高三物理电磁感应试题答案及解析

高三物理电磁感应试题答案及解析

1. 电磁感应现象在生活及生产中的应用非常普遍，下列不属于电磁感应现象及其应用的是

【答案】 C

【解析】试题分析: 发电机是利用线圈在磁场中做切割磁感线运动从而产生电流---电磁感应现象来工作的，所以A属于电磁感应现象及其应用；动圈式话筒是利用说话时空气柱的振动引起绕在磁铁上的线圈做切割磁感线运动，从而产生随声音变化的电流，利用了电磁感应现象，所以B属于电磁感应现象及其应用；电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理来工作的，所以C不属于电磁感应现象及其应用；变压器是利用电磁感应现象的原理来改变交流电压的，所以D属于电磁感应现象及其应用，故选C。

【考点】电磁感应

2. 在倾角为θ足够长的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等的匀强磁场，磁场方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，如图所示。一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框在t＝0时刻以速度v0进入磁场，恰好做匀速直线运动，若经过时间t0，线框ab边到达gg′与ff′中间位置时，线框又恰好做匀速运动，则下列说法正确的是（ ）

A．当ab边刚越过ff′时，线框加速度的大小为gsinθ

B．t0时刻线框匀速运动的速度为

C．t0时间内线框中产生的焦耳热为

D．离开磁场的过程中线框将做匀速直线运动

【答案】BC

【解析】当ab边进入磁场时，有E=Blv0，I=E/R，mgsinθ=BIl，有B2l2v0/R=mgsinθ.当ab边刚越过f′时，线框的感应电动势和电流均加倍，则线框做减速运动，有4B2I2v0/R=4mgsinθ，加速向上为3gsinθ，A错误；t0时刻线框匀速运动的速度为v，则有4B2I2v/R=mgsinθ，解得v=v0/4，B正确；线框从进入磁场到再次做匀速运动过程，沿斜面向下运动距离为3l/2,则由功能关系得线框中产生的焦耳热为Q=3mglsinθ/2+（mv02/2-mv2/2）=3mglsinθ/2+15mv02/32，C正确；线框离开磁场时做加速运动，D错误。

【考点】本题考查电磁感应综合问题。

3. 如图,水平桌面上固定有一半径为R的光滑金属细圆环,环面水平,圆环总电阻为r;空间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向下;一长度为2R、电阻可忽略的导体棒AC置于圆环左侧并与环相切,切点为棒的中点。一拉力作用于棒中点使其以恒定加速度a从静止开始向右运动,运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是

A．棒运动过程中产生的感应电流在棒中由A流向C

B．棒通过整个圆环所用的时间为

C．棒经过环心时流过棒的电流为

D．棒经过环心时所受安培力的大小为

【答案】D

【解析】据题意，当棒运动过程中，由右手定则可得感应电流方向为从C到A，故选项A错误；由于棒做匀加速运动，棒通过整个环的时间为：，即，故选项B错误；棒经过环心时速度为：，即，此时产生电流为：，故选项C错误；棒经过环心时受到的安培力为：，故选项D正确。

【考点】本题考查电磁感应和安培力已经匀变速运动。

4. 有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用。图1中，线圈的匝数为n，ab长度为L1，bc长度为L2。图2是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是90°。某次测试时，外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动，电刷端和端接电流传感器，电流传感器记录的图象如图3所示（I为已知量），取边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻。不计线圈转动轴处的摩擦

（1）求线圈在图2所示位置时，产生电动势E的大小，并指明电刷和哪个接电源正极；

（2）求闭合电路的总电阻和外力做功的平均功率；

（3）为了能够获得更多的电能，依据所学的物理知识，请你提出改进该装置的三条建议。

【答案】（1）M端是电源正极；（2）；（3）增加磁感应强度；增加线圈匝数；增加磁场区域面积；适当增加线圈面积；变成多组线圈

【解析】（1） （2分）

（1分）

（2分）

根据右手定则，M端是电源正极 （1分） （2）电流： （2分）

（2分）

线圈转动一个周期时间内，产生电流的时间是半周期 （2分）

外力平均功率 （2分）

（2分）

（3）增加磁感应强度；增加线圈匝数；增加磁场区域面积；适当增加线圈面积；变成多组线圈等 （6分）（答对一条2分）

【考点】交流电的产生，电磁感应

5. 水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程 （ ）

A．安培力对ab棒所做的功不相等 B．电流所做的功相等

C．产生的总内能相等 D．通过ab棒的电量相等

【答案】AC

【解析】由题意知，当导轨光滑时，金属棒克服安培力做功，动能全部转化为焦耳热，即；当导轨粗糙时，金属棒在导轨上滑动，要同时克服摩擦力、安培力做功，动能转化为摩擦生热和焦耳热；由以上分析可知，导轨粗糙时，安培力做的功少，导轨光滑时，安培力做的功多，即安培力做功不相等，电流做功不相等，所以A正确；B错误；两种情况下，产生的内能相等，都等于金属棒的初动能，故C正确；由上分析知，两种情况导体棒运动的位移不相等，根据通过的电荷量知，通过ab棒的电量不相等，所以D错误。

【考点】本题考查能量守恒

6. 如图所示，线框由A位置开始下落，在磁场中受到的安培力如果总小于重力，则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线框有一半在磁场中)时，加速度关系为( )

A.aA＞aB＞aC＞aD B.aA＝aC＞aB＞aD

C.aA＝aC＞aD＞aB D.aA＝aC＞aB＝aD

【答案】选B.

【解析】线框在A、C位置时只受重力作用，加速度aA＝aC＝g.线框在B、D位置时均受两个力的作用，其中安培力向上、重力向下.由于重力大于安培力，所以加速度向下，大小为a＝g－

F/m＜g.又线框在D点时速度大于B点速度，即FD＞FB，所以aD＜aB.因此加速度的关系为aA＝aC＞aB＞aD.选项B正确.

7. （2011·重庆理综·T23）（16分）有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如题23图所示，该机底面固定有间距为、长度为的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻,绝缘橡胶带上镀有间距为的平行细金属条，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,求：

⑴橡胶带匀速运动的速率；

⑵电阻R消耗的电功率；

⑶一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。

【答案】⑴⑵⑶

【解析】⑴设电动势为，橡胶带运动速度为v

所以

⑵设电阻R消耗的电功率为P：

；

⑶电流强度

安培力

安培力做功

8. （2011·浙江理综·T23）如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g=10m/s2）。

（1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况；

（2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；

（3）计算4s内回路产生的焦耳热。

【答案】（1）前1s：匀减速直线运动，后3s：静止在离左端0.5m的位置（2）前2s：I=0，后两秒：I="0.2" A 电流方向是顺时针方向（3）

【解析】(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有

代入数据解得：时， ，所以导体棒没有进入磁场区域.

导体棒在1 s末已停止运动，以后一直保持静止，静止时离左端位置为x="0.5" m (2)由图乙可知：前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为

后2s回路产生的电动势为

此时回路的总长度为5m，因此回路的总电阻为

电流为

根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向.

(3)前2s电流为零，后2s有恒定电流，焦耳热为

9. 如图所示，用铝板制成U型框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动，悬挂拉力为FT，则( )

A．悬线竖直，FT＝mg

B．悬线竖直，FT>mg

C．悬线竖直，FT

D．无法确定FT的大小和方向

【答案】A

【解析】设两板间的距离为L，由于向左运动过程中竖直板切割磁感线，产生动生电动势，由右手定则判断下板电势高于上板，动生电动势大小E＝BLv，即带电小球处于电势差为BLv的电场中，所受电场力F电＝qE电＝q＝q＝qvB

设小球带正电，则电场力方向向上．同时小球所受洛伦兹力F洛＝qvB，方向由左手定则判断竖直向下，即F电＝F洛，故无论小球带什么电怎样运动，FT＝mg.选项A正确．

10. 如图所示：足够长的水平U型不光滑金属导轨，其中MN与PQ平行且间距为L，磁感应强度为B的匀强磁场竖直向上，导轨电阻不计。一金属棒质量为m，与导轨间的动摩擦因数为，在拉力F作用下开始运动，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中 （ ）

A．运动的平均速度大小为

B．位移大小为

C．产生的电热能为

D．最终金属棒运动的最大速度为