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1、专题十一电磁感应考情探究课标解读考情分析备考指导考点内容电磁感应现象、楞次定律1.知道磁通量。通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。2.知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。3.探究影响感应电流方向的因素,理解楞次定律。4.了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。本专题主要内容有电磁感应现象的描述、感应电流方向的判断、感应电动势大小的计算、自感现象和涡流现象等。这部分是高考考查的重点内容。在高考中,电磁感应现象多与电路、力学、能量等知识相结合,综合性较高,因此,在复习时应深刻理解各知识点内容、注重训练和掌握综合性题目的分析思路和方法,
2、还要研究与实际生活、生产科技相结合的实际应用问题,便于全面提高分析解决综合性问题和实际应用问题的能力。用到的知识有:左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、平衡条件、牛顿运动定律、函数图像、动能定理和能量守恒定律等;高考既以选择题的形式命题,也以计算题的形式命题。学好本专题,可以培养同学们数形结合的推理能力和电路分析能力。法拉第电磁感应定律1.通过实验,理解法拉第电磁感应定律。2.通过实验,了解自感现象和涡流现象。3.能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。电磁感应中的综合应用熟练掌握运动学、动力学、恒定电流、电磁感应和能量等知识的综合应用。真题探
3、秘基础篇固本夯基基础集训考点一电磁感应现象、楞次定律1.(2017课标,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()答案A2.(2018河北石家庄二中期中,14,4分)(多选)如图所示,M为水平放置的橡胶圆盘,在其外侧面均匀地带有负电荷。在M正上方用丝线(未画出)悬挂一个闭合铝环N,铝环也处于水平面中,且M盘和N环的中心在同一条竖直线O1
4、O2上。现让橡胶圆盘由静止开始绕O1O2轴按图示方向逆时针加速转动,下列说法正确的是() A.铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向下B.铝环N对橡胶圆盘M的作用力方向竖直向上C.铝环N有扩大的趋势,丝线对它的拉力增大D.铝环N有缩小的趋势,丝线对它的拉力减小答案AD3.(2018湖北武汉名校联考)如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0T2时间内,直导线中电流向上,则在T2T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是()A.顺时针,向左B.逆时针,向右C.顺时针,向右D.逆时针,向左答案B4.(2018课标,20,6分
5、)(多选)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i,i的变化如图(b)所示,规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势() A.在t=T4时为零B.在t=T2时改变方向C.在t=T2时最大,且沿顺时针方向D.在t=T时最大,且沿顺时针方向答案AC考点二法拉第电磁感应定律5.(2018全国100所名校联考,2,4分)如图所示为利用电磁感应现象对电容器进行充电。已知匝数N=100匝、横截面积S=0.2 m2、电阻不计的圆形线圈MN处于垂直纸面向里的匀强磁场内,磁感应强度随时间按B=0.6+0.02t(T)的规律变化。处于磁场外的电阻
6、R=8 ,电容器的电容C=30 F,开关S闭合充电一段时间,最后达到稳定状态。下列说法中正确的是() A.充电过程中M点的电势高于N点的电势B.充电过程中通过电阻R的电荷量为1.210-5 CC.达到稳定状态后电阻R上的电压为0.4 VD.断开开关S,电容器放电答案B6.(2016北京理综,16,6分)如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为21,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是()A.EaEb=41,感应电流均沿逆时针方向B.EaEb=41,感应电流均沿顺时针方向C.E
7、aEb=21,感应电流均沿逆时针方向D.EaEb=21,感应电流均沿顺时针方向答案B考点三电磁感应中的综合应用7.(2018河北定州期中,17)(多选)如图甲所示,间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨左侧连接一定值电阻R。垂直导轨的导体棒ab在水平外力F作用下沿导轨运动,F随t变化的规律如乙图所示。在0 t0时间内,棒从静止开始做匀加速直线运动。乙图中t0、F1、F2为已知,棒和导轨的电阻不计。则()A.在t0以后,导体棒一直做匀加速直线运动B.在t0以后,导体棒先做加速直线运动,最后做匀速直线运动C.在0t0时间内,导体棒的加速度大小为2(F2-F1)RB2
8、L2t0D.在0t0时间内,通过导体棒横截面的电荷量为(F2-F1)t02BL答案BD8.如图所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37,宽度为0.5 m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1 。一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2 kg,接入电路的电阻为1 ,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8 T。将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6)() A.2.5 m/s1 WB.5 m/s1 WC
9、.7.5 m/s9 WD.15 m/s9 W答案B综合篇知能转换综合集训拓展一楞次定律的理解及应用1.如图所示,一个闭合三角形导线框位于竖直平面内,其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且很靠近(但不重叠)的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流。线框从实线位置由静止释放,在其后的运动过程中()A.线框中的磁通量为零时其感应电流也为零B.线框中感应电流方向为先顺时针后逆时针C.线框受到安培力的合力方向竖直向上D.线框减少的重力势能全部转化为电能答案C2.(多选)如图所示,圆形导体线圈a平放在绝缘水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管、电源和滑动变阻器连接成如图所示的
10、电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下列说法中正确的有()A.穿过线圈a的磁通量增大B.线圈a对水平桌面的压力小于其重力C.线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流D.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流答案BD3.(多选)如图甲所示,开关S闭合后电流表指针由中央向左偏,当把一个线圈A和这个电流表串联起来(图乙)后,将一个条形磁铁B插入或拔出线圈时,线圈中会产生感应电流,经观察发现,电流表指针由中央位置向右偏,这说明()A.如果磁铁的下端是N极,则磁铁正在远离线圈B.如果磁铁的下端是S极,则磁铁正在远离线圈C.如果磁铁的下端是N极,则磁铁正在靠近线圈D.如果磁铁的下端是S极,则磁铁正在靠近线
11、圈答案AD拓展二通电自感与断电自感的比较4.(2019河北唐山五校联考,5,4分)图示是演示自感现象的两个电路图,L1和L2是带铁芯的线圈,其电阻忽略不计,A1、A2与A3是三个完全相同的灯泡,D是理想二极管,R为定值电阻。下列说法正确的是() A.S1闭合瞬间,A1不亮;S2闭合瞬间,A2不亮、A3亮B.S1闭合瞬间,A1立即亮;S2闭合瞬间,A2、A3同时亮C.S1断开瞬间,A1突然闪亮,随后逐渐变暗;S2断开瞬间,A2闪亮一下,然后逐渐熄灭D.S1断开瞬间,A1突然闪亮,随后逐渐变暗;S2断开瞬间,A3逐渐熄灭答案C5.如图所示的电路,开关闭合,电路处于稳定状态,在某时刻t1突然断开开关
12、S,则通过电阻R1中的电流I随时间变化的图线可能是选项中的()答案D拓展三导体棒切割磁感线产生电动势的分析与计算6.如图所示,两根间距为l的光滑平行金属导轨与水平面夹角为,图中虚线下方区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于导轨平面向上。两金属杆质量均为m,电阻均为R,垂直于导轨放置。开始时金属杆ab处在距磁场上边界一定距离处,金属杆cd处在导轨的最下端,被与导轨垂直的两根小柱挡住。现将金属杆ab由静止释放,金属杆ab刚进入磁场便开始做匀速直线运动。已知重力加速度为g,导轨电阻忽略不计,则()A.金属杆ab进入磁场时感应电流的方向为由a到bB.金属杆ab进入磁场时速度大小为2mgRs
13、inB2l2C.金属杆ab进入磁场后产生的感应电动势为mgsinBlD.金属杆ab进入磁场后,金属杆cd对两根小柱的压力大小为零答案B7.(多选)如图xOy平面为光滑水平面,现有一长为d、宽为L的线框MNPQ在外力F作用下,沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动,空间存在竖直方向的磁场,磁感应强度B=B0 cos dx(式中B0为已知量),规定竖直向下方向为磁感应强度正方向,线框电阻为R。t=0时刻MN边恰好在y轴处,则下列说法正确的是()A.外力F为恒力B.t=0时,外力大小F=4B02L2vRC.通过线框的瞬时电流i=2B0LvcosvtdRD.经过t=dv,线框中产生的电热Q=2B02L2v
14、dR答案BCD拓展四电磁感应中的图像问题8.(多选)如图甲所示,闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁场的方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,规定垂直纸面向外为磁场的正方向,线框中顺时针的电流方向为感应电流的正方向,水平向右为安培力的正方向。关于线框中的感应电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图像,下列选项中正确的是()答案AC9.(多选)边长为a的闭合金属正三角形轻质框架,左边竖直且与磁场右边界平行,完全处于垂直于框架平面向里的匀强磁场中,现把框架匀速水平向右拉出磁场,如图所示,则下列图像与这一拉出过程相符合的是()答案BC10.如图a所示,在水平面
15、上固定有平行直金属导轨ab、cd,bd端接有电阻R,导体棒ef垂直放置在光滑导轨上,导轨电阻不计。导轨右端区域存在垂直导轨面的匀强磁场,且磁感应强度B随时间t的变化规律如图b所示。在t=0时刻,导体棒以速度v0从导轨的左端开始向右运动,经过时间2t0开始进入磁场区域,取磁场方向竖直向下为磁感应强度的正方向,导体回路中顺时针方向为电流正方向,则导体回路中的电流随时间t的变化规律图像可能是()答案A应用篇知行合一应用一探究电磁感应中的电路问题应用集训1.(多选)在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1 500匝,横截面积S=20 cm2,螺线管导线电阻r=1 ,R1=4 ,R2=5 ,C=30 F。
16、在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化,则下列说法中正确的是()A.螺线管中产生的感应电动势为1.2 VB.闭合S,电路中的电流稳定后电容器上极板带正电C.电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为510-2 WD.S断开后,通过R2的电荷量为1.810-5 C答案AD2.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A
17、应用二探究电磁感应中的功能问题应用集训1.(多选)水平放置足够长的光滑平行导轨,电阻不计,间距为L,左端连接的电源电动势为E,内阻为r,质量为m的金属杆垂直静放在导轨上,金属杆处于导轨间的部分电阻为R。整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,闭合开关,金属杆沿导轨做变加速运动直至达到最大速度,则下列说法正确的是()A.金属杆的最大速度大小为EBLB.此过程中通过金属杆的电荷量为mE2B2L2C.此过程中电源提供的电能为mE2B2L2D.此过程中金属杆产生的热量为mE22B2L2答案AC2.小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50 m,倾角=53
18、,导轨上端串接一个R=0.05 的电阻。在导轨间长d=0.56 m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T。质量m=4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连。CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24 m。一位健身者用恒力F=80 N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10 m/s2,sin 53=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)。求(1)CD棒进入磁场时速度v的大小;(2)CD棒进入磁场
19、时所受的安培力FA的大小;(3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q。答案(1)2.4 m/s(2)48 N(3)64 J26.88 J应用三探究电磁感应中的动力学问题应用集训1.(2016课标,24,12分)如图,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为。重力加速度大小为g。求(
20、1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;(2)电阻的阻值。答案(1)Blt0Fm-g(2)B2l2t0m2.(2018天津理综,12,20分)真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置。图1是某种动力系统的简化模型,图中粗实线表示固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨,电阻忽略不计。ab和cd是两根与导轨垂直、长度均为l、电阻均为R的金属棒,通过绝缘材料固定在列车底部,并与导轨良好接触,其间距也为l,列车的总质量为m。列车启动前,ab、cd处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,如图1所示。为使列车启动,需在M、N间连接电动势为E的直流电源,
21、电源内阻及导线电阻忽略不计。列车启动后电源自动关闭。(1)要使列车向右运行,启动时图1中M、N哪个接电源正极,并简要说明理由;(2)求刚接通电源时列车加速度a的大小;(3)列车减速时,需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁场区域,磁场宽度和相邻磁场间距均大于l。若某时刻列车的速度为v0,此时ab、cd均在无磁场区域,试讨论:要使列车停下来,前方至少需要多少块这样的有界磁场?图1图2答案(1)列车要向右运动,安培力方向应向右。根据左手定则,接通电源后,金属棒中电流方向由a到b、由c到d,故M接电源正极。(2)由题意,启动时ab、cd并联,设回路总电阻为R总,由电阻的串并联知识得R总
22、=R2设回路总电流为I,根据闭合电路欧姆定律有I=ER总设两根金属棒所受安培力之和为F,有F=IlB根据牛顿第二定律有F=ma联立式得a=2BElmR(3)设列车减速时,cd进入磁场后经t时间ab恰好进入磁场,此过程中穿过两金属棒与导轨所围回路的磁通量的变化为,平均感应电动势为E1,由法拉第电磁感应定律有E1=t其中=Bl2设回路中平均电流为I,由闭合电路欧姆定律有I=E12R设cd受到的平均安培力为F,有F=IlB以向右为正方向,设t时间内cd受安培力冲量为I冲,有I冲=-Ft同理可知,回路出磁场时ab受安培力冲量仍为上述值,设回路进出一块有界磁场区域安培力冲量为I0,有I0=2I冲设列车停
23、下来受到的总冲量为I总,由动量定理有I总=0-mv0联立式得I总I0=mv0RB2l3讨论:若I总I0恰为整数,设其为n,则需设置n块有界磁场;若I总I0不是整数,设I总I0的整数部分为N,则需设置N+1块有界磁场。应用四探究解决滑轨类问题的方法应用集训1.(2017上海单科,20,16分)如图,光滑平行金属导轨间距为L,与水平面夹角为,两导轨上端用阻值为R的电阻相连,该装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面。质量为m的金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v0从导轨底端开始运动,然后又返回到出发位置。在运动过程中,ab与导轨垂直且接触良好,不计ab和导轨的电阻及空气阻力。(1
24、)求ab开始运动时的加速度a;(2)分析并说明ab在整个运动过程中速度、加速度的变化情况;(3)分析并比较ab上滑时间和下滑时间的长短。答案本题考查电磁感应、闭合电路欧姆定律。动力学分析、能量转化与守恒定律。(1)利用楞次定律,对初始状态的ab受力分析得:mg sin +BIL=ma对回路分析I=ER=BLv0R联立得a=g sin +B2L2v0mR(2)上滑过程:由第(1)问中的分析可知,上滑过程加速度大小表达式为:a上=g sin +B2L2vmR上滑过程,a、v反向,做减速运动。利用式,v减小则a减小,可知,杆上滑时做加速度逐渐减小的减速运动。下滑过程:由牛顿第二定律,对ab受力分析得
25、:mg sin -B2L2vR=ma下a下=g sin -B2L2vmR因a下与v同向,ab做加速运动。由得v增加,a下减小,杆下滑时做加速度减小的加速运动。(3)设P点是上滑与下滑过程中经过的同一点P,由能量转化与守恒可知:12mvP上2=12mvP下2+QRQR为ab从P滑到最高点到再回到P点过程中R上产生的焦耳热。由QR0所以vP上vP下同理可推得ab上滑通过某一位置的速度大于下滑通过同一位置的速度,进而可推得v上v下由s=v上t上=v下t下得t上Uc,金属框中无电流B.UbUc,金属框中电流方向沿a-b-c-aC.Ubc=-12Bl2,金属框中无电流D.Uac=12Bl2,金属框中电流
26、方向沿a-c-b-a答案C8.(2018课标,17,6分)如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B(过程)。在过程、中,流过OM的电荷量相等,则BB等于()A.54B.32C.74D.2答案B9.(2015海南单科,13,10分)如图,两平行金属导轨位于同一水平面上,相距l,左端与一电阻R相连;
27、整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向竖直向下。一质量为m的导体棒置于导轨上,在水平外力作用下沿导轨以速率v匀速向右滑动,滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为,重力加速度大小为g,导轨和导体棒的电阻均可忽略。求(1)电阻R消耗的功率;(2)水平外力的大小。答案(1)B2l2v2R(2)B2l2vR+mgB组综合题组1.(2019课标,20,6分)(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的
28、方向如图(a)所示;磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t=0到t=t1的时间间隔内()A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为B0rS4t0D.圆环中的感应电动势大小为B0r24t0答案BC2.(2019课标,21,6分)(多选)如图,两条光滑平行金属导轨固定,所在平面与水平面夹角为,导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直,在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始
29、计时,到MN离开磁场区域为止,流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是()答案AD3.(2019课标,19,6分)(多选)如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示。下列图像中可能正确的是()答案AC4.(2018课标,18,6分)如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为32l的正方形金
30、属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是()答案D5.(2015福建理综,18,6分)如图,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中()A.PQ中电流先增大后减小B.PQ两端电压先减小后增大C.PQ上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先减小后增大答案C6.(2019天津理综,11,18分)如图所示,固定在水平面上间距为l
31、的两条平行光滑金属导轨,垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R,两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连,线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场,磁通量变化率为常量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。PQ的质量为m,金属导轨足够长、电阻忽略不计。(1)闭合S,若使PQ保持静止,需在其上加多大的水平恒力F,并指出其方向;(2)断开S,PQ在上述恒力作用下,由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ的电荷量为q,求该过程安培力做的功W。答案(1)Bkl3R方向水平向右 (2)12mv2-23kq7.(2016课标,25,
32、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
33、电阻的电荷量的绝对值;(2)在时刻t(tt0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。答案(1)kt0SR(2)B0lv0(t-t0)+kSt(B0lv0+kS)B0lRC组教师专用题组(2015天津理综,11,18分)如图所示,“凸”字形硬质金属线框质量为m,相邻各边互相垂直,且处于同一竖直平面内,ab边长为l,cd边长为2l,ab与cd平行,间距为2l。匀强磁场区域的上下边界均水平,磁场方向垂直于线框所在平面。开始时,cd边到磁场上边界的距离为2l,线框由静止释放,从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前,线框做匀速运动。在ef、pq边离开磁场后,ab边离开磁场之前,线框又做匀
34、速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q。线框在下落过程中始终处于原竖直平面内,且ab、cd边保持水平,重力加速度为g。求(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍;(2)磁场上下边界间的距离H。答案(1)4倍(2)Qmg+28l3年模拟时间:90分钟分值:90分一、单项选择题(共3分)1.(2018湖北宜昌元月调研)一种早期发电机原理示意图如图所示,该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成,两磁极相对于线圈平面对称,线圈圆心为O点。在磁极绕转轴匀速转动的过程中,当磁极与O点在同一条直线上时,穿过线圈的()A.磁通量最大,磁通量变化率最大B.
35、磁通量最大,磁通量变化率最小C.磁通量最小,磁通量变化率最大D.磁通量最小,磁通量变化率最小答案B二、多项选择题(每题4分,共24分)2.(2020届山东等级考模拟,12)竖直放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中,通有俯视顺时针方向的电流,其大小按图乙所示的规律变化。螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出),圆环轴线与螺线管轴线重合。下列说法正确的是()A.t=T4时刻,圆环有扩张的趋势B.t=T4时刻,圆环有收缩的趋势C.t=T4和t=3T4时刻,圆环内的感应电流大小相等D.t=3T4时刻,圆环内有俯视逆时针方向的感应电流答案BC3.(2020届湖北利川四中9月月
36、考,10)如图所示,在与斜面成角的两条光滑平行长导轨PQ和MN下端连接一个电阻R,质量为m的金属杆ab垂直PQ和MN导轨放置。在垂直于导轨PQ、MN所在平面上有大小为B的匀强磁场,杆和导轨的电阻不计。现对金属杆ab施加一个垂直于杆且平行于斜面的外力,使杆从静止开始做匀加速运动。在运动过程中,杆所受外力为F,安培力为F安,外力F的瞬时功率为PF,安培力的功率为PF安。则下列关于F、F安、PF、PF安随时间变化的图像可能正确的是()答案AB4.(2018湖北八校二联)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场,地磁N极位于地理南极附近。如图所示,在湖北某中学实验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体
37、线框abcd,线框的ad边沿南北方向,ab边沿东西方向,下列说法正确的是()A.若使线框向东平移,则a点电势比d点电势低B.若使线框向北平移,则a点电势等于b点电势C.若以ad边为轴,将线框向上翻转90,则翻转过程线框中电流方向始终为adcba方向D.若以ab边为轴,将线框向上翻转90,则翻转过程线框中电流方向始终为adcba方向答案AC5.(2019河北衡水中学高考模拟九)如图所示,导体棒PQ沿两平行导轨从图中位置以速度v向右匀速通过一正方形磁场区域,ac垂直于导轨且平行于导体棒,ac右侧的磁感应强度是左侧的2倍且方向相反,导轨和导体棒的电阻均不计,下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图像正确的是(规定电流由M经R到N为正方向,安培力向左为正方向)()答案AC6.(2019河北衡水中学高考模拟八)如图所示为两光滑金属导轨MNQ和GHP,其中MN和GH部分为竖直的半圆形导轨,NQ和HP部分为水平平行导轨,整个装置置于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。有两个长均为l、质量均为m、电阻均为R的导体棒垂直导轨放置且始终与导轨接触良好,其中导体棒