《电磁感应》高考试题.docx
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《电磁感应》高考试题
《2000年~2004年电磁感应》高考试题
11.(2003年上海综合能力测试理科用)唱卡拉OK用的话筒,内有传感器。
其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号。
下列说法正确的是()
A该传感器是根据电流的磁效应工作的
B该传感器是根据电磁感应原理工作的
C膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
D膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势
28.(2001年粤豫综合能力测试)有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在每节车厢底部安装强磁铁(磁场方向向下),并在两条铁轨之间沿途平放—系列线圈。
下列说法中不正确的是( )
A当列车运动时,通过线圈的磁通量会发生变化
B列车速度越快,通过线圈的磁通量变化越快
C列车运动时,线圈中会产生感应电流
D线圈中的感应电流的大小与列车速度无关
15.(2002年上海综合能力测试理科用)右图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。
其工作原理类似打点计时器。
当电流从电磁铁的接线柱a流入,吸引小磁铁向下运动时,以下选项中正确的是( )
A.电磁铁的上端为N极,小磁铁的下端为N极
B.电磁铁的上端为S极,小磁铁的下端为S极
C.电磁铁的上端为N极,小磁铁的下端为S极
D.电磁铁的上端为S极,电磁铁的下端为N极
19.(2004全国理综)一直升飞机停在南半球的地磁极上空。
该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B。
直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动。
螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图所示。
如果忽略a到转轴中心线的距离,用ε表示每个叶片中的感应电动势,则()
A.ε=πfl2B,且a点电势低于b点电势
B.ε=2πfl2B,且a点电势低于b点电势
C.ε=πfl2B,且a点电势高于b点电势
D.ε=2πfl2B,且a点电势高于b点电势
34.(2003年广东综合能力测试)如下图所示,ab为一金属杆,它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,可绕a点在纸面内转动;S为以a为圆心位于纸面内的金属圆环;在杆转动过程中,杆的b端与金属环保持良好接触;A为电流表,其一端与金属环相连,一端与a点良好接触。
当杆沿顺时针方向转动时,某时刻ab杆的位置如图,则此时刻()
A有电流通过电流表,方向由c→d;作用于ab的安培力向右
B有电流通过电流表,方向由c→d;作用于ab的安培力向左
C有电流通过电流表,方向由d→c;作用于ab的安培力向右
D无电流通过电流表,作用于ab的安培力为零
30.(2002年江苏、河南文理大综合)如图所示,在一均匀磁场中有一U形导线框abcd,线框处于水平面内,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,它可在ab、cd上无摩擦地滑动。
杆ef及线框中导线的电阻都可不计。
开始时,给ef一个向右的初速度,则()
图6
Aef将减速向右运动,但不是匀减速
Bef将匀减速向右运动,最后停止
Cef将匀速向右运动
Def将往返运动
17.(2002年全国理综)图中EF、GH为平行的金属导轨,其电阻可不计,R为电阻器,C为电容器,AB为可在EF和CH上滑动的导体横杆。
有均匀磁场垂直于导轨平面。
若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流,则当横杆AB()
A匀速滑动时,I1=0,I2=0
B匀速滑动时,I1≠0,I2≠0
C加速滑动时,I1=0,I2=0
D加速滑动时,I1≠0,I2≠0
20.(2002天津年理综)图中MN、GH为平行导轨,AB、CD为跨在导轨上的两根横杆,导轨和横杆均为导体。
有匀强磁场垂直于导轨所在的平面,方向如图。
用I表示回路中的电流(C)
A当AB不动而CD向右滑动时,I≠0且沿顺时针方向
B当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时,I=0
C当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时,I=0
D当AB、CD都向右滑动,且AB速度大于CD时,I≠0且沿逆时针方向
6.(2001年上海)如图所示是一种延时开关,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通。
当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放。
则( )
(A)由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
(B)由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
(C)如果断开B线圈的电键S2,无延时作用
(D)如果断开B线圈的电键S2,延时将变长
6.(2004年江苏)如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外.一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右).则()
(A)导线框进入磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→a
(B)导线框离开磁场时,感应电流方向为a→d→c→b→a
(C)导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右
(D)导线框进入磁场时.受到的安培力方向水平向左
6.(2003上海)粗细均习的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行。
现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图所示,则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是()
5.(2001年全国)如图所示,虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域,ab=2bc,磁场方向垂直于纸面,是线框
是一正方形导线框,
边与ab边平行。
若将导线框匀速地拉离磁场区域,以
表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功。
表示以同样的速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功,则( )
A.
B.
C.
D.
12.空间存在以ab、cd为边界的匀强磁场区域,磁感强度大小为B,方向垂直纸面向外,区域宽为
。
现有一矩框处在图中纸面内,它的短边与ab重合,长度为
,长边的长度为
,如图所示,某时刻线框以初速v沿与ab垂直的方向进入磁场区域,同时某人对线框施以作用力,使它的速度大小和方向保持不变。
设该线框的电阻为R。
从线框开始进入磁场到完全离开磁场的过程中,人对线框作用力所做的功等于___________________。
5.(2001年上海)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,磁感强度为及一根质量为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几,则( )
(A)如果B增大,vm将变大
(B)如果α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
5.(2002年上海)如图所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑,但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球,同时从A、B管上端的管口无初速释放,穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是( )
A.A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的
B.A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的
C.A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的
D.A管是用胶木制成的,B管是用铝制成的
10.(2000年上海)如图(
),圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q,P和Q共轴,Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图(b)所示,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则( )
(A)
时刻N>G
(B)
时刻N>G
(C)
时刻N<G
(D)
时刻N=G
4.(2004年上海)两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环,当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示方向的感应电流,则()
A.A可能带正电且转速减小
B.A可能带正电且转速增大
C.A可能带负电且转速减小
D.A可能带负电且转速增大
25.(2004理综春季)(18分)如图,直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中,ab是一段长为l、电阻为R的均匀导线,ac和bc的电阻可不计,ac长度为
。
磁场的磁感强度为B,方向垂直于纸面向里。
现有一段长度为
、电阻为
的均匀导体杆MN架在导线框上,开始时紧靠ac,然后沿ac方向以恒定速度v向b端滑动,滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触。
当MN滑过的距离为
时,导线ac中的电流是多大?
方向如何?
15.(2002年广东、广西、河南)(12分)如图所示,半径为R、单位长度电阻为λ的均匀导体圆环固定在水平面上,圆环中心为O.匀强磁场垂直水平面方向向下,磁感强度为B.平行于直径MON的导体杆,沿垂直于杆的方向向右运动.杆的电阻可以忽略不计,杆与圆环接触良好,某时刻,杆的位置如图,∠aOb=2θ,速度为v,求此时刻作用在杆上安培力的大小.
22.(2003上海)(14分)如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝(图中粗线表法),R1=4Ω、R2=8Ω(导轨其它部分电阻不计)。
导轨OAC的形状满足方程
(单位:
m)。
磁感强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。
一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导思接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻。
求:
(1)外力F的最大值;
(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率;
(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。
20.(2001年全国)如图1所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω,有一导体杆静止放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻可忽略不计,整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下,现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀运动,测得力F与时间t的关系如图2所示,求杆的质量m和加速度a.
22.(2004年上海)(14分)水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(见右上图),金属杆与导轨的电阻不计;均匀磁场竖直向下。
用与导轨平行的恒定力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动。
当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会改变,v和F的关系如右下图。
(取重力加速度g=9.8m/s2)
(1)金属杆在匀速运动之前做作什么运动?
(2)若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω,磁感应强度B为多大?
(3)由v-F图线的截距可求得什么物理量?
其值为多少?
22.(2002年上海)(13分)如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为l=0.2m,在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,在x≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感应强度B=0.5T.一质量为m=0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上,并以v0=2m/s的初速度进入磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下做匀变速直线运动,加速度大小为a=2m/s2、方向和初速度方向相反.设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好.求:
(1)电流为零时金属杆所处的位置;
(2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向;
(3)保持其他条件不变,而初速度v0取不同值,求开始时F的方向与初速度
v0取值的关系.
23.(2000年上海)(13分)如图所示,固定水平桌面上的金属框架cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动,此时adeb构成一个边长为
的正方形,棒的电阻为
,其余部分电阻不计,开始时磁感强度为
。
(1)若从
时刻起,磁感强度均匀增加,每秒增量为
,同时保持棒静止,求棒中的感应电流,在图上标出感应电流的方向。
(2)在上述
(1)情况中,始终保持棒静止,当
秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大?
(3)若从
时刻起,磁感强度逐渐减小,当棒以恒定速度
向右作匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,则磁感强度应怎样随时间变化(写出B与
的关系式)?
18.(2003江苏)(13分)如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为
,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离
有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感强度B与时间
的关系为
比例系数
一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直,在
时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在
时金属杆所受的安培力.
23.(2004年北京理综)(18分)如图1所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为
的绝缘斜面上,两导轨间距为L。
M、P两点间接有阻值为R的电阻。
一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直。
整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下。
导轨和金属杆的电阻可忽略。
让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。
(1)由b向a方向看到的装置如图2所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;
(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的
速度最大值。
25.(18分)两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。
导轨间的距离l=0.20m。
两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50Ω。
在t=0时刻,两杆都处于静止状态。
现有一与导轨平行、大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动。
经过t=5.0s,金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2,问此时两金属杆的速度各为多少?
v1=8.15m/s,v2=1.85m/s
15.(2004年广东)(15分)如图,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为
,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为
和
两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为
,已知:
杆1被外力拖动,以恒定的速度
沿导轨运动;达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略,求此时杆2克服摩擦力做功的功率。
20.(2001年北京、内蒙古、安徽)(12分)两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为
。
导轨上面横放着两根导体棒
,构成矩形回路,如图所示.两根导体棒的质量皆为
,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为
.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时,棒
静止,棒
有指向棒
的初速度
(见图).若两导体棒在运动中始终不接触,求:
(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少.
(2)当
棒的速度变为初速度的
时,
棒的加速度是多少?
24.(2004年河南、福建理综)(18分)
图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨所在的平面(纸面)向里。
导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的,距离为l1,c1d1段与c2d2段也是竖直的,距离为l2。
x1y1、x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆,质量分别为m1和m2,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。
两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。
F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。
已知两杆运动到图示位置时,已匀速向上运动,求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率。
22.(2001年上海)(3分)半径为a的圆形区域内有均匀磁场,磁感强度为B=0.2T,磁场方向垂直纸面向里,半径为b的金属圆环与磁场同心地放置,磁场与环面垂直,其中a=0.4m,b=0.6m,金属环上分别接有灯L1、L2,两灯的电阻均为R0=2Ω,一金属棒MN与金属环接触良好,棒与环的电阻均忽略不计
(1)若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO’的瞬时(如图所示)MN中的电动势和流过灯L1的电流。
(2)撤去中间的金属棒MN将右面的半圆环OL2O’以OO’为轴向上翻转90º,若此时磁场随时间均匀变化,其变化率为ΔB/Δt=(4/Ω)T/s,求L1的功率。
18.(2003年广东)(13分)在图1所示区域(图中直角坐标系Oxy的1、3象限)内有匀强磁场,磁感强度方向垂直于图面向里,大小为B、半径为l、圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在图面内沿逆时针方向匀速转动,导线框回路电阻为R。
(1)求线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f。
(2)在图2上画出线框转一周的时间内感应电流I随时间t变化的图像(规定与图1中线框的位置相应的时刻为t=0)
23.(2002年上海)(16分)如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图.一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置,其右端面上有一截面积为A的小喷口,喷口离地的高度为h.管道中有一绝缘活塞,在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b,其中棒b的两端与一电压表相连,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中,当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时,活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出,液体落地点离喷口的水平距离为s.若液体的密度为ρ,不计所有阻力,求:
(1)活塞移动的速度;
(2)该装置的功率;
(3)磁感应强度B的大小;
(4)若在实际使用中发现电压表的读数变小,试分析其可能的原因.
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