高考物理专题电磁感应中的综合问题测试题答案及详解Word下载.docx
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D.选项D
2.很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒.一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐.让条形磁铁从静止开始下落.条形磁铁在圆筒中的运动速率( )
A.均匀增大
B.先增大,后减小
C.逐渐增大,趋于不变
D.先增大,再减小,最后不变
3.矩形导线框abcd放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直。
磁感强度B随时间变化的图象如图所示.T=0时刻.磁感强度的方向垂直于纸面向里.在0~4s叫间内.线框的ab边受力随时间变化的图象(力的方向规定以向左为正方向)可能如图中()
4.有一种信号发生器的工作原理可简化为如图所示的情形,竖直面内有半径均为R且相切于O点的两圆形区域,其内存在水平恒定的匀强磁场,长为2R的导体杆OA,以角速度ω绕过O点的固定轴,在竖直平面内顺时针匀速旋转,t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,下列描述导体杆两端电势差UAO随时间变化的图象可能正确的是( )
5.如图甲所示闭合矩形导线框abcd固定在磁场中,磁场的方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的的规律如图乙所示.规定垂直纸面向里为磁场的正方向,abcda的方向为线框中感应电流的正方向,水平向右为安培力的正方向.关于线框中的电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象,下列选项正确的是( )
6.如图甲所示,在水平桌面上,一个面积为S、电阻为r的圆形金属框置于磁场中,线框平面与磁场垂直,磁感应强度B1随时间t的变化关系如图乙所示.在0~1s内磁场方向垂直线框平面向下,圆形金属框与一个电阻不计的水平平行金属导轨相连接,水平导轨上放置一根导体棒,导体棒的长为L、电阻为R,且与导轨接触良好,导体棒处于另一匀强磁场中,其磁感应强度值为B2,方向垂直导轨平面向下.若导体棒始终保持静止,则其所受的静摩擦力Ff随时间变化的图象是下图中的(设水平向右为静摩擦力的正方向)( )
7.如图所示,图中两条平行虚线间存有匀强磁场,虚线间的距离为2L,磁场方向垂直纸面向里.abcd是位于纸面内的梯形线圈,ad与bc间的距离为2L且均与ab相互垂直,ad边长为2L,bc边长为3L,t=0时刻,c点与磁场区域左边界重合.现使线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则在线圈穿过磁场区域的过程中,感应电流I随时间t变化的关系图线可能是( )
8.如图所示,边长为2L的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一个边长为L粗细均匀的正方形导线框abcd,其所在平面与磁场方向垂直,导线框的对角线与虚线框的对角线在一条直线上,导线框各边的电阻大小均为R.在导线框从图示位置开始以恒定速度v沿对角线方向进入磁场,到整个导线框离开磁场区域的过程中,下列说法正确的是( )
A.导线框进入磁场区域时产生顺时针方向的感应电流
B.导线框中有感应电流的时间为
C.导线框的bd对角线有一半进入磁场时,整个导线框所受安培力大小为
D.导线框的bd对角线有一半进入磁场时,导线框a,c两点间的电压为
9.如图所示,两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置,导轨上端接电阻R,宽度相同的水平条形区域Ⅰ和Ⅱ内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B,Ⅰ和Ⅱ之间无磁场.一导体棒M、N两端套在导轨上,并与两导轨始终保持良好接触,导体棒从距区域Ⅰ上边界H处由静止释放,在穿过两段磁场区域的过程中,流过电阻R上的电流及其变化情况相同.下面四个图象能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是( )
10.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i-t图中正确的是()
11.奥斯特发现了电流周围能产生磁场,法拉第认为磁也一定能生电,并进行了大量的实验。
图中环形物体是法拉第使用过的线圈,A,B两线圈绕在同一个铁环上,A与直流电源连接,B与电流表连接。
实验时发现电流表指针并不偏转,即没有“磁生电”。
其原因是()
A.线圈A中的电流较小,产生的磁场不够强
B.线圈B中产生的电流很小,电流表指针偏转不了
C.线圈A中的电流是恒定电流,不会产生磁场
D.线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场
12.如图所示,在圆柱形区域内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度的大小B随时间t的变化关系为B=B0+kt,其中B0,k为正的常数。
在此区域的水平面内固定一个半径为r的圆环形内壁光滑的细玻璃管,将一电荷量为q的带正电小球在管内由静止释放,不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场,则下列说法正确的是()
A.从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为2qkπr
B.从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为2qkπr
C.从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为qkπr2
D.从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为qkπr2
13.如图所示,等腰直角区域EFG内有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,直角边CF长度为2L.现有一电阻为R的闭合直角梯形导线框ABCD以恒定速度v水平向右匀速通过磁场.t=0时刻恰好位于图示位置(即BC与EF在一条直线上,且C与E重合),规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与时间t的关系图线正确的是( )
14.如图所示,L为自感系数很大、直流电阻不计的线圈,D1、D2、D3为三个完全相同的灯泡,E为内阻不计的电源,在t=0时刻闭合开关S,当电路稳定后D1、D2两灯的电流分别为I1、I2。
当时刻为t1时断开开关S,若规定电路稳定时流过D1、D2的电流方向为电流的正方向,则下图能正确定性描述电灯电流i与时间t关系的是()
15.如图所示,在坐标系xoy中,有边长为L的正方形金属线框abcd,其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处,在y轴右侧的Ⅰ、Ⅳ象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合,左边界与y轴重合,右边界与y轴平行.t=0时刻,线框以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域.取沿abcd方向的感应电流为正方向,则在线框穿过磁场区域的过程中,感应电流i、ab间的电势差Uab随时间t变化的图线是下图中的()
二、计算题(共3小题)
16.如图所示,两条平行的金属导轨相距L=1m,金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°
,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中.金属棒MN和PQ的质量均为m=0.2kg,电阻分别为RMN=1Ω和RPQ=2Ω.MN置于水平导轨上,与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5,PQ置于光滑的倾斜导轨上,两根金属棒均与导轨垂直且接触良好.从t=0时刻起,MN棒在水平外力F1的作用下由静止开始以a=1m/s2的加速度向右做匀加速直线运动,PQ则在平行于斜面方向的力F2作用下保持静止状态.t=3s时,PQ棒消耗的电功率为8W,不计导轨的电阻,水平导轨足够长,MN始终在水平导轨上运动.求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)0~3s时间内通过MN棒的电荷量;
(3)求t=6s时F2的大小和方向;
(4)若改变F1的作用规律,使MN棒的运动速度v与位移x满足关系:
v=0.4x,PQ棒仍然静止在倾斜轨道上.求MN棒从静止开始到x=5m的过程中,系统产生的热量.
17.如图甲所示,电阻不计的光滑平行金属导轨固定在水平面上,导轨间距L=0.5m,左端连接R=0.5Ω的电阻,右端连接电阻不计的金属卡环.导轨间MN右侧存在方向垂直导轨平面向下的磁场.磁感应强度的B-t图象如图乙所示.电阻不计质量为m=1kg的金属棒与质量也为m的物块通过光滑滑轮由绳相连,绳始终处于绷紧状态.PQ,MN到右端卡环距离分别为17.5m和15m.t=0时刻由PQ位置静止释放金属棒,金属棒与导轨始终接触良好,滑至导轨右端被卡环卡住不动.(g取10m/s2).求:
(1)金属棒进入磁场时受到的安培力;
(2)在0~6s时间内电路中产生的焦耳热.
18.如图所示,倾角=30o,宽L=lm的足够长的U形光滑金属导轨固定在磁感应强度大小B=1T,范围足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上。
一根质量m=0.2Kg,电阻R=l的金属棒ab垂直于导轨放置。
现用一平行于导轨向上的牵引力F作用在曲棒上.使ab棒由静止开始沿导轨向上运动,运动中ab棒始终与导轨接触良好,导轨电阻不计,重力加速度g取10m/s2。
求:
(1)若牵引力恒定,请在答题卡上定性画出ab棒运动的v—t图象;
(2)若牵引力的功率P恒为72W,则ab棒运动的最终速度v为多大?
(3)当ab棒沿导轨向上运动到某一速度时撤去牵引力,从撤去牵引力到ab棒的速度为零,通过ab棒的电量q=0.48C,则撤去牵引力后ab棒滑动的距离S多大?
答案解析
1.【答案】B
【解析】据题意,闭合快关,有电流流经导体棒,导体棒受到向右的安培力,开始向右运动,此时导体棒内部也产生一个与原始电源相反的一个感应电源,合电动势为:
,导体棒受到的安培力为:
,即导体棒向右做加速度减小的加速运动,当安培力为0时,导体棒将保持速度做匀速运动,故选项B正确。
2.【答案】C
【解析】本题考查楞次定律,法拉第电磁感应定律.竖直圆筒相当于闭合电路,磁铁穿过闭合电路,产生感应电流,根据楞次定律,磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的安培力,开始时磁铁的速度小,产生的感应电流也小,安培力也小,磁铁加速运动,随着速度的增大,产生的感应电流增大,安培力也增大,直到安培力等于重力的时候,磁铁匀速运动.所以C正确.
3.【答案】D
【解析】T=0时刻.磁感强度的方向垂直于纸面向里,结合图像T=0时刻磁场为负,说明磁场以向外为正方向。
0—1s,磁场向里,大小在减小,根据楞次定律增反减同,感应电流的磁场方向向里,右手判断感应电流方向顺时针,即从a到b。
感应电流大小,由于线框面积及电阻不变,而且从可发现整个过程大小是一个定值,所以感应电流是一个定值,那么线框的ab边受力,由于电流不变,长度不变,磁场减小所以安培力减小,根据左手判断安培力方向向左为正,选项AB错。
1—2s,磁场向外在增大,根据楞次定律可用右手判断感应电流仍是顺时针,磁场向外,左手判断安培力向右为负,选项C错。
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