2021年高考物理一轮复习 28《电磁感应定律的综合应用》试题

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1.(xx·上海黄浦区期末质量监测)如图甲所示,在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的铜圆环,规定从上向下看时,铜环中的感应电流I沿顺时针方向为正方向.图乙表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图象,则磁场B随时间t变化的图象可能是下图中的( )

2.如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区域，方向相反，且垂直纸面，磁感应强度的大小均为B，以磁场区左边界为y轴建立坐标系，磁场区域在y轴方向足够长，在x轴方向宽度均为a.矩形导线框ABCD的CD边与y轴重合，AD边长为a.线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域，且线框平面始终保持与磁场垂直，线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是(以逆时针方向为电流的正方向)（ ）

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3.如图甲所示,bacd为导体做成的框架,其平面与水平面成θ角,质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好,回路的电阻为R,整个装置放于垂直框架平面的变化磁场中,磁感应强度B的变化情况如图乙所示,PQ能够始终保持静止,则0~t2时间内,PQ受到的安培力F和摩擦力Ff随时间变化的图象可能正确的是(取平行斜面向上为正方向)( )

4.如图所示,水平光滑的平行金属导轨,左端接有电阻R,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置.今使棒以一定的初速度v0向右运动,当棒到达位置c时速度刚好为零.设导轨与棒的电阻均不计,ab=bc,则金属棒在由a到b和由b到c的两过程中( )

A.棒运动的加速度始终相等

B.通过电阻R的电荷量之比为1∶1

C.通过电阻R的平均电流之比为1∶1

D.时间之比为(-1)∶1

5.如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g.下列选项正确的是( )

A.P=2mgvsinθ

B.P=3mgvsinθ

C.当导体棒速度达到时加速度大小为sinθ

D.在速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功

6.(xx·福建卷)如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻.线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线OO'平行,线框平面与磁场方向垂直.设OO'下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律( )

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7.有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如下图所示.该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极.电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R.绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻.若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U，求：

(1)橡胶带匀速运动的速率；

(2)电阻R消耗的电功率；

(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功.

8.将一个矩形金属线框折成直角框架,置于倾角为α=37°的斜面上,ab边与斜面的底线MN平行,如图所示.=0.2m,线框总电阻R=0.02Ω,ab边的质量m=0.01kg,其余各边的质量均忽略不计,框架可绕过c、f点的固定轴自由转动,现从t=0时刻开始沿斜面向上加一随时间均匀增加的、范围足够大的匀强磁场,磁感应强度与时间的关系为B= 0.5t T,磁场方向与cdef面垂直.(cos37°=0.8,sin37°=0.6)

(1)求线框中感应电流的大小,并在ab段导线上画出感应电流的方向;

(2)t为何值时框架的ab边对斜面的压力为零?

9.如图所示,两足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面的夹角α=30°,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m,电阻为R.两金属导轨的上端连接右端电路,电路中R2为一电阻箱,已知灯泡的电阻RL=4R,定值电阻R1=2R,调节电阻箱使R2=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放.

(1)求金属棒下滑的最大速度vm.

(2)若金属棒下滑的距离为x0时速度恰好达到最大,求金属棒由静止开始下滑2x0的过程中,整个电路产生的电热.

(3)改变电阻箱R2的值,当R2为何值时,金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大?最大值为多少?

10.如图所示，两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上，相距为L，处于竖直方向的磁场中，整个磁场由若干个宽度皆为d的条形匀强磁场区域1、2、3、4……组成，磁感应强度B1、B2的方向相反，大小相等，即B1＝B2＝B.导轨左端MP间接一电阻R，质量为m、电阻为r的细导体棒ab垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，不计导轨的电阻.现对棒ab施加水平向精品文档

实用文档 右的拉力，使其从区域1磁场左边界位置开始以速度v0向右做匀速直线运动并穿越n个磁场区域.

(1)求棒ab穿越区域1磁场的过程中电阻R产生的焦耳热Q；

(2)求棒ab穿越n个磁场区域的过程中拉力对棒ab所做的功W；

(3)规定棒中从a到b的电流方向为正，画出上述过程中通过棒ab的电流I随时间t变化的图象；

(4)求棒ab穿越n个磁场区域的过程中通过电阻R的净电荷量q.

解析：(1)棒产生的感应电动势E＝BLv0.

通过棒的感应电流I＝.

电阻R产生的焦耳热Q＝()2R·＝.

(2)拉力对棒ab所做的功W＝··n＝.

(3)I-t图象如图所示

(4)若n为奇数，通过电阻R的净电荷量q＝.

若n为偶数，通过电阻R的净电荷量q＝＝0.

注：(2)问中功W也可用功的定义式求解；(4)问中的电荷量也可用(3)问中的图象面积求出.

答案：(1) (2) (3)见解析图

(4)或0

参考答案

1.解析:由It图象可知,0~1s铜环中磁通量均匀变化,则磁感应强度均匀变化,同理,1~3s磁感应强度不变,3~5s磁感应强度均匀变化,据此可知,B项正确.

答案:B

2.解析：由楞次定律可知，刚进入磁场时电流沿逆时针方向，线框在磁场中时电流沿顺时针方向，出磁场时沿逆时针方向，进入磁场和穿出磁场等效为一条边切割磁感线，在磁场中时，AB边和CD边均切割磁感线，相当于两等效电源串联，故电流为进入磁场和穿出时的两倍，所以C正确.

答案：C

3.解析:在0~t2内,磁场随时间均匀变化,故回路中产生的感应电流大小方向均恒定,所以PQ受到的安培力F=BIL∝B,方向先沿斜面向上,t1时刻之后方向变为沿斜面向下,故A项正确、B项错;静摩擦力Ff=mgsinθ-BIL,若t=0时刻,mgsinθ>BIL,则Ff沿斜面向上,若t=0时刻,mgsinθ

答案:ACD 精品文档

实用文档 4.解析:由a到b和由b到c,棒一直在减速,回路中的电流一直在减小,棒所受安培阻力减小,故其加速度在减小,A项错误.由感应电荷量q=知,两个阶段ΔΦ相等,q应相同,B项正确.这两个过程的时间不相等,所以磁通量的变化率不相同,平均感应电流不相等,故C项错.如果是匀变速直线运动,时间之比才为(-1)∶1,D项错.

答案:B

5.解析:当导体棒以速度v匀速运动时,沿斜面方向有mgsinθ=;当导体棒以2v匀速运动时,沿斜面方向 F+mgsinθ=,故F=mgsinθ,此时拉力F的功率 P=F×2v=2mgvsinθ,A项正确,B项错误;当导体棒的速度达到时,沿斜面方向mgsinθ-=ma,解得:a=gsinθ,C项正确;导体棒的速度达到2v以后,拉力与重力的合力做的功等于R上产生的焦耳热,D项错误.

答案:AC

6.解析:在0~t1时间内,线框做自由落体运动,t2时刻以后,线框全部进入磁场后做匀加速直线运动,这两段时间内的vt图线均为直线.在t1~t2时间内,线框进入磁场的过程中,线框的运动状态与进入磁场时的速度v有关.当线框在磁场中匀速运动时,安培力等于重力,即=mg.若线框的速度v远大于v0,则进入磁场后减速.由-mg=ma可知,加速度减小;若线框速度v>v0,但相差不大,则线框进入磁场后可能先减速再匀速,B项正确;若线框的速度v=v0,则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场,D项正确;若线框的速度v

答案:A

7.解析：(1)设该过程产生的感应电动势为E，橡胶带运动速率为v.

由：E＝BLv，E＝U，得：v＝.

(2)设电阻R消耗的电功率为P，则P＝.

(3)设感应电流大小为I，安培力为F，克服安培力做的功为W.

由：I＝，F＝BIL，W＝Fd，得：W＝.

答案：(1) (2) (3)

8.解析:(1)由题设条件可得,E=·=0.02V

所以感应电流I==1.0A,根据楞次定律可判断,感应电流的方向从a→b.

(2)ab边所受的安培力为FB=BI·=0.1t,方向垂直于斜面向上,当框架的ab边对斜面的压力为零时,由平衡条件得,FB=mgcos37°

联立解得,t=0.8s.

答案:(1)1.0A,方向从a→b (2)0.8s

9.解析:(1)当金属棒匀速下滑时速度最大,此时有,

mgsin α=F安,F安=BIL,I=

所以mgsin α=

其中R总=R+2R+=6R

解得,最大速度vm=.

(2)由动能定理得,WG-Q=

解得,放出的电热Q=2mgx0sin α-=mgx0-.

(3)金属棒匀速下滑时,有

mgsin α=BIL

故总电流I=,为定值

R2两端电压U=I·=I

故R2上消耗的功率P2==I2=

当R2=4R时,R2消耗的功率最大,最大功率P2m=I2R=

答案:(1) (2)mgx0- (3)4R 23510 5BD6 寖:36374 8E16 踖34141 855D 蕝(\ 33417 8289 芉40839 9F87 龇k_38244 9564 镤N j