2022年高中物理练习电磁感应中的综合应用. .pdf

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1、优秀学习资料欢迎下载第 9 章第 3 讲一、选择题1如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计MN为放在ab和cd上的一导体杆， 与ab垂直， 其电阻也为R. 整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面( 指向图中纸面内) 现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动 令U表示MN两端的电压的大小，则( ) AU12vBlB U13vBlCUvBlD U2vBl 答案 A 解析 电路中电动势为EBlv，则MN两端电压UERRR12Blv. 2(2010合肥模拟) 如图所示，在一匀强磁场中有一U形导体框bacd，线框处

2、于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体的电阻都可不计开始时，给ef一个向右的初速度，则( ) Aef将减速向右运动，但不是匀减速Bef将匀速向右运动，最后停止Cef将匀速向右运动Def将做往复运动 答案 A 解析 杆ef向右运动，所受安培力FBIlBlBlvRB2l2vR，方向向左，故杆做减速运动；v减小，F减小，杆做加速度逐渐减小的减速运动，A正确3如图所示， 在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出设在整个过程中， 棒的取向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动

3、势大小变化的情况是( ) A越来越大B 越来越小C保持不变D 无法判断 答案 C 解析 金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向的速度不变，由EBlv可知， 感应电动势也不变，C项正确4如图所示，用铝板制成U型框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动，悬线拉力为FT，则 ( ) A悬线竖直，FTmgB悬线竖直，FTmg精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载C悬线竖直，FTmgD无法确定FT的大小和方向 答案 A 解析 设两板间的距离为L，由于向左

4、运动过程中竖直的切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断下板电势高于上板，感应电动势大小EBlv，即带电小球处于电势差为BLv的电场中，所受电场力F电qE电qELqBLvLqvB. 设小球带正电， 则电场力方向向上，同时小球所受洛伦兹力F洛qvB，方向由左手定则判断竖直向下，即F电F洛，故无论小球带什么电怎样运动，FTmg，选项 A正确5(2010宁波模拟)如图所示， 有两根和水平方向成 角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长， 空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则

5、 ( ) A如果 B增大，vm将变大B如果 变大，vm将变大C如果R变大，vm将变大D如果m变小，vm将变大 答案 BC 解析 以金属杆为研究对象，受力如图所示根据牛顿第二定律得：mgsin F安ma，其中F安B2L2vR当a0时，vvm解得vmmgRsin B2L2结合此式分析即得B、C选项正确6如图所示， 用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和 2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外， 不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为Wa、Wb，则WaWb为( ) A14B 12C11D 不能确定 答案 A 解析 根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电

6、能，而产生的电能又全部转化为焦耳热WaQaBLv2RaLvWbQbB2Lv2Rb2Lv由电阻定律知Rb2Ra，故WaWb14， A项正确7如图所示， 相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载水平向里的匀强磁场， 磁感应强度为B， 质量为m、 电阻为R的正方形线圈abcd边长为L(L3a) ，在 3t0时刻线框到达2 位置速度又为v0并开始离开匀强磁场此过程中vt图象如图b 所示，则 ( ) At0 时，线框右侧边MN的两端电压为Bav0B在t0时刻线框的速度为v

7、0Ft0mC线框完全离开磁场的瞬间( 位置 3) 的速度一定比t0时刻线框的速度大D线框从进入磁场( 位置 1) 到完全离开磁场( 位置 3)的过程中产生的电热为2Fb 答案 D 解析 t0 时，线框右侧边MN的两端电压为外电压，为34Bav0，A 项错误；从t0时刻至 3t0时刻线框做匀加速运动，加速度为Fm，故在t0时刻的速度为v02at0v02Ft0m，B项错误；因为t0 时刻和t 3t0时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同，故在位置3 时的速度与t0时刻的速度相等，C项错误；线框在位置1 和位置 3时的速度相等，根据动能定理，外力做的功等于克服安培力做的功，即有F

8、bQ，所以线框穿过磁场的整个过程中，产生的电热为2Fb，D项正确精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载二、非选择题9由于国际空间站的运行轨道上各处的地磁场强弱及方向均有所不同，所以在运行过程中， 穿过其外壳的地磁场的磁通量将不断变化，这样将会导致 _现象发生， 从而消耗国际空间站的能量为了减少这类消耗，国际空间站的外壳材料的电阻率应尽可能_( 填“大”或“小” ) 一些 答案 电磁感应大 解析 电阻率较大，电阻也较大，同样的电磁感应现象，产生的电动势一定，由PU2R可知，电阻较大时，消耗的电功率较小，

9、可以减少能量消耗10(2010杭州 ) 如图，线圈匝数n1000 匝，电阻r 1，横截面积S0.05m2，处于一个均匀变化的磁场中磁感应强度随时间的变化率Bt0.02T/s ，磁场方向与线圈平面垂直电阻R13 ，R21，电容器的电容C200F. 由此可知电动势E_V，电容器充电的电量Q _C. 答案 1 1.5 104 解析 本题考查法拉第电磁感应定律，含容电路的分析 根据法拉第电磁感应定律，电动势Ent10000.020.05V 1V，电容器两端的电压为R1两端的电压，UCU134V，因此电容器的带电量为QCU2001060.75C1.5 10 4C 11(2010皖南模拟 ) 如图所示，两

10、平行长直金属导轨置于竖直平面内，间距为L，导轨上端有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨放在导轨上，并搁在支架上，导轨和导体棒电阻不计，接触良好，且无摩擦在导轨平面内有一矩形区域的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B. 开始时导体棒静止，当磁场以速度v匀速向上运动时，导体棒也随之开始运动，并很快达到恒定的速度，此时导体棒仍在磁场区域内，试求：(1) 导体棒的恒定速度；(2) 导体棒以恒定速度运动时，电路中消耗的电功率 答案 (1)vmgRB2L2向上(2)m2g2RB2L2 解析 (1) 设棒速为v，有EBL(vv) F安BILBLERB2L2vvR棒受力平衡有：mgF安联立得：vv

11、mgRB2L2方向向上(2)PE2R精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载联立得：Pm2g2RB2L212(2010临沂模拟) 在拆装某种大型电磁设备的过程中，需将设备内部的处于强磁场中的线圈先闭合，然后再提升直至离开磁场，操作时通过手摇轮轴A和定滑轮O来提升线圈假设该线圈可简化为水平长为L、上下宽度为d的矩形线圈，其匝数为n，总质量为M，总电阻为R. 磁场的磁感应强度为B，如图所示， 开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐，若转动手摇轮轴A，在时间t内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场求此过程中：(

12、1) 流过线圈中每匝导线横截面的电荷量是多少？(2) 在转动轮轴时，人至少需做多少功？( 不考虑摩擦影响) 答案 (1)nBLdR(2)Mgdn2B2L2d2Rt 解析 (1) 在匀速提升的过程中线圈运动速度vdt线圈中感应电动势EnBLv产生的感应电流IER流过导线横截面的电荷量qIt联立得qnBLdR(2) 匀速提升的过程中，要克服重力和安培力做功，即WWGW安又WGMgdW安nBILd联立 得WMgdn2B2L2d2Rt13(2010山东潍坊质检) 如图甲所示，水平虚面PQ上方两侧有对称的范围足够大的匀强磁场，磁场方向分别水平向左和水平向右，磁感应强度大小均为B02T. 用金属条制成的闭

13、合正方形框aabb边长L0.5m，质量m0.3kg ，电阻R1. 现让金属框平面水平，aa边、bb边分别位于左、右两边的磁场中，且与磁场方向垂直，金属框由静止开始下落， 其平面在下落过程中始终保持水平，当金属框下落至PQ前一瞬间，加速度恰好为零 以金属框下落至PQ为计时起点，PQ下方加一范围足够大的竖直向下的磁场，磁感应强度B与时间t之间的关系图象如图乙所示不计空气阻力及金属框的形变，g取 10m/s2. 求：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载(1) 金属框经过PQ位置时的速度大小；(2) 金属框

14、越过PQ后 2s 内下落的距离；(3) 金属框越过PQ后 2s 内产生的焦耳热 答案 (1)0.75m/s (2)21.5m (3)0.5J 解析 (1) 当金属框的加速度恰好为零时，受到的安培力与重力平衡F1 安mg F1 安2B0I1LI12B0lvR解得vmgR4B02L20.75m/s (2) 经分析知金属框进入PQ上方后做竖直下抛运动，设2s 内下落的距离为h. hvt12gt2，解得h21.5m. (3) 设金属框在PQ下方磁场中运动时产生的感应电流为I，感应电动势为E,2s 内产生的焦耳热为Q，由法拉第电磁感应定律EBtL2由图象得Bt2T/s ，IER，QI2Rt，解得Q0.5J. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页