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1、專題07電磁感應(yīng) 1. (2019全國1卷20)空間存在一方向與直面垂直、大小隨時間變化的勻強(qiáng)磁場,其邊界如圖(a)中虛線MN所示,一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為、橫截面積為S,將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心O在MN上。t=0時磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖(a)所示:磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖(b)所示,則在t=0到t=t1的時間間隔內(nèi)( )A圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向C圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為D圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為【答案】BC 【解析】根據(jù)楞次定律,圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向,B正確;根據(jù)左手定則,圓環(huán)所受安培力的方向先向左后向右,A錯誤;根
2、據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為,D錯誤;根據(jù)歐姆定律,圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小,其中,得=,C正確。2. (全國2卷21)如圖,兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定,所在平面與水平面夾角為,導(dǎo)軌電阻忽略不計。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直,在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放,兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知PQ進(jìn)入磁場開始計時,加速度恰好為零。從PQ進(jìn)入磁場開始計時,到MN離開磁場區(qū)域為止,流過PQ的電流隨時間變化的圖像可能正確的是( )【答案】AD【解析】因為PQ進(jìn)入磁場開始計時,加速度恰好為零,所以在MN進(jìn)入磁場
3、前,感應(yīng)電流不變。如果PQ離開磁場后過一段時間MN才進(jìn)入磁場,MN進(jìn)入磁場后的速度與PQ在磁場質(zhì)點速度相等,所以感應(yīng)電流大小相等,(兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放),方向相反,A正確。如果在PQ還沒有離開磁場,MN就進(jìn)入磁場,在PQ離開磁場前,PQ和MN都在磁場中,由于速度相等,感應(yīng)電流為零。當(dāng)PQ離開磁場后,MN中的感應(yīng)電流與原PQ中的感應(yīng)電流大小相等,但在回路中的方向相反(原來PQ為電源,后來MN為電源),所以D正確。顯然,D比A時間短。圖左:PQ在磁場內(nèi),MN在磁場外,PQ中的電流方向從Q向P 圖右:PQ在磁場外,MN在磁場內(nèi),PQ中的電流方向從P向Q3. (全
4、國3卷14)楞次定律是下列哪個定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)?( )A電阻定律 B庫侖定律C歐姆定律 D能量守恒定律【答案】D 【解析】楞次定律的“增反減同”是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。4. (全國3卷19)如圖,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上。t=0時,棒ab以初速度v0向右滑動。運動過程中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,兩者速度分別用v1、v2表示,回路中的電流用I表示。下列圖像中可能正確的是( )【答案】AC【解析】因為感應(yīng)電流,ab受安培力作用,速度v1不斷減小,根據(jù)動量守恒,所以A正確
5、B錯誤;感應(yīng)電動勢,電流,隨著速度減小,感應(yīng)電流I減小但不是線性的,所以C正確D錯誤。5. (北京卷22)(16分)如圖所示,垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。紙面內(nèi)有一正方形均勻金屬線框abcd,其邊長為L,總電阻為R,ad邊與磁場邊界平行。從ad邊剛進(jìn)入磁場直至bc邊剛要進(jìn)入的過程中,線框在向左的拉力作用下以速度v勻速運動,求:(1)感應(yīng)電動勢的大小E;(2)拉力做功的功率P;(3)ab邊產(chǎn)生的焦耳熱Q?!敬鸢浮浚?6分)(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律可得,感應(yīng)電動勢E=BLv(2)線圈中的感應(yīng)電流 拉力大小等于安培力大小F=BIL拉力的功率(3)線圈ab邊電阻時間ab邊產(chǎn)生的焦耳熱6. (
6、天津卷8)單匝閉合矩形線框電阻為,在勻強(qiáng)磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線框的磁通量與時間的關(guān)系圖像如圖所示。下列說法正確的是( )A.時刻線框平面與中性面垂直B.線框的感應(yīng)電動勢有效值為C.線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為D.從到過程中線框的平均感應(yīng)電動勢為【答案】BC【解析】逐項研究A. 因為t=0時線框在中性面,所以A錯誤;B.感應(yīng)電動勢,其中最大值,所以有效值為,其中,,代入得,B正確;C. 線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功轉(zhuǎn)化為電能,其中電流,代入得W=,C正確;D. 從到過程中線框的平均感應(yīng)電動勢為,D錯誤。所以本題選BC。7. (天津卷11)(18分)如圖所示,固定在水平面上間距為的兩條平行
7、光滑金屬導(dǎo)軌,垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒和長度也為、電阻均為,兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。兩端通過開關(guān)與電阻為的單匝金屬線圈相連,線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場,磁通量變化率為常量。圖中虛線右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。的質(zhì)量為,金屬導(dǎo)軌足夠長,電阻忽略不計。(1)閉合,若使保持靜止,需在其上加多大的水平恒力,并指出其方向;(2)斷開,在上述恒力作用下,由靜止開始到速度大小為的加速過程中流過的電荷量為,求該過程安培力做的功?!敬鸢浮浚?8分)(1)設(shè)線圈中的感應(yīng)電動勢為,由法拉第電磁感應(yīng)定律,則設(shè)與并聯(lián)的電阻為,有閉合時,設(shè)線圈中的電流為,根據(jù)閉合電路歐姆定律得設(shè)中的電流
8、為,有設(shè)受到的安培力為,有保持靜止,由受力平衡,有聯(lián)立式得方向水平向右。(2)設(shè)由靜止開始到速度大小為的加速過程中,運動的位移為,所用時間為,回路中的磁通量變化為,平均感應(yīng)電動勢為,有其中設(shè)中的平均電流為,有根據(jù)電流的定義得由動能定理,有聯(lián)立式得【解析】,所以,又,代入12式得。8.(江蘇卷14)(15分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有一個用軟導(dǎo)線制成的單匝閉合線圈,線圈平面與磁場垂直已知線圈的面積S=0.3 m2、電阻R=0.6 ,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2 T.現(xiàn)同時向兩側(cè)拉動線圈,線圈的兩邊在t=0.5s時間內(nèi)合到一起求線圈在上述過程中(1)感應(yīng)電動勢的平均值E;(2)感應(yīng)電流的平均值I,并在圖中標(biāo)出電流方向;(3)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q【答案】(1)感應(yīng)電動勢的平均值磁通量的變化解得,代入數(shù)據(jù)得E=0.12 V(2)平均電流代入數(shù)據(jù)得I=0.2 A(電流方向見圖3)(3)電荷量 q=It 代入數(shù)據(jù)得q=0.1 C9.(江蘇卷1)某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1:10,當(dāng)輸入電壓增加20 V時,輸出電壓( )A降低2 V B. 增加2 V C. 降低200 V D. 增加200 V【答案】D 【解析】變壓比公式,解得. 8