1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。考前过关训练（一）电磁感应一、不定项选择题1.如图所示,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()A.线框中感应电流方向依次为ACBAABCAB.线框的磁通量为零时,感应电流却不为零C.线框所受安培力的合力方向依次为向上向下向上D.线框做自由落体运动【解析】选B。根据右手定则,通电直导线的磁场在上方垂直纸面向外,下方垂直纸面向里;
2、离导线近的地方磁感应强度大,离导线远的地方磁感应强度小。线框从上向下靠近导线的过程,垂直纸面向外的磁通量增加,根据楞次定律,线框中产生顺时针方向的电流;穿越导线时,上方垂直纸面向外的磁场和下方垂直纸面向里的磁场叠加,先是垂直纸面向外的磁通量减小,之后变成垂直纸面向里的磁通量增大,直至最大,根据楞次定律,线框中产生逆时针方向的电流。垂直纸面向里的磁通量变成最大后,线框继续向下运动,垂直纸面向里的磁通量减小,这时的电流方向又变成了顺时针,即感应电流方向依次为ACBAABCAACBA,故A错误;根据A中的分析,线框穿越导线时,始终有感应电流存在,故B正确;根据楞次定律,安培力始终阻碍线框相对磁场的运
3、动,故安培力的方向始终向上,线框不可能做自由落体运动,故C、D错误。2.(2017台州高二检测)如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体棒ab和cd的运动情况是()A.一起向左运动B.一起向右运动C.ab和cd相向运动,相互靠近D.ab和cd相背运动,相互远离【解析】选C。方法一:电流增强时,电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强,回路磁通量增加,根据楞次定律可知,回路产生逆时针方向电流;ab边电流方向向下,所受安培力向右,cd边电流方向向上,所受安培力向左,故
4、ab和cd相向运动,C项正确。方法二:电流增强时,电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强,回路磁通量增加,根据楞次定律可知,回路要减小面积以阻碍磁通量的增加,因此,两导体棒要相向运动,相互靠近,C项正确。【总结提升】安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用比较(1)适用现象。基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律(2)应用区别。因电而生磁(IB)安培定则。因动而生电(v、BI安)右手定则。因电而受力(I、BF安)左手定则。3.将一粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有
5、界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图所示,则在移出过程中线框的一边ab两点间电势差绝对值最大的是()【解析】选B。四个选项中,切割磁感线的边所产生的电动势大小均相等(E),回路电阻均为4r(每边电阻为r),则电路中的电流亦相等,即I=,只有B图中,ab边为电源,故Uab=I3r=E。其他情况下,Uab=Ir=E,故B选项正确。【补偿训练】如图所示,平行于y轴的导体棒以速度v向右做匀速直线运动,经过半径为R,磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应电动势E与导体棒的位置x的关系图象是()【解析】选A。由题
6、图图象知任一x位置处,棒的长度l=2,则感应电动势E=2Bv。由数学知识可得出对应图象是A(或代入特殊值验证)。4.如图所示,两个相同导线制成的开口圆环,大环半径为小环半径的2倍,现用电阻不计的导线将两环连接在一起,若将大环放入一均匀变化的磁场中,小环处在磁场外,a、b两点间电压为U1,若将小环放入这个磁场中,大环在磁场外,a、b两点间电压为U2,则()A.=1B.=2C.=4D.=【解析】选B。根据题意设小环的电阻为R,则大环的电阻为2R,小环的面积为S,则大环的面积为4S,且=k,当大环放入一均匀变化的磁场中时,大环相当于电源,小环相当于外电路,所以E1=4kS,U1=R=kS;当小环放入
7、磁场中时,同理可得U2=2R=kS,故=2。选项B正确。【总结提升】三种求感应电动势的方法(1)应用公式E=n。这里主要有两种情况:一是面积不变,这时公式为E=nS;另一种是磁感应强度B不变,这时公式为E=nB。(2)应用公式E=Blvsin。该公式一般用来计算导体棒切割磁感线时产生的瞬时感应电动势,式中B表示磁感应强度, l表示导体棒的有效长度,v表示瞬时速度,表示v与B之间的夹角。(3)应用公式E=Bl2。主要适用于导体棒绕一个端点垂直于磁感线并匀速转动切割磁感线的情形。5.如图所示,在0x2L的区域内存在着匀强磁场,磁场方向垂直于xy坐标系平面(纸面)向里。具有一定电阻的矩形线框abcd
8、位于xy坐标系平面内,线框的ab边与y轴重合,bc边长为L。设线框从t=0时刻起在外力作用下由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动,则线框中的感应电流i(取逆时针方向的电流为正)随时间t变化的函数图象可能是图中的()【解析】选D。线框的ab边刚进入磁场时,产生逆时针方向的电流,随着速度的增加,感应电流逐渐增大;线框全部进入磁场后,无感应电流;当线框的ab边离开磁场时,此时cd边切割磁感线,产生顺时针方向的电流,且随速度的增加而增大。因为线框此时的速度不为零,所以电流是从某一值增大。选项D正确。6.如图所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为的斜面上,导轨的左端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽略不计
9、。斜面处在一匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。质量为m、电阻可以不计的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,并上升高度h,在这一过程中()A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热【解析】选A、D。金属棒匀速上滑的过程中,对金属棒受力分析可知,有三个力对棒做功:恒力F做正功、重力做负功、安培力阻碍相对运动,沿斜面向下,做负功。匀速运动时,所受合力为零,故合力做功为零,A项正确,B、C项错误;克服安培力
10、做多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能,电能又等于R上产生的焦耳热,故恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热,D正确。【补偿训练】如图所示,光滑绝缘水平面上,有一矩形线圈冲入一匀强磁场,线圈全部进入磁场区域时,其动能恰好等于它在磁场左侧时的一半,设磁场宽度大于线圈宽度,那么()A.线圈恰好在刚离开磁场的地方停下B.线圈在磁场中某位置停下C.线圈在未完全离开磁场时即已停下D.线圈完全离开磁场以后仍能继续运动,不会停下来【解析】选D。线圈冲入匀强磁场时,产生感应电流,线圈受安培力作用做减速运动,动能也减少。同理,线圈冲出匀强磁场时,动能减少,进、出时减少的动能都等于克服安培力做
11、的功。由于进入时的速度大,故感应电流大,安培力大,安培力做的功也多,减少的动能也多,线圈离开磁场过程中,损失动能少于它在磁场左侧时动能的一半,因此线圈离开磁场仍继续运动。7.如图所示,电感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,LA、LB是两个相同的灯泡,且在下列实验中不会烧毁,电阻R2阻值约等于R1的两倍,则()A.闭合开关S时,LA、LB同时达到最亮,且LB更亮一些B.闭合开关S时,LA、LB均慢慢亮起来,且LA更亮一些C.断开开关S时,LA慢慢熄灭,LB马上熄灭D.断开开关S时,LA慢慢熄灭,LB闪亮后才慢慢熄灭【解题指南】(1)分析自感电流的大小时,应注意“电感线圈L的自感系数足够
12、大,其直流电阻忽略不计”这一关键语句。(2)电路接通瞬间,自感线圈相当于断路。(3)电路断开瞬间,回路中电流从L中原来的电流开始减小。【解析】选D。由于灯泡LA与线圈L和电阻R1串联,灯泡LB与电阻R2串联,当S闭合的瞬间,通过线圈的电流突然增大,线圈产生自感电动势,阻碍电流的增加,所以LB比LA先亮,A、B项错误;由于LA所在的支路电阻阻值偏小,故稳定时电流大,即LA更亮一些;当S断开的瞬间,线圈L产生自感电动势,两灯组成的串联电路中,电流从线圈中电流开始减小,即从IA减小,故LA慢慢熄灭,LB闪亮后才慢慢熄灭,C错误,D正确。8.如图所示为高频电磁炉的工作示意图,它是采用电磁感应原理产生涡
13、流加热的,它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场,当变化的磁场通过含铁质锅的底部时,即会产生无数小涡流,使锅体本身自行高速升温,然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波,完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅吸收,不会泄漏,对人体健康无危害。关于电磁炉,以下说法中正确的是()A.电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B.电磁炉是利用变化的磁场产生涡流,使含铁质锅底迅速升温,进而对锅内食物加热的C.电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D.电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的【解析】选B。电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产
14、生变化的磁场,变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流,使锅体温度升高后加热食物,故选项A、D错误,B正确;而选项C是微波炉的加热原理,C错误。二、非选择题9.如图所示,一个边长为L的正方形金属框,质量为m,电阻为R,用细线把它悬挂于一个有界的磁场边缘。金属框的上半部处于磁场内,下半部处于磁场外。磁场随时间均匀变化满足B=kt规律,已知细线所能承受的最大拉力FT=2mg,求从t=0时起,经多长时间细线会被拉断?【解析】设t时刻细线恰被拉断,由题意知,B=kt金属框中产生的感应电动势E=S=kL2金属框受到的安培力:F=BIL=由力的平衡条件得,FT=mg+F解、得t=。答案:10.(2014
15、重庆高考)某电子天平原理如图所示,E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,忽略边缘效应。一正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,线圈两端C、D与外电路连接。当质量为m的重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触),随后外电路对线圈供电,秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。已知线圈匝数为n,线圈电阻为R,重力加速度为g。问:(1)线圈向下运动过程中,线圈中感应电流是从C端还是从D端流出?(2)供电电流I是从C端还是从D端流入?求重物质量与电流的关系。(3)若线圈消耗的最大功率为P,该电子天平能称量的最大质量是多少?【解析】(1)根据右手定则可知,感应电流从C端流出。(2)设线圈受到的安培力为FA,由平衡条件可知FA竖直向上,根据左手定则可知外加电流从D端流入。由FA=mg和FA=2nBIL,得m=I(3)设称量最大质量为m0,由m=I和P=I2R得:m0=答案:(1)感应电流从C端流出(2)供电电流从D端流入m=I(3)关闭Word文档返回原板块
