《2023年高考物理一轮复习练习题：电磁感应（含基础、提升两套）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年高考物理一轮复习练习题：电磁感应（含基础、提升两套）.pdf（39页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、电磁感应基础练习.1提升练习.20基础练习一、单项选择题：本题共7 小题，每小题4 分，共 28分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1.如图甲所示，圆形线圈P 静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q,P 和Q 共轴，Q 中通有变化电流3 电流随时间变化的规律如图乙所示。P 所受的重力为 G,桌面对P 的支持力为，P 始终保持静止状态，则（）A.零 时 刻&G,此时P 无感应电流B.4 时刻尸NG,此时P 中感应电流最大D.G 时刻&=G,此时穿过P 的磁通量最大2.如图所示，M 是一个可绕垂直于纸面的轴。转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R 的滑片自左向右滑动时，线框 的运
2、动情况是（）A.保持静止不动B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向3.如图所示，一个闭合的矩形金属框 与一根绝缘轻杆3 相连，轻杆上端。点是一个固定转轴,转轴与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中央，线框平面与磁感线垂直。现将线框从静止释放，在左右摆动过程中，线框受到磁场力的方向是（）0/,/A.向左摆动的过程中，受力方向向左；向右摆动的过程中，受力方向向右B.向左摆动的过程中，受力方向向右；向右摆动的过程中，受力方向向左C.向左摆动的过程中，受力方向先向左后向右；向右摆动的过程中，受力方向先向右后向左D.摆动过程中始终不受力4.如图所示，两个宽度
3、均为。的竖直边界区域，区域内匀强磁场的磁感应强度的大小相等，方向相反，且与纸面垂直。现有直角边长为。的等腰直角三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。若以逆时针方向为电流的正方向，则线框中产生的感应电流i与线框移动的位移x 的关系图象是（）5.如图所示，MN、G”为光滑的水平平行金属导轨，H?、为跨在导轨上的两根金属杆，垂直纸面向外的匀强磁场垂直穿过MN、G”所在的平面，则（）A.若 固 定 ，使 cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为afA -d f c f aB.若ab、cd以相同的速度一起向右运动，则 d e 回路有电流，电流方向为a c d ab ciC.若 向 左、向
4、右同时运动，则出Me回路中的电流为零D.若原、都向右运动，且两杆速度%,则必A 回路有电流，电流方向为 a c d b a6.如图所示、两固定光滑且足够长的金属导轨MM P。平行水平放置，其间距为L,两根质量均为?，距离也为L 的金属棒A3、CO平行放置在两导轨上，电阻分别是与、尺,导轨电阻忽略小计。整个装置处在磁感心强度为B 的匀强磁场中，现给C。棒一定的初速度%,经过时间4 后两棒处于稳定状态，下列说法中正确的是（）A.若在稳定前的某时刻CO棒的速度为K,AB棒的速度为外,则回路中的电流,BLv.BLV2大小为B.从开始至最终稳定回路产生的焦耳热为OC.在加内通过回路的电荷量为篝4BLD.
5、处于稳定状态时两棒与导轨所围面积为费（N+&）+Z?2D L7.如图甲所示，线圈匝数为50匝，横截面积为002m2,线圈中有向左的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，磁场方向向左为正。则关于A、B 两点的电势差4B,正确的是（）A.4B=2V二、多项选择题：本题共3 小题，每小题6 分，共 18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分8.如下图甲所示，等离子气流从左方连续以速度攻）射入M 和 N 两板间的匀强磁场中，质直导线与M、N 相连接，线圈A 与直导线M 连接，线圈A 内有如下图乙所示变化的磁场，且规定向左为
6、磁场B的正方向，则下列叙述正确的是（）甲 乙A.01 s 内a b、cd导线互相排斥B.1s 2 s 内 、cd导线互相吸引C.2 s 3 s 内 导线互相吸引D.3 s 4 s 内a h.cd导线互相排斥9.如图甲所示，是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为?，电阻为凡 在金属线框的下方有一匀强磁场区域，和 PQ是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的历边平行，磁场方向垂直于线框平面向里。现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落，如图乙是金属线框由开始下落到儿边刚好运动到匀强磁场PQ边界的广/图象，图中数据均为已知量，重力加速度为g,不计空气阻力，下列说法正确的是（）I。M
7、 义 X X X X X X XX X X X X X X Xp.XX.X X.X.X X X图甲1 mgRML巧A.金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcM方向B.磁场的磁感应强度为C.金属线框在0 的时间内所产生的热量为，咫 匕&）D.MN和PQ之间的距离为v2（z2-/,）1 0.如图所示，竖直平面（纸面）两水平线间存在宽度为d 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一质量为加、边长也为的正方形线圈从磁场上方某处自由落下，4 时刻线圈的下边进入磁场，时刻线圈的上边进入磁场，4 时刻线圈上边离开磁场。已知线圈平面在下落过程中始终与磁场方向垂直，且线圈上、下边始终与磁场边界平行，不计空气阻力，
8、则线圈下落过程中的VT图像可能正确的是()三、非选择题：共 6 小题，共 54分，考生根据要求作答11.如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和P Q放置在水平面内其间距L=0.2 m,磁感应强度B=0.5 T 的匀强磁场垂直导轨平面向下，两导轨之间连接的电阻R=4.8 Q,在导轨上有一金属棒出?，其接入电路的电阻尸U.2 Q,金属棒与导轨垂直且接触良好，在必棒上施加水平拉力使其以速度v=12 m/s 向右匀速运动，设金属导轨足够长。求(1)金属棒 产生的感应电动势；(2)水平拉力的大小F；(3)金属棒a、8 两点间的电势差。叫、Nr V X BXW -VT X x x xQb1 2.如图所示，倾
9、角为。的斜面内有一宽度为以 磁感应强度为8的匀强磁场，磁场的方向垂直斜面向下。将边长为。、质量为加、总电阻为R的正方形导线框以某一速度沿斜面向上弹出，垂直磁场边界穿过磁场。线框向上离开磁场时的速度刚好是刚进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段距离，然后沿斜面向下运动并匀速进入磁场。正方形导线框与斜面间动摩擦因数为，重力加速度大小为g,整个运动过程中线框不发生转动。（忽略空气阻力）求：线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度匕；线框在上升阶段刚离开磁场时的速度匕；（1、2问用字母表示）若已知。=10c772,；72=10g,7?=0.1Q,叙53,/?=30cm,B=0.5T,/=0.5,试
10、求线框 在 上 升 阶 段 通 过 磁 场 的 过 程 中 产 生 的 焦 耳 热（sin53=0.8,cos53=0.6,取g=10m/s2）1 3.如图甲所示，在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框，边长为/=0.2m,线框质量，=Okg、电阻R=0.1。，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。线框在水平向右的外力尸作用下，以初速度%=1讲匀加速进入磁场，外力尸的大小随时间，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：(1)匀强磁场的磁感应强度B;(2)线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量(7；若线框进入磁场过程中尸做功
11、为明=027J,求在此过程中线框产生的焦耳热。XXXbx甲XxBxX1 4.两根金属导轨平行放置在倾角为生3 0。的斜面上，导轨底端接有电阻R=8 Q,导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度8=0.5。质量为m=0.1 k g,电阻2 Q 的金属棒必由静止释放，沿导轨下滑。如图所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2 m,金属棒仍下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑=3 m 时，速度恰好达到最大速度2 m/s,求：(1)滑动摩擦力的大小？此过程中电阻R上产生的热量？(g 取 1 0 m/s 2)1 5.如图所示，固定于水平桌面上的金属框架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒必搁在框
12、架上，可无摩擦滑动，此时ad助构成一个边长为/的正方形，棒的电阻为广，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为员。(1)若从f=0时刻起，磁感应强度均匀增大，每秒增量为七同时保持棒静止，求棒中的感应电流并判断感应电流的方向；(2)在上述(1)情况中，始终保持静止，当/=城 末时需加的垂直于棒的水平拉力为多少？(3)若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化？(写出8与，的关系式)X X X XX X X X XX X X XX X X X X;f1 6.如图所示，一面积为S 的单匝圆形金属线圈与阻值为R 的电阻连接成
13、闭合电路，不计圆形金属线圈及导线的电阻。线圈内存在一个方向垂直纸面向里、磁感应强度大小均匀增加且变化率为k的磁场B,电阻R两端并联一对平行金属板M、N,两板间距为d,N 板右侧xOy坐标系(坐标原点。在 N 板的下端)的第一象限内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场边界QA和y 轴的夹角/AOy=45。，A Ox区域为无场区。在靠近M 板处的P 点由静止释放一质量为机、带电荷量为+q的粒子(不计重力)，经过N 板的小孔，从点。(01)垂直y 轴进入第一象限，经 OA上某点离开磁场，最后垂直x 轴离开第一象限。求：(1)粒子到达Q 点时的速度大小；(2)yOA区域内匀强磁场的磁感应强度B-,粒子从P
14、点射出至到达x轴的时间。答案及解析1.【答案】D【解析】A.零时刻线圈Q中电流变化率为零，根据楞次定律可知线圈P中感应电流为零，不受安培力作用，因 此FN=G,选 项A错误；B.人时刻线圈Q中电流减小，根据楞次定律可知为阻碍磁通量变化，线 圈P的面积有增大的趋势，同时受到向上的安培力，因此FN%,则帅、cd所围面积发生变化，磁通量也发生变化，由楞次定律可判断出，回路中产生顺时针方向的电流,D 正确。6.【答案】D【解析】A.在稳定前的某时刻CD棒的速度为W ,AB棒的速度为匕，必然有匕 W ,回路电动势E=以回路电阻为飞+&，因此回路电流大小为1=二:故 A 错误；B.两棒组成的系统动量守恒得
15、加=当%=与 时，磁通量不再变化，两杆不再受安培力，将匀速运动，由能量守,恒得产生的焦耳热为Q=2 x/4/机 2故 B 错误;C.对金属棒C D由动量定理得板=心会得通过C D棒某一截面电荷量g=翳故c错误；D.由于通过CD棒某一截面的电荷量为4 会，则有1=竺 空 四2BI：A B棒与C D棒间的最终距离为4=竺 空3+乙2B L故所围成的面积为5=/?+黑乂4+&)2D L故D正确；7.【答案】A【解析】根据法拉第电磁感应定律，有%竽=50 x：x0.02V=2Vt 2根据楞次定律，线圈中的电流从A端流出、B端流入，A端电势比B端高，所以U,B=2 V,选项A正确。8.【答案】BD【解析
16、】A B.根据左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转，负离子向下极板N偏转，所以。匕中电流方向是由。向人的.在。2 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增大，由楞次定律可知感应电流方向是由c向4的，根据 内电流的流向关系，可知两导线相互吸引，A错误；B正确；C D.在2 s 4 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流的方向是由向c的，根据电流的流向关系可知两导线相互排斥，C错误；D正确；9.【答案】BC【解析】A.金属线框刚进入磁场时，根据楞次定律判断可知，感应电流方向沿a bcda方向，故A错误；B.在金属框进入磁场的过程中做匀速运动，金属框所受安培
17、力等于重力作=B/=吗R又L =vF）联立解得8=7一、学匕VI故B正确；c.金属框在进入磁场过程中金属框产生的热为2,重力对其做正功，安培力对其做负功，由能量守恒定律得2 =3 =际 匕5-4）金属框在磁场中的运动过程中金属框不产生感应电流，所以金属线框在0 4的时间内所产生的热量为mghd-G。故C正确；D.由图象可知，金属框进入磁场过程中是做匀速直线运动，速度为匕，运动时间为G7,所以金属框的边长4=匕乜-P接下来做匀加速直线运动到次边刚好运动到匀强磁场尸。边界x =g（h +匕）G 3 T 2）MN和 尸。之间的距离为乙+=；（3 3+卬3-3 2 +卬2）-卬1故D错误。1 0.【答
18、案】A B【解析】B.0力时间内，线框做自由落体运动，根据速度公式得v=gt得A时间内线框做匀加速运动，到达匕时速度达到最大，3以后，线框做自由落体运动，再做匀加速运动。九七时间内，线框在磁场中运动，下边切割磁感线产生感应电流，线框受安培力和重力作用，开始进入时，如果空上?gR有牛顿第二定律得B-mg=maA加速度方向向上，速度向下，线框做减速运动，随着速度的减小，加速度在减小，加速度减小到零时，速度达到最小，故B正确；CD.开始进入时，如果：华 色有牛顿第二定律得件-B 了=ma加速度方向向下，速度向下，线框做加速运动，随着速度的增大加速度在减小，加速度减小到零时，速度达到最大，保持匀速，直
19、至出磁场后做匀加速运动，故CD错误；A,开始进入时，如果也=,四R线框做匀速运动，直至出磁场后做匀加速运动，故A正确；1 1.【答案】(1)七=1.2丫；(2)尸=0.0 2 N；(3)U”,=0.9 6 V【解析】(1)设金属棒中感应电动势为E=BLv带入数值得E=L 2 V设过电阻R的电流大小为/1=-R+r带入数值得/=0.2 A因棒匀速运动，则外力等于安培力，有F =&=B =0.0 2 N(3)设0、。两点间的电势差为UUab=IR带入数值得U“,=0.9 6 V1 2.答案(1)为二R；Q)匕=咫 si n -c o s毋普；(3)Q=O.O88J【解析】(1)线框在下滑阶段匀速进
20、入磁场瞬间有mg si.n 00 =Ring cos 0 +-H2a2v2解得丫2=如吟警2辿RB ci(2)由动能定理，线框从离开磁场至上滑到最高点的过程一(mg si n 0+pmg c o s 0)s=0-线圈从最高点滑下至进入磁场瞬间1 ,(mg si n 0-/.img c o s 0)s=mv；-0联立解得小 吟 山 哮二 而 访 中 嬴 旃mg si n 0-/.mg c o s 0 R(3)线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律得1 2 1 2(mg si n。+jL img c o s 0)(a +b)+Q =mvQ-tnv3/?2而 =2 V l,则 Q =1 m(zg
21、si n 0)2-Q/mg c o s-mg si n 0+/a mg c o s 0)(a +b)解得线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热。=O.O 8 8 J。1 3.【答案】(l)0.5 T；(2)0.7 5 C；(3)0.1 2 J【解析】(1)由乙图可以看出，线框进入磁场后不受安培力，所以合力E=0.2 N,则线框的加速度为a =2 m/s2m仁0时 亥|J,F o=O.3 N,由E=B lv0/一R%=出1Fo-F =ma联立可得B =0.5 T(2)线框进入磁场过程中所用时间r=0.5 s,有%+0则 v=2 m/s由 F f B I I t =mv mv0q=I t联立可得
22、4 =0.7 5 C由动能定理-。=彳m v2可得。=0.1 4.【答案】（l）0.3 N；（2）0.8 J【解析】（1）由七=8小，/=;F =B 1 LR+r得安培力尸=空之R+r设金属棒下滑过程所受摩擦力大小为了,则由平衡条件得到mgsin3Q=f+F联立得 f=mg si n 3 0 -生旦=0.1 x1 0 x0.5-5?2?2 N=o.3 NR+r 8+2（2）在金属棒 静止释放到速度刚达到最大的过程中，金属棒的重力转化为金属棒的动能、焦耳热和摩擦生热，根据能量守恒定律得，电路中产生的焦耳热为Q八 =mgh1-ff h-r-1 mv2si n 3 0 2代入解得，Q=1 J则电阻R
23、上产生的热量为以=/-O=Fx ij =o.8 JR+r 8+21 5.【答案】好,电流为逆时针方向;制+幼）C；（3）B =#r r l +vt【解析】（1）据题意学=4在磁场均匀变化时，根据法拉第电磁感应定律，回路中产生的电动势为E=俎4=肥 t A r由闭合电路欧姆定律知，感应电流为/=一=r r由楞次定律，可判定感应电流为逆时针方向。（2）f=h s末棒静止，水平方向受拉力尸外和安培力F女F外 =F安=B I 1又B=B o+kt故kpF 外=（B o+幼）(3)因为不产生感应电流，由法拉第电磁感应定律后=上t知=()也就是回路内总磁通量不变，即=解得8=41 +V/16.【答案】(I
24、)、得叵;V mB七 管；【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律，闭合线圈产生的感应电动势为l A B SE=-=KSAr A/因平行金属板M、N与电阻并联，故M、N两板间的电压为U=Up=E=kS带电粒子在M、N间做匀加速直线运动=g”解得=阚=遁V m V m(2)带电粒子进入磁场区域的运动轨迹如图所示由洛伦兹力提供向心力有qvB=mr由 几 何 关 系 可 得=乙tan452联立以上各式得3(3)粒子在电场中做匀加速直线运动=根据牛顿第二定律得夕=，加粒子在磁场中7 =也V粒子在第一象限的无场区中S =%由几何关系得s =r粒子从P点射出到到达X轴的时间为，i+4 +G联立以上各式可得，=
25、2 d +提升练习一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共2 8分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1.如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，）、D?和D,是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源，在：=0时刻，闭合开关S,电路稳定后在4时刻断开开关S,规定以电路稳定时流过1、D?的电流方向为正，分别用乙、乙表示流过D1和D?的电流，则下图中能定性描述电流/随时间，变化关系的是（）2.如图，圆环形导体线圈a 平放在水平桌面上，在 a 的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P 向下滑
26、动，下列说法中正确的是（）A.线圈a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流B.穿过线圈a 的磁通量变小C.线圈。有扩张的趋势D.线圈。对水平桌面的压力人 将增大3.在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为8,方向相反的水平匀强磁场，如图所示。PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为久 质量为m,电阻为火的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为:，则下列说法正确的是（）X X XX X X X乂 X):*X XXX：)QA.B.C.此时线框中的电功率为处上R此时线框的加速度为学士2mR此过程中回路产生的电能为
27、2W一D.此过程中通过线框截面的电荷量为萼A4.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线下半部分处在一个水平方向的匀强磁场中，磁 场 的 上 边 界 是 的 直 线（图中虚线所示），一个金属块从抛物线上y=b（%“）处以速度V沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是（）D.mv2+mg(b-a)A.mgbC.mg(h-a)5.法拉第发明了世界上第一台发电机一法拉第圆盘发电机，原理如图所示。铜质圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个带摇柄的转轴，边缘和转轴处各有一个铜电刷与其紧贴,用导线将电刷与电阻R 连接起来形成回路,其他电阻均不计。转动
28、摇柄，使圆盘如图示方向匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度为8,圆盘半径为r,电阻的功率为P。则（）A.B.C.D.圆盘转动的角速度为罂，流过电阻R 的电流方向为从，到”圆盘转动的角速度为哀厚，流过电阻R 的电流方向为从d 到cBr-圆盘转动的角速度为过尊，流过电阻H 的电流方向为从c 到Br-圆盘转动的角速度为蟀，流过电阻R 的电流方向为从d 到cBr26.如图所示，一质量为机的闭合圆形线圈放在电子测力计上，在其正上方固定一螺线管，当在，山间加如图所示的电流时（以电流从。端流入为正，忽略自感现象，即认为磁感应强度随电流增加成正比增加），则测力计的示数变化满足（）A.02幻内示数大于mg,2/o
29、4/o内示数小于 吆B.02击内示数小于mg,2力 4击内示数大于机gC.0加和2to3to内示数大于mg,to2to和 3ro4fo内示数小于mgD.Oto和2fo3fo内示数小于mg,f（广 2/（）和 3fo4砧内示数大于mg7.如图所示,光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，。点为外侧圆弧的圆心。两金属轨道之间的宽度为0.5m,匀强磁场方向如图所示，大小为0.5T。质量为0.05 kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点。当在金属细杆内通以2A的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道由静止开始向右运动。已知MN=OP=1 m,则(g 取 lO m/s?)()I A/I T V IA.金
30、属细杆开始运动时的加速度大小为5 m gB.金属细杆运动到P点时的速度大小为5 m/sC.金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10 m/s2D.金属细杆运动到P 点时对每一条轨道的作用力大小为0.75N二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分8.半径为纵右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为圆环水平固定放置，整个内部区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为瓦直杆在圆环上以速度丫平行于直径向右做匀速直线运动，直杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心。开始，直杆
31、的位置由。确定，如图所示。则（）A.0=0时，直杆产生的电动势为2&n，B.时，直杆产生的电动势为C.6=0时，直杆受的安培力大小为鬻D.弓时，直杆受的安培力大小为意至9.如图所示，均匀金属圆环的总电阻为4 R,磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过圆环。金属杆OM的长为/,阻值为R,M 端与环接触良好，绕过圆心。的转轴以恒定的角速度顺时针转动。阻值为R 的电阻一端用导线和圆环最下端的A点连接，另一端和金属杆的转轴。处的端点相连接。下列判断正确的是（）A.金属杆0M旋转产生的感应电动势恒为竽B.通过电阻R的电流的最小值为 第，方向从。到 PC.通过电阻R的电流的最大值 为 粤D.0M两点间电势差绝
32、对值的最大值 为 半1 0.某铁路安装的一种电磁装置可以向控制中心传输信号，以确定火车的位置和运动状态，其原理是将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面，如图甲所 示（俯视图），当它经过安放在两铁轨间的线圈时，线圈便产生一个电信号传输给控制中心。线圈边长分别为八和，2,匝数为，线圈和传输线的电阻忽略不计。若火车通过线圈时，控制中心接收到线圈两端的电压信号“与时间，的关系如图乙所示（、c d 均为直线），小 心 B、以是运动过程的四个时刻，则火车A.在外7 2 时间内做匀加速直线运动B.在/3 7 4 时间内做匀减速直线运动C.在.7 2 时间内加速度大小为“A；：D.在为 1 4 时间内火
33、车的位移大小为标气乙-幻三、非选择题：共 6 小题，共 54分，考生根据要求作答1 1.如图所示，光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线，线的一端系一质量为2,”的重物，另一端系一质量为机、电阻为R的金属杆。在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨P Q、E F,在。尸之间连接有阻值也为R的电阻，其余电阻不计，磁感应强度为员的匀强磁场与导轨平面垂直，开始时金属杆置于导轨下端Q E 处，将重物由静止释放，当重物下降力 时恰好达到稳定速度而匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，不计一切摩擦和接触电阻，重力加速度为g,求：(1)重物匀速下降的速度也(2)重物从释放到下降。的过程中，电阻R中
34、产生的焦耳热QR；(3)将重物下降。时的时刻记作r=0,速度记为血，若从/=0 开始磁感应强度逐渐减小，且金属杆中始终不产生感应电流，试写出磁感应强度的大小8随时间t变化的关系。1 2.如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=l m,上端接有电阻R=3 Q,虚线0。，下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量z=0.1 kg、电 阻 的 金 属 杆 必，从。上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v t 图像如图乙所示。(取g=1 0 m/s2)求：(1)磁感应强度8的大小；(2)杆在磁场中下落0.1 s 的过程中，电阻R产生的热量。1 3
35、.如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨间的距离为 3 导轨上平行放置两根导体棒时和，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为加、电阻均为R,其它电阻忽略不计，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为8,导体棒均可沿导轨无摩擦的滑行。开始时，导体棒c d 静止、必有水平向右的初速度V 0，两导体棒在运动中始终不接触。求：(1)开始时，导体棒仍中电流的大小和方向；从开始到导体棒达到最大速度的过程中，棒上产生的焦耳热；(3)当必棒速度变为a巾时，c d 棒加速度的大小。B1 4.如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨相距为L=lm,导轨平面与水平面成族3 0。角，下端通过导
36、线连接阻值为R=1.5。的电阻，阻值为-0.5 的金属棒必放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，整个装置处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为3=0.5 T,使金属棒沿导轨由静止下滑，当金属棒下滑距离x=L 6 m 时，恰好达到最大速度。已知金属棒质量为，W=0.0 5 k,重力加速度为g=1 0 m/s2,求在此过程中：(1)金属棒达到的最大速率；(2)电阻R产生的焦耳热;(4)此过程经历的时间。(3)通过电阻R的电荷量;Rexb15.如图甲所示,M M P。为水平放置的足够长平行光滑导轨，导轨间距为L=0.5m,导轨左端连接的定值电阻R=0.5 C,整个装置处于竖直向下的匀
37、强磁场中，磁感应强度为8=2 T,将电阻为r=0.5Q(接入电路中的电阻)的金属棒 垂直放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨电阻不计，规定水平向右为x轴正方向，在x=0处给棒一个向右的初速度，同时对棒施加水平向右的拉力尸作用，在运动过程中受的安培力心 随位移x的关系图象如图乙所示。求：(1)金属棒速度匕=lm/s时，金属棒受到安培力大小FA I;(2)金属棒运动到x=3m时，速度大小吸;(3)估算金属棒运动到x=3m的过程中克服安培力做功值以。1 6.如图甲所示，表面绝缘、倾角Q37。的斜面固定在水平地面，斜面的顶端固定有弹性挡板，挡板垂直于斜面，并与斜面底边平行。斜面所在空间有一宽度0=0.
38、40m的匀强磁场区域，磁场方向垂直斜面向上，磁感应强度8=0.5T,其边界与斜面底边平行，磁场上边界到挡板的距离s=0.525m。一个均匀分布且质量，片0.10kg、总电阻R=0.5。的单匝矩形闭合金属线框必c d,放在斜面的底端，其中a b边与斜面底边重合，a b边长L=0.50mo从/=0时刻开始，用 F=1.45N的恒定拉力，垂直于边且沿斜面向上拉线框，让线框从静止开始运动，当线框的 边离开磁场区域时立即撤去拉力，线框继续向上运动，并与挡板发生碰撞，碰撞过程中没有机械能损失，且碰撞的时间可忽略不计。线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示。已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保
39、持时 边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数,/=0.75（设最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g 取 10m/s2,sin速=0.6,cos37=0.8）0求:线框4 边的长度；（2）线框cd边刚进入磁场时的速度大小；（3）已知线框向下运动通过磁场区域，在离开磁场前线框速度已减为零，求线框在斜面上运动的整个过程中电流产生的焦耳热；（4）求线框最后静止时cd边距挡板的距离。答案及解析1.【答案】c【解析】当闭合电键，因为线圈与Di串联，所以电流外会慢慢增大，灯泡D2这一支路立即就有电流。当电键断开，D2这一支路电流立即消失，因为线圈阻碍电流的减小，所以通过D i的电流不会立即消失
40、，会从原来的大小慢慢减小，而且Di和 D2、D3构成回路，通 过 D i的电流也流过D2,所以L 变成反向，且逐渐减小。2.【答案】D【解析】A B.通电螺线管在线圈。中产生的磁场竖直向下，当滑动变阻器的滑片P 向下滑动时，电流增大，磁场增强，故线圈。的磁通量变大，由楞次定律可知，线圈。中将产生俯视逆时针方向的感应电流，AB错误；C.由楞次定律的推论“增缩减扩”可知，线圈a 有缩小的趋势，C 错误；D.线圈a 有通过远离螺线管来减小磁通量的趋势，故线圈。对水平桌面的压力心 将增大，D 正确。3.【答案】A【解析】A.回路中产生的感应电动势为=2&=&n，此时线框中的电功率为P=与=R R故 A
41、 正确；B.线框中的感应电流为/=4 =萼K K左右两边所受安培力大小为尸=B/L=学则加速度为。=变 9m mR故 B 错误；C.根据能量守恒，可得此过程回路中产生的电能为E=皿2-风2=；加/2 2 2 o故 c 错误；D.此过程通过线框截面的电荷量为“=孚=”R R故D错误。4.【答案】D【解析】金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，感应电流转化为内能，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好滑不出磁场，做往复运动永不停止，根据能量转化与守恒，整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失，即Q=AE=mv2+mg(b a)5.【答案】B【解析】将圆盘看成无数幅条组成，它们都切割磁感线，
42、从而产生感应电动势，出现感应电流，根据右手定则圆盘上感应电流从边缘流向圆心，则流过电阻火的电流方向为从d到c,根据法拉第电磁感应定律得圆盘产生的感应电动势为E=Brv=B r -=-B r2co2 2(7则感应电流为/=6又电阻R 的功率为 二/次则联立解得。=更 厚Br6.【答案】C【解析】O/o和2击3力内，通过螺线管的电流增大，则螺线管产生的磁场增强，穿过闭合圆形线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知闭合圆形线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，将螺线管和圆形线圈等效为磁体，则表现为相互排斥，测力计示数大于机g;廿2击和3仆4加内，通过螺线管的电流减小，则螺线管产生的磁场减弱，穿过闭合圆
43、形线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知闭合圆形线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，将螺线管和圆形线圈等效为磁体，则表现为相互吸引，测力计示数小于mgo7.【答案】D【解析】A.金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小为七=B/L =O.5 x 2 x O.5 N=O.5 N金属细杆开始运动时的加速度大小为a =-=1 0 m/s2m故A错误；B.金属细杆从M点到P点的运动过程，安培力做功为叫=G-（MN+OP）=1 J重力做功为叱;=mg ON =-0.5 J设金属细杆运动到P点时的速度大小为V,由动能定理得町+%=3削2解得 v =2 5/5 m/s故B错误；C.金属细杆运动到P点时
44、的向心加速度大小为a =9=2 0 m/s 2故C错误；D.在尸点对金属细杆，由牛顿第二定律得尸-&=m匕r解得F =L 5 N每一条轨道对金属细杆的作用力大小为0.7 5 N,由牛顿第三定律可知金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.7 5 N,D正确。8.【答案】AD【解析】AC.当。=0时，直杆切割磁感线的有效长度4=2”，所以直杆产生的电动势为4 =8小=2及 八，此时直杆上的电流为 在=赢直杆受到的安培力大小耳=见4 =浸 蛋选项A正确，选项C错误；BD.当时，直杆切割磁感线的有效长度为，2=2 a c o sg =a直杆产生的电动势为此时电路的总电阻为R=($+1)明，:
45、E _ 3&，直杆上的电流为2(2阳-网+q 凡(5n+3)4直杆受到的安培力大小也=焉 记(兀 +J)A()选项B 错误，选项D 正确。9【答案】AD【解析】A.M 端线速度为丫=/,0M 切割磁感线的平均速度为D =3=0M 转动切割磁感线产生的感应电动势恒为E=B&=啰的2故 A 正确；B.当M 端位于最上端时，圆环两部分电阻相等，并联电阻最大，电路的总电阻最大，通过R 的电流最小，因R并=gx2R=R通过电阻R 的电流的最小值为&=磊=鬻根据右手定则可知电流方向从。到 P，故 B 错误；C.当M 位于最下端时圆环被短路，此时通过电阻R 的电流最大，为I E B l-(o3 2R 4R故
46、 C 错误；D.0M 作为电源，外电阻增大，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，所以外电阻最大时，0M 两点间电势差的绝对值最大，其最大值为U=/min-2H=毕故 D 正确。10.【答案】ACD【解析】A.由可知，感应电动势与速度成正比，而在原段的电压随时间均匀增大，因此可知在A到/2这段时间内，火车的速度随时间也均匀增大，所以火车在这段时间内做的是匀加速直线运动。故 A 正确；B.同理，在打以时间内做匀加速直线运动。故B错误;C.由图知九时刻对应的速度为匕=森t2时刻对应的速度为匕=磊故这段时间内的加速度为。=泞 二 标 方 三故c正确；D.由图知行时刻对应的速度为匕=藏口时刻对应的速度
47、为匕=焉则这段时间内的平均速度为诃=?=与静z Zno/)则这段时间内的位移为X =五=5静&)，力/故D正确；1 1【答案】篝”-专落06【解析】(1)重物匀速下降时，设细线对金属棒的拉力为T,金属棒所受安培力为F,对金属棒受力，由平衡条件T =g +F由安培力公式得尸=稣由闭合电路欧姆定律得/=W-由法拉第电磁感应定律得E=BnLv对重物，由平衡条件得T =2?g由上述式子解得(2)设电路中产生的总焦耳热为Q,则由系统功能原理得1 2 1 22mgh-tngh=(2m)v+mv+Q电阻R中产生的焦耳热为QR,由串联电路特点QK=；Qg、l c 1 31n3g2R2所 以&=5?g/7班 L
48、(3)金属杆中恰好不产生感应电流，即磁通量不变。=也所以耳腿=4(+也)乙式中为=卬+3。，由牛顿第二定律得：对系统 尸 圆 若2m+m 38-_则磁感应强度与时间t的 关 系 为,+v t+gt212.【答案】(1)2 T；(2)0.075 J【解析】(1)由图像可知，杆自由下落0.1s进入磁场以v=1.0m/s做匀速运动，产生的感应电动势E=B L vP杆中的感应电流/=万一R+r杆所受的安培力尸安=3由平衡条件得吆=/安代入数据得8=2 T(2)电阻R产生的热量Q=/2R=0.075 J13.【答案】器，方向由a-b；(2)：mv；(3)彗 殳2R84Rm【解析】(1)时棒产生的感应电动
49、势ELV。时棒中电流1 =%需Z.K 2,K方向由a f b。(2)当必棒与cd棒速度相同时，cd棒的速度最大，设最大速度为上由动量守恒定律 fnvQ=2mv解得V =g%由能量守恒关系Q=Tmv；-g(2m)u2解得Q=；mv：cd 棒上。=:Q=：mvj2 o当必棒的速度为:%时，4棒的速度为M,由动量守恒定律，%=解得,1V=4V3%=叮。E&=B L；%3 1/_ 后 疝-E d _ BL(v0-%)/-_ _ 4 _ 4_2R 2 R解 得/=警4A棒受力为F =I B L =4R此时c d棒加速度为a=空 m 4 Rm1 4.【答案】(l)2 m/s；(2)0.2 2 5 J；(3
50、)0.4 C；(4)1.2 s【解析】(1)金属棒产生的感应电动势为E=3”由闭合电路的欧姆定律可得/=3金属棒受到的安培力为F=B I L联 立 得 广=学当金属棒所受合外力为零时，速度最大，有机gsinO u/7解得 v=mg(R+r)sin。=2 m/sB L(2)根据能量守恒定律，可得gxsin 0=mv-,+Q根据串联规律有4=J-。联立方程，代入数据解得4=0.2 2 5 J通过电阻的电荷量为4 =万电路中的平均感应电流为7 =卢R+r1%+2 M R/r平均感应电动势为E =等联立方程，代入数据解得4 =普=0.虱R+r(4)由动量定理可得mgsm01-p t=mvF=BI L1