《电磁感应现象》专题纠错卷(返回)

新课标·纠错卷·物理物理（八）电磁感应现象中的综合问题（试卷总分100分考试时间100分钟）第Ⅰ卷（选择题共40分）一、选择题：本题共10小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1．一匝数为n的线圈置于磁场中，穿过线圈的磁通量为Ф。现将该线圈的匝数减为原来的一半，其他条件不变，则穿过该线圈的磁通量为（）A．2ФB．4ФC．ФD．2Ф【答案】C【解析】穿过线圈的磁通量由穿过该线圈的磁感线条数的多少决定，与线圈的匝数无关。【易错、易混、易失分点分析】计算磁通量的计算公式Φ=BS，B表示磁场的磁感应强度，S表示有磁场穿过的有效面积，一定要注意，磁通量与线圈的匝数无关。2．关于线圈的自感系数，下列说法正确的是（）A．线圈中没有电流时，线圈的自感系数为零B．线圈中电流的变化量越大，线圈的自感系数越大C．线圈中电流的变化越快，线圈的自感系数越大D．线圈的自感系数由其本身的因素及有无铁芯决定【答案】D【解析】线圈的自感系数由其本身的因素及有无铁芯决定，与线圈是否通电，以及所通电流的变化情况无关。【易错、易混、易失分点分析】解答本题一定要注意自感系数与自身的因素有关，与其他因素无关。3．如图1所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，能使圆环中产生感应电流的做法是（）Ａ．使匀强磁场均匀减少Ｂ．保持圆环水平并在磁场中上下移动Ｃ．保持圆环水平并在磁场中左右移动B图1Ｄ．保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动【答案】A【解析】根据闭合回路中磁通量变化产生感应电流这一条件，能使圆环中产生感应电流的做法是使匀强磁场均匀减少。【易错、易混、易失分点分析】做题时，一定要紧抓穿过圆环的磁通量发生变化这一条件，根据各个选项，进行判定。4．某物理学习兴趣小组设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图2所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能的是（）A．开关S由断开到闭合的瞬间B．开关S由闭合到断开的瞬间C．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向右滑动D．保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动【答案】A【解析】若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管相互排斥，根据楞次定律可知，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，也可能是开关闭合，变阻器滑片P突然向左滑动。【易错、易混、易失分点分析】对楞次定律理解不透彻，没有真正体会“来拒去留”的含义，将导致错误结果。5．边长为a的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图3所示，则下图中电动势E、外力F外、外力功率P和位移x图象规律与这一过程相符合的是（）【答案】B【解析】框架匀速拉出过程中，框架切割磁感线的有效长度（l=xtan30°=vttan30°）均匀增加，由E＝Blv可知，电动势均匀变大，选项A错误、B正确；因为框架做匀速运动，则F外＝F安＝BIl＝22BlvR，故外力F外随位移x的增大而非线性增大，选项C错误；外力功率P＝F外v，v恒定不变，故P也随位移x的增大而非线性增大，选项D错误。图2图3【易错、易混、易失分点分析】在解决这一问题时，计算出切割磁感线的导线的有效长度是关键的第一步，然后根据各个对应关系找出对应的计算式。6．如图4所示，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形。则该磁场（）A．逐渐增强，方向向外B．逐渐增强，方向向里C．逐渐减弱，方向向外D．逐渐减弱，方向向里【答案】CD【解析】根据楞次定律可知，感应电流的磁场会阻碍原磁场的磁通量变化，无论穿过回路的磁感线的方向如何，只要磁场逐渐减弱，穿过回路的磁通量就会减少，回路的面积就将变大，回路变成圆形。【易错、易混、易失分点分析】理解楞次定律中的推论“增缩减扩”的含义是解决本体的关键。7．2015年是中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年，中国举行了盛大的阅兵仪式。假设一架参与阅兵的飞机飞过天安门上空时机翼保持水平，以4.5×102km/h的速度自东向西飞行，该机的翼展（两翼尖之间的距离）为50m，北京地区地磁场的竖直分量竖直向下，大小为4.7×10－5T，则下列判断正确的是（）A．两翼尖之间的电势差为0.11VB．两翼尖之间的电势差为0.29VC．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高D．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低【答案】BC【解析】飞机的飞行速度4.5×102km/h＝125m/s，可得飞机两翼间产生的感应电动势E=BLυ＝4.7×10－5×50×125V＝0.29V；飞机从东向西飞行，磁场竖直向下，根据右手定则可知，飞行员左方翼尖的电势高于右方翼尖的电势。【易错、易混、易失分点分析】对切割磁感线的公式E=BLυ的理解，注意右手定则的运用。8．如图5所示，用很大的恒力F将闭合线圈自静止开始，从图示位置向左沿垂直于磁感线的方向拉出有界匀强磁场，在该过程中，下列说法正确的是（）A．线圈做初速度为零的匀加速直线运动图4B．线圈的速度逐渐增加C．线圈的加速度逐渐减小D．线圈中的感应电流逐渐减小【答案】BC【解析】当线圈向左运动时，切割磁感线，在线圈中产生顺时针方向的感应电流，受到水平向右的安培力作用，在线圈速度逐渐增大的过程中，感应电流逐渐增大，受到的水平向右的安培力逐渐增大，运动的加速度逐渐减小，线圈做初速度为零的变加速运动。【易错、易混、易失分点分析】本题是力电综合的题目，要注意分力线圈的受力和运动之间的关系，要把电磁感应、闭合电路欧姆定律紧密的结合在一起。9．如图6所示，正方形线框的边长为L，电容器的电容量为C。正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁场以k的变化率均匀减弱时，则（）A．线圈产生的感应电动势大小为kL2B．电压表没有示数C．a点的电势高于b点的电势D．电容器所带的电荷量为零【答案】BC【解析】根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势大小22kLEt，选项A错误；由于回路中产生的感应电动势是恒定的，且串联了电容器，回路中没有电流，电压表没有示数，选项B正确；根据楞次定律，感应电动势方向为顺时针，对电容器充电，a点的电势高于b点的电势，电容器所带的电荷量22CkLQCE，选项C正确、D错误。【易错、易混、易失分点分析】本题是电磁感应与电路问题，理解法拉第电磁感应定律是基本，根据楞次定律判定感应电动势的方向，结合电路知识，会运用电容器的电容公式。10．如图7所示，空间中存在磁感应强度为B的水平匀强磁场，一半径为r的光滑半圆形框架固定在竖直平面内，框架的圆心在O点，MN为其水平直径（虚线表示MN不是框架），ON间接有电阻R，一导体杆一端固定在O点，另一端P刚好搭在框架上，正绕O点紧贴框架以角速度ω沿顺时针匀速转动。杆和框架的电阻不计。下列判断正确的是（）CabB图6××××××××××××××××F图5A．导体杆上通过的电流方向由P到OB．导体杆P端的电势高于O端的电势C．回路中的感应电流为2BrRD．电阻R上产生的热功率为2244BrR【答案】BD【解析】根据右手定则可知，导体杆中通过的电流方向从O到P，选项A错误；在闭合电路OPN中，导体杆相当于电源，由于电流从P端流出，可知导体杆P端的电势高于O端的电势，选项B正确；导体杆上产生的感应电动势E=Brυ，其中2r，解得212EBr，可知导体杆上通过的电流22BrIR，选项C错误。电阻R上产生的热功率2244BrPEIR，选项D正确。【易错、易混、易失分点分析】对与导体棒在磁场中旋转切割问题，计算出导体棒的有效切割长度是关键，利用闭合电路欧姆定律是基本。第Ⅱ卷（非选择题共60分）二、非选择题：本大题共5小题，共60分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。11．（9分）学了法拉第电磁感应定律EntФ后，某同学设计了图8所示的一个实验装置，来验证当磁通量的变化量不变时，感应电动势E与发生这一磁通量变化所用的时间Δt成反比：线圈和光电门传感器固定在水平光滑轨道上，强磁铁和挡光片固定在运动的小车上，每当小车在轨道上运动经过光电门时，光电门会记录下挡光片的挡光时间Δt，同时触发接在线圈两端的电压传感器记录下在这段时间内线圈中产生的感应电动势E。利用小车末端的弹簧O图7MNRP图8电压传感器光电门传感器挡光片线圈强磁铁弹簧可将小车以不同的速度从轨道的最右端向左弹出，就能得到一系列的感应电动势E和对应的挡光时间Δt。（1）观察和分析该实验装置可看出，在实验中，每次测量的Δt时间内，磁铁相对线圈运动的距离都相同，从而实现了控制不变。（2）该小组同学得到多组感应电动势E与对应的挡光时间Δt的数据，他们想出两种办法处理数据：第一种方法是算出的乘积，若该数据基本相等，即可验证了E与Δt成反比；第二种是在直角坐标系中作的关系图线，若图线是过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与Δt成反比。【答案】（1）磁通量的变化量（3分）（2）感应电动势E和挡光时间Δt感应电动势E与挡光时间Δt的倒数（每空3分）【解析】（1）每次测量的Δt时间内，磁铁相对线圈运动的距离都相同，可知每次实验穿过线圈的磁通量变化量也相同。（2）由EntФ可得EΔt=nΔФ，由于ΔФ相同，可知感应电动势E和挡光时间Δt的乘积都相同；由EntФ可知，ΔФ不变时，E与1t成正比，在E－1t图象上的图线是过坐标原点的倾斜直线。【易错、易混、易失分点分析】本题是一个验证性实验，验证某一问题，常用的方法就是控制变量法，做题时，要看清楚是控制什么量不变，让什么量发生变化。12．（10分）一匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图9所示。一个边长L=1m的正方形金属线圈垂直放置于匀强磁场中，线圈的匝数n＝100，电阻R=50Ω。求t=3s内线圈中产生的焦耳热Q。【答案】0.96J【解析】由题图可知，该磁场磁感应强度的变化率为：221.210T/s410T/s0.3Bt（3分）线圈中产生的感应电动势为：2BEnLt（3分）线圈中产生的焦耳热为：2EQtR（2分）t/sB/10-3T0图90.10.20.3126解得：Q=0.96J。（2分）【易错、易混、易失分点分析】线圈面积不变，磁场的磁感应强度均匀变化，计算感应电动势的公式为2BEnLt，这样处理简明扼要。13．（12分）如图10所示，两根相距为L的平行光滑金属导轨（电阻不计）竖直放置，上端通过导线连接阻值为R的电阻。现有n个条形匀强磁场区域，磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为a，间距也为a。一个质量为m、长为L的导体棒(电阻不计)与导轨垂直，在距磁场区域1为a的位置由静止开始释放，此后一直没有离开导轨，且每当进入磁场区域均做匀速运动。求：（1）区域1的磁感应强度的大小B；（2）导体棒通过磁场区域2的时间t；（3）导体棒从开始下落到穿过磁场区域n的过程中，电阻R上总共产生的电热Q。【答案】（1）222mRgaaL（2）2agg（3）nmga【解析】（1）棒自由下落距离a，此时我速度设为v，有：212mgamv（2分）进入区域1后，导体棒做匀速运动，有：mgBIL（1分），其中E=BLv，（1分）EIR（1分）解得：222mRgaBaL。（1分）（2）导体棒在磁场外连续两次做匀变速运动，设通过磁场区域2的速度为v2，有：2222vga（2分）通过区域2的时间为：22agatvg。（2分）（3）棒在磁场外运动时，机械能守恒，进入磁场后动能不变，势能减少，减少的势能转化为电热，有：Qnmga。（2分）【易错、易混、易失分点分析】本题属于单棒与导轨问题，要自己揣摩题目中所蕴含的信息，进入区域1后，导体棒做匀速运动，表示导体棒受到的合力为零，对运动学关系和能量守恒定律要有深刻的理解。图1014．（14分）一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环，在范围足够大的磁场中竖直下落，磁场