2015年高考物理真题分类汇编电磁感应

2015年高考物理真题分类汇编：电磁感应(2015新课标I-19).1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”，实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示，实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后，下列说法正确的是A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的感应电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成了电流，此电流产生的磁场导致磁针转动【答案】A、B【考点】电磁感应现象；磁通量；涡流【解析】因为当磁体和导体之间的相对运动在导体内产生出了感应电流，而感应电流产生的磁力又会与磁体的磁力相互作用，从而使磁体一起转动起来，具休是当铜圆盘在小磁针的磁场中转动时，半径方向的金属条在切割磁感线，发生电磁感应现象，在铜圆盘的圆心和边缘之间产生感应电动势，选项A正确；圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成感应电流即涡流（根据圆盘转向的不同以及磁极的不同，感应电流从轴心流向边缘或从边缘流向轴心），而感应电流产生的磁力又会与小磁针的磁力相互作用，从而使小磁针一起转动起来，故选项B正确，圆盘转动过程中，圆盘位置、圆盘面积和磁场都没有发生变化，故磁场穿过整个圆盘的磁通量没有变化，选项C错误；圆盘本身呈中性，不会产生环形电流，D错误。【2015新课标II-15】15.如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l。下列判断正确的是A．UaUc，金属框中无电流B.UbUc，金属框中电流方向沿a-b-c-aC.Ubc=-1/2Bl²ω，金属框中无电流D.Ubc=1/2Bl²w，金属框中电流方向沿a-c-b-a【答案】C考点：导体切割磁感线【2015重庆-4】.题4图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在1t到2t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1B均匀增加到2B，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差abA.恒为2121()nSBBttB.从0均匀变化到2121()nSBBttC.恒为2121()nSBBttD.从0均匀变化到2121()nSBBtt【答案】C考点：本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律。]（2015浙江-24）小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1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L=0.1m，竖直边长H=0.3m，匝数为1N。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度01.0BT，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在0~2.0A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使得天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。（重力加速度取210/gms）[来源:Zxxk.Com]（1）为使电磁天平的量程达到0.5kg，线圈的匝数1N至少为多少（2）进一步探究电磁感应现象，另选2100N匝、形状相同的线圈，总电阻10R，不接外电流，两臂平衡，如图2所示，保持0B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0.1dm。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Bt。【答案】（1）125N匝（2）0.1/BTst考点：法拉第电磁感应，欧姆定律，安培力，（2015四川-11）．（18分）如图所示，金属导轨MNC和PQD，MN与PQ平行且间距为L，所在平面与水平面夹角为α，N、Q连线与MN垂直，M、P间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨NC和QD在同一水平面内，与NQ的夹角都为锐角θ。均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均为L，ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为μ（μ较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场（图中未画出）。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为R，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g。（1）若磁感应强度大小为B，给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程ef棒上产生的热量；（2）在（1）问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电量；（3）若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离。【答案】（1）Qef＝2141mv；（2）q＝RθdLBd)cot(2；⑶Bm＝2)sin(cos)cos(sin1vαμααμαmgRL，方向竖直向上或竖直向下均可，xm＝μααμθLμcossin)1(tan2【解析】试题分析：（1）由于ab棒做切割磁感线运动，回路中产出感应电流，感应电流流经电阻R和ef棒时，电流做功，产生焦耳热，根据功能关系及能的转化与守恒有：2121mv＝QR＋Qef①根据并联电路特点和焦耳定律Q＝I2Rt可知，电阻R和ef棒中产生的焦耳热相等，即QR＝Qef②由①②式联立解得ef棒上产生的热量为：Qef＝2141mv（2）设在ab棒滑行距离为d时所用时间为t，其示意图如下图所示：该过程中回路变化的面积为：ΔS＝21[L＋（L－2dcotθ）]d③根据法拉第电磁感应定律可知，在该过程中，回路中的平均感应电动势为：E＝tSBΔ④根据闭合电路欧姆定律可知，流经ab棒平均电流为：I＝2/RE⑤根据电流的定义式可知，在该过程中，流经ab棒某横截面的电量为：q＝tI⑥由③④⑤⑥式联立解得：q＝RθdLBd)cot(2⑶由法拉第电磁感应定律可知，当ab棒滑行x距离时，回路中的感应电动势为：e＝B（L－2xcotθ）v2⑦根据闭合电路欧姆定律可知，流经ef棒的电流为：i＝Re⑧根据安培力大小计算公式可知，ef棒所受安培力为：F＝iLB⑨由⑦⑧⑨式联立解得：F＝)cot2(22θxLRLvB⑩由⑩式可知，当x＝0且B取最大值，即B＝Bm时，F有最大值Fm，ef棒受力示意图如下图所示：根据共点力平衡条件可知，在沿导轨方向上有：Fmcosα＝mgsinα＋fm⑪在垂直于导轨方向上有：FN＝mgcosα＋Fmsinα⑫根据滑动摩擦定律和题设条件有：fm＝μFN⑬由⑩⑪⑫⑬式联立解得：Bm＝2)sin(cos)cos(sin1vαμααμαmgRL显然此时，磁感应强度的方向竖直向上或竖直向下均可由⑩式可知，当B＝Bm时，F随x的增大而减小，即当F最小为Fmin时，x有最大值为xm，此时ef棒受力示意图如下图所示：O根据共点力平衡条件可知，在沿导轨方向上有：Fmincosα＋fm＝mgsinα⑭在垂直于导轨方向上有：FN＝mgcosα＋Fminsinα⑮由⑩⑬⑭⑮式联立解得：xm＝μααμθLμcossin)1(tan2[来源:Zxxk.Com]考点：功能关系、串并联电路特征、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、楞次定律共点力平衡条件的应用，和临界状态分析与求解极值的能力【2015山东-17】.如图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，以下说法正确的是A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动【答案】ABD考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律.【2015山东-19】.如图甲，R0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T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环a端电势高于b端时，间的电压为uab正，下列uab-t图像可能正确的是【答案】C【解析】试题分析：在第一个0.25T0时间内，通过大圆环的电流为瞬时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环内a端电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小；同理在第0.25T0-0.5T0时间内，通过大圆环的电流为瞬时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环内a端电势低于b端，因电流的变化率逐渐变大故内环的电动势逐渐变大；故选项C正确.考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律.【2015广东35-】35．(18分)如图17(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4m，导轨右端接有阻值R＝1Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L，从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图17(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v＝1m/s做直线运动，求：(1)进入磁场前，回路中的电动势E；⑵棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。【答案】(1)E=0.04V(2)i=t–1(1st1.2s)【考点】法拉第电磁感应定律；匀强磁场中的安培力；闭合电路的欧姆定律【解析】(1)进入磁场前，闭合回路中有磁场通过的有效面积不变，磁感应强度均匀变大，由法拉第电磁感应定律，回路中的电动势E==•Sabcd其中Sabcd=(L)2=0.08m2代入数据得E=0.04V(2)进入磁场前，回路中的电流I0===0.04A进入磁场前，当B=0.5T时，棒所受的安培力最大为;F0=BI0L=0.5T×0.04A×0.4m=0.008N进入磁场后，当导体棒在bd时，切割磁感线的有效长度最长，为L，此时回路中有最大电动势及电流：E1=BLv和I1==故进入磁场后最大安培力为：F1=BI1L=代入数据得：F1=0.04N故运动过程中所受的最大安培力为0.04N棒通过三角形区域abd时，切割磁感线的导体棒的长度为L/：L/=2×v(t–1)=2(t–1)E2=BL/v故回路中的电流i==A=t–1(A)(1st1.2s)【2015北京-22】.(16分)如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4m，一端连接R=1Ω的电阻，导轨所在的空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T，导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s，求:(1)感应电动势E和感应电流I;(2)在0.1s时间内，拉力的冲量的大小;(3)若将MN换为电阻为r=1Ω的导体棒，其它条件不变，求导体棒两端的电压U。【答案】（1）根据动生电动势公式得E=BLv=1T×0.4m×5m/s=2V故感应电流A21V2REI（2）金属棒在匀速运动过程中，所受的安培力大小为F安=BIL=0.8N,因为是匀速直线运动，所以导体棒所受拉力F=F安=0.8N所以拉力的冲量IF=Ft=0.8N×0.1s=0.08Ns（3）导体棒两端电压V1E21RrREIRUR=E=1V【难度】★【考点】1、动生电动势和感应电流的基本概念，基本公式2、力和运动的基本关系，冲量的基本定义3、电动势和外电压的基本概念及其关系【解析】本题的主要考查的知识点十分明确而简单，就是以电磁感应中的单杆模型，考查电磁感应中的动生电动势，感应电流，安培力的计算等最基本的知识点和概念，并与冲量这一基本概念做一个最简单的综合，计算题第22题考查电磁感应这块知识点曾经在04年高考题和08高考题中出现过，其中04年考查的也是单杆模型，08年以线框