第四章電磁感應(yīng)(分值：100分時(shí)間：60分鐘)一、選擇題(本大題共8個(gè)小題，每小題6分，共48分．第1～5小題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6～8小題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1．研究表明，地球磁場對(duì)鴿子識(shí)別方向起著重要作用．鴿子體內(nèi)的電阻大約為103Ω，當(dāng)它在地球磁場中展翅飛行時(shí)，會(huì)切割磁感線，在兩翅之間產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)．這樣，鴿子體內(nèi)靈敏的感受器即可根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小來判別其飛行方向．若某處地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量約為0.5×10－4T.鴿子以20m/s速度水平滑翔，A．30mVB．3mVC．0.3mV D．0.03mV【解析】鴿子展翅飛行時(shí)若兩翅端間距為0.3m．由E＝Blv得E＝0.3mV.C【答案】C圖12．半徑為R的圓形線圈，兩端A、D接有一個(gè)平行板電容器，線圈垂直放在隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場中，如圖1所示，則要使電容器所帶電荷量Q增大，可以采取的措施是()A．增大電容器兩極板間的距離B．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率C．減小線圈的半徑D．改變線圈所在平面與磁場方向間的夾角【解析】由Q＝CU，U＝E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)，分析可得增大磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率、增大線圈在垂直磁場方向的投影面積可增大A、D間電壓，從而使Q增大，B項(xiàng)正確，C、D錯(cuò)誤．減小電容器兩極板間距離可使Q增大，A錯(cuò)誤．【答案】B圖23．(2014·洛陽一中高二檢測(cè))如圖2所示，一個(gè)銅質(zhì)圓環(huán)，無初速度地自位置Ⅰ下落到位置Ⅱ，若圓環(huán)下落時(shí)其軸線與磁鐵懸線重合，圓環(huán)面始終水平．位置Ⅰ與位置Ⅱ的高度差為h，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間()A．等于eq\r(\f(2h,g))B．大于eq\r(\f(2h,g))C．小于eq\r(\f(2h,g)) D．無法判定【解析】由于電磁阻尼，阻礙銅質(zhì)圓環(huán)的下落，所以下落時(shí)間大于自由下落時(shí)間eq\r(\f(2h,g)).【答案】B圖34．(2012·新課標(biāo)全國高考)如圖3，勻強(qiáng)磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流．現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化．為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率eq\f(ΔB,Δt)的大小應(yīng)為()A.eq\f(4ωB0,π) B.eq\f(2ωB0,π)C.eq\f(ωB0,π) D.eq\f(ωB0,2π)【解析】設(shè)圓的半徑為L，電阻為R，當(dāng)線框以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝eq\f(1,2)B0ωL2.當(dāng)線框不動(dòng)，而磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化時(shí)E2＝eq\f(1,2)πL2eq\f(ΔB,Δt)，由eq\f(E1,R)＝eq\f(E2,R)得eq\f(1,2)B0ωL2＝eq\f(1,2)πL2eq\f(ΔB,Δt)，即eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(ωB0,π)，故C項(xiàng)正確．【答案】C5．(2014·北京朝陽區(qū)高二檢測(cè))如圖4所示，一剛性矩形銅制線圈從高處自由下落，進(jìn)入一水平的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，然后穿出磁場區(qū)域，()圖4A．若線圈進(jìn)入磁場過程是勻速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程一定是勻速運(yùn)動(dòng)B．若線圈進(jìn)入磁場過程是加速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程一定是加速運(yùn)動(dòng)C．若線圈進(jìn)入磁場過程是減速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程一定是加速運(yùn)動(dòng)D．若線圈進(jìn)入磁場過程是減速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程一定是減速運(yùn)動(dòng)【解析】若線圈進(jìn)入磁場過程是勻速運(yùn)動(dòng)，完全進(jìn)入磁場區(qū)域一定做加速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程所受安培力大于重力，一定是減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若線圈進(jìn)入磁場過程是加速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程可能是加速運(yùn)動(dòng)，也可能是勻速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若線圈進(jìn)入磁場過程是減速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程一定是減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確．【答案】D6．(2012·山東高考)以下敘述正確的是()A．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．慣性是物體的固有屬性，速度大的物體慣性一定大C．牛頓最早通過理想斜面實(shí)驗(yàn)得出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因D．感應(yīng)電流遵從楞次定律所描述的方向，這是能量守恒定律的必然結(jié)果【解析】質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，與速度大小無關(guān)，B錯(cuò)誤；伽利略通過實(shí)驗(yàn)與假想得出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，C錯(cuò)誤．【答案】AD圖57．如圖5所示，線圈內(nèi)有條形磁鐵，將磁鐵從線圈中拔出來時(shí)()A．φa>φbB．φa<φbC．電阻中電流方向由a到bD．電阻中電流方向由b到a【解析】磁鐵從線圈中拔出時(shí)，線圈中磁場方向向右，磁通量減少，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，右端為正極，左端為負(fù)極，所以電阻中電流方向由b到a，故φb>φa.B、D項(xiàng)正確．【答案】BD8．如圖6所示，電燈A、B與固定電阻的阻值均為R，L是自感系數(shù)較大的線圈．當(dāng)S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時(shí)A、B亮度相同，再閉合S2，待電路穩(wěn)定后將S1斷開，下列說法正確的是()圖6A．B燈立即熄滅B．A燈將比原來更亮一些后再熄滅C．有電流通過B燈，方向?yàn)閏→dD．有電流通過A燈，方向?yàn)閎→a【解析】S2斷開而只閉合S1，穩(wěn)定時(shí)，A、B兩燈一樣亮，說明兩條支路電流相等，這時(shí)線圈無自感作用，可知線圈L的電阻也是R；在S2閉合、S1閉合且穩(wěn)定時(shí)，IA＝IL；當(dāng)S2閉合、S1突然斷開時(shí)，流過A燈的電流只是方向變?yōu)閎→a，但其大小不能突然增大，A燈不能出現(xiàn)閃亮一下再熄滅的現(xiàn)象，故D正確，B錯(cuò)誤；由于固定電阻R沒有自感作用，故斷開S1時(shí)，B燈被斷路，電流迅速變?yōu)榱?，B燈立即熄滅．A正確，C錯(cuò)誤．故正確答案為A、D.【答案】AD二、非選擇題(本題共4小題，共52分．解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9．(12分)如圖7為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置．圖7(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整．(2)如果在閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有：①將原線圈迅速插入副線圈時(shí)，靈敏電流計(jì)指針將________；②原線圈插入副線圈后，將滑動(dòng)變阻器觸頭迅速向左拉時(shí)，靈敏電流計(jì)指針________．(3)在做“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果副線圈兩端不接任何元件，則副線圈電路中將()A．因電路不閉合，無電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．有電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但無感應(yīng)電流，只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C．不能用楞次定律判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向D．可以用楞次定律判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向【解析】(2)依照楞次定律及靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向與流過它的電流方向的關(guān)系來判定，則①向右偏轉(zhuǎn)一下；②向左偏轉(zhuǎn)一下．(3)穿過電路中的磁通量發(fā)生變化即產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象．因電路不閉合無感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且可以用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，要產(chǎn)生感應(yīng)電流，電路要求必須閉合．故答案選B、D.【答案】(1)如圖所示(2)①向右偏轉(zhuǎn)一下②向左偏轉(zhuǎn)一下(3)BD10．(10分)如圖8甲所示的螺線管，匝數(shù)n＝1500匝，橫截面積S＝20cm2，電阻r＝1.5Ω，與螺線管串聯(lián)的外電阻R1＝3.5Ω，R2＝25Ω，方向向右穿過螺線管的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖8乙所示規(guī)律變化，試計(jì)算電阻R2圖8【解析】螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝6V，根據(jù)閉合電路歐姆定律，電路中的電流大小I＝eq\f(E,R1＋R2＋r)＝0.2A，電阻R2上消耗的電功率大小P＝I2R2＝1W，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U＝I(R1＋R2)＝5.7V.【答案】1W5.7V11．(14分)(2014·天津?qū)氎嬷袑W(xué)檢測(cè))如圖9甲所示，平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L＝1m，上端接有電阻R1＝3Ω，下端接有電阻R2＝6Ω，虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場．現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1kg、電阻不計(jì)的金屬桿ab，從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落0.2m過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B(2)桿下落0.2m甲乙圖9【解析】(1)當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝10m/s2，則桿進(jìn)入磁場時(shí)的速度v＝eq\r(2gh)＝1m/s由圖象知，桿進(jìn)入磁場時(shí)加速度a＝－g＝－10m/s由牛頓第二定律得mg－F安＝ma回路中的電動(dòng)勢(shì)E＝BLv桿中的電流I＝eq\f(E,R并)R并＝eq\f(R1R2,R1＋R2)F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,R并)得B＝eq\r(\f(2mgR并,L2v))＝2T(2)桿在磁場中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)桿中的平均電流I＝eq\f(E,R并)通過桿的電荷量q＝I·Δt＝eq\f(E,R并)Δt＝eq\f(ΔΦ,R并)＝eq\f(B·ΔS,R并)通過桿的電荷量q＝0.15【答案】(1)2T(2)0.1512．(16分)(2014·浙江高考)某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電測(cè)速裝置，工作原理如圖10所示．一個(gè)半徑為R＝0.1m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA，A端與導(dǎo)軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上．轉(zhuǎn)軸的左端有一個(gè)半徑為r＝eq\f(R,3)的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)．圓盤上繞有不可伸長的細(xì)線，下端掛著一個(gè)質(zhì)量為m＝0.5kg的鋁塊．在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T．a(chǎn)點(diǎn)與導(dǎo)軌相連，b點(diǎn)通過電刷與O端相連．測(cè)量a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U可算得鋁塊速度．鋁塊由靜止釋放，下落h＝0.3m時(shí)，測(cè)得U＝0.15V．(細(xì)線與圓盤間沒有滑動(dòng)，金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計(jì)，重力加速度g＝10m/s2圖10(1)測(cè)U時(shí)，與a點(diǎn)相接的是電壓表