新高考物理一轮复习 专题10-12 电磁感应综合问题千题精练.pdf

欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！1/15新高考物理一轮复习 专题 10-12 电磁感应综合问题千题精练 一选择题 1 在北半球上，地磁场竖直分量向下飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为，右方机翼末端处电势为，则（）A.若飞机从西往东飞，比高 B.若飞机从东往西飞，比高 C.若飞机从南往北飞，比高 D.若飞机从北往南飞，比高【参考答案】AC 点睛：本题要了解地磁场的分布情况，掌握右手定则对于机翼的运动，类似于金属棒在磁场中切割磁感线一样会产生电动势，而电源内部的电流方向则是由负极流向正极 2 健身车的磁控阻力原理如图所示，在金属飞轮的外侧有一些磁铁（与飞轮不接触），人在健身时带动飞轮转动，磁铁会对飞轮产生阻碍，拉动控制拉杆可以改变磁铁与飞轮间的距离则 A.飞轮受到阻力大小与其材料密度有关 B.飞轮受到阻力大小与其材料电阻率有关 C.飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，其受到的阻力越大 D.磁铁与飞轮间距离不变时，飞轮转速越大，其受到阻力越小 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！2/15【参考答案】BC 点睛：金属飞轮在磁场中运动的过程中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律判断转速和距离对感应电动势的影响，根据欧姆定律和安培力公式确定阻力的大小 3 如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是（）A.开关闭合后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动 B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向里的方向 C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向外的方向 D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的 N极朝垂直纸面向外的方向转动【参考答案】AD【名师解析】本题考查电磁感应、安培定则及其相关的知识点。开关闭合的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动，选项 A 正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！3/15电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项 BC 错误；开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动，选项 D 正确。【点睛】此题中套在一根铁芯上的两个线圈，实际上构成一个变压器。4 如图所示，等离子气流(由高温、高压的等电荷量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度 v0 垂直射入 P1 和 P2 两极板间的匀强磁场中.两平行长直导线ab 和 cd 的相互作用情况为：0 1s 内排斥，1s3s 内吸引，3s4s 内排斥.线圈 A 内有外加磁场，规定向左为线圈 A 内磁感应强度 B 的正方向，则线圈 A 内磁感应强度 B 随时间 t 变化的图像有可能是下图中的()A.B.C.D.【参考答案】C 5(2016山东淄博诊断)如图甲所示，左侧接有定值电阻 R 2 的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度 B 1 T，导轨间距 L 1 m。一欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！4/15质量 m 2 kg，阻值 r 2 的金属棒在水平拉力 F 作用下由静止开始从 CD 处沿导轨向右加速运动，金属棒的 v x图象如图乙所示，若金属棒与导轨间动摩擦因数 0.25，则从起点发生 x 1 m位移的过程中(g10 m/s2)()A 金属棒克服安培力做的功 W10.5 J B 金属棒克服摩擦力做的功 W24 J C 整个系统产生的总热量 Q 4.25 J D 拉力做的功 W 9.25 J【参考答案】D 6 如图所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为 L，右端接有阻值 R的电阻，空间存在方向竖直向上、磁感应强度为 B 的匀强磁场质量为 m、电阻为 r 的导体棒 ab 与固定弹簧相连，放在导轨上初始时刻，弹簧恰处于自然长度给导体棒水平向右的初速度 v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触已知导体棒的电阻 r 与定值电阻 R 的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是()A 导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左 B 导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压 U BLv0 C 导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能 Epmv20 D 导体棒最终会停在初始位置，在导体棒整个运动过程中，电阻 R 上产生的焦耳热 Q mv20 【参考答案】AD 二计算题 1（2018上海宝山期末）相距 L 1.2m的足够长金属导轨竖直放置，质量 m11kg的金属棒ab和质量m20.54kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图（a）所示，虚线上方匀强磁场方向垂直纸面向外，虚线下方匀强磁欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！5/15场方向竖直向上，两处磁场的磁感应强度大小相同。ab 棒光滑，cd 棒与导轨间动摩擦因数 0.75，两棒总电阻为 1.8，导轨电阻不计。ab 棒在方向竖直向上、大小按图（b）所示规律变化的外力 F 作用下，由静止开始（t=0）沿导轨匀加速运动，同时 cd 棒也由静止释放。（1）请说出在两棒的运动过程中 ab 棒中的电流方向和 cd 棒所受的磁场力方向；（2）求 ab 棒加速度的大小和磁感应强度 B 的大小；（3）试问 cd 棒从运动开始起经过多长时间它的速度达到最大？（取重力加速度 g=10m/s2，不计空气阻力）【名师解析】（1）（4 分）ab棒中的电流方向向右（ab）（2 分），cd棒所受的磁场力方向垂直于纸面向里（2 分）。（2）（7 分）ab棒的受力图，如右图所示（1 分），运用牛顿第二定律，有（1 分）,（3）（5 分）从 cd 棒的 d 端截面看过去，cd 棒的受力图如右图所示（1 分），cd棒速度达到最大时其合力为零，所以有（1 分），（1 分）欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！6/15又因为（1 分）,，所以有 对于 ab 棒的运动，有 推得，（1 分）2.(12分)如图所示，间距为 L 的两根光滑圆弧轨道置于水平面上，其轨道末端水平，圆弧轨道半径为 r，电阻不计。在其上端连有阻值为 R0 的电阻，整个装置处于如图所示的径向磁场中，圆弧轨道处的磁感应强度大小为 B。现有一根长度等于L、质量为 m、电阻为 R 的金属棒从轨道的顶端 PQ 处由静止开始下滑，到达轨道底端 MN 时对轨道的压力为 2mg(重力加速度为 g)。求：(1)金属棒到达轨道底端时金属棒两端的电压；(2)金属棒下滑过程中通过电阻 R0 的电荷量。(2)通过电阻 R0 的电荷量 q t 金属棒下滑过程中产生的感应电动势为B rL2 t 感应电流为，解得 q。3 (14分)如图所示，半径为 L12 m 的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为 B1 T 长度也为 L1、电阻为 R 的金属杆ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着 a 端沿逆时针方向匀欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！7/15速转动，角速度为 rad/s。通过导线将金属杆的 a 端和金属环连接到图示的电路中(连接 a 端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻 R1 R，滑片 P 位于 R2 的正中央，R2 的总阻值为 4R)，图中的平行板长度为 L22 m，宽度为 d 2 m图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度 v00.5 m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为 B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大。(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求：(1)在 04 s内，平行板间的电势差 UMN；(2)带电粒子飞出电场时的速度；(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度 B2 应满足的条件。(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在 0时间内水平方向 L2v0t1 t14 sd时离开磁场后不会第二次进入电场，即 B22 T。4.(15 分)（2018 江苏扬州期末）实验小组想要探究电磁刹车的效果，在遥控小车底面安装宽为 L、长为 2.5L的 N 匝矩形线框 abcd，总电阻为 R，面积可认为与欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！8/15小车底面相同，其平面与水平地面平行，小车总质量为 m.如图所示是简化的俯视图，小车在磁场外以恒定的功率做直线运动，受到地面阻力恒为 f，进入磁场前已达到最大速度 v，车头(ab 边)刚要进入磁场时立即撤去牵引力，车尾(cd 边)刚出磁场时速度恰好为零已知有界磁场宽度为 2.5L，磁感应强度为 B，方向竖直向下求：(1)进入磁场前小车所受牵引力的功率 P；(2)车头刚进入磁场时，感应电流的大小 I；(3)电磁刹车过程中产生的焦耳热 Q.(2)车头刚进磁场时，回路感应电动势 E NBLv(2分)根据闭合电路欧姆定律，感应电流 I(2 分)I.(1 分)(3)根据能量守恒 mv2Q f5L(3 分)解得 Q mv25fL.(2 分)5.（15 分）（2018苏州调研）如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场，磁感应强度大小为 B。一边长为 L，质量为 m、电阻为 R的正方形单匝导线框 abcd放在水平桌面上。在水平拉力作用下，线框从左边界以速度 v 匀速进入磁场，当cd 边刚进入磁场时撤去拉力，ab 边恰好能到达磁场的右边界。已知线框与桌面间动摩擦因数为，磁场宽度大于 L，重力加速度为 g。求：（1）ab 边刚进入磁场时，其两端的电压 U；欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！9/15（2）水平拉力的大小 F 和磁场的宽度 d；（3）整个过程中产生的总热量 Q。【名师解析】（1）；33,44EBLvEBLv IUIRBLvRR（3）进入磁场过程中产生焦耳热，23211B L vQI RtR 由于摩擦产生的热量，222122vQmg LmgLmvg 所以整个过程产生的热量为。2321212B L vQQQmgLmvR 6.（2017年 11 月浙江选考）所图所示，匝数 N=100、截面积 s=1.010-2m2、电阻 r=0.15 的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场B1，其变化率 k=0.80T/s。线圈通过开关 S 连接两根相互平行、间距 d=0.20m的竖直导轨，下端连接阻值 R=0.50 的电阻。一根阻值也为 0.50、质量 m=1.010-2kg的导体棒 ab 搁置在等高的挡条上。在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场 B2。接通开关 S 后，棒对挡条的压力恰好为零。假设棒始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计摩擦阻力和导轨电阻。（1）求磁感应强度 B2 的大小，并指出磁场方向；（2）断开开关 S 后撤去挡条，棒开始下滑，经 t=0.25s后下降了 h=0.29m，求此过程棒上产生的热量。（2）由动量定理，mgt-IB2dt=mv It=q=2R22dhBR 解得：v=gt-2222d hBmR 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！10/15Ab 导体棒中产生的热量 Q=（mgh-mv2）1212 代入数据解得：Q=2.310-3J。7.(2016河北邯郸一中一轮)如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨 MAC、NBD水平放置，MA、NB 间距 L 0.4 m，AC、BD 的延长线相交于 E 点且 AEBE，E 点到 AB 的距离 d 6 m，M、N 两端与阻值 R 2 的电阻相连，虚线右侧存在方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场，磁感应强度 B 1 T。一根长度也为 L 0.4 m、质量 m 0.6 kg、电阻不计的金属棒，在外力作用下从 AB 处以初速度 v02 m/s沿导轨水平向右运动，棒与导轨接触良好，运动过程中电阻 R 上消耗的电功率不变，求：(1)电路中的电流 I；(2)金属棒向右运动过程中克服安培力做的功 W。【参考答案】(1)0.4 A(2)0.36 J 8(2016陕西西工大附中模拟)如图所示，用水平绝缘传送带输送一正方形单匝闭合铜线框，在输送中让线框随传送带通过一固定的匀强磁场区域，铜线框在进入磁场前与传送带的速度相同，穿过磁场的过程中将相对于传送带滑动。已知传送带以恒定速度 v0 运动，当线框的右边框刚刚到达边界 PQ 时速度又恰好等于v0。若磁场边界 MN、PQ 与传送带运动方向垂直，MN 与 PQ 的距离为 d，磁场的磁感应强度为 B，铜线框质量为 m，电阻均为 R，边长为 L(Ld)，铜线框与传送带间的动摩擦因数为，且在传送带上始终保持前后边框平行于磁场边界 MN，试求：(1)线框的右边框刚进入磁场时所受安培力的大小；(2)线框在进入磁场的过程中运动加速度的最大值以及速度的最小值；(3)从线框右边框刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中，传送带对闭合铜线框做的功。【名师解析】(1)闭合铜线框右侧边刚进入磁场时产生的电动势 E BLv0 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！11/15产生的电流 I BLv0R 右侧边所受安培力 F BILB2L2v0R 在线框刚刚完全进入磁场又匀加速运动到达边界 PQ 的过程中，根据动能定理有 mg(dL)mvmv2，解得最小速度 vmin2 g（d L）)(3)线框从右边框进入磁场到运动至磁场边界 PQ 的过程中线框一直受摩擦力 f mg 由功的公式 Wf1fd 得摩擦力做功 Wf1 mgd 闭合线框穿出磁场与进入磁场的受力情况相同，则完全穿出磁场的瞬间速度亦为最小速度 v，然后速度均匀增加到 v0，产生的位移一定为 xd L(和在磁场中速度 v 由增加 v0 到的位移相同)闭合线框在右边框出磁场到与传送带共速的过程中位移 xxL d。在此过程中摩擦力再做功 Wf2 mgd 因此，闭合铜线框从刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中，传送带对闭合铜线框做的功 W Wf1Wf22 mgd【参考答案】(1)(2)g 2 g（d L）)(3)2 mgd 9.(宁夏银川一中 2016届高三第三次模拟考试理科综合试题)(18分)如图所示，宽L=2m、足够长的金属导轨MN和M N 放在倾角为=30的斜面上，在N 和N 之间连接一个 R=2.0 的定值电阻，在 AA处放置一根与导轨垂直、质量欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！12/15m=0.8kg、电阻 r=2.0 的金属杆，杆和导轨间的动摩擦因数=，导轨电阻不计，导轨处于磁感应强度 B=1.0T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。用轻绳通过定滑轮将电动小车与杆的中点相连，滑轮与杆之间的连线平行于斜面，开始时小车位于滑轮正下方水平面上的 P 处（小车可视为质点），滑轮离小车的高度 H=4.0m。启动电动小车，使之沿 PS 方向以 v=5.0m/s的速度匀速前进，当杆滑到 OO位置时的加速度 a=3.2m/s2，AA与 OO之间的距离 d=1m，求：34（1）该过程中，通过电阻 R 的电量 q；（2）杆通过 OO时的速度大小；（3）杆在 OO时，轻绳的拉力大小；（4）上述过程中，若拉力对杆所做的功为 13J，求电阻 R 上的平均电功率。【参考答案】（1）0.5C（2）3m/s（3）12.56N（4）2.0W【名师解析】（1）平均感应电动势 BLdEtt 代入数据，可得:0.5qC（2）几何关系：解得:sinHHdsin0.80=53 杆的速度等于小车速度沿绳方向的分量：1cos3/vvm s（4）根据动能定理：211sin2fWWmgdFmv安 解出,电路产生总的电热2.4WJ 安2.4QJ总 那么,R 上的电热 1.2RQJ 此过程所用的时间 cot0.6Htsv R 上的平均电功率 1.2W2.0W0.6RQPt 考点：法拉第电磁感应定律；牛顿第二定律；动能定理 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！13/15【名师点睛】本题是一道电磁感应与力学、电学相结合的综合体，考查了求加速度、电阻产生的热量，分析清楚滑杆的运动过程，应用运动的合成与分解、E=BLv、欧姆定律、安培力公式、牛顿第二定律、平衡条件、能量守恒定律即可正确解题；求 R 产生的热量时要注意，系统产生的总热量为 R 与 r 产生的热量之和.10(14分)如图所示，一面积为 S 的单匝圆形金属线圈与阻值为 R 的电阻连接成闭合电路，不计圆形金属线圈及导线的电阻 线圈内存在一个方向垂直纸面向里、磁感应强度大小均匀增加且变化率为k的磁场B.电阻R 两端并联一对平行金属板M、N，两板间距为 d，N 板右侧 xOy坐标系(坐标原点 O 在 N 板的下端)的第一象限内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场边界 OA 和 y 轴的夹角AOy45，AOx区域为无场区在靠近 M 板处的 P 点由静止释放一质量为 m、带电荷量为q 的粒子(不计重力)，经过 N 板的小孔，从点 Q(0，l)垂直 y 轴进入第一象限，经 OA上某点离开磁场，最后垂直 x 轴离开第一象限求：(1)平行金属板 M、N 获得的电压 U；(2)yOA区域内匀强磁场的磁感应强度 B；(3)粒子从 P 点射出至到达 x 轴的时间【参考答案】(1)kS(2)(3)(2dl)m2qkS【名师解析】(1)根据法拉第电磁感应定律知感应电动势为 E SkS(2)因平行金属板 M、N 与电阻并联，故 M、N 两板间的电压为 U URE kS 带电粒子在 M、N 间做匀加速直线运动，有 qUmv2 带电粒子进入磁场区域的运动轨迹如图所示，有 qvBm 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！14/15由几何关系可得 r l 联立得 B 2mkSq 粒子在第一象限的无场区中，有 s vt3 由几何关系得 s r 粒子从 P 点射出至到达 x 轴的时间为 tt1 t2 t3 联立 式可得 t(2dl)m2qkS 11.（市区 2015-2016学年度高三年级总复习质量检测（三）理科综合试卷物理部分）如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为，导轨上面横放着两根导体棒和，构成矩形回路，两根导体棒的质量皆为，电阻皆为，回路中其余部分的电阻可不计。在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为。设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒静止，棒有指向棒的初速度，若两导体棒在运动中始终不接触，求：Lab cdmR Bcd ab cd0v（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少？Q（2）当棒的速度变为初速度的时，棒的加速度是多少？ab4/3cda【参考答案】（1）；（2）2014Qmv2204B L vFammR（2）设 ab 棒的速度变为 3v0/4，cd 棒的速度为 v，由动量守恒定律，0034mvmvmv，解得：v=v0/4。此时回路中感应电动势 E=-=，034BLv014BLv012BLv 欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！15/15回路中电流 I=E/2R=，04BLvR 此时 cd 棒所受的安培力 F=BIL=，2204B L vR 由牛顿第二定律，cd 棒的加速度 a=F/m=。2204B L vmR 考点：动量守恒定律；闭合电路的欧姆定律；导体切割磁感线时的感应电动势【名师点睛】本题主要考查了动量守恒定律、闭合电路的欧姆定律、导体切割磁感线时的感应电动势。分根据动量守恒定律确定两棒最后的末速度是本题的关键，分析这类电磁感应现象中的能量转化较易：系统减少的动能转化为回路的焦耳热；本题涉及到动生电动势、动量守恒定律、牛顿第二定律及闭合电路欧姆定律综合的力电综合问题，故本题属于难度较大的题。