专题5电路与电磁感应第2讲电磁感应A.docx
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专题5电路与电磁感应第2讲电磁感应A
专题5电路与电磁感应
第2讲电磁感应(A卷)
.选择题
1.(2015?
丰台区二练?
20).一个质点运动的v-t图象如图
甲所示,任意很短时间△t内质点的运动可以近似视为匀
速运动,该时间内质点的位移即为条形阴影区域的面积,
经过累积,图线与坐标轴围成的面积即为质点在相应时
图甲
间内的位移。
利用这种微元累积法我们可以研究许多物
01
图乙
理问题,图乙是某物理量y随时间t变化的图象,关于此图线与坐标轴所围成的面积,下列
说法中不正确的是
A.如果
y轴表示作用力,则面积等于该力在相应时间内的冲量
B.如果
y轴表示力做功的功率,则面积等于该力在相应时间内所做的功
C.如果
y轴表示流过用电器的电流,则面积等于在相应时间内流过该用电器的电荷量
D.如果
y轴表示变化磁场在金属线圈产生的电动势,则面积等于该磁场在相应时间内磁感
应强度的变化量
2.(2015?
大庆三检?
14).下列关于物理量或物理常数说法正确的是()
A.引力常量G、静电力常量K、真空中光速C,元电荷e等物理常数是一个固定的数值与任
何的因素都无关
B.电阻率是反映材料导电性能的物理量,仅与材料种类有关,与温度、压力和磁场等外界因
素无关
C启感系数是表示线圈产生自感能力的物理量,跟线圈的形状、长短、匝数、电流变化快慢
以及是否有铁芯等因素有关
D.电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量.由C=Q/U可知电容的大小是由
(带电量)或
U(电压)决定的
3.(2015?
北京朝阳二练?
19).物理课上,老师做了一个“电磁阻尼”实验:
如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁,将磁铁托起到某一高度后放开,
磁铁能上下振动较长时间才停下来;如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环,
使磁极上下振动时穿过它,磁铁就会很快地停下来。
某同学另找器材再探究
此实验。
他安装好器材,经反复实验后发现:
磁铁下方放置圆环,并没有对
磁铁的振动产生影响,对比老师演示的实验,其原因可能是
A.弹簧的劲度系数太小
B.磁铁的质量太小
4.(2015?
聊城二模?
16).如图(a)所示,一个半径为ri、匝数为n、电阻值为R的圆形金
r2的圆
属线圈与阻值为2R的电阻Ri连接成闭合回路,导线的电阻不计。
在线圈中半径为
形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,
磁感应强度B随时间t变化的图线如图(b)
所示,图线与横、纵轴的截距分别为
to和Bo,关于0到t1时间内的下列分析,正确的是()
A.Ri中电流的方向由a到b
f2
nBoD
B.电流的大小为3代
C.线圈两端的电压为nB0'2
3t0
—I
'、、/
r,,J-E,T
'0f,抵i
g(h!
nr2t
D.通过电阻R1的电荷量——3
3Rt0
5.(2015?
潍坊二模?
19)•在边长为L、电阻为R的正方形导线框内,以对称轴ab为界,左、
右两侧分别存在着方向如图甲所示的匀强磁场.
以垂直纸面向外的磁场为正,两部分磁场的
O-to时间内,导线框中(
磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图乙所示•则在
A.无感应电流
B•感应电流逐渐变大
C.感应电流为顺时针方向,大小为
•I…宣宣
■»「HXX
■17蓝风M
■.十K耳r
■•-u■HX
甲
ft
O
-fr
D.感应电流为逆时针方向,大小为
6.(2015?
怀化三模?
18).如图所示,
以等腰直角三角形
ABC为边界的有界匀强磁场方向垂直
ab的长是AB长的一半,线框abc在平
现让线框匀速向右通过磁场区,速度
纸面向里。
一个等腰直角三角形导体框abc的直角边
面内,线框的bc边与磁场的边界BC边在同一直线上,
方向始终平行于BC边•则在线框穿过磁场区的过程中,线框中产生的感应电流随时间变化
的关系图象是(设沿顺时针方向为感应电流的正方向)
i」
—几
ti
\10
N/t0
\!
t0
A
C
B
O
D
7.(2015?
大庆三检?
17)如图所示,在磁感应强度
B=1.0T的匀强磁场中
金属杆PQ在外力F作
用下在粗糙U形导轨上以速度v=2m/s向右匀速滑动,两导轨间距离
L=1.0m,电阻R=3.0Q,
金属杆PQ的电阻r=1.0Q,导轨电阻忽略不计,则下列说法正确的是
A.通过R的感应电流的方向为由d到a
h
科XX
—形B
!
XX
B.金属杆PQ两端电压为2V
C.金属杆PQ受到的安培力大小为0.5N
D.外力F做功大小等于电路产生的焦耳热
8.(2015?
龙岩综测?
17).如图所示,边长为2L、电阻为
R的正方形导线
框abcd,在纸面内以速度v水平向右匀速穿过一宽为
L、
磁感应强度为B
的匀强磁场区域
,磁场方向垂直纸面向外。
刚开始时线圈的
ab边刚好与磁
场的左边界重合,
规定水平向右为ab边受到安培力的正方向。
下列哪个
IL
x变化的规律(
b;
J
J
R
p
R
L2L3LP
肚Fft
—2L3Lj
R
I2L3it
I
A
B
F
图象能正确反映
ab边受到的安培力随运动距离
+
9.(2015?
东城区二练?
20).如图所示,
的足够大的匀强磁场中,导轨间距为
水平放置的光滑平行金属导轨
L,导轨的右端接有阻值为
MN,PQ处于竖直向下
R的电阻,一根质量为m,
电阻为r的金属棒垂直导轨放置,并与导轨接触良好。
现使金属棒以一定初速度向左运动,
它先后通过位置
a,b后,到达位置C处刚好静止。
已知磁场的磁感应强度为B,金属棒通过a、
b处的速度分别为
%,岭,Ib间距离等于b,C间距离,导轨的电阻忽略不计。
下列说
法中正确的是
A.金属棒运动到
a处时的加速度大小为警
B.金属棒运动到b处时通过电阻的电流方向由N指向Q
C.金属棒在
aib过程中与bfC过程中通过电阻的电荷量相等
D.金属棒在
a处的速度Va是其在b处速度Vb的J2倍
*/I//-
1
10..(2015?
马鞍山三模?
20).某同学设计的“电磁弹射”装置如图所示,足够长的光滑金属
导轨(电阻不计)水平固定放置,间距为
l,磁感应强度大小为B的磁场垂直于轨道平面向
下。
在导轨左端跨接电容为C的电容器,另一质量为
m、电阻为R的导体棒垂直于导轨摆
放。
先断开电键S,对电容器充电,使其带电量为
Q,再闭合电键S,关于该装置及导体棒
的运动情况下列说法正确的是
A.要使导体棒向右运动,电容器的b极板应带正
QBl
B.导体棒运动的最大速度为
l
1x
XBX
C.导体棒运动过程中,流过导体棒横截面的电量为
D•导体棒运动过程中感应电动势的最大值为QBL
11..(2015?
成都三诊?
6).如图所示,矩形平面导线框abcd位于坚直平面内,水平边ab长h,
竖直边bc和12,线框质量为m,电阻为R。
线框下方有一磁感应强度为B、方向与线框平面
垂直的匀强磁场区域,该区域的上、下边界
PP和QQ均与ab平行,两边界间的距离为H,
H>l2。
让线框从dc边距边界PP'的距离为
h处自由下落,已知在dc边进入磁场后、ab边到
达边界PP前的边速度为V,则()
>L.
■tKM!
£Kk■hH恂K鼻_
-KKX<1-
A.当
de边刚进磁场时,
线框速度为J2gh
B.当
ab边刚到达边界
PP'时,线框速度为mgRR
C.当
de边刚到达边界
QQ时,线框速度为
D.从线框开始下落到de边刚到达边界QQ的过程中,线框产生的焦耳热为
心,、m3g2R2mg(hl2)科
12..(2015?
衡水高三调?
21).如图所示,正方形导线框ABCD、abed的边长均为L,电阻均为
2L、磁感应强度大小为B、方向
R质量分别为2m和m,它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端,且正方形导线框与
定滑轮处于同一竖直平面内。
在两导线框之间有一宽度为
垂直纸面向里的匀强磁场。
开始时导线框ABCD的下边与匀强磁场的上边界重合,导线框
abed的上边到匀强磁场的下边界的距离为L。
现将系统由静止释放,当导线框ABCD冈収子
全部进入磁场时,系统开始做匀速运动。
不计摩擦和空气阻力,则
忙:
A.两线框刚开始做匀速运动时轻绳上的张力=mg
B•系统匀速运动的速度大小;
c.两线框从开始运动至等高的过程中所产生的总焦耳热
I.2叫」
D.导线框abed通过磁场的时间
mgR
13.(2015?
济南二模?
20).如图所示的竖直平面内,水平条形区
域I和n内有方向垂直竖直面向里的匀强磁场,
其宽度均为d,
XXXXX
If
XXXXX
.第5页
d
m、边长为d的正方形线框由距区
I和n之间有一宽度为h的无磁场区域,h>d。
一质量为
域I上边界某一高度处静止释放,在穿过两磁场区域的过程中,通过线框的电流及其变化情
况相同。
重力加速度为g,空气阻力忽略不计。
则下列说法正确的是(
A.线框进入区域I时与离开区域I时的电流方向相同
B.线框进入区域n时与离开区域n时所受安培力的方向相同
C.线框有可能匀速通过磁场区域I
D.线框通过区域
I和区域n产生的总热量为Q=2mg(d+h)
14.(2015?
盐城1
月检测?
8).两根电阻不计的平行金属导轨,下端连一电阻
R导轨与水平
面之间的夹角为
处于垂直导轨平面斜向上匀强磁场中。
一电阻可忽略的金属棒
ab,开
始固定在两导轨上某位置,棒与导轨垂直。
如图所示,现释放金属棒让其由静止开始沿轨道
平面下滑,并最终沿导轨匀速运动。
就导轨光滑和粗糙两种情况比较,当两次下滑的位移相
同时,则有()
A.通过电阻R的电量相等
B.电阻R上产生电热相等
C.重力所做功相等
D.到达底端时速度相等
15.(2015?
永州三模?
21).如图所示,在倾角为0的光滑斜面上,
存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场区域。
区域I的
磁场方向垂直斜面向上,区域n的磁场方向垂直斜面向下,磁
场边界MN、PQ、GH均平行于斜面底边,MP、PG均为L。
个质量为m、电阻为R边长也为L的正方形导线框,由静止
开始沿斜面下滑,下滑过程中ab边始终与斜面底边平行。
t1时
刻ab边刚越过GH进入磁场I区域,此时导线框恰好以速度
边下滑到PQ与MN的中间位置,此时导线框又恰好以速度
为g,下列说法正确的是()
A.当ab边刚越过PQ时,导线框的加速度大小为a=gsin
B.导线框两次做匀速直线运动的速度之比V1:
V2=4:
1
P
C
V1做匀速直线运动;t2时刻ab
d
G
\*nx<
H
Q
V2做匀速直线运动。
重力加速度
C.从t1到t2的过程中,导线框克服安培力做的功等于机械能的减少量
D.从t1到t2的过程中,有mV;v2
的机械能转化为电能
16.(2015?
西安交大附中三模?
20).某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示.在磁极和
圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角
4
a均为-n,磁场均沿半径方向.匝数为N的矩
9
形线圈abed的边长ab=ed=L、be=ad=2L线圈以角速度w绕中心轴匀速转动,be边和ad
边同时进入磁场.在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为
B、方向始终与两边的
运动方向垂直•线圈的总电阻为r,外接电阻为只。
则()
A.线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em=2BL
23
B.线圈切割磁感线时,be边所受安培力的大小F=
C.线圈旋转一圈时,流过电阻R的净电荷量为零。
D.外力做功的平均功率为
16N2B2r24NB2|3Rr
二•非选择题
17.(2015?
张掖三诊?
25).(18分)如图甲所示,空间存在一有界匀强磁场,磁场的左边界如
虚线所示,虚线右侧足够大区域存在磁场,磁场方向竖直向下.在光滑绝缘水平面内有一长
方形金属线框,ab边长为l=0.2m,线框质量
m=0.1kg、电阻R=0.1Q,在水平向右的外力F
作用下,以初速度vo=im/s匀加速进入磁场,
外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示.以
线框右边刚进入磁场时开始计时,求:
乙
(1)匀强磁场的磁感应强度
(2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量
(3)若线框进入磁场过程中F做功为
Wf=0.27J,
求在此过程中线框产生的焦耳热Q。
18.(2015?
绵阳三诊?
10).(17分)
如图甲所示,不变形、足够长、质量为
A/
・1
XX
XX
XX
XX
XX
XX
P
T'B/T
L
(甲)
12t/s
(乙)
第7页
m1=0.2kg的“U”形金属导轨PQMN放在绝缘水平桌面上,QP与MN平行且距离d=1m,Q、
M间导体电阻阻值R=40,右内侧紧靠两固定绝缘小立柱1、2;光滑金属杆KL电阻阻值r=1Q,
质量m2=0.1kg,垂直于QP和MN,与QM平行且距离L=0.5m,左侧紧靠两固定绝缘小立柱
3、4。
金属导轨与桌面的动摩擦因数卩=0.5最大静摩擦力等于滑动摩擦力,其余电阻不计。
从t=0开始,垂直于导轨平面的磁场磁感应强度如图乙所示。
(1)求在整个过程中,导轨受到的静摩擦力的最大值
fmax;
(2)如果从t=2s开始,给金属杆KL水平向右的外力,
外力对金属杆作用的功率保持不变
为Po=32OW,杆到达最大速度时撤去外力,求撤去外力后
QM上产生的热量Qr=?
19.(2015?
北京西城区二模24).(20分)
如图所示,在磁感应强度为B的水平匀强磁场中,有一竖直放置的光滑的平行金属导轨,
导轨平面与磁场垂直,导轨间距为L,顶端接有阻值为R的电阻。
将一根金属棒从导轨上的
M处以速度V0竖直向上抛出,棒到达N处后返回,回到出发点M时棒的速度为抛出时的一半。
已知棒的长度为L,质量为m,电阻为r。
金属棒始终在磁场中运动,处于水平且与导
轨接触良好,忽略导轨的电阻。
重力加速度为
g。
(1)金属棒从M点被抛出至落回M点的整个过程中,求:
a.电阻R消耗的电能;
b.金属棒运动的时间。
(2)经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属
离子的碰撞。
已知元电荷为e。
求当金属棒向下运动达到稳定状态时,
棒中金属离子对一个自由电子沿棒方向的平均作用力大小。
严
1[
RX
X
1■■■■■-■■■■■■■
MK
X
XX
X
KH
X
XK
X
B
N
M
20.(2015?
盐城1月检测?
14)•如图所示,两平行光滑的金属导轨
AD、CE相距L=1.0m,导
轨平面与水平面的夹角a=30,下端A、C用导线相连,导轨电阻不计.PQGH范围内有方
向垂直斜面向上、磁感应强度B=0.5T的匀强磁场,磁场的宽度d=0.6m,边界PQ、HG均
与导轨垂直.电阻r=0.40Q的金属棒MN放置在导轨上,
棒两端始终与导轨电接触良好,从
与磁场上边界GH距离为b=0.40m的位置由静止释放,
当金属棒进入磁场时,恰好做匀速运动,棒在运动过程
中始终与导轨垂直,取g=10m/s2.求:
⑴金属棒进入磁场时的速度大小V;
⑵金属棒的质量m;
⑶金属棒在穿过磁场的过程中产生的热量Q.
"平行金属
21..(2015?
南平综测?
22).(20分)如图所示,有一光滑、不计电阻且较长的“
导轨,间距L=lm,导轨所在的平面与水平面的倾角为37°,导轨空间内存在垂直导轨平面
与导轨接触良好。
的匀强磁场。
现将一质量m=0.1kg、电阻R=2的金属杆水平靠在导轨处,
(g=l0m/S
sin37°=0.6cos37°=0.8)
(1)若磁感应强度随时间变化满足
B=2+0.2t(T),金属杆由距导轨顶部Im处释放,求至少经过
多长时间释放,会获得沿斜面向上的加速度;
⑵若匀强磁场大小为定值,对金属杆施加一个平行于导轨斜面向下的外力F,其大小为产
Fv0.4(N),v为金属杆运动的速度,使金属杆以恒定的加速度a=10m/s2沿导轨向下做
匀加速运动,求匀强磁场磁感应强度B的大小;
(3)若磁感应强度随时间变化满足B——
0.1
2
(T),t0时刻金属杆从离导轨顶端So=lm
0.1t2
处静止释放,同时对金属杆施加一个外力,
使金属杆沿导轨下滑且没有感应电流产生,求金
属杆下滑5m所用的时间。
22..(2015?
丰台区二练?
23).(18分)
航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统。
缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖拽力,它还能清理空垃圾”等。
从1967年至1999年17次试验中,飞缆系统试验已获
得部分成功。
该系统的工作原理可用物理学的相关规律来解释。
如图所示为飞缆系统的简化模型示意图,图中两个物体
P、Q用长
为I的柔性金属缆索连接,外有绝缘层,系统绕地球作圆周运动,运动一周的时间为T,运动过程中Q距地面高为h。
飞缆系统沿图
地球
示方向在地磁场中运动,缆索总保持指向地心,地磁场在缆索所在
处的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。
已知地球半径为
R,地面的重力加速度为g。
不考虑地球自转,可认为缆索切割磁感线的速度等于缆索中点
的速度。
(1)设缆索中无电流,问缆索P、Q哪端电势高?
求P、Q两端的电势差;
(2)设缆索的电阻为Ri,如果缆索两端物体P、Q通过周围的电离层放电形成电流,相应
的电阻为R2,求缆索所受的安培力多大;
(3)若物体Q的质量为mQ,求缆索对Q的拉力Fq。
23.(2015?
盐城1月检测?
17).如图⑻所示,斜面倾角为37°,一宽为l=0.43m的有界匀强磁
场垂直于斜面向上,磁场边界与斜面底边平行.在斜面上由静止释放一正方形金属线框,线
框沿斜面下滑,下边与磁场边界保持平行.取斜面底边重力势能为零,从线框开始运动到恰好完全进入磁场的过程中,线框的机械能..E和位移s之间的关系如图(b)所示,图中①、②
均为直线段.已知线框的质量为m=0.1kg,电阻为R=0.06Q,重力加速度取g=l0m/s2•求:
(1)金属线框与斜面间的动摩擦因数;
⑵金属线框刚进入磁场到恰完全进入磁场所用的时间;
(3)金属线框穿越磁场的过程中,线框中产生的最大电功率(本小题保留两位有效数字)
•y
T为门S:
:
7®-
辛心第
n___.
%0・
<)756■-
L-
第2讲电磁感应(A卷)
参考答案与详解
1.【答案】D
A正确;如果y轴表
B正确;如果y轴表示流过用电
【解析】如果y轴表示作用力,则面积等于该力在相应时间内的冲量,示力做功的功率,则面积等于该力在相应时间内所做的功,
器的电流,则面积等于在相应时间内流过该用电器的电荷量,
C正确;如果y轴表示变化磁
场在金属线圈产生的电动势,则面积等于该磁场在相应时间内磁通量,故
D错误,本题要
求选不正确的选项,故选择D
2.【答案】A
【命题立意】本题旨在考查引力常量等常数、电阻率、自感、电容
【解析】A.引力常量G、静电力常量K、真空中光速C,元电荷e等物理常数是一个固定的
数值与任何的因素都无关,故A正确;
B、电阻率由材料决定,纯金属的电阻率随温度的升高而增大,故
B错误;
C、自感线圈的自感系数跟有无铁芯、线圈结构有关,与通过线圈的电流大小无关,故
误;
D、电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量由电容本身决定与所带电量无关,由电容器本
身决定,与带电量、电压无关,故D错误。
故选:
A
3.【答案】D
【命题立意】考查对楞次定律及电磁阻尼的理解
【解析】只要能够产生感应电流,都能对磁铁的运动产生阻碍作用,
ABC错;若圆环的材料
为非金属材料,不能产生感应电流,无法对磁铁产生阻碍作用。
4.【答案】BD
【命题立意】本题旨在考查法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律、焦耳定律。
【解析】A、由图象分析可知,0至ti时间内有,由法拉第电磁感应定律有:
由闭合电路欧姆定律有:
I1
联立以上各式解得,通过电阻
2
nBoG
1
R,上的电流大小为:
I
3Rto
由楞次定律可判断通过电阻
R,上的电流方向为从b到a,故A错误,B正确;
C、线圈两端的电压大小为:
UI1g2R2nBor2,故C错误;
3to
D、通过电阻R上的电荷量为:
q1缶
nBE1,故D正确。
3Rto
故选:
BD
【举一反三】考查楞次定律来判定感应电流方向,由法拉第电磁感应定律来求出感应电动势大小.还可求出电路的电流大小,及电阻消耗的功率.同时磁通量变化的线圈相当于电源。
5.【答案】C
【命题立意】本题旨在考查法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律。
【解析】根据楞次定律可知,左边的导线框的感应电流是顺时针,而右边的导线框的感应电
流也是顺时针,则整个导线框的感应电流方向顺时针;由法拉第电磁感应定律,因磁场的变
化,导致导线框内产生感应电动势,结合题意可知,产生感应电动势正好是两者之和,即为:
L2B
E2,再由闭合电路欧姆定律,可得感应电流大小为:
I
2t0
El2b0,大小不变,
RtoR
综上所述,C正确,ABD错误。
故选:
C
【易错警示】考查楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用,
注意磁场正方向的规定,及掌握
两个感应电动势是相加还是相差,是解题的关键。
6.【答案】D
【命题立意】该题考查电磁感应的图象问题
【解析】当线框进磁场时,根据楞次定律判断知:
感应电流的方向沿逆时针,为负值;
t时刻导线框的有效切割长度:
L=vt,感应电动势瞬时值:
E=BLv=BVt,感应电流瞬时值为:
I丄也t=r=^
R况,可知ixt,当i・4、
(式中a=BO;
同理,线框出磁场时,感应电流的方向沿顺时针,为正值;
t时刻导线框的有效切割长度:
13
L二—a-Cvt-a)=—a-vt
,感应电动势瞬时值:
E二BL严BC^a-vt)v
二,感应电流瞬时值为:
时,当线框完全磁场中运动时,磁通量不变,没有感应电流产生.
根据数学知识可知:
D图正确.
故选:
D.
【点评】本题是图象问题,根据楞次定律和法拉第电磁感应定律、方向,得到各段电流的解析式,再选择图象.
7.【答案】C
【命题立意】本题旨在考查导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】A、由右手定则判断知,导体PQ产生的感应电流方向为
欧姆定律判断感应电流
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- 关 键 词:
- 专题 电路 电磁感应