2014高考物理考前押题4电磁感应现象及电磁感应规律的应用

-1-2014高考物理考前押题：电磁感应现象及电磁感应规律的应用(在1～9题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～9题有多项符合题目要求．)1．如图4－9－19所示，虚线MN表示正方形金属框的一条对称轴，A、B、C是三个磁感线均匀分布的有界磁场区，区内磁感应强度随时间变化的规律都满足B＝kt，金属框按照图示方式处在磁场中，测得金属框在A区中的感应电流为I0，在B区和C区内感应电流分别为IB、IC，以下判断中正确的是()．图4－9－19A．IB＝2I0，IC＝2I0B．IB＝2I0，IC＝0C．IB＝0，IC＝0D．IB＝I0，IC＝0解析A、B、C的磁通量分别为ΦA＝BL22，ΦB＝BL2和ΦC＝0，由法拉第电磁感应定律得，EA＝kL22，EB＝kL2和EC＝0.回路的电阻一定，由I＝ER，可知IB＝2I0，IC＝0，则选项B正确．答案B2．如图4－9－20，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为()．图4－9－20A．c→a,2∶1B．A→c,2∶1C．A→c,1∶2D．c→a,1∶2解析用右手定则判断出两次金属棒MN中的电流方向为N→M，所以电阻R中的电流方向a→c.由电动势公式E＝Blv可知：E1E2＝Blv2Blv＝12，故选项C正确．答案C3．如图4－9－21所示，边长为L、电阻不计的n匝正方形金属线框位于竖直平面内，连接的-2-小灯泡的额定功率、额定电压分别为P、U，线框及小灯泡的总质量为m，在线框的下方有一匀强磁场区域，区域宽度为l，磁感应强度方向与线框平面垂直，其上、下边界与线框底边均水平．线框从图示位置开始静止下落，穿越磁场的过程中，小灯泡始终正常发光．则()．图4－9－21A．有界磁场宽度lLB．磁场的磁感应强度应为mgUPLC．线框匀速穿越磁场，速度恒为PmgD．线框穿越磁场的过程中，灯泡产生的焦耳热为mgL解析因线圈穿越磁场过程中小灯泡正常发光，故线圈匀速穿越磁场，且线框长度L和磁场宽度l相同，A错；匀速穿越，故重力和安培力相等，mg＝nBIL＝nBPUL，得B＝mgUnPL，B错；匀速穿越，重力做功的功率等于电功率，即mgv＝P，得v＝Pmg，C对；线框穿越磁场时，通过的位移为2L，且重力做功完全转化为焦耳热，故Q＝2mgL，D错．答案C4．磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E－t关系如图4－9－22所示．如果只将刷卡速度改为v02，线圈中的E－t关系图可能是()．图4－9－22-3-解析当以不同速度刷卡时，磁卡的不同的磁化区经过线圈时，线圈内的磁通量的变化量ΔΦ是相同的，刷卡速度由v0变为v02时，完成相同磁通量变化的时间Δt变为原来的2倍，由E＝nΔΦΔt得线圈产生的感应电动势相应的都变为原来的12，故D选项正确．答案D5．两根相距为L的足够长的金属弯角光滑导轨如图4－9－23所示放置，它们有一边在水平面内，另一边与水平面的夹角为37°.质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨的电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v沿导轨匀速运动时，cd杆恰好处于静止状态，重力加速度为g，以下说法正确的是()．图4－9－23A．ab杆所受拉力F的大小为mgsin37°B．回路中电流为mgsin37°BLC．回路中电流的总功率为mgvsin37°D．m与v大小的关系为m＝B2L2v2Rgtan37°解析对cd杆，BILcos37°＝mgsin37°，对ab杆，F＝BIL，联立解出ab杆所受拉力F的大小为F＝mgtan37°，故A错；回路中电流为I＝mgtan37°BL，故B错；回路中电流的总功率为Fv＝mgvtan37°，故C错；I＝BLv2R，又I＝mgtan37°BL，故m＝B2L2v2Rgtan37°，故D对．-4-答案D6．如图4－9－24所示电路，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用．金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中，以下说法正确的是()．图4－9－24A．作用在金属棒上各力的合力做功为零B．重力做的功等于系统产生的电能C．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热D．金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热解析根据动能定理，合力做的功等于动能的增量，故A对；重力做的功等于重力势能的减少，重力做的功等于克服F所做的功与产生的电能之和，而克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热，所以B、D错，C对．答案AC7．如图4－9－25所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流．释放导线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中()．图4－9－25A．导线框中感应电流方向依次为ACBA→ABCA→ACBAB．导线框的磁通量为零时，感应电流却不为零C．导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上D．导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动解析根据安培定则可知导线上方的磁场方向垂直于纸面向外，下方的磁场方向垂直于纸面向里，而且越靠近导线磁场越强，所以闭合导线框ABC在下降过程中，导线框内垂直于纸面向外的磁通量先增大，当增大到BC边与导线重合时，达到最大，再向下运动，导线框内垂直于纸面向外的磁通量逐渐减小至零，然后随导线框的下降，导线框内垂直于纸面向里的磁通量增大，当增大到A点与导线重合时，达到最大，继续下降时由于导线框逐渐远离导线，使导线框内垂直于纸面向里的磁通量再逐渐减小，所以根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍内部磁通量的变化，所以感应电流的磁场先向内，再向外，最后向内，所以导线框中感应电流方向依次为ACBA→ABCA→ACBA，选项A正确；当导线框内的磁通量为零时，内部的磁通量仍然在变化，有感应电动势产生，所以感应电流不为零，选项B正确；根据对楞次定-5-律的理解，感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动，由于导线框一直向下运动，所以导线框所受安培力的合力方向一直向上，不为零，选项C、D错误．答案AB8．如图4－9－26所示，足够长的光滑斜面上中间虚线区域内有一垂直于斜面向上的匀强磁场，一正方形线框从斜面底端以一定初速度上滑，线框越过虚线进入磁场，最后又回到斜面底端，则下列说法中正确的是()．图4－9－26A．上滑过程线框中产生的焦耳热等于下滑过程线框中产生的焦耳热B．上滑过程线框中产生的焦耳热大于下滑过程线框中产生的焦耳热C．上滑过程线框克服重力做功的平均功率等于下滑过程中重力的平均功率D．上滑过程线框克服重力做功的平均功率大于下滑过程中重力的平均功率解析考查电磁感应中的功能关系，本题关键是理解上滑经过磁场的末速度与下滑经过磁场的初速度相等，由切割磁感线的效果差别，得A错，B对．因过程中有能量损失，上滑平均速度大于下滑平均速度，用时t上t下．重力做功两次相同由P＝Wt可知C错，D对．答案BD9．如图4－9－27所示，间距l＝0.4m的光滑平行金属导轨与水平面夹角θ＝30°，正方形区域abcd内匀强磁场的磁感应强度B＝0.2T，方向垂直于斜面．甲、乙两金属杆电阻R相同、质量均为m＝0.02kg，垂直于导轨放置．起初，甲金属杆处在磁场的上边界ab上，乙在甲上方距甲也为l处．现将两金属杆同时由静止释放，并同时在甲金属杆上施加一个沿着导轨的拉力F，使甲金属杆始终以a＝5m/s2的加速度沿导轨匀加速运动，已知乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动，取g＝10m/s2，则()．图4－9－27A．每根金属杆的电阻R＝0.016ΩB．甲金属杆在磁场中运动的时间是0.4sC．甲金属杆在磁场中运动过程中F的功率逐渐增大D．乙金属杆在磁场中运动过程中安培力的功率是0.1W-6-解析由牛顿第二定律可得乙金属杆的加速度a2＝gsin30°＝5m/s2，与甲在磁场中的加速度相同，当乙刚进入磁场时，甲恰离开磁场，由平衡条件知，mgsin30°＝B2l2vm2R，而vm＝2a2l＝2m/s，解得R＝0.064Ω，甲在磁场中运动的时间t＝vma＝0.4s，则选项A错误，B正确；甲在磁场中，由牛顿第二定律得，F＋mgsin30°－B2l2v2R＝ma，则F＝B2l2v2R，F的功率P＝Fv＝B2l2v22R随v的增大而增大，选项C正确；乙在磁场中做匀速运动，安培力的功率P′＝B2l2v2m2R＝0.2W，则选项D错误．答案BC10．(2013·重庆卷，7)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，其装置如图4－9－28所示．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．直铜条AB两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度为L.图4－9－28(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．解析(1)铜条所受安培力的方向可由左手定则判断为竖直向上．由牛顿第三定律知，铜条会对磁铁有向下的压力，因此G2＞G1.(2)由题意知：F安＝G2－G1，F安＝BILI＝BLvR解得B＝1LG2－G1Rv答案(1)向上，G2＞G1(2)F安＝G2－G1，B＝1LG2－G1Rv11．如图4－9－29所示，一对光滑的平行金属导轨(电阻不计)固定在同一水平面内，导轨足够长且间距为L，左端接有阻值R的电阻，一质量为m、长度为L的金属棒MN放置在导轨上，棒的电阻为r，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，棒在水平向右的外力作用下，由静止开始做加速运动，保持外力的功率P不变，经过时间t导体棒最终做匀速运动．求：-7-图4－9－29(1)导体棒匀速运动时的速度是多少？(2)t时间内回路中产生的焦耳热是多少？解析(1)I＝BlvR＋r①F安＝BIl②F＝F安③P＝Fv④由①②③④得：v＝PR＋rB2l2＝PR＋rBl(2)由能量守恒得：Pt＝Q＋12mv2Q＝Pt－12mv2＝Pt－mPR＋r2B2l2答案(1)PR＋rBl(2)Pt－mPR＋r2B2l212．如图4－9－30所示，一边长为a的正方形导线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直于导线框所在平面向里，导线框的左端通过导线接一对水平放置的金属板，两板间的距离为d，板长l＝3d.t＝0时，磁场的磁感应强度从B0开始均匀增加，同时，在金属板的左侧有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以v0的初速度沿两板间的中线向右射入两板间，恰好从下板的边缘射出，忽略粒子的重力作用．求：图4－9－30(1)粒子在板间运动过程，两板间的电势差．(2)粒子从两板间离开瞬间，磁感应强度B的大小．解析(1)射入的粒子在两板间运动，有l＝3d＝v0t①qUd＝ma0②y＝12a0t2＝d2③由以上各式解得两板间的电势差U＝mv209q④(2)由法拉第电磁感应定律得U＝ΔΦΔt＝a2ΔBΔt⑤-8-因磁感应强度均匀增大，所以有ΔBΔt＝B－B0t⑥由以上各式解得粒子从板间离开瞬间，磁感应强度B＝B0＋mv0d3qa2⑦答案(1)mv209q(2)B0＋mv0d3qa2