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教育最新2019年版本高考物理二轮复习专题检测试题:第讲电磁感应问题的综合分析-Word版

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教育学习 K12

电磁感应问题的综合分析(附参考答案)
1.(双选,2011 年珠海模拟)如图 4-1-10 所示,间距为 L 的平行金属导轨上有一电阻为 r 的金属棒 ab 与导轨接触良好.导轨一端连接电阻 R,其他电阻不计,磁感应强度为 B,金属 棒 ab 以速度 v 向右匀速运动,则( )

图 4-1-10 A.回路中电流为逆时针方向 B.电阻 R 两端的电压为 BLv C.ab 棒受到的安培力方向向左 BLv D.ab 棒中的电流大小为 r 2.(双选,2011 年深圳二模)如图 4-1-11 甲所示,闭合回路由电阻 R 与导线组成,其内 部磁场大小按 B-t 图变化,方向如图乙,则回路中( )

图 4-1-11 A.电流方向为顺时针方向 B.电流强度越来越大 C.磁通量的变化率恒定不变 D.产生的感应电动势越来越大 3.用相同的导线绕制的边长为 L 或 2L 的四个闭合导体框,以相同的速度匀速进入右侧 匀强磁场,如图 4-1-12 所示.在每个线框进入磁场的过程中,M、N 两点间的电压分别为 Ua、Ub、Uc、Ud.下列判断正确的是( )

图 4-1-12 A.Ua<Ub<Uc<Ud B.Ua<Ub<Ud<Uc C.Ua=Ub<Uc=Ud D.Ub<Ua<Ud<Uc 4.(2012 年北京卷)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图 4-1-13 所示, 她把一个带铁芯的线圈 I、开关 S 和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈 L 上,且 使铁芯穿过套环,闭合开关 S 的瞬间,套环立刻跳起.某司学另找来器材再探究此实验,他 连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均末动,对比老师演示的实验,下列四个选项中, 导致套环未动的原因可能是( )

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图 4-1-13

A.线圈接在直流电源上了 B.电源电压过高 C.所选线圈的匝数过多 D.所用套环的材料与老师的不同 5.(2011 年中山三模)一矩形线圈位于一个方向垂直线圈平面向里的磁场中,如图 4-1- 14 甲所示;磁感应强度 B 随 t 的变化规律如图乙所示.以 i 表示线圈中的感应电流,以图甲线 圈上箭头所示方向的电流为正,则以下的 i-t 图中正确的是( )

图 4-1-14

6.如图 4-1-15 所示,边长为 L 的正方形导线框质量为 m,由距磁场 H 高处自由下落, 其下边 ab 进入匀强磁场后,线圈开始做减速运动,直到其上边 cd 刚刚穿出磁场时,速度减为 ab 边进入磁场时的一半, 磁场的宽度也为 L, 则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( ) A.2mgL B.2mgL+mgH 3 1 C.2mgL+ mgH D.2mgL+ mgH 4 4

图 4-1-15

图 4-1-16

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7.(2011 年皖南模拟)如图 4-1-16 所示,用一块金属板折成横截面为“ ”形的金 属槽放置在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,并以速度 v1 向右匀速运动,从槽口右侧射入的带 电微粒的速度是 v2,如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动,则微粒做匀速圆周运动的轨道 半径 r 和周期 T 分别为( ) v1v2 2πv2 v1v2 2πv1 A. , B. , g g g g v1 2πv1 v1 2πv2 C. , D. , g g g g 8.(2011 年江门模拟)如图 4-1-17 所示,在磁感应强度为 0.6 T 的匀强磁场中,长为 0.5 m、电阻为 1 Ω 的导体棒 ab 放置在水平的光滑金属框上.导体棒 ab 在外力作用下以 10 m/s 的速度向右匀速滑动,已知电容 C=2 μF,电阻 R1=5 Ω,其余电阻忽略不计,求: (1)ab 棒哪端的电势高?ab 棒中的电动势多大? (2)为使 ab 棒匀速运动,外力的大小及其机械功率各是多少? (3)电容器的电量是多少?

图 4-1-17

9.如图 4-1-18 所示,有小孔 O 和 O′的两金属板正对并水平放置,分别与平行金属 导轨连接,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域有垂直导轨所在平面的匀强磁场.金属杆 ab 与导轨垂直且接触良 好, 并一直向右匀速运动. 某时刻 ab 进入Ⅰ区域, 同时一带正电小球从 O 孔竖直射入两板间. ab 在Ⅰ区域运动时,小球匀速下落;ab 从Ⅲ区域右边离开磁场时,小球恰好从 O′孔离开. 已知板间距为 3d,导轨间距为 L,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域的磁感应强度大小相等,宽度均为 d. 带电小球质量为 m,电荷量为 q,ab 运动的速度为 v0,重力加速度为 g.求: (1)磁感应强度的大小; (2)ab 在Ⅱ区域运动时,小球的加速度大小; (3)小球射入 O 孔时的速度 v.

图 4-1-18

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10.(2011 年汕头模拟)如图 4-1-19 甲所示,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平 行固定放置,间距为 d,右端通过导线与阻值为 R 的小灯泡 L 连接,在面积为 S 的 CDEF 矩 形区域内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度 B 随时间的变化如图乙,在 t=0 时,一阻值为 R 的金属棒在恒力 F 作用下由静止开始从 ab 位置沿导轨向右运动,当 t=t0 时恰好运动到 CD 位置,并开始在磁场中匀速运动.求: (1)0~t0 时间内通过小灯泡的电流; (2)金属棒在磁场中运动的速度大小; (3)金属棒的质量 m.

图 4-1-19

1.AC 解析:由右手定则知 A 对,由左手定则知 C 对. ΔB 2.AC 解析:由楞次定律知电流沿顺时针方向,A 对;磁通量变化率 不变,C 对. Δt 3.B 解析:由题知 Ea=Eb=BLv,Ec=Ed=2BLv,由闭合电路欧姆定律和串联电路电压 3 5 3 4 与电阻成正比可知 Ua= BLv,Ub= BLv,Uc= BLv,Ud= BLv,故 B 正确. 4 6 2 3 4.D 解析:在开关闭合的瞬间,线圈中的电流变大,磁感应强度变大,穿过金属套环 的磁通量变大,在金属套环内产生感应电流,感应磁场必然阻碍原磁场的增大,所以金属套 环会受到线圈的斥力而跳起.在实验时电源一般采用直流电源,电压越大(以不烧坏导线和电 源为前提)现象越明显;所选线圈的匝数越多,现象也越明显.如果该学生所用套环的材料不 是金属,则不会观察到“跳环实验”的现象. 5.A 解析:0~1 s 这段时间,由楞次定律知电流沿逆时针方向,且变化率不变,故电 流大小不变,A 对. v1 6.C 解析:设刚进入磁场时的速度为 v1,刚穿出磁场时的速度 v2= 2 1 2 线框自开始进入磁场到完全穿出磁场下落的高度为 2L.由题意得 mv1=mgH 2 1 2 1 2 mv +mg· 2L= mv2+Q 2 1 2 教育学习 K12

教育学习 K12 3 联立解得 Q=2mgL+ mgH. 4 ”形的金属槽放在匀强磁场中并以速度 v1 向右匀速运动时,左板 U Blv1 将切割磁感线,上、下两板间产生电势差,由右手定则可知上板为正、下板为负,E= = d l qE qBv1 =Bv1,微粒做匀速圆周运动,则重力与电场力大小相等、方向相反,有 m= = ,洛伦 g g 2 v2 mv2 v1v2 2πr 2πv1 兹力提供向心力,所以 qBv2=m ,得 r= = ,周期 T= = ,所以 B 正确. r qB g v2 g 8.解:(1)由右手定则可判定 ab 棒中的电流方向由 b 指向 a,故 a 端的电势高. E=BLv=0.6×0.5×10 V=3 V. E 3 (2)回路中电流 I= = A=0.5 A R1+r 5+1 F 安=BIL=0.6×0.5×0.5 N=0.15 N 由平衡条件得 F 外=F 安=0.15 N P=F 外 v=1.5 W. (3)Q=CU U=I· R1 - 解得 Q=5×10 6 C. 9.解:(1)ab 在磁场区域运动时,产生的感应电动势大小为 ε=BLv0 ε 金属板间产生的场强大小为 E= 3d ab 在Ⅰ区域运动时,带电小球匀速下落,有 mg=qE 3dmg 联立解得 B= . qLv0 (2)ab 在Ⅱ区域运动时,设小球的加速度为 a,依题意,有 qE+mg=ma 所以 a=2g. (3)依题意,ab 分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域运动时,小球在电场中分别做匀速、匀加速和匀速 运动,设发生的位移分别为 sⅠ、sⅡ、sⅢ;ab 进入Ⅲ区域时,小球的运动速度为 vⅢ.则: d sⅠ=v· v0 d 1 ? d ?2 sⅡ=v· + · 2g· v0 2 ?v0? d sⅢ=vⅢ· v0 d vⅢ=v+2g· v0 又 sⅠ+sⅡ+sⅢ=3d gd 联立解得 v=v0- . v0 10.解:(1)0~t0 时间内,闭合电路产生的感应电动势 ΔΦ SΔB SB0 E1= = = Δt Δt t0 E1 通过小灯泡的电流 I= 2R SB0 联立可得 I= . 2Rt0 (2)若金属棒在磁场中匀速运动的速度为 v, 则金属棒的产生的感应电动势 E2=BLv=B0dv E2 金属棒中的电流 I′= 2R 7.B 解析:“ 教育学习 K12

教育学习 K12 因为金属棒做匀速运动,有 F=F 安,即 F=B0I′d 2FR 联立解得 v= 2 2. B0d (3)在 0~t0 时间内,金属棒在恒力 F 作用下做匀加速运动,则由牛顿第二定律有 F=ma v 由运动学公式有 a= t0 2 B2 0d t0 联立解得金属棒的质量为 m= . 2R

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