加到B2,則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差φa-φb(　　) A.恒為 B.從0均勻變化到 C.恒為 - D.從0均勻變化到 - 答案　C　 10.(xx重慶理綜,7,15分)音圈電機是一種應用于硬盤、光驅等系統(tǒng)的特殊電動機。如圖是某音圈電機的原理示意圖,它由一對正對的磁極和一個正方形剛性線圈構成,線圈邊長為L,匝數為n,磁極正對區(qū)域內的磁感應強度方向垂直于線圈平面豎直向下,大小為B,區(qū)域外的磁場忽略不計。線圈左邊始終在磁場外,右邊始終在磁場內,前后兩邊在磁場內的長度始終相等。某時刻線圈中電流從P流向Q,大小為I。 (1)求此時線圈所受安培力的大小和方向。 (2)若此時線圈水平向右運動的速度大小為v,求安培力的功率。 答案　(1)nIBL　水平向右　(2)nIBLv 11.(xx浙江理綜,24,20分)小明同學設計了一個“電磁天平”,如圖1所示,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡。線圈的水平邊長L=0.1 m,豎直邊長H=0.3 m,匝數為N1。線圈的下邊處于勻強磁場內,磁感應強度B0=1.0 T,方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在0~2.0 A范圍內調節(jié)的電流I。掛盤放上待測物體后,調節(jié)線圈中電流使天平平衡,測出電流即可測得物體的質量。(重力加速度取g=10 m/s2) 圖1 (1)為使電磁天平的量程達到0.5 kg,線圈的匝數N1至少為多少? (2)進一步探究電磁感應現象,另選N2=100匝、形狀相同的線圈,總電阻R=10 Ω。不接外電流,兩臂平衡。如圖2所示,保持B0不變,在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強磁場,且磁感應強度B隨時間均勻變大,磁場區(qū)域寬度d=0.1 m。當掛盤中放質量為0.01 kg的物體時,天平平衡,求此時磁感應強度的變化率。 圖2 答案　(1)25　(2)0.1 T/s 12.(xx北京理綜,22,16分)如圖所示,足夠長的平行光滑金屬導軌水平放置,寬度L=0.4 m,一端連接R=1 Ω的電阻。導軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場,磁感應強度B=1 T。導體棒MN放在導軌上,其長度恰好等于導軌間距,與導軌接觸良好。導軌和導體棒的電阻均可忽略不計。在平行于導軌的拉力F作用下,導體棒沿導軌向右勻速運動,速度v=5 m/s。求: (1)感應電動勢E和感應電流I; (2)在0.1 s時間內,拉力的沖量IF的大小; (3)若將MN換為電阻r=1 Ω的導體棒,其他條件不變,求導體棒兩端的電壓U。 答案　(1)2 V　2 A　(2)0.08 Ns　(3)1 V 13.(xx海南單科,13,10分)如圖,兩平行金屬導軌位于同一水平面上,相距l(xiāng),左端與一電阻R相連;整個系統(tǒng)置于勻強磁場中,磁感應強度大小為B,方向豎直向下。一質量為m的導體棒置于導軌上,在水平外力作用下沿導軌以速率v勻速向右滑動,滑動過程中始終保持與導軌垂直并接觸良好。已知導體棒與導軌間的動摩擦因數為μ,重力加速度大小為g,導軌和導體棒的電阻均可忽略。求 (1)電阻R消耗的功率; (2)水平外力的大小。 答案　(1)　(2)+μmg 14.(xx江蘇單科,13,15分)做磁共振(MRI)檢查時,對人體施加的磁場發(fā)生變化時會在肌肉組織中產生感應電流。某同學為了估算該感應電流對肌肉組織的影響,將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈,線圈的半徑r=5.0 cm,線圈導線的截面積A=0.80 cm2,電阻率ρ=1.5 Ωm。如圖所示,勻強磁場方向與線圈平面垂直,若磁感應強度B在0.3 s內從1.5 T均勻地減為零,求:(計算結果保留一位有效數字) (1)該圈肌肉組織的電阻R; (2)該圈肌肉組織中的感應電動勢E; (3)0.3 s內該圈肌肉組織中產生的熱量Q。 答案　(1)6103 Ω　(2)410-2 V　(3)810-8 J 考點三　電磁感應中的圖象問題 1.(xx山東理綜,19,6分)如圖甲,R0為定值電阻,兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內。左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上,經二極管整流后,通過R0的電流i始終向左,其大小按圖乙所示規(guī)律變化。規(guī)定內圓環(huán)a端電勢高于b端時,a、b間的電壓uab為正,下列uab-t圖像可能正確的是(　　) 圖甲 圖乙 答案　C　 考點四　電磁感應的綜合問題 1.(xx江蘇單科,4,3分)如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應強度。下列各選項所示的載流線圈匝數相同,邊長MN相等,將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀態(tài)。若磁場發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是(　　) 答案　A　 6.(xx廣東理綜,35,18分)如圖(a)所示,平行長直金屬導軌水平放置,間距L=0.4 m。導軌右端接有阻值R=1 Ω的電阻。導體棒垂直放置在導軌上,且接觸良好。導體棒及導軌的電阻均不計。導軌間正方形區(qū)域abcd內有方向豎直向下的勻強磁場,b、d連線與導軌垂直,長度也為L。從0時刻開始,磁感應強度B的大小隨時間t變化,規(guī)律如圖(b)所示;同一時刻,棒從導軌左端開始向右勻速運動,1 s后剛好進入磁場。若使棒在導軌上始終以速度v=1 m/s 做直線運動,求: (1)棒進入磁場前,回路中的電動勢E; (2)棒在運動過程中受到的最大安培力F,以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流i與時間t的關系式。 (a) (b) 答案　(1)0.04 V (2)0.04 N　i=t-1(1 s≤t≤1.2 s) 7.(xx四川理綜,11,19分)如圖所示,金屬導軌MNC和PQD,MN與PQ平行且間距為L,所在平面與水平面夾角為α,N、Q連線與MN垂直,M、P間接有阻值為R的電阻;光滑直導軌NC和QD在同一水平面內,與NQ的夾角都為銳角θ,均勻金屬棒ab和ef質量均為m,長均為L,ab棒初始位置在水平導軌上與NQ重合;ef棒垂直放在傾斜導軌上,與導軌間的動摩擦因數為μ(μ較小),由導軌上的小立柱1和2阻擋而靜止?？臻g有方向豎直的勻強磁場(圖中未畫出)。兩金屬棒與導軌保持良好接觸。不計所有導軌和ab棒的電阻,ef棒的阻值為R,最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,忽略感應電流產生的磁場,重力加速度為g。 (1)若磁感應強度大小為B,給ab棒一個垂直于NQ、水平向右的速度v1,在水平導軌上沿運動方向滑行一段距離后停止,ef棒始終靜止,求此過程ef棒上產生的熱量; (2)在(1)問過程中,ab棒滑行距離為d,求通過ab棒某橫截面的電量; (3)若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平導軌上向右勻速運動,并在NQ位置時取走小立柱1和2,且運動過程中ef棒始終靜止。求此狀態(tài)下最強磁場的磁感應強度及此磁場下ab棒運動的最大距離。 答案　(1)m　(2)　(3)ab棒滑行距離為x時,ab棒在導軌間的棒長Lx為 Lx=L-2x cot θ 此時,ab棒產生電動勢Ex為Ex=Bv2Lx 流過ef棒的電流Ix為Ix= ef棒所受安培力Fx為Fx=BIxL 聯立~,解得Fx=(L-2x cot θ) 由式可得,Fx在x=0和B為最大值Bm時有最大值F1。 由題知,ab棒所受安培力方向必水平向左,ef棒所受安培力方向必水平向右,使F1為最大值的受力分析如圖所示,圖中fm為最大靜摩擦力,有 F1 cos α=mg sin α+μ(mg cos α+F1 sin α) 聯立,得Bm= 式就是題目所求最強磁場的磁感應強度大小,該磁場方向可豎直向上,也可豎直向下。 由式可知,B為Bm時,Fx隨x增大而減小,x為最大xm時,Fx為最小值F2,如圖可知 F2 cos α+μ(mg cos α+F2 sin α)=mg sin α 聯立,得 xm= 說明:式各1分,式2分,正確說明磁場方向得1分。 8.(xx天津理綜,11,18分)如圖所示,“凸”字形硬質金屬線框質量為m,相鄰各邊互相垂直,且處于同一豎直平面內,ab邊長為l,cd邊長為2l,ab與cd平行,間距為2l。勻強磁場區(qū)域的上下邊界均水平,磁場方向垂直于線框所在平面。開始時,cd邊到磁場上邊界的距離為2l,線框由靜止釋放,從cd邊進入磁場直到ef、pq邊進入磁場前,線框做勻速運動。在ef、pq邊離開磁場后,ab邊離開磁場之前,線框又做勻速運動。線框完全穿過磁場過程中產生的熱量為Q。線框在下落過程中始終處于原豎直平面內,且ab、cd邊保持水平,重力加速度為g。求 (1)線框ab邊將離開磁場時做勻速運動的速度大小是cd邊剛進入磁場時的幾倍; (2)磁場上下邊界間的距離H。 答案　(1)4倍　(2)+28l