高考物理真题选修32.docx

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高考物理真题选修32

2014年高考物理真题选修3-2汇编

电磁感应部分

（2014上海）17．如图，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

17．CD[解析]本题考查了楞次定律，感应电流的磁场方向总是阻碍引起闭合回路中磁通量的变化，体现在面积上是“增缩减扩”，而回路变为圆形，面积是增加了，说明磁场是在逐渐减弱．因不知回路中电流方向，故无法判定磁场方向，故CD都有可能。

14．[2014·新课标全国卷Ⅰ]在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（　　）

A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化

B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化

C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化

D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化

14．D　产生感应电流的条件是：

只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流．本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，不满足产生感应电流的条件，故不正确．C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化，但是当人到相邻房间时，电路已达到稳定状态，电路中的磁通量不再发生变化，故观察不到感应电流．在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量的变化，产生感应电流，因此D选项正确．

18．[2014·新课标全国卷Ⅰ]如图（a）所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图（b）所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（　　）

18．C　[解析]本题考查了电磁感应的图像．根据法拉第电磁感应定律，ab线圈电流的变化率与线圈cd上的波形图一致，线圈cd上的波形图是方波，ab线圈电流只能是线性变化的，所以C正确．

[2014·江苏卷]如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为（　　）　　　　　　　　　　　　　　　

A.

B.

C.

D.

1．B　[解析]根据法拉第电磁感应定律知E＝n

＝n

，这里的S指的是线圈在磁场中的有效面积，即S＝

，故E＝n

＝

，因此B项正确．

16．[2014·山东卷]如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是（　　）

A．FM向右B．FN向左

C．FM逐渐增大D．FN逐渐减小

16．BCD　[解析]根据安培定则可判断出，通电导线在M区产生竖直向上的磁场，在N区产生竖直向下的磁场．当导体棒匀速通过M区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力向左．当导体棒匀速通过N区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左．选项B正确．设导体棒的电阻为r，轨道的宽度为L，导体棒产生的感应电流为I′，则导体棒受到的安培力F安＝BI′L＝B

L＝

，在导体棒从左到右匀速通过M区时，磁场由弱到强，所以FM逐渐增大；在导体棒从左到右匀速通过N区时，磁场由强到弱，所以FN逐渐减小．选项C、D正确．

6．[2014·四川卷]如图所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小．质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形，其有效电阻为0.1Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B＝（0.4－0.2t）T，图示磁场方向为正方向．框、挡板和杆不计形变．则（　　）

A．t＝1s时，金属杆中感应电流方向从C到D

B．t＝3s时，金属杆中感应电流方向从D到C

C．t＝1s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1N

D．t＝3s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2N

6．AC　[解析]由于B＝（0.4－0.2t）T，在t＝1s时穿过平面的磁通量向下并减少，则根据楞次定律可以判断，金属杆中感应电流方向从C到D，A正确．在t＝3s时穿过平面的磁通量向上并增加，则根据楞次定律可以判断，金属杆中感应电流方向仍然是从C到D，B错误．由法拉第电磁感应定律得E＝

＝

Ssin30°＝0.1V，由闭合电路的欧姆定律得电路电流I＝

＝1A，在t＝1s时，B＝0.2T，方向斜向下，电流方向从C到D，金属杆对挡板P的压力水平向右，大小为FP＝BILsin30°＝0.1N，C正确．同理，在t＝3s时，金属杆对挡板H的压力水平向左，大小为FH＝BILsin30°＝0.1N，D错误．

20．[2014·安徽卷]英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为＋q的小球．已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是（　　）

A．0B.

r2qkC．2πr2qkD．πr2qk

20．D　[解析]本题考查电磁感应、动能定理等知识点，考查对“变化的磁场产生电场”的理解能力与推理能力．由法拉第电磁感应定律可知，沿圆环一周的感生电动势E感＝

＝

·S＝k·πr2，电荷环绕一周，受环形电场的加速作用，应用动能定理可得W＝qE感＝πr2qk.选项D正确。

20．[2014·全国卷]很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒．一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐．让条形磁铁从静止开始下落．条形磁铁在圆筒中的运动速率（　　）

A．均匀增大

B．先增大，后减小

C．逐渐增大，趋于不变

D．先增大，再减小，最后不变

20．C　[解析]本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律．竖直圆筒相当于闭合电路，磁铁穿过闭合电路，产生感应电流，根据楞次定律，磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的安培力，开始时磁铁的速度小，产生的感应电流也小，安培力也小，磁铁加速运动，随着速度的增大，产生的感应电流增大，安培力也增大，直到安培力等于重力的时候，磁铁匀速运动．所以C正确．

15．[2014·广东卷]如图8所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块（　　）

A．在P和Q中都做自由落体运动

B．在两个下落过程中的机械能都守恒

C．在P中的下落时间比在Q中的长

D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大

15．C　[解析]磁块在铜管中运动时，铜管中产生感应电流，根据楞次定律，磁块会受到向上的磁场力，因此磁块下落的加速度小于重力加速度，且机械能不守恒，选项A、B错误；磁块在塑料管中运动时，只受重力的作用，做自由落体运动，机械能守恒，磁块落至底部时，根据直线运动规律和功能关系，磁块在P中的下落时间比在Q中的长，落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项C正确，选项D错误．

7．[2014·江苏卷]如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（　　）

A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率

C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯

7．AB　[解析]根据法拉第电磁感应定律E＝n

知，增加线圈的匝数n，提高交流电源的频率即缩短交流电源的周期（相当于减小Δt），这两种方法都能使感应电动势增大故选项A、B正确．将金属杯换为瓷杯，则没有闭合电路，也就没有感应电流；取走线圈中的铁芯，则使线圈中的磁场大大减弱，则磁通量的变化率减小．感应电动势减小．故选项C、D错误．

25．[2014·新课标Ⅱ卷]半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻（图中未画出）．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小g.求

（1）通过电阻R的感应电流的方向和大小：

（2）外力的功率．

25.[答案]

（1）从C端流向D端　

（2）

μmgωr＋

[解析]

（1）在Δt时间内，导体棒扫过的面积为

ΔS＝

ωΔt[（2r）2－r2]①

根据法拉第电磁感应定律，导体棒上感应电动势的大小为

ε＝

②

根据右手定则，感应电流的方向是从B端流向A端．因此，通过电阻R的感应电流的方向是从C端流向D端．由欧姆定律可知，通过电阻R的感应电流的大小I满足

I＝

③

联立①②③式得

I＝

.④

（2）在竖直方向有

mg－2N＝0⑤

式中，由于质量分布均匀，内、外圆导轨对导体棒的正压力大小相等，其值为N，两导轨对运行的导体棒的滑动摩擦力均为

f＝μN⑥

在Δt时间内，导体棒在内、外圆轨上扫过的弧长为

l1＝rωΔt⑦

和

l2＝2rωΔt⑧

克服摩擦力做的总功为

Wf＝f（l1＋l2）⑨

在Δt时间内，消耗在电阻R上的功为

WR＝I2RΔt⑩

根据能量转化和守恒定律知，外力在Δt时间内做的功为

W＝Wf＋WR⑪

外力的功率为

P＝

⑫

由④至12式得

P＝

μmgωr＋

⑬

23．[2014·安徽卷]（16分）如图1所示，匀强磁场的磁感应强度B为0.5T，其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上．绝缘斜面上固定有“A”形状的光滑金属导轨的MPN（电阻忽略不计），MP和NP长度均为2.5m，MN连线水平，长为3m．以MN中点O为原点、OP为x轴建立一维坐标系Ox.一根粗细均匀的金属杆CD，长度d为3m，质量m为1kg、电阻R为0.3Ω，在拉力F的作用下，从MN处以恒定速度v＝1m/s在导轨上沿x轴正向运动（金属杆与导轨接触良好）．g取10m/s2.

图1

图2

（1）求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x＝0.8m处电势差UCD；

（2）推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式，并在图2中画出Fx关系图像；

（3）求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热．

23．[答案]

（1）－0.6V　

（2）略　（3）7.5J

[解析]

（1）金属杆CD在匀速运动中产生的感应电动势

E＝Blv（l＝d），E＝1.5V（D点电势高）

当x＝0.8m时，金属杆在导轨间的电势差为零．设此时杆在导轨外的长度为l外，则

l外＝d－

d

OP＝

得l外＝1.2m

由楞次定律判断D点电势高，故CD两端电势差

UCB＝－Bl外v,UCD＝－0.6V

（2）杆在导轨间的长度l与位置x关系是

l＝

d＝3－

x

对应的电阻R1为R1＝

R，电流I＝

杆受的安培力F安＝BIl＝7.5－3.75x

根据平衡条件得F＝F安＋mgsinθ

F＝12.5－3.75x（0≤x≤2）

画出的Fx图像如图所示．