《2020高考物理一轮复习专题10-10磁场变化产生的感应电动势问题千题精练.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020高考物理一轮复习专题10-10磁场变化产生的感应电动势问题千题精练.pdf（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】1/16 2020高考物理一轮复习专题 10-10 磁场变化产生的感应电动势问题千题精练编 辑：_时 间：_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】2/16 一选择题1（20 xx 考前冲刺）如图 7 甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角60斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B 随时间的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒 ab 垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒 ab在水平外力作用下始终处于静止状态规定ab 的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0t 时间内，图 8 中能
2、正确反映流过导体棒ab 的电流 i 和导体棒 ab 所受水平外力 F随时间 t 变化的图象是()【参考答案】D 2.(20 xx 吉林省市七校联考)一匝由粗细均匀的同种导线绕成的矩形导线框 abcd 固定不动，其中矩形区域efcd 存在磁场(未画出)，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度大小B随时间 t 均匀变化，且 k(k0)，已知 abfc 4L，bc5L，已知 L 长度的电阻为 r，则导线框 abcd 中的电流为()图 2A.B.C.D.25kL29r【参考答案】A 3.(20 xx 云南玉溪一中检测)如图 3 所示，三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场，虚线表示环的某条直径，已知
3、所有磁场的磁感应强度随时间【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】3/16 变化关系都满足Bkt，磁场方向如图所示。测得A环内感应电流强度为I，则B环和 C环内感应电流强度分别为()图 3A.IB I，IC0 B.IB I，IC2IC.IB2I，IC2I D.IB2I，IC0【参考答案】D【名师解析】C环中穿过圆环的磁感线完全抵消，磁通量为零，保持不变，所以没有感应电流产生，则IC0。根据法拉第电磁感应定律得EnnSkS，S是有效面积，可得ES，所以 A、B中感应电动势之比EA EB 12，根据欧姆定律得，IB2IA2I。选项 D正确。4.(20 xx 内蒙古部分学校高三上学期期末联考)
4、如图 6 甲所示，固定闭合线圈abcd 处于方向垂直纸面向外的磁场中，磁感线分布均匀，磁场的磁感应强度大小 B随时间 t 的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是()图 6A.t 1 s 时，ab 边受到的安培力方向向左B.t 2 s 时，ab 边受到的安培力为0C.t 2 s 时，ab 边受到的安培力最大D.t 4 s 时，ab 边受到的安培力最大【参考答案】B 5.(多选)在如图 10 甲所示的虚线框内有匀强磁场，设图甲所示磁场方向为正，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。边长为l，电阻为 R的正方形均匀线【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】4/16 框 abcd 有一半处在磁
5、场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab 边的发热功率为 P，则()图 10A.线框中的感应电动势为B0l2TB.线框中感应电流为2PRC.线框 cd 边的发热功率为P2D.b 端电势高于 a 端电势【参考答案】BD 6(20 xx南昌模拟)如图所示，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三个电阻R1、R2、R3的阻值之比为 123，导线的电阻不计。当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为I；当 S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流为 5I；当 S1、S3闭合，S2断开时，闭合回路中感应电流为()A0 B4IC6I D7I【参考答案】D【名师解析】因为R1R2R3123，可以设
6、 R1R，R2 2R，R3 3R；由电路图可知，当S1、S2闭合，S3断开时，电阻 R1与 R2组成闭合回路，设此时感应电动势是 E1，由欧姆定律可得E13IR。当 S2、S3闭合，S1断开时，电阻R2与 R3组成闭合回路，设感应电动势为E2，由欧姆定律可得E25I 5R25IR。当 S1、S3闭合，S2断开时，电阻 R1与 R3组成闭合回路，此时感应电动势 EE1E228IR，则此时的电流 I 7I，故选项 D正确。【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】5/16 7(20 xx合肥二模)如图甲所示，一个匝数n100 的圆形导体线圈，面积S10.4 m2，电阻 r 1。在线圈中存在面积
7、S20.3 m2 的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间 t 变化的关系如图乙所示。有一个R 2 的电阻，将其两端a、b 分别与图甲中的圆形线圈相连接，b 端接地，则下列说法正确的是()A圆形线圈中产生的感应电动势E6 VB在 04 s 时间内通过电阻 R的电荷量 q8 CC设 b 端电势为零，则 a 端的电势 a3 VD在 04 s 时间内电阻 R上产生的焦耳热Q 18 J【参考答案】D8.(20 xx北京卷)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
8、两圆环间的相互影响.下列说法中正确的是()A.Ea Eb=4 1,感应电流均沿逆时针方向B.Ea Eb=4 1,感应电流均沿顺时针方向C.EaEb=2 1,感应电流均沿逆时针方向D.EaEb=2 1,感应电流均沿顺时针方向【参考答案】B【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】6/16【名师解析】由法拉第电磁感应定律可知E=n,则 E=nR2.由于 Ra Rb=2 1,则EaEb=4 1.由楞次定律和安培定则可以判断产生顺时针方向的电流.选项 B 正确.9.(20 xx 陕西西安高三模拟)如图所示，质量为m的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁
9、感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线拉力的大小下列说法中正确的是()A.大于环重力 mg，并逐渐减小B.始终等于环重力mgC.小于环重力 mg，并保持恒定D.大于环重力 mg，并保持恒定【参考答案】A10.（安徽省市第一中学20 xx 届高三 5 月教学质量检测理科综合试题）如图甲，电阻率、横截面积为S的导线绕成的半径为R圆形导线框，以直径为界，左侧存在着垂直纸面的匀强磁场，方向以向外为正，磁感应强度B随时间的变化规律如图乙，则时间内（）t00t:A、导线框具有收缩且向左运动的趋势B、导线框中感应电流方向为顺时针C、导线框中感应电流大小为004RSBt【本资料精心搜集整理而
10、来，欢迎广大同仁惠存！】7/16 D、通过导线框横截面的电荷量为02RSB【参考答案】BC考点：法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律【名师点睛】由楞次定律可判断出电流的方向；由法拉第电磁感应定律可求得电动势；由电阻定律可以求出圆环的电阻；由欧姆定律求出电流；根据公式求电量。qIt11.如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力F 做功 WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功 W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为 Ek。则()AW1 Q
11、 BW2 W1 QCW1 Ek DWF WG EkQ【参考答案】BCD【名师解析】由能量守恒定律可知：磁铁克服磁场力做功W2，等于回路的电能，电能一部分转化为内能，另一部分转化为导体棒的机械能，所以W2 W1Q，故 A 错误，B 正确；以导体棒为对象，由动能定理可知，磁场力对导体棒做功 W1 Ek，故 C 正确；外力对磁铁做功与重力对磁铁做功之和为回路中的电能，也等于焦耳热和导体棒的动能，故D正确。12.（福建省市 20 xx 届高三毕业班高考模拟（一）理科综合试题）如图所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和 C2是半径都为 a 的两圆形磁场【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！
12、】8/16 区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感强度随时间按 B1=b+kt（k0）变化，C2中磁场的磁感强度恒为B2，一质量为 m、电阻为 r、长度为 L 的金属杆 AB穿过区域 C2的圆心 C2垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止。（轨道电阻不计，重力加速度大小为g。）则A通过金属杆的电流方向为从A到 B B通过金属杆的电流大小为aBmg22C定值电阻的阻值为mgaBkR322D整个电路中产生的热功率22BamgkP【参考答案】BD考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化【名师点睛】本题是电磁感应与力学知识的综合，掌握法拉第电
13、磁感应定律、闭合电路欧姆定律和平衡条件的应用，要注意产生感应电动势的有效面积等于圆面积，不是整个矩形面积。1C13.（西藏区第一高级中学20 xx 届高三下学期模拟考试（二）理科综合物理试题）如图所示，线圈A内有竖直向上的磁场，磁感应强度B随时间均匀增大；等离子气流（由高温高压的等电量的正、负离子组成）由左方连续【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】9/16 不断的以速度射入和两极板间的匀强磁场中，发现两直导线a、b 相互吸引，由此可判断和两极板间的匀强磁场方向为0v1P2P1P2PA、垂直纸面向外 B、垂直纸面向里C、水平向左 D、水平向右【参考答案】B考点：考查了楞次定律【名师点睛
14、】根据楞次定律判断出流经导线a 的电流方向，然后根据流经导线的电流同向时相互吸引，反向时相互排斥判断导线b 的电流的方向向下等离子流通过匀强磁场时，正离子向上偏转，负离子向下偏转，因此将在b 中形成向下的电流，由左手定则判定磁场的方向14(20 xx 吉林市二模)由法拉第电磁感应定律可知，若穿过某截面的磁通量为，则产生的感应电动势为。如图所示，竖直面内有一个闭合导线框ACD（由细软电阻丝制成）端点A、D固定。在以水平线段AD为直径的半圆形区域内，有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。设导线框的电阻恒为 r，圆的半径为 R，用两种方式使导线框上产生感应电流。方式一：将导线上的 C
15、点以恒定角速度 1（相对圆心 O）从 A点沿圆弧移动至 D点；方式二：以AD为轴，保持 ADC=45，将导线框以恒定的角速度2 转 90。则下列说法正确的是msintmcosetA方式一中，在 C从 A点沿圆弧移动到图中 ADC=30 位置的过程中，通过导线截面的电量为232BRrB方式一中，在 C沿圆弧移动到圆心O的正上方时，导线框中的感应电动势最大C若两种方式电阻丝上产生的热量相等，则2121【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】10/16 D若两种方式电阻丝上产生的热量相等，则4121【参考答案】AC【命题意图】本题考查了电磁感应、法拉第电磁感应定律、焦耳热、电量及其相关的知识点
16、。第一种方式穿过回路的磁通量，所产生的电动势为；第二种方式穿过回路的磁通量，所产生的电动势为，则两种方式所产生的正弦交流电动势的有效值之比为，时间满足，tBR121sin2111coseBRttBR222cos2222sineBRt2121EE122211tt2111EQtr2222EQtr21QQ2121，选项 C正确 D错误。15(20 xx 福建质检)如图，线圈 abcd 固定于分布均匀的磁场中，磁场方向垂直线圈平面。当磁场的磁感应强度B随时间 t 变化时，该磁场对ab 边的安培力大小恒定。下列描述B随 t 变化的图象中，可能正确的是【参考答案】B【命题意图】本题考查了电磁感应、安培力、
17、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律等知识点。【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】11/16【易错点拨】解答此题常见错误是：把题述磁场对ab 边的安培力大小恒定，误认为等同于电流恒定，从而误选A或 B。二计算题11(20 xx 安徽十校联考)如图甲所示，一个电阻值为R，匝数为 n 的圆形金属线圈与阻值为 2R的电阻 R1连接成闭合回路线圈的半径为r1，在线圈中半径为 r2 的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t 变化的关系图线如图乙所示图线与横、纵轴的截距分别为t0 和 B0，导线的电阻不计求 0 至 t1 时间内(1)通过电阻 R1的电流大小和方向；(2
18、)通过电阻 R1的电荷量 q【答案】(1),3Rt0)方向从 b 到 a(2)t1,3Rt0)【解析】(1)穿过闭合线圈的磁场的面积为Sr2由题图乙可知，磁感应强度B的变化率的大小为，根据法拉第电磁感应定律得：EnnS,t0)由闭合电路欧姆定律可知流过电阻R1的电流为I,3Rt0)再根据楞次定律可以判断，流过电阻R1的电流方向应由 b 到 a【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】12/16(2)0 至 t1 时间内通过电阻R1的电荷量为qIt1 t1,3Rt0)12(20 xx 高考浙江卷)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡线圈
19、的水平边长L01 m，竖直边长 H03 m，匝数为 N1 线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B010 T，方向垂直线圈平面向里线圈中通有可在020 A 范围内调节的电流 I 挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量(重力加速度取 g10 m/s2)(1)为使电磁天平的量程达到05 kg，线圈的匝数 N1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2100 匝、形状相同的线圈，总电阻R10 不接外电流，两臂平衡如图乙所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d01 m当挂盘中放质量为001 kg 的物
20、体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率【参考答案】(1)25 匝(2)0 1 T/s【名师解析】(1)线圈受到安培力FN1B0IL天平平衡 mg N1B0IL代入数据得 N125 匝(2)由电磁感应定律得EN2t即 EN2Ld【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】13/16 由欧姆定律得 I ER线圈受到的安培力FN2B0IL天平平衡 m gNB0 dL2R代入数据可得Bt01 T/s 2.（20 xx 武汉 5 月模拟考试）如图甲所示，在半径为R的圆柱形区域内存在方向竖直向上的匀强磁场，根据根据麦克斯韦电磁理论，当磁场均匀增加时，会在空间激发恒定的感生电场，其电场线是在水平面内的一
21、系列沿顺时针方向的同心圆，圆心与磁场区域的中心O重合。在半径为 r 的圆周上，感生电场的电场强度大小处处相等，并且可以用E=计算，式中为由于磁场均匀变化而在半径为 r 的圆周上产生的感生电动势。2 r如图乙所示，在图甲的磁场区域内，在光滑水平支撑面上放置一半径为r（r0），且质量和电荷量都均匀分布。在时间t0 内磁感应强度由 0均匀增大到 B0，此后保持 B0不变。（假设圆环的电荷量保持不变，忽略圆环上电荷运动时激发的磁场和相对论效应）（1）求时间 t0 内圆环所在位置感生电场的电场强度的大小E；（2）磁场增强时圆环开始绕圆心O 无摩擦地转动，求圆环匀速转动时的角速度大小；（3）当圆环匀速转动
22、时，试判断圆环上的电荷受到的洛伦兹力的方向，并求圆环中张力（或挤压力）的大小。（2）圆环转动的切线加速度大小：a=qE/m，【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】14/16 t0 时刻圆环转动的线速度大小：v=at，当磁感应强度保持B0 不变时，电场力为零，圆环匀速转动，角速度大小：=v/r。联立解得：=。02qBm（3）由左手定则，圆环上的电荷受到的洛伦兹力的方向指向圆心。在圆环上取一小段圆环，设其对应的圆心角为2，则有这一小段圆环带电荷量q=q，这一小段圆环质量 m=m，2222设圆环中张力大小为F，由牛顿运动定律：2Fsin+(q)B0r=(q)2r，因为很小 sin=联立解得：
23、F=-。2208q B rm负号表示方向与所设方向相反，即圆环中的挤压力大小为。2208q B rm3.如图甲所示，一个阻值为R、匝数为 n 的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻 R1连接成闭合回路。金属线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2 的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间 t 变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0 和 B0。导线的电阻不计。求0 至 t1时间内：(1)通过电阻 R1的电流大小和方向；(2)通过电阻 R1的电荷量 q 及电阻 R1上产生的热量。(2)0 至 t1 时间内通过电阻R1的电荷量为 qIt1 t1,3Rt0)电阻 R1上
24、产生的热量为 Q I2R1t1 rt1,9Rt)。答案(1),3Rt0)方向从 b 到 a(2)t1,3Rt0)rt1,9Rt)【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】15/16 4(20 xx全国丙卷)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 B1kt，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
25、。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。【名师解析】(1)在金属棒越过 MN之前，t 时刻穿过回路的磁通量为ktS设在从 t 时刻到 t t的时间间隔内，回路磁通量的变化量为，流过电阻R的电荷量为 q。由法拉第电磁感应定律有由欧姆定律有 i 由电流的定义有i 联立式得|q|t 由式得，在 t 0 到 t t0 的时间间隔内，流过电阻R的电荷量 q 的绝对值为|q|。式中，仍如式所示。由?式得，在时刻 t(t t0)穿过回路的总磁通量为t B0lv0(t t0)kSt?在 t 到 t t的时间间隔内，总磁通量的改变量为t(B0lv0 kS)t?由法拉第电磁感应定律得，回路感应电动势的大小为【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】16/16 t?由欧姆定律有 I?联立?式得f(B0lv0 kS)。?答案：(1)(2)B0lv0(tt0)kSt(B0lv0 kS)B0lR