高考物理专题冲刺 专题21 电磁感应综合应用（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

专题21 电磁感应综合应用第I卷一、选择题（本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）1如图所示，水平放置的粗糙U形框架上接一个阻值为R0的电阻，放在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计下列说法正确的是() AA点的电势高于C点的电势B此时AC两端电压为UACC此过程中电路产生的电热为QFdmv2D此过程中通过电阻R0的电荷量为q【答案】AD【题型】多选题【难度】较易2如图所示，从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速拉出磁场区，如果先后两次拉出的速度之比为12，则在先后两种情况下（ ）A线圈中的感应电流之比为14B通过线圈的电量之比为12C线圈中产生的热量之比为12D沿运动方向作用在线圈上的外力功率之比为14【答案】CD【题型】多选题【难度】一般3如图所示，两根光滑平行的金属导轨，放在倾角为的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身电阻不计，斜面处在一匀强磁场中，方向垂直斜面向上，一质量为m、电阻不计的金属棒，在沿斜面并与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升了h高度，则在上滑h的过程中（ ） A金属棒所受合外力所做的功等于mgh与电阻R上产生的热量之和B恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的热量C金属棒受到的合外力所做的功为零D恒力F与安培力的合力所做的功为mgh【答案】BCD【解析】金属棒匀速运动时合外力为零，合外力所做的功等于零，不等于mgh与电阻R上产生的热量之和，故A错误，C正确导体棒匀速上升过程中，根据动能定理得：WF+WG+W安=0，而克服安培力所做功等于回路电阻中产生的热量，即有：Q=-W安，则得：WF+WG-Q=0，故有：WF+WG=Q，即恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的热量，故B正确由动能定理得：WF-mgh+W安=0，故有：WF+W安=mgh，即恒力F与安培力的合力所做的功为mgh，故D正确。【题型】多选题【难度】一般4如图所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面（纸面）垂直，磁场边界的间距为L一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合（图中位置I）,导线框的速度为v0经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时（图中位置）,导线框的速度刚好为零此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置I（不计空气阻力）,则（ ）A. 上升过程中，导线框的加速度逐渐减小B. 上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率C. 上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量的多D. 上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等【答案】AC【题型】多选题【难度】较难5如图所示，竖直平面内一具有理想边界AB的匀强磁场垂直纸面向里，在距离边界H处一正方形线框MNPO以初速度v0向上运动，假设在整个过程中MN始终与AB平行，则下列图象能反映线框从开始至到达最高点的过程中速度变化规律的是（ ）【答案】C【题型】选择题【难度】一般6如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域，MN和MN是匀强磁场区域的水平边界，边界的宽度为s，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直现让金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的vt图象(其中OA、BC、DE相互平行)已知金属线框的边长为L(L<s)、质量为m，电阻为R，当地的重力加速度为g，图象中坐标轴上所标出的字母v1、v2、t1、t2、t3、t4均为已知量。(下落过程中bc边始终水平)根据题中所给条件，以下说法正确的是()A. t2是线框全部进入磁场瞬间，t4是线框全部离开磁场瞬间B. 从bc边进入磁场起一直到ad边离开磁场为止，感应电流所做的功为 C. v1的大小可能为 D. 线框离开磁场过程中流经线框横截面的电荷量比线框进入磁场过程中流经线框横截面的电荷量多【答案】AC【题型】多选题【难度】较难7如图所示，在倾角为的光滑斜面上，相距均为d的三条水平虚线l1、l2、l3，它们之间的区域、分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，一个质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形导线框，从l1上方一定高处由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过l1进入磁场时，恰好以速度v1做匀速直线运动；当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻，线框又开始以速度v2做匀速直线运动，重力加速度为g在线框从释放到穿出磁场的过程中，下列说法正确的是（ ）A线框中感应电流的方向不变B线框ab边从l1运动到l2所用时间大于从l2运动到l3所用时间C线框以速度v2匀速直线运动时，发热功率为D线框从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中，减少的机械能E机与线框产生的焦耳热Q电的关系式是【答案】C【题型】选择题【难度】较难8如图所示，一匀强磁场B垂直于倾斜放置的光滑绝缘斜面斜向上，匀强磁场区域在斜面上虚线ef与gh之间在斜面上放置一质量为m、电阻为R的矩形铝框abcd，虚线ef、gh和斜面底边pq以及铝框边ab均平行，且ehbc如果铝框从ef上方的某一位置由静止开始运动则从开始运动到ab边到达gh线之前的速度（v）时间（t）图象，可能正确的有（ ）ABCD【答案】AD【题型】多选题【难度】困难第卷二、非选择题（本题共4个小题。写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）9. 如图所示，MN、PQ为足够长的平行导轨，间距L0.5 m.导轨平面与水平面间的夹角37°.NQMN，NQ间连接有一个R3 的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B01 T.将一根质量为m0.05 kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r2 ，其余部分电阻不计.现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数0.5，当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变，cd 距离NQ为s2 m.试解答以下问题：(g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)(1)金属棒达到稳定时的速度是多大？(2)从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？(3)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t1 s时磁感应强度应为多大？【答案】(1)2 m/s(2)0.06 J(3)0.4 T【解析】(1)在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大，达到稳定速度时，有：mgsin B0IL mgcos EB0LvEI(Rr)代入已知数据，得v2 m/s (3)当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流.此时金属棒将沿导轨做匀加速运动，故： mgsin mgcos ma设t时刻磁感应强度为B，则：B0LsBL(sx)xvtat2故t1 s时磁感应强度B0.4 T【题型】计算题【难度】较易10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，导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加速度大小为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【答案】(1)方向为CD大小为 (2) 【解析】根据右手定则、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及能量守恒定律解题(1)根据右手定则，得导体棒AB上的电流方向为BA，故电阻R上的电流方向为CD.设导体棒AB中点的速度为v，则v 而vAr，vB2r根据法拉第电磁感应定律，导体棒AB上产生的感应电动势EBrv根据闭合电路欧姆定律得I，联立以上各式解得通过电阻R的感应电流的大小为I.【题型】计算题【难度】一般11如图所示，水平地面上方有一高度为H、界面分别为PQ、MN的匀强磁场，磁感应强度为B。矩形导线框abcd在磁场上方某一高度处，导线框ab边长为l1，bd边长为l2，导线框的质量为m，电阻为R。磁场方向垂直于线框平面，磁场高度H>l2。线框从某高处由静止落下，当线框的cd边刚进入磁场时，线框的加速度方向向下、大小为；当线框的cd边刚离开磁场时，线框的加速度方向向上、大小为。运动过程中，线框平面位于竖直平面内，上、下两边始终平行PQ。空气阻力不计，重力加速度为g。求：（1）线框开始下落时cd边距离磁场上边界PQ的高度h；（2）cd边刚离开磁场时，电势差Ucd；（3）从线框的cd边进入磁场至线框的ab边刚进入磁场过程中，线框产生的焦耳热Q；（4）从线框的cd边进入磁场至线框的ab边刚进入磁场的过程中，通过线框导线某一横截面的电荷量q。【答案】（1） （2）Ucd= （3） （4）（2）cd边刚离开磁场时，设其感应电动势为E，即ab边产生的电动势。则F安=，由牛顿第二定律可得F安mg=m×，解之得E=，线框的速度v=；由右手定则判断出感应电流是由b到c的，故由欧姆定律得，电势差Ucd=；（3）ab边刚进入磁场时至cd边出磁场时，线圈自由下落，故由v2vb2=2g（Hl2），代入解之得vb2=v22g（Hl2），则从线框的cd边进入磁场至线框的ab边刚进入磁场过程中，由功关系得：mgl2Q=，则；（4）通过线框导线某一横截面的电荷量q=It=。【题型】计算题【难度】较难12. 如图所示，两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为L，电阻不计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B.导体棒a与b的质量均为m，电阻值分别为RaR，Rb2R.b棒放置在水平导轨上足够远处，a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g.(1)求a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向；(2)求最终稳定时两棒的速度大小；(3)从a棒开始下落到最终稳定的过程中，求b棒上产生的内能【答案】(1) ，方向水平向左 (2) (3)mgh【解析】(1)设a棒刚进入磁场时的速度为v，从开始下落到进入磁场根据机械能守恒定律有mghmv2a棒切割磁感线产生感应电动势EBLv根据闭合电路欧姆定律有I a棒受到的安培力FBIL联立以上各式解得F，方向水平向左(2)设两棒最后稳定时的速度为v，从a棒开始下落到两棒速度达到稳定根据动量守恒定律有mv2mv解得v.【题型】计算题【难度】较难