2016年高考物理真题分类汇编十电磁感应解析

2016年高考物理试题分类汇编：十、电磁感应一、选择题1.（全国新课标III卷，21）如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周日T逆时针匀速转动，则A.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在时，两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等【答案】BC【解析】当线圈进入磁场时，依据楞次定律得，两线圈中的感应电流方向为逆时针，2()EBRvBRRBR可得过程中产生的感应电动势恒定，即电流恒定，不是正弦交流电A错误；当线圈进入磁场时，根据楞次定律知，两线框中的感应电流为逆时针，当线框穿出磁场时，根据楞次定律可得线框中产生的感应电流为顺时针，所以感应电流的周期和其运动周期相等，为T、B正确；根据2EBR可得线框在运动过程中的感应电动势等，C正确；线圈N在完全进入磁场后T/4时间内线圈的磁通量不变化，过程中没有感应电动势产生，即线圈N在0—T/4和3T/4—T内有感应电动势，其余时间内没有，而线圈M在整个过程中都有感应电动势，即便电阻相等，两者的电流有效值不会相等，D错误。2.（上海卷，19）.如图（a），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abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时（A）在t1~t2时间内，L有收缩趋势（B）在t2~t3时间内，L有扩张趋势（C）在t2~t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流（D）在t3~t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流【答案】AD【解析】在t1-t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且斜率在增加，则在导线框中产生顺时针方向大小增加的电流，该电流激发增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以断定圆环有收缩趋势，A正确；在t2—t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生恒定电流，该电流激发出稳当磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，选项BC错误；在t3—t4时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生顺时针减小的电流，该电流激发出向内减小的磁场，所以圆环内产生顺时针方向电流，D正确。3.（江苏卷，6）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【答案】BCD【解析】因铜质弦不能被磁化，所以A错误；若取走磁铁，金属弦无法被磁化，电吉他将不能正常工作，所以B正确，依据法拉第电磁感应定律可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，C对；弦振动过程，线圈中的磁通量一会增大一会减小，所以电流方向不断变化，D对。4.（四川卷，7）如图所示，电阻不计，间距为L的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv（F0、k是常量），金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图像可能正确的有（）【答案】BC【解析】设金属棒在某一时刻速度为v，由题意可知，感应电动势=EBLv，环路电流=EBLIvRrRr，即Iv；安培力22ABLFBILvRr，方向水平向左，即AFv；R两端电压RBLRUIRvRr，即RUv；感应电流功率222BLPEIvRr，即2Pv。分析金属棒运动情况，由力的合成和牛顿运动第二定律可得，222200=()ABLBLFFFFkvvFkvRrRr合，即加速度Fam合。因为金属棒从静止出发，所以00F，且0F合，即0a，加速度方向水平向右。(1)若22BLkRr，0FF合，即0Fam，金属棒水平向右做匀加速直线运动。有vat，说明vt，也即是It，AFt，RUt，2Pt，所以在此情况下没有选项符合；(2)若22BLkRr，F合随v增大而增大，即a随v增大而增大，说明金属棒在做加速度增大的加速运动，速度与时间呈指数增长关系，根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合；(3)若22BLkRr，F合随v增大而减小，即a随v增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知C选项符合；综上所述，B、C选项符合题意。5.（浙江卷，16）16．如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la=3lb，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，不考虑线圈之间的相互影响，则A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B．a、b线圈中感应电动势之比为9:1C．a、b线圈中感应电流之比为3:4D．a、b线圈中电功率之比为3:1【答案】B【解析】根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，A错误；因磁感应强度随时间均匀增大，则Bkt，由法拉第电磁感应定律可得2,BEnlt则2,El所以91abEE，则B正确；根据2,4'BnlEtIlnlRS故a、b线圈中的感应电流之比为3:1，选项C错，电功率3,PIEl则电功率之比为27:1，选项D错，故选B.6.（海南卷，4）如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若A．金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向B．金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向C．金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针D．金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针【答案】D【解析】当金属圆环上、下移动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，故没有感应电流产生，AB错误；当金属圆环向左移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外且增强，故根据楞次定律可知，产生的感应电流为顺时针，C错误；当金属圆环向右移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，故产生的电流为逆时针，D正确。二、计算题1.（全国新课标I卷，24）（14分）如图，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连。两细金属棒ab（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g。已知金属棒ab匀速下滑。求(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小。【解析】（1）由ab、cd棒被平行于斜面的导线相连，故ab、cd速度时时刻刻相等，cd也做匀速直线运动；选cd为研究对象，受力分析如图：由于cd匀速，其受力平衡，沿斜面方向受力平衡方程：coscdcdNG垂直于斜面方向受力平衡方程：sincdcdfGT且cdcdfN，联立可得：cossinTmgmg选ab为研究对象，受力分析如图：其沿斜面方向受力平衡：'sinababTfFG安垂直于斜面方向受力平衡：cosababNG且ababfN，T与'T为作用力与反作用力：'TT，联立可得：sin3cosFmgmg安①（2）设感应电动势为E，由电磁感应定律：EBLv由闭合电路欧姆定律，回路中电流：EBLvIRR棒中所受的安培力：22BLvFBILR安与①联立可得：22(sin3cos)mgRvBL2.（全国新课标II卷，20）法拉第圆盘发动机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D．若圆盘转动的角速度变为原来的两倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍【答案】AB【解析】将圆盘看成无数幅条组成，它们都在切割磁感线从而产生感应电动势出现感应电流：根据右手定则圆盘上感应电流从边缘向中心，则当圆盘顺时针转动时，流过电阻的电流方向从a到b由法拉第电磁感应定律得感生电动势212EBLVBLA对，C错由2EPR得24214BLPR当变为2倍时，P变为原来的4倍3.（全国新课标II卷，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．0t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．0t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⑴金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；⑵电阻的阻值．【答案】⑴0BltEFmgm⑵220BltRm【解析】⑴由题意可知00~t时间内受力分析如下FFf合①fmg②物体做匀加速直线运动Fma合③物体匀加进入磁场瞬间的速度为v，则0vat④由法拉第电磁感应定律可知EBlv⑤由①②③④⑤可得0BltEFmgm⑥⑵金属杆在磁场中的受力如下即由杆在磁场中匀速直线运动可知0FFf安⑦fmg⑧由安培力可知FBIl安⑨由欧姆定律可知EIR⑩由⑥⑦⑧⑨⑩可知220BltRm9.（浙江卷，24）24.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=0.50m，倾角θ=53°，导轨上端串接一个0.05Ω的电阻。在导轨间长d=0.56m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=2.0T。质量m=4.0kg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=0.24m。一位健身者用恒力F=80N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=10m/s，sin53°=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棒进入磁场时所受的安培力的大小；（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）2.4m/s（2）48N（3）64J；26.88J【解析】由牛顿定律有2sin12/Fmgamsm，进场时的速度22.4/vaxms，（2）感应电动势E=Blv,感应电流BlvIR,安培力FA=BIl,代入数据得：FA=48N;(3)健身者做功()64WFsdJ，sin0AFmgF,在磁场中运动时间t=d/v.226.88QIRtJ