山东省2012届高三物理二轮专题复*:6 电磁感应和电路

专题六 电磁感应和电路
知识梳理

专题测试
一、选择题(每小题 3 分,共 36 分) 1. (广东卷第 15 题).将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈*面与磁场方向垂 直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( ) A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同

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2.(2011 江苏卷第 2 题).如图所示,固定的水*长直导线中通有电流 I,矩形线框与导线在 同一竖直*面内,且一边与导线*行。线框由静止释放,在下落 过程中 A.穿过线框的磁通量保持不变 B.线框中感应电流方向保持不变 C.线框所受安掊力的合力为零 D.线框的机械能不断增大 3.(2011 江苏卷第 5 题).如图所示,水*面内有一*行金属导轨,导轨光滑且电阻不计。匀 强磁场与导轨一闪身垂直。阻值为 R 的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触。T=0 时,将形状 S 由 1 掷到 2。Q、i、v 和 a 分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、 棒的速度和加速度。下列图象正确的是 ( )

4(福建卷第 17 题). 如图,足够长的 U 型光滑金属导轨*面与水*面成 ? 角(0< ? <90°), 其中 MN *行且间距为 L,导轨*面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。金 属棒 a b 由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触, a b 棒接入电路的 电阻为 R,当流过 a b 棒某一横截面的电量为 q 时,它的速度大小为 v ,则金属棒 a b 在这 一过程中 A.F 运动的*均速度大小为 ?
2 1

B.*滑位移大小为

qR BL

C.产生的焦尔热为 qB L?
B L?
2 2

D.受到的最大安培力大小为

sin ?

R

5(海南卷第 6 题).如图, 和 E ?O ?F ? 为空间一匀强磁场的边界, EOF 其中 EO∥ E ?O ? , ∥ F ?O ? , FO 且 EO⊥OF; O O ? 为∠EOF 的角*分线, O O ? 间的距离为 l;磁场方向垂直于纸面向里。一 边长为 l 的正方形导线框沿 O O ? 方向匀速通过磁场, t=0 时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时 针方向时为正,则感应电流 i 与实践 t 的关系图线可能 正确的是( )

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6.(2011 广东卷第 15 题).将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈*面与磁场方 向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( ) A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 7.(北京卷第17题).如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向 下滑动的过程中, ( )
R
1

A.电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的小数都增大 C.电压表的示数增大,电流表的示数减小 D.电压表的示数减小,电流表的示数增大 8. (海南卷第 2 题).如图, 为内阻不能忽略的电池, E R1、R2、R3 为定值电阻,S0、S 为开关,V 与 A 分别为电压表与电流表。 初始时 S0 与 S 均闭合, 现将 S 断开,则( )
S E, r V

R
2

R A
0

V A A. ○的读数变大,○的读数变小 V A B. ○的读数变大,○的读数变大 V A C. ○的读数变小,○的读数变小 V A D. ○的读数变小,○的读数变大 9.如图 7 所示电路中,L 为电感线圈,C 为电容器,当开关 S 由断开变为闭合时,则( A.A 灯有电流通过,方向由 a 到 b B.A 灯中无电流通过,不可能变亮 C.B 灯立即熄灭,c 点电势低于 d 点电势 D.B 灯逐渐熄灭,c 点电势低于 d 点电势 图7
-3-

)

10.如图 8 所示,MN、PQ 为*行光滑导轨与地面成 30°角固定,并处于与导轨所在*面垂直 向上、足够宽的匀强磁场中,导轨间距恒定,N、Q 间接一定值电阻 R.现有一金属杆 ab 沿导 轨匀速下滑,并与导轨接触良好,若其它电阻忽略不计,则 A.闭合电路不产生感应电流 B.金属杆 ab 产生的感应电动势保持不变 C.金属杆 ab 受到的安培力方向沿导轨向下 D.金属杆 ab 受到的安培力方向沿导轨向上 图8 11.如图 9 所示,两条*行虚线之间存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,虚线间的距离 为 L,金属圆环的直径也是 L.自圆环从左边界进入磁场开始计时,以垂直于磁场边界的恒定 速度 v 穿过磁场区域.规定逆时针方向为感应电流 i 的正方向,则圆环中感应电流 i 随其移 动距离 x 的 i-x 图象最接* ( ) ( ) )

图9

12.如图 10 所示,一个边长为 l、 总电阻为 R 的单匝等边三角形金属线框,在外力的作用下以速 度 v 匀速穿过宽度均为 l 的两个有界匀强磁场,磁场的磁感应强度大小均为 B,方向相反.线 框运动方向始终与底边*行且与磁场边界垂直.取顺时针方向的电流为正,从图示位置开始, 线框中的感应电流 i 与线框沿运动方向的位移 x 之间的函数图象是 ( )

图 10 二、实验题(13 题 6 分,14 题 7 分,共 13 分) 13.(6 分)某同学进行测量电阻 R 的阻值的实验.他先用多用电表进行粗测,电表示数如图 11 所示.然后用伏安法进行较精确的测量,现已选定滑动变阻器(阻值 0~200 Ω ),开关 一只,导线若干,另有如下备选器材:

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图 11 A.电源(E=16 V,r=2 Ω ) B.电源(E=3 V,r=0.5 Ω ) C.电压表(量程 0~15 V,内阻约 50 kΩ ) D.电压表(量程 0~3 V,内阻约 10 kΩ ) E.电流表(量程 0~500 μ A,内阻约 500 Ω ) F.电流表(量程 0~1 mA,内阻约 250 Ω ) 请回答如下问题: ①多用电表的读数____________; ②用伏安法测量应选用的器材为________________;(请填写器材前的符号) ③请在下边的方框图中画出实验电路原理图.

14.(7 分)某实验小组要描绘一个标有“3.8 V,1 W”的小灯泡 L 的 R-U 曲线,所供选择的 器材除了导线和开关外,还有以下一些器材可供选择: A.电压表 V(量程 5 V,内阻约为 5 kΩ ) B.直流电源 E(电动势 4.5 V,内阻不计) C.电流表 A1(量程 150 mA,内阻约为 2 Ω ) D.电流表 A2(量程 300 mA,内阻约为 1 Ω ) E.滑动变阻器 R1(阻值 0~10 Ω ) F.滑动变阻器 R2(阻值 0~200 Ω ) (1)实验中为较准确测量、方便调节,电流表应选用____,滑动变阻器应选用________;(填 写仪器符号) (2)实验中要求小灯泡的电压从零逐渐增大到额定电压,测量误差尽可能小.请你为该实验 小组设计电路图,画在下面的方框中

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(3)据实验数据,计算并描绘出了 R-U 的图象,如图 12 所示.由图象可知,当所加电压为 3.00 V 时,灯泡实际消耗的电功率为________ W.假设灯丝电阻 R 与其温度 t 的关系是 R =k(t+273)(k 为比例系数),室温为 27 °C,可知该灯泡正常发光时,灯丝的温度约为 ________℃;

图 12 (4)小灯泡的电功率 P 随电压 U 变化的图象及其伏安特性曲线可能分别是图 13 中的 ________. A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④

图 13 三、解答题(15 题 18 分,16 题 19 分,17 题 14 分,共 51 分) 15. (2011 天津卷第 11 题)(18 分)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨 MN、PQ 间距为 .

l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的*面均与水*面成 30°角。完全相同的两金属
棒 ab、cd 分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒的质量均为 0.02kg,电阻均为 R=0.1Ω ,整个装置处在垂直于导轨*面向上的匀强磁场中,磁感应强 度为 B=0.2T,棒 ab 在*行于导轨向上的力 F 作用下,轨向上匀速运动,而棒 cd 恰好能 保持静止。取 g=10m/s ,问: (1)通过 cd 棒的电流 I 是多少,方向如何? (2)棒 ab 受到的力 F 多大? (3)棒 cd 每产生 Q=0.1J 的热量,力 F 做的功 W 是多少?
2

-6-

16. (四川卷第 24 题).(19 分)如图所示,间距 l=0.3m 的*行金属导轨 a1b1c1 和 a2b2c2 分别固 定在两个竖直面内, 在水*面 a1b1b2a2 区域内和倾角 ? = 37 ? 的斜面 c1b1b2c2 区域内分别有磁感 应强度 B1=0.4T、方向竖直向上和 B2=1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。电阻 R=0.3 ? 、质 量 m1=0.1kg、长为 l 的相同导体杆 K、S、Q 分别放置在导轨上,S 杆的两端固定在 b1、b2 点, K、Q 杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。一端系于 K 杆中点的轻绳*行于导轨绕过轻质 滑轮自然下垂,绳上穿有质量 m2=0.05kg 的小环。已知小环以 a=6 m/s2 的加速度沿绳下滑,K 杆保持静止,Q 杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力 F 作用下匀速运动。不计导轨电阻和滑轮摩 擦,绳不可伸长。取 g=10 m/s2,sin 37 ? =0.6,cos 37 ? =0.8。求 (1)小环所受摩擦力的大小; (2)Q 杆所受拉力的瞬时功率。

17.(14 分)如图 16 甲所示,足够长的光滑*行金属导轨 MN、PQ 竖直放置,其宽度 L=1 m, 一匀强磁场垂直穿过导轨*面,导轨的上端 M 与 P 之间连接阻值为 R=0.40 Ω 的电阻,质 量为 m=0.01 kg、电阻为 r=0.30 Ω 的金属棒 ab 紧贴在导轨上.现使金属棒 ab 由静止开 始下滑,下滑过程中 ab 始终保持水*,且与导轨接触良好,其下滑距离 x 与时间 t 的关系 如图乙所示,图象中的 OA 段为曲线,AB 段为直线,导轨电阻不计,g=10 m/s (忽略 ab 棒 运动过程中对原磁场的影响),试求:
2

图 16 (1)当 t=1.5 s 时,重力对金属棒 ab 做功的功率; (2)金属棒 ab 在开始运动的 1.5 s 内,电阻 R 上产生的热量;
-7-

(3)磁感应强度 B 的大小.

答案
1.C 2.B 10.BD 3.D 4.B 5.B 12.A ②(2 分)ACE ③(3 分)实验电路原理图 6.C 7.A 8.B 9.D 11.A

13.①(1 分)30 kΩ

14.(1)A2(1 分);R1(1 分) (2)如图

滑动变阻器分压接法;电流表外接(2 分) (3)0.78(1 分) 2 327(1 分) (4)C(1 分) ① ②

15. 解析: (1)棒 cd 受到的安培力 Fcd ? IlB 棒 cd 在共点力作用下*衡,则 Fcd ? m g sin 30 ? 由①②式代入数据解得 I=1A,方向由右手定则可知由 d 到 c。 (2)棒 ab 与棒 cd 受到的安培力大小相等 Fab=Fcd 对棒 ab 由共点力*衡有 F ? m g sin 30 ? ? IlB 代入数据解得 F=0.2N
2 (3)设在时间 t 内棒 cd 产生 Q=0.1J 热量,由焦耳定律可知 Q ? I R t

③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨

设 ab 棒匀速运动的速度大小为 v,则产生的感应电动势 E=Blv 由闭合电路欧姆定律知 I ?
E 2R

由运动学公式知,在时间 t 内,棒 ab 沿导轨的位移 x=vt 力 F 做的功 W=Fx
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综合上述各式,代入数据解得 W=0.4J 16.解析:以小环为研究对象,由牛顿第二定律 ① 代入数据得 ② ③

设流过杆 K 的电流为 ,由*衡条件得 对杆 Q,根据并联电路特点以及*衡条件得 ④ 由法拉第电磁感应定律的推论得 ⑤

根据欧姆定律有



且 瞬时功率表达式为 联立以上各式得 【答案】(1)

⑦ ⑧ ⑨ ;(2) 。

17.(1)0.7 W (2)0.26 J (3)0.1 T

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