2011年高考物理试题分类汇编 电磁感应

2011普通高校招生考试试题汇编-电磁感应

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，线圈平面与磁场方向垂直，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

2(2011江苏卷第2题)．如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。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，水平面内有一平行金属导轨，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 ( D)

4(福建第17题). 如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成?角（0＜?＜90°),其中MN平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab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，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，它的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中 A.F运动的平均速度大小为?

21B.平滑位移大小为

qRBL

C.产生的焦尔热为qBL?

BL?R22D.受到的最大安培力大小为

sin?

- 1 -

5(海南第6题).如图，EOF和E?O?F?为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E?O?，FO∥F?O?，且EO⊥OF；OO?为∠EOF的角平分线，OO?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OO?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 ( B )

6（2011海南第7题）．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。下列说法正确的是

A.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 B.欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系 C.法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 D.焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系 解析：考察科学史，选ACD

7（2011广东第15题）.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，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 解析：由E=N???B?NS，AB错，C正确。B原与B感的方向可相同亦可相反。D错。选C ?t?t8（2011北京第19题）．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、

开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出

- 2 -

现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是

A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大

C．线圈电阻偏大

D．线圈的自感系数较大 9 (2011上海第13题)．如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a (A)顺时针加速旋转 (B)顺时针减速旋转 (C)逆时针加速旋转 (D)逆时针减速旋转

10(2011上海第20题).如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b过程中

(A)感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 (B)感应电流方向一直是逆时针 (C)安培力方向始终与速度方向相反 (D)安培力方向始终沿水平方向 11（201山东第22题）.

如图甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度

h处。磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直。先由静止释放c，c刚

b中

竖

挂的

进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移。图乙中正确的是

答案：BD

解析：开始c的加速度为g，c刚进入磁场即匀速运动，加速度为0，在d下落h的过程中，

- 3 -

h?12gt，c匀速下降了xc?gt?t?2h，d进入磁场后，c、d又只在重力作用下运动，

2加速度为g，一起运动了h，c出磁场，这时c的加速度仍为g，因此A错误，B正确；c出磁场后，d这时受到重力和向上的安培力，并且合力向上，开始做减速运动，当运动了2h后，d出磁场，又做加速运动，所以C错误，D正确。

12（2011上海第28题）．在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验(见图(a))中，得到E?1/?t图线如图(b)所示。 (1)(多选题)在实验中需保持不变的是( ) (A)挡光片的宽度 (B)小车的释放位置 (C)导轨倾斜的角度 (D)光电门的位置

(2)线圈匝数增加一倍后重做该实验，在图(b)中画出实验图线。

(1) A，D (3分) (2)见图 (2分) 13（2011全国卷1第24题）．(15分)

如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L1电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求： (1)磁感应强度的大小：

(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。 解析：每个灯上的额定电流为I?PR额定电压为：U?PR （1）最后MN匀速运动故：B2IL=mg求出：B?mgPR2PL

- 4 -

（2）U=BLv得：v?PRBL?2Pmg

14（2011海南第16题）.如图，ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN和M'N'是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为m和2m。竖直向上的外力F作用在杆MN上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为R，导轨间距为l。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略，重力加速度为g。在t=0时刻将细线烧断，保持F不变，金属杆和导轨始终接触良好。求

（1）细线少断后，任意时刻两杆运动的速度之比； （2）两杆分别达到的最大速度。 解析：设某时刻MN和M'N'速度分别为v1、v2。 （1）MN和M'N'动量守恒：mv1-2mv2=0 求出：

v1v?2①

2（2）当MN和M'N'的加速度为零时，速度最大 对M'N'受力平衡：BIl?mg ② I?ER③ E?Blv1?blv2④

由①——④得：vRR1?2mg3B2l2、v2?mg3B2l2

15（2011天津第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，两导轨及其构成的平面均与水平面成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平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止。取

g=10m/s2，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？

解析：（1）棒cd受到的安培力 Fcd?IlB - 5 -

①

棒cd在共点力作用下平衡，则 Fcd?mgsin30?

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由共点力平衡有 F?mgsin30??IlB 代入数据解得 F=0.2N

（3）设在时间t内棒cd产生Q=0.1J热量，由焦耳定律可知 Q?I2Rt

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?E2R

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 综合上述各式，代入数据解得 W=0.4J 16（2011浙江第23题）.（16分）

如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型轨导，在“U”型导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为??0.1?/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g?10m/s2）。 （1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况； （2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向； （3）计算4s内回路产生的焦耳热。

答案：（1）导体棒在

1s前

做匀减速运动，在1s后以后一直保持静止。 （2）0.2A，电流方向是顺时针方向。 （3）0.04J

- 6 -

②

③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 解析：（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有

??mg?ma vt?v0?at x?v0t?12at2

代入数据解得：t?1s，x?0.5m，导体棒没有进入磁场区域。

导体棒在1s末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x?0.5m （2）前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E?0，I?0 后2s回路产生的电动势为E????t?ld?B?t?0.1V

回路的总长度为5m，因此回路的总电阻为R?5??0.5? 电流为I?ER?0.2A

根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向

（3）前2s电流为零，后2s有恒定电流，焦耳热为Q?IRt?0.04J

17（2011上海第32题）．(14 分)

电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m，两导轨间距L=0.75 m，导轨倾角为30°，导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值

r=0.5Ω，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr?0.1J。(取g?10m/s)求： (1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安； (2)金属棒下滑速度v?2m/s时的加速度a．

(3)为求金属棒下滑的最大速度vm，有同学解答如下：由动能定理W重-W安=12mvm，??。

222由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。 答案.（1）下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于R?3r，因此

QR?3Qr?0.3(J)

（1分）

∴W安=Q?QR?Qr?0.4(J) （2）金属棒下滑时受重力和安培力

F安=BIL?BL22（2分）

R?rv

（1分）

由牛顿第二定律mgsin30??BL22R?rv?ma （3分）

- 7 -

∴a?gsin30??BL22m(R?r)v?10?12?0.8?0.75?20.2?(1.5?0.5)22?3.2(m/s) （2分）

2(3)此解法正确。 (1分) 金属棒下滑时舞重力和安培力作用，其运动满足

mgsin30??BL22R?rv?ma

上式表明，加速度随速度增加而减小，棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否达到匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为最大。由动能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正确。

(2分)

mgSsin30??Q?12mvm （1分）

2∴vm?2gSsin30??2Qm?2?10?1.15?12?2?0.40.2?2.74(m/s) （1分）

18(四川第24题).（19分）

如图所示，间距l=0.3m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内，在水平面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杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下垂，绳上穿有质

2

量m2=0.05kg的小环。已知小环以a=6 m/s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 2

m/s，sin37?=0.6，cos37?=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。

解析：

以小环为研究对象，由牛顿第二定律

代入数据得

①

②

设流过杆K的电流为，由平衡条件得

③

对杆Q，根据并联电路特点以及平衡条件得

④

由法拉第电磁感应定律的推论得

⑤

- 8 -

根据欧姆定律有

⑥

且

⑦

⑧ ⑨ ；（2）

。

瞬时功率表达式为 联立以上各式得 【答案】（1）

19(重庆第23题).（16分）

有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如题23图所示，该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R,绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻，若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U,求： （1）橡胶带匀速运动的速率； （2）电阻R消耗的电功率；

（3）一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。 解：

(l)设电动势为，橡胶带运动速率为v 由：

得：

(2)设电功率为P

(3)设电流强度为I，安培力为F．克服安培力做的功为W

由：

得：

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