高考物理专题11电磁感应备考强化训练29电磁感应定律感生电动势自感新人教版.doc
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1、1 / 24【2019【2019 最新最新】精选高考物理专题精选高考物理专题 1111 电磁感应备考强化训练电磁感应备考强化训练 2929 电磁感应定律感生电动势自感新人教版电磁感应定律感生电动势自感新人教版本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于通过训练,更加熟练地掌握和运用法拉第电磁感应定律或以及楞次定律去解决问题。即确定感生电动势的大小、方向,了解自感现象及其在日光灯中的应用。通过理论和实际的结合,不仅加深对法拉第电磁感应定律的理解,也极大地提高我们分析问题、解决问题的能力。全卷 16题,总计 130 分,选做题 11 道备用。
2、tnEtBSnE一、破解依据一、破解依据欲解“感应电动势的大小”一类问题,大致可用以下几条依据:产生感应电流的条件:穿过回路的“磁通量发生变化” 。回路是“闭合”的。感生电动势大小:其中, ,n 为回路匝数,S 为回路面积。.tBSntnESB 方向:楞次定律即应用“增反减同” “不变为零”原则,再配合“安培”定则。电动势与电源内的电流两者方向一致。重要推论: ,其中 q、R 分别为流过单匝回路的电荷量及其电阻。Rq“回路”所受的磁场力:对应“增反减同”规律则有“来拒去2 / 24留”的规律。此类问题常涉及外电路变换、变化以及电流、电压、功率、效益等,则需综合应用“恒定电流”的有关概念和规律。
3、亦常涉及功能联系(如动能定理)、能量转化和守恒,则宜采用相应手段处理。二、精选习题二、精选习题选择题(每小题选择题(每小题 5 5 分,共分,共 5050 分)分)1.(14 江苏)如图所示,一正方形线圈的匝数为 n,边长为 a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。在 t 时间内,磁感应强度的方向不变,大小由 B 均匀地增大到 2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )A. B. C. D. 22Ba t22nBa t2nBa t22nBa t2.2.(1515 重庆)题图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,重庆)题图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为,面积为线圈匝
4、数为,面积为. .若在到时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右若在到时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由均匀增加到,则该段时间线圈两端穿过线圈,其磁感应强度大小由均匀增加到,则该段时间线圈两端a a 和和 b b 之间的电势差之间的电势差( ( ) )nS1t2t1B2BabA.恒为 B. 从 0 均匀变化到 2121()nS BB tt 2121()nS BB tt C.恒为 D.从 0 均匀变化到2121()nS BB tt3 / 242121()nS BB tt3.3.(1616 浙江)如图所示,浙江)如图所示,a a、b b 两个闭合正方形线圈用同样的导两个闭合正
5、方形线圈用同样的导线制成,匝数均为线制成,匝数均为 1010 匝,边长匝,边长 la=3lbla=3lb,图示区域内有垂直纸面向,图示区域内有垂直纸面向里的均强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的里的均强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则相互影响,则( ( ) )A两线圈内产生顺时针方向的感应电流 Ba、b 线圈中感应电动势之比为 9:1Ca、b 线圈中感应电流之比为 3:4 Da、b 线圈中电功率之比为 3:14.4.(1717 北京)图北京)图 a a 和图和图 b b 是教材中演示自感现象的两个电路图,是教材中演示自感现象的两个电路图,L1L1
6、和和 L2L2 为电感线圈实验时,断开开关为电感线圈实验时,断开开关 S1S1 瞬间,灯瞬间,灯 A1A1 突然闪亮,突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关随后逐渐变暗;闭合开关 S2S2,灯,灯 A2A2 逐渐变亮,而另一个相同的灯逐渐变亮,而另一个相同的灯A3A3 立即变亮,最终立即变亮,最终 A2A2 与与 A3A3 的亮度相同下列说法正确的是的亮度相同下列说法正确的是( ( ) )a bA图 a 中,A1 与 L1 的电阻值相同B图 a 中,闭合 S1,电路稳定后,A1 中电流大于 L1 中电流C图 b 中,变阻器 R 与 L2 的电阻值相同D图 b 中,闭合 S2 瞬间,L2 中电流与变阻
7、器 R 中电流相等5.5.(1616 北京)如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环北京)如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环 a a、b b,磁,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度 B B 随时间均匀增大。两圆随时间均匀增大。两圆坏半径之比为坏半径之比为 2:12:1,圆环中产生的感应电动势分别为,圆环中产生的感应电动势分别为 EaEa 和和 EbEb,不考,不考4 / 24虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是( ( ) )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
8、. Ea:Eb=2:1,感应电流均沿逆时针方向D. Ea:Eb=2:1,感应电流均沿顺时针方向6.6. (1414 四川)如图所示,不计电阻的光滑四川)如图所示,不计电阻的光滑 U U 形金属框水平放形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板置,光滑、竖直玻璃挡板 H H、P P 固定在框上,固定在框上,H H、P P 的间距很小质的间距很小质量为量为 0.20.2 kgkg 的细金属杆的细金属杆 CDCD 恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为框接触良好并围成边长为 1 1 m m 的正方形,其有效电阻为的正方形,其有效电阻为 0.10.1 .此
9、此时在整个空间加方向与水平面成时在整个空间加方向与水平面成 3030角且与金属杆垂直的匀强磁场,角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是磁感应强度随时间变化规律是 B B(0.4(0.40.2t)0.2t) T T,图示磁场方向为,图示磁场方向为正方向框、挡板和杆不计形变则正方向框、挡板和杆不计形变则( ( ) )At1 s 时,金属杆中感应电流方向从 C 到 DBt3 s 时,金属杆中感应电流方向从 D 到 CCt1 s 时,金属杆对挡板 P 的压力大小为 0.1 NDt3 s 时,金属杆对挡板 H 的压力大小为 0.2 N7.7. (1515 山东)如图甲,山东)如图甲,R0
10、R0 为定值电阻,两金属圆环固定在同为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为一绝缘平面内。左端连接在一周期为 T0T0 的正弦交流电源上,经二极的正弦交流电源上,经二极管整流后,通过管整流后,通过 R0R0 的电流的电流 i i 始终向左,其大小按图乙所示规律变化。始终向左,其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环规定内圆环 a a 端电势高于端电势高于 b b 端时,间的电压为端时,间的电压为 uabuab 正,下列正,下列 uab-tuab-t图像可能正确的是图像可能正确的是( ( ) )图5 / 248.8. (1616 江苏)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体江
11、苏)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音,下列说法正确的有流经电路放大后传送到音箱发出声音,下列说法正确的有( ( ) )(A)选用铜质弦,电吉他仍能正常工作(B)取走磁体,电吉他将不能正常工作(C)增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势(D)弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化9.9. ( ( 1414 安徽安徽) )英国物理学家麦克斯韦认为英国物理学家麦克斯韦认为, ,磁场变化时会在空磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示间激发感生电场
12、。如图所示, ,一个半径为一个半径为 r r 的绝缘细圆环水平放置的绝缘细圆环水平放置, ,环内存在竖直向上的匀强磁场环内存在竖直向上的匀强磁场 B,B,环上套一带电荷量为环上套一带电荷量为+q+q 的小球的小球, ,已已知磁感应强度知磁感应强度 B B 随时间均匀增加随时间均匀增加, ,其变化率为其变化率为 k,k,若小球在环上运动若小球在环上运动一周一周, ,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( ( ) ) A.0 B. r2qk C.2r2qk D.r2qk2110.10.(1616 上海)如图(上海)如图(a a),螺线管内有平行于轴线的外加匀
13、强),螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框磁场,以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框 abcdabcd 相连,相连,导线框内有一小金属圆环导线框内有一小金属圆环 L L,圆环与导线框在同一平面内。当螺线,圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度管内的磁感应强度 B B 随时间按图(随时间按图(b b)所示规律变化时)所示规律变化时( ( ) )(A)在 t1t2 时间内,L 有收缩趋势(B)在 t2t3 时间内,L 有扩张趋势(C)在 t2t3 时间内,L 内有逆时针方向的感应电流(D)在 t3t4 时间内,L 内有顺时针方向的感应电
14、流填空题(共填空题(共 2020 分)分)6 / 24(1010 分)如图所示是日光灯的电路图,它主要是由灯管、镇分)如图所示是日光灯的电路图,它主要是由灯管、镇流器和起动器组成的,镇流器是一个带铁芯的线圈,起动器的构造流器和起动器组成的,镇流器是一个带铁芯的线圈,起动器的构造如图如图 8 8为了便于起动,常在起动器两极并上一纸质电容器为了便于起动,常在起动器两极并上一纸质电容器 C.C. 某班某班教室的一盏日光灯出现灯管两端亮而中间不亮的故障,经检查发现教室的一盏日光灯出现灯管两端亮而中间不亮的故障,经检查发现灯管是好的,电压正常,镇流器无故障,其原因可能是灯管是好的,电压正常,镇流器无故障
15、,其原因可能是 ,你能用什么简易方法使日光灯正常发光?,你能用什么简易方法使日光灯正常发光? 。12.12.(1515 江苏)江苏) (1010 分)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电分)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律,实验装置如题磁阻尼作用的运动规律,实验装置如题 11-111-1 图所示,打点计时器的图所示,打点计时器的电源为电源为 50Hz50Hz 的交流电的交流电(1)下列实验操作中,不正确的有_A将铜管竖直地固定在限位孔的正下方B纸带穿过限位孔,压在复写纸下面C用手捏紧磁铁保持静止,然后轻轻地松开让磁铁下落D在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源(2)该同学按照
16、正确的步骤进行试验(记为“实验” ) ,将磁铁从管口处释放,打出一条纸带,取开始下落的一段,确定一合适的点为 O 点,每隔一个计时点取一个计数点,标为 1、2、3.8,用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到 O 点的距离,记录在纸带上,如题 11-2 图所示计算相邻计时点间的平均速度,粗略地表示各计数点的速度,抄入下表,请将表中的数据补充完整v(3)分析上表的实验数据可知:在这段纸带记录的时间内,磁铁运动速度的变化情况是_;磁铁受到阻尼作用的变化情况是7 / 24_.(4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管,重复上述实验操作(记为实验) ,结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相
17、同,请问实验是为了说明说明?对比实验和的结果得到什么结论?计算题(共计算题(共 5050 分)分)13.(1313.(13 重庆重庆) )(1515 分)小明在研究性学习中设计了一种可测量分)小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验磁感应强度的实验, ,其装置如图所示。在该实验中其装置如图所示。在该实验中, ,磁铁固定在水平磁铁固定在水平放置的电子测力计上放置的电子测力计上, ,此时电子测力计的读数为此时电子测力计的读数为 G1,G1,磁铁两极之间的磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场磁场可视为水平匀强磁场, ,其余区域磁场不计。直铜条其余区域磁场不计。直铜条 ABAB 的两端通的两
18、端通过导线与一电阻连接成闭合回路过导线与一电阻连接成闭合回路, ,总阻值为总阻值为 R R。若让铜条水平且垂直。若让铜条水平且垂直于磁场于磁场, ,以恒定的速率以恒定的速率 v v 在磁场中竖直向下运动在磁场中竖直向下运动, ,这时电子测力计的这时电子测力计的读数为读数为 G2,G2,铜条在磁场中的长度为铜条在磁场中的长度为 L L。(1)判断铜条所受安培力的方向,G1 和 G2 哪个大?(2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小。14.14.(高考经典模拟)(高考经典模拟)(1515 分)如图甲所示,相距为分)如图甲所示,相距为 L L 的光滑平的光滑平行金属导轨水平放置,导轨
19、一部分处在以行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以 OOOO为右边界匀强磁场为右边界匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为中,匀强磁场的磁感应强度大小为 B B,方向垂直导轨平面向下,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电阻导轨右侧接有定值电阻 R R,导轨电阻忽略不计。在距边界,导轨电阻忽略不计。在距边界 OOOO也也为为 L L 处垂直导轨放置一质量为处垂直导轨放置一质量为 m m、电阻、电阻 r r 的金属杆的金属杆 abab。(1)若 ab 杆在恒力作用下由静止开始向右运动 3L 距离,其速度位移的关系图像如图(b) 所示,求此过程中电阻 R 上产生的焦耳热8 / 24Q1 和 ab
20、杆在刚离开磁场时的加速度大小 a。(2)若 ab 杆固定在导轨上的初始位置,磁场的磁感应强度按B=B0cost 的规律由 B0 减小到零,已知此过程中电阻 R 上产牛的焦耳热为 Q2,求 的大小。 15.15.(1313 江苏)江苏)(15(15 分分) )如图所示如图所示, ,匀强磁场中有一矩形闭合线匀强磁场中有一矩形闭合线圈圈 abcd,abcd,线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场垂直. . 已知线圈的匝数已知线圈的匝数 N N =100,=100,边长边长 abab =1.=1. 0 0 m m、bcbc =0.=0. 5 5 m,m,电阻电阻 r r =2=2 . 磁感应强度磁感应强度
21、B B 在在 0 0 11 s s 内从零内从零均匀变化到均匀变化到 0.0. 2 2 T.T. 在在 1 1 55 s s 内从内从 0.0. 2 2 T T 均匀变化到均匀变化到-0.-0. 2 2 T,T,取垂直纸面向里为磁场的正方向取垂直纸面向里为磁场的正方向. . 求求: :(1)0. 5 s 时线圈内感应电动势的大小 E 和感应电流的方向;(2)在 15 s 内通过线圈的电荷量 q;(3)05 s 内线圈产生的焦耳热 Q. 1616(1515 浙江)(浙江)(1515 分)小明同学设计了一个分)小明同学设计了一个“电磁天平电磁天平”,如,如图图 1 1 所示,等臂天平的左臂为挂盘,
22、右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。线圈的水平边长线圈的水平边长 L=0.1mL=0.1m,竖直边长,竖直边长 H=0.3mH=0.3m,匝数为。线圈的下边处,匝数为。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有于匀强磁场内,磁感应强度,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在可在 02.0A02.0A 范围内调节的电流范围内调节的电流 I I。挂盘放上待测物体后,调节线圈。挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使得天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。(重力加速中电流使得天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取)度
23、取)1N01.0BT210/gm s(1)为使电磁天平的量程达到 0.5kg,线圈的匝数至少为多少图-9 / 241N(2)进一步探究电磁感应现象,另选匝、形状相同的线圈,总电阻,不接外电流,两臂平衡,如图 2 所示,保持不变,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。当挂盘中放质量为 0.01kg 的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率。2100N 10R 0B0.1dmB t ( (四四) )选做题选做题17.17.(1414 徐州一中模拟)徐州一中模拟)5.5. 如图所示,两相同灯泡如图所示,两相同灯泡A1A1、A2A2,A1A1 与一理
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