电磁感应知识整合 演练高考中学教育高考_中学教育-高考.pdf

知识整合 演练高考 题型 1 感应电流的产生和方向【例 1】（2008 全国20）矩形导线框 abcd 固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的 正方向垂直纸面向里,磁感应强度 B随时间变化的规律如图所示.若规定顺时针方向为感应电流 i 的正方向,下列各 图中正确的是 （）答案 D 题型 2 自感现象问题【例 2】（2008 江苏8）如图所示的电路中,三个相同的灯泡 a、b、c 和电感 L1、L2与直流电源连接,电感的电阻忽 略不计,开关 S 从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有 （）A.a 先变亮,然后逐渐变暗 B.b 先变亮,然后逐渐变暗 C.c 先变亮,然后逐渐变暗 D.b、c 都逐渐变暗 答案 AD 题型 3 电磁感应与恒定电路综合问题【例 3】（2008 广东 18）如图（a）所示,水平放置的两根平行金属导轨,间距 L=0.3 m,导轨左端连接 R=0.6的 电阻.区域 abcd 内存在垂直于导轨平面 B=0.6 T 的匀强磁场,磁场区域宽 D=0.2 m.细金属棒 A1和 A2用长为2D=0.4 m 的轻质绝缘杆连接,放置在导轨平面上,并与导轨垂直,每根金属棒在导轨间的电阻均为 r=0.3,导轨电阻不计.使 金属棒以恒定速度 v=1.0 m/s 沿导轨向右穿越磁场,计算从金属棒 A1进入磁场（t=0）到 A2离开磁场的时间内,不同 时间段通过电阻 R的电流强度,并在图（b）中画出.答案 0 0.2 s 内,I1=0.12 A;0.2 s0.4 s 内,I2=0 A;0.4 s0.6 s 内,I3=0.12 A.如下图所示 题型四 电磁感应与力学结合的综合问题【例 4】（2008 北京22）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框 abcd,每边长为 L,总电阻为 R,总质量为 m.将其置于磁感强度为 B的水平匀强磁场上方 h 处,如图所示.线框由静止自 由下落,线框平面保持在竖直平面内,且 cd 边始终与水平的磁场边界面平行.当 cd 边刚进 入磁场时:（1）求线框中产生的感应电动势大小.（2）求 cd 两点间的电势差大小.（3）若此时线框加速度恰好为零,求线框下落的高度 h 所应满足的条件.面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里磁感应强度随时间变化的规律如图所示若规定顺时针方向为感应电流的正方向下列各图中正确的是答案题型自感现象问题例江苏如图所示的电路中三个相同的灯泡和电感与直流电源连接电感的逐渐变暗都逐渐变暗答案题型电磁感应与恒定电路综合问题例广东如图所示水平放置的两根平行金属导轨间距导轨左端连接的电阻区域内存在垂直于导轨平面的匀强磁场磁场区域宽细金属棒和用长为的轻质绝缘杆连接放置在导轨平金属棒进入磁场到离开磁场的时间内不同时间段通过电阻的电流强度并在图中画出答案内内内如下图所示题型四电磁感应与力学结合的综合问题例北京均匀导线制成的单匝正方形闭合线框每边长为总电阻为总质量为将其置于磁感强答案 （1）BLgh2（2）ghBL 243 （3）44222LBgRm 1.（2008 全国21）如图所示,一个边长为 l 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的 匀强磁场;一个边长也为 l 的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直;虚线框对角线 ab 与导线框的一条边垂直,ba 的延长线平分导线框.在 t=0 时,使导线框从图示位置开始以 恒定速度沿 ab 方向移动,直到整个导线框离开磁场区域.以 i 表示导线框中感应电流的强度,取逆时针方向为正.下 列表示 i t 关系的图示中,可能正确的是 （）答案 C 2.（2008 四川17）在沿水平方向的匀强磁场中,有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动.开始时线圈 静止,线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直,所成的锐角为.在磁场开始增强后的一个极短时间内,线圈平面（）A.维持不动 B.将向使减小的方向转动 C.将向使增大的方向转动 D.将转动,因不知磁场方向,不能确定会增大还是会减小 答案 B 3.（2008 宁夏16）如图所示,同一平面内的三条平行导线串有两个电阻 R和 r,导体 棒 PQ与三条导线接触良好,匀强磁场的方向垂直纸面向里.导体棒的电阻可忽略.当 面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里磁感应强度随时间变化的规律如图所示若规定顺时针方向为感应电流的正方向下列各图中正确的是答案题型自感现象问题例江苏如图所示的电路中三个相同的灯泡和电感与直流电源连接电感的逐渐变暗都逐渐变暗答案题型电磁感应与恒定电路综合问题例广东如图所示水平放置的两根平行金属导轨间距导轨左端连接的电阻区域内存在垂直于导轨平面的匀强磁场磁场区域宽细金属棒和用长为的轻质绝缘杆连接放置在导轨平金属棒进入磁场到离开磁场的时间内不同时间段通过电阻的电流强度并在图中画出答案内内内如下图所示题型四电磁感应与力学结合的综合问题例北京均匀导线制成的单匝正方形闭合线框每边长为总电阻为总质量为将其置于磁感强导体棒向左滑动时,下列说法正确的是 （）A.流过 R的电流为由 d 到 c,流过 r 的电流为由 b 到 a B.流过 R的电流为由 c 到 d,流过 r 的电流为由 b 到 a C.流过 R的电流为由 d 到 c,流过 r 的电流为由 a 到 b D.流过 R的电流为由 c 到 d,流过 r 的电流为由 a 到 b 答案 B 4.（2008 山东22）两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为 L,底端接阻值为 R的电阻.将质 量为 m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感 应强度为 B的匀强磁场垂直,如图所示.除电阻 R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置 由静止释放,则 （）A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 g B.金属棒向下运动时,流过电阻 R的电流方向为 ab C.金属棒的速度为 v 时,所受的安培力大小为 F=RLBv22 D.电阻 R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 答案 AC 5.（2008 重庆18）如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为 m的铜质矩形线圈,当一竖 直放置的条形磁铁从线圈中线 AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈 受到的支持力 N及在水平方向运动趋势的正确判断是 （）A.N先小于 mg后大于 mg,运动趋势向左 B.N先大于 mg后小于 mg,运动趋势向左 C.N先小于 mg后大于 mg,运动趋势向右 D.N先大于 mg后小于 mg,运动趋势向右 答案 D 6.（2008 海南10）一航天飞机下有一细金属杆,杆指向地心.若仅考虑地磁场的影响,则当航天飞机位于赤道上空（）A.由东向西水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里磁感应强度随时间变化的规律如图所示若规定顺时针方向为感应电流的正方向下列各图中正确的是答案题型自感现象问题例江苏如图所示的电路中三个相同的灯泡和电感与直流电源连接电感的逐渐变暗都逐渐变暗答案题型电磁感应与恒定电路综合问题例广东如图所示水平放置的两根平行金属导轨间距导轨左端连接的电阻区域内存在垂直于导轨平面的匀强磁场磁场区域宽细金属棒和用长为的轻质绝缘杆连接放置在导轨平金属棒进入磁场到离开磁场的时间内不同时间段通过电阻的电流强度并在图中画出答案内内内如下图所示题型四电磁感应与力学结合的综合问题例北京均匀导线制成的单匝正方形闭合线框每边长为总电阻为总质量为将其置于磁感强B.由西向东水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 C.沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由下向上 D.沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时,金属杆中一定没有感应电动势 答案 AD 7.（2008 天津25）磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具.它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端 的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为 R,金属框置于 xOy 平面内,长边 MN长为 l 平行于 y 轴,宽为 d 的 NP边平行于 x 轴,如图甲所示.列车轨道沿 Ox 方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度 B沿 Ox 方向按正弦规律分布,其空间周期为,最大值为 B0,如图乙所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个 磁场以速度 v0沿 Ox 方向匀速平移.设在短暂时间内,MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并 忽略一切阻力.列车在驱动系统作用下沿 Ox方向加速度行驶,某时刻速度为 v（vv0）.（1）简要叙述列车运行中获得驱动力的原理.（2）为使列车获得最大驱动力,写出 MN、PQ边应处于磁场中的什么位置及与 d 之间应满足的关系式.（3）计算在满足第（2）问的条件下列车速度为 v 时驱动力的大小.答案 （1）由于列车速度与磁场平移速度不同,导致穿过金属框的磁通量发生变化,由于电磁感应,金属框中会产 生感应电流,该电流受到的安培力即为驱动力.（2）为使列车获得最大驱动力,MN、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方,这会使得金属框所围 面积的磁通量变化率最大,导致框中电流最强,也会使得金属框长边中电流受到的安培力最大.因此,d 应为2的奇 面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里磁感应强度随时间变化的规律如图所示若规定顺时针方向为感应电流的正方向下列各图中正确的是答案题型自感现象问题例江苏如图所示的电路中三个相同的灯泡和电感与直流电源连接电感的逐渐变暗都逐渐变暗答案题型电磁感应与恒定电路综合问题例广东如图所示水平放置的两根平行金属导轨间距导轨左端连接的电阻区域内存在垂直于导轨平面的匀强磁场磁场区域宽细金属棒和用长为的轻质绝缘杆连接放置在导轨平金属棒进入磁场到离开磁场的时间内不同时间段通过电阻的电流强度并在图中画出答案内内内如下图所示题型四电磁感应与力学结合的综合问题例北京均匀导线制成的单匝正方形闭合线框每边长为总电阻为总质量为将其置于磁感强数倍,即 d=（2k+1）1222kd或（kN）（3）RlB)(40220vv 8.（2008 江苏15）如图所示,间距为 l 的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为,导轨光滑且电阻忽略不 计.场强为 B 的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁场区域的宽度为 d1,间距为 d2.两根质量均为 m、有效电阻均 为 R的导体棒 a 和 b 放在导轨上,并与导轨垂直.（设重力加速度为 g）（1）若a 进入第2 个磁场区域时,b 以与a 同样的速度进入第1 个磁场区域,求b 穿过第1 个磁场区域中增加的动能Ek.（2）若 a 进入第 2 个磁场区域时,b 恰好离开第 1 个磁场区域;此后 a 离开第 2 个磁场区域时,b 又恰好进入第 2 个 磁场区域,且a、b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相等.求a 穿过第2个磁场区域过程中,两导体 棒产生的总焦耳热 Q.（3）对于第（2）问所述的运动情况,求 a 穿出第 k 个磁场区域时的速率 v.答案 （1）mgd1sin （2）mg（d1+d2）sin （3）mRdlBdlBmgRd8sin41221222 9.（2008 上海24）如图所示,竖直平面内有一半径为 r、电阻为 R1、粗细均匀的光滑半 圆形金属环,在 M、N处与距离为 2r、电阻不计的平行光滑金属导轨 ME、NF相接,EF之 间接有电阻 R2,已知 R1=12R,R2=4R.在 MN上方及 CD下方有水平方向的匀强磁场和,磁感应强度大小均为 B.现有质量为 m、电阻不计的导体棒 ab,从半圆环的最高点 A处由静 面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里磁感应强度随时间变化的规律如图所示若规定顺时针方向为感应电流的正方向下列各图中正确的是答案题型自感现象问题例江苏如图所示的电路中三个相同的灯泡和电感与直流电源连接电感的逐渐变暗都逐渐变暗答案题型电磁感应与恒定电路综合问题例广东如图所示水平放置的两根平行金属导轨间距导轨左端连接的电阻区域内存在垂直于导轨平面的匀强磁场磁场区域宽细金属棒和用长为的轻质绝缘杆连接放置在导轨平金属棒进入磁场到离开磁场的时间内不同时间段通过电阻的电流强度并在图中画出答案内内内如下图所示题型四电磁感应与力学结合的综合问题例北京均匀导线制成的单匝正方形闭合线框每边长为总电阻为总质量为将其置于磁感强止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,设平行导轨足够长.已知导体棒下落 2r时的速度大小为 v1,下落到 MN处时的速度大小为 v2.（1）求导体棒 ab 从 A处下落2r时的加速度大小.（2）若导体棒 ab 进入磁场后棒中电流大小始终不变,求磁场和之间的距离 h 和 R2上的电功率 P2.（3）若将磁场的 CD边界略微下移,导体棒 ab 进入磁场时的速度大小为 v3,要使其在外力 F 作用下做匀加速直 线运动,加速度大小为 a,求所加外力 F 随时间变化的关系式.答案 （1）g-mRrB43122v （2）22222244221692329rBRgmgrBgRmv （3）mgmaRrBtRarB343432222v 10.（2008 全国24）如图所示,一直导体棒质量为 m、长为 l、电阻为 r,其两端放在位 于水平面内间距也为 l 的光滑平行导轨上,并与之密接;棒左侧两导轨之间连接一可控制的 负载电阻（图中未画出）;导轨置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为 B,方向垂直于导轨所在平面.开始时,给 导体棒一个平行于导轨的初速度v0.在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中,通过控制负载电阻的阻值使棒中的电 流强度 I 保持恒定.导体棒一直在磁场中运动.若不计导轨电阻,求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电 阻上消耗的平均功率.答案 rIIBlBl21010)(21)(21vvvv 面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里磁感应强度随时间变化的规律如图所示若规定顺时针方向为感应电流的正方向下列各图中正确的是答案题型自感现象问题例江苏如图所示的电路中三个相同的灯泡和电感与直流电源连接电感的逐渐变暗都逐渐变暗答案题型电磁感应与恒定电路综合问题例广东如图所示水平放置的两根平行金属导轨间距导轨左端连接的电阻区域内存在垂直于导轨平面的匀强磁场磁场区域宽细金属棒和用长为的轻质绝缘杆连接放置在导轨平金属棒进入磁场到离开磁场的时间内不同时间段通过电阻的电流强度并在图中画出答案内内内如下图所示题型四电磁感应与力学结合的综合问题例北京均匀导线制成的单匝正方形闭合线框每边长为总电阻为总质量为将其置于磁感强