2011高考物理专题复习7电磁感应

2011高考物理专题复习7电磁感应

‎2010高考物理专题复习 电磁感应 一：电磁感应现象．磁通量．法拉第电磁感应定律．楞次定律．（能力级别：Ⅱ）‎ ‎1.在磁感应强度为B = 0.2T的匀强磁场中，有一面积为S = ‎30cm2的矩形线框，线框平面与磁场方向垂直，这时穿过线框的磁通量为 Wb。若从图所示位置开始绕垂直于磁场方向的OO´轴转过600角，这时穿过线框平面的磁通量为 Wb。从图示位置开始，在转过1800角的过程中，穿过线框平面的磁通量的变化为 Wb。 ‎ ‎2.如图所示，a、b是平行金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面，c、d是分别串有电压表和电流表金属棒，它们与导轨接触良好，当c、d以相同速度向右运动时，下列正确的是（ ）‎ A．两表均有读数 B．两表均无读数 C．电流表有读数，电压表无读数 D．电流表无读数，电压表有读数 试探线圈 地面 a d c b ‎3.已知某一区域的地下埋有一根与地表面平行的直线电缆，电缆中通有变化的电流，在其周围有变化的磁场，因此可以通过在地面上测量闭合试探小线圈中的感应电动势来探测电缆的确切位置、走向和深度。当线圈平面平行地面测量时，在地面上a、c两处测得试探线圈中的电动势为零，b、d两处线圈中的电动势不为零；当线圈平面与地面成45º夹角时，在b、d两处测得试探线圈中的电动势为零，经过测量发现，a、b、c、d恰好位于边长为‎1 m的正方形的四个顶角上，如图所示。据此可以判定地下电缆埋在__________两点连线的正下方，离地表面的深度为__________m。‎ ‎4.如图所示，有一个弹性的轻质金属圆环，放在光滑的水平桌面上，环中央插着一根条形磁铁．突然将条形磁铁迅速向上拔出，则此时金属圆环将 ‎ A．圆环高度不变，但圆环缩小 B．圆环高度不变，但圆环扩张 C．圆环向上跳起，同时圆环缩小 D．圆环向上跳起，同时圆环扩张 二：导体切割磁感线时的感应电动势．右手定则（能力级别：Ⅱ）‎ ‎5.北半球某地的地磁场为4×10－5 T，磁感线方向与水平面成30°角，一条东西方向水平放置的均匀导体棒长‎0.5 m，将它以‎2 m/s的初速度向北水平抛出，则在抛出后 1 s末，棒中的感应电动势多大？棒的哪端电势较高?‎ a b O B E S1‎ S2‎ P Q R L ‎6.如图所示，金属杆ab长‎0.5 m，以O点为轴在水平面内旋转，oa＝ab，角速度为10 rad/s，匀强磁场竖直向上，磁感应强度为1 T，则a、b两点间的电势差Uab＝______。‎ 三：自感现象．（能力级别：Ⅰ）‎ ‎7.如图所示，L是自感系数很大电阻很小的线圈，若合上或断开开关S1和S2时，可能发生的情况是 ‎ A．S1闭合的瞬间，Q灯逐渐亮起来 ‎ B．在合上S2稳定后，P灯是暗的 ‎ C．断开S1的瞬间，Q灯立即熄灭，P灯亮一下再熄灭 ‎ D．断开S1的瞬间，P灯和Q灯过一会儿才熄灭 四：日光灯．（能力级别：Ⅰ）‎ S1‎ A S1‎ B S1‎ D S2‎ C L L L L ‎8.在下列所示的四个日光灯的接线图中，S1为起动器，S2为电键，L为镇流器。能使日光灯正常发光的是 五: 电磁感应综合问题 ‎9.如图1所示，矩形裸导线框长边的长度为2，短边的长度为，在两个短边上均接有电阻R，其余部分电阻不计，导线框一长边与轴重合，左边的坐标x=0，线框内有一垂直于线框平面的磁场，磁场的感应强度满足关系。一光滑导体棒AB与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R，开始时导体棒处于x=0处，从t=0时刻起，导体棒AB在沿x方向的力F作用下做速度为v的匀速运动，求：‎ ‎（1）导体棒AB从x=0到x=2的过程中力F随时间t变化的规律；‎ ‎（2）导体棒AB从x=0到x=2的过程中回路产生的热量。‎ ‎10.如图2所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，它们之间的距离为=‎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，磁感强度B=0.5T。一质量为m=‎01kg的金属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的共同作用下作匀变速直线运动，加速度大小为a=‎2m/s2，方向与初速度方向相反，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。‎ ‎11.如图5所示，在水平面上有一个固定的两根光滑金属杆制成的37°角的导轨AO和BO，在导轨上放置一根和OB垂直的金属杆CD，导轨和金属杆是用同种材料制成的，单位长度的电阻值均为0.1Ω/m，整个装置位于垂直红面向里的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间的变化关系为B=0.2tT，现给棒CD一个水平向右的外力，使CD棒从t=0时刻从O点处开始向右做匀加速直线运动，运动中CD棒始终垂直于OB，加速度大小为 ‎0.1m‎/s2,求（1）t=4s时，回路中的电流大小；（2）t=4s时，CD棒上安培力的功率是多少？‎ ‎12.如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ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。‎ ‎13.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为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忽略不计；均匀磁场竖直向下。用与导轨平行的恒定拉力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也会变化，v与F的关系如右下图。（取重力加速度g=‎10m/s2）‎ ‎（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？‎ ‎（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？‎ x υ0‎ ‎× B o y R ‎14.如图所示，两根相距为L的足够长的平行金属导轨，位于水平的xy平面内，一端接有阻值为R的电阻。在的一侧存在沿竖直方向的均匀磁场，磁感应强度B随x的增大而增大，B=kx，式中的k是一常量。一金属杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动。当t=0时金属杆位于x=0处，速度为，方向沿x轴的正方向。在运动过程中，有一大小可调节的外力F作用于金属杆以保持金属杆的加速度恒定，大小为a，方向沿x轴正方向。除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计。求：‎ ‎ （1）当金属杆的速度大小为时，回路中的感应电动势有多大？‎ ‎ （2）若金属杆的质量为m，施加于金属杆上的外力与时间的关系如何？‎ ‎15.如图所示，abcd为质量M=‎2kg的导轨，放在光滑绝缘的水平面上，另有一根质量m=‎0.6kg的金属棒PQ平行bc放在水平导轨上，PQ棒左边靠着绝缘固定的竖直立柱e、f，导轨处于匀强磁场中，磁场以OO′为界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向右，磁感应强度均为B=0.8T.导轨的bc段长，其电阻，金属棒的电阻R=0.2‎ ‎，其余电阻均可不计，金属棒与导轨间的动摩擦因数 若在导轨上作用一个方向向左、大小为F=2N的水平拉力，设导轨足够长，取‎10m/s2，试求：‎ d F B e b a c B O O`‎ f ‎ （1）导轨运动的最大加速度；‎ ‎ （2）流过导轨的最大电流；‎ ‎ （3）拉力F的最大功率.‎ ‎ ‎ ‎16.如图甲所示，空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B 。边长为L的正方形金属abcd（下简称方框）放在光滑的水平面上，其外侧套着一个与方框边长相同的U型金属框架MNPQ（下简称U型框），U型框与方框之间接触良好且无摩擦。两个金属框每条边的质量均为m，每条边的电阻均为r 。‎ c a b M d N B Q P N P b Q M B a c d ‎（1）将方框固定不动，用力拉动U型框使它以速度v0垂直NP边向右匀速运动，当U型框的MQ端滑 至方框的最右侧（如图所示）时，方框上的bc两端的电势差为多大？此时方框的热功率为多大？‎ ‎（2）若方框不固定，给U型框垂直NP边向右的初速度v0，如果U型框恰好不能与方框分离，则在 这一过程中两框架上产生的总热量为多少？‎ ‎（3）若方框不固定，给U型框垂直NP边向右的初速度v(v>v0)，U型框最终将与方框分离。如果从 U型框和方框不再接触开始，经过时间t方框最右侧和U型框最左侧距离为s。求两金属框分离时的速度各为多大？‎ ‎17.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R1、R2，两杆与导轨接触良好，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。‎ ‎ M 2 1 N ‎ ‎ P Q B ω ‎18.有一边长分别L和‎2L的矩形导体框，导体框的总电阻为R.让导体框在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度ω绕两短边中点为轴旋转，如图所示.求：‎ ‎ （1）导体框的发热功率.‎ ‎ （2）导体框转到图中位置时，某一长边两端电压.‎ ‎1答案：，，‎ ‎2 B ‎3．ac，0.71‎ ‎4. D ‎5. 〖解析〗1 s末导体棒的水平分速度和竖直分速度分别为 vx＝v0，vy＝gt。‎ vx切割地磁场的竖直分量By，在棒中产生感应电动势e1，vy切割地磁场的竖直分量Bx，在棒中产生感应电动势e2。‎ e1＝LvxBy＝2×10－5 T，由右手定则知e1向西；‎ e2＝LvyBx＝1.7×10－4 T，由右手定则知e2向东；‎ 故棒中的感应电动势 e＝e2－e1＝1.5×10－4 T，方向向东，即东端的电势较高。‎ ‎6. 〖解析〗oa段产生的感应电动势e1＝B w，由右手定则知a端电势高；ob段产生的感应电动势e2＝B w，由右手定则知b端电势高.‎ Uab＝Uao－Uob＝－0.75 V ‎7. ABCD ‎8. AC ‎9. 答案：（1）‎ ‎ （2）‎ ‎10. 答案：（1） （2）向运动时=0.18N 向左运动时=0.22N ‎(3)当 ‎ 当 ‎11. 答案：（1）‎1A （2）0.192W。‎ ‎12. 解析：（18分）（1）如图所示：重力mg，竖直向下；‎ 支撑力N，垂直斜面向上；‎ 安培力F，沿斜面向上 ‎（2）当ab杆速度为v时，感应电动势E=BLv，此 时电路电流 ‎ ab杆受到安培力 根据牛顿运动定律，有 ‎ 解得 ‎ ‎（3）当时，ab杆达到最大速度vm ‎ ‎13. 解析：（1）变速运动（或变加速运动、加速度减小的加速运动，加速运动）。‎ ‎（2）感应电动势 ①‎ 感应电流 ②‎ 安培力 ③‎ 由图线可知金属杆受拉力、安增力和阻力作用，匀速时合力为零。‎ ‎ ④‎ ‎ ⑤‎ 由图线可以得到直线的斜率k=2，‎ ‎（T） ⑥‎ ‎（3）由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f，f=2（N） ⑦‎ 若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力，由截距可求得动摩擦因数 ⑧‎ ‎14. 解析： （1）根据速度和位移的关系式 ‎ ‎ ‎ 由题意可知，磁感应强度为 ‎ ‎ 感应电动势为 ‎ ‎ （2）金属杆在运动过程中，安培力方向向左，因此，外力方向向右。由牛顿第二定律得 ‎ F－BIL=ma ‎ ‎ ‎ ‎ 因为 ‎ ‎ 所以 ‎15. 解析：（1）导轨向左运动时，导轨受到向左的拉力F，向右的安培力F1和向右的摩擦力f。‎ ‎ 根据牛顿第二定律： ‎ ‎ F1=BIl(1分)‎ ‎ f=μ(mg—BIl) ‎ ‎ ‎ ‎ 当I=0时，即刚拉动时，a最大. ‎ ‎（2）随着导轨速度增大，感应电流增大，加速度减小.‎ ‎ 当a=0时，I最大 即 ‎ ‎ ‎（3）当a=0时，I最大，导轨速度最大. ‎ ‎ ‎ ‎16. 解析：（1）当方框固定不动，U型框以v0滑至方框最右侧时，感应电动势为E，有：E=BLV0 (1)‎ bc间并联电阻 R并== (2)‎ bc两端的电势差 Ubc=R并 （3）‎ 由(1)(2)(3)得Ubc=BLV。 (4)‎ 此时方框的热功率P=（）2 R并 (5)‎ 由(1)(2)(5)得： (6)‎ ‎（2）若方框不固定，当U型框恰好不与方框分离时速度设为v,由动量守恒可知 ‎ (7)‎ 由能的转化和守恒可知总热量Q为 Q=‎3m v02 - (‎3m+‎4m)v2 (8) 由(7)(8)可知，Q=mv02 (9)‎ ‎（3）若方框不固定，设U型框与方框分离时速度分别为v1、v2‎ 由动量守恒可知：3mv=3mv1+4mv2 (10) 在t时间内相距S可知：s=(v1-v2)t (11)‎ 由（10）（11）可知 v1=(3v+) v2=(v- ) (12‎ ‎17. 解法1：设杆2的运动速度为v，由于两杆运动时，两杆间和导轨构成的回路中的磁通量发生变化，产生感应电动势 ①‎ 感应电流 ②‎ 杆2作匀速运动，它受到的安培力等于它受到的摩擦力， ③‎ 导体杆2克服摩擦力做功的功率 ④‎ 解得 ⑤‎ 解法2：以F表示拖动杆1的外力，以I表示由杆1、杆2和导轨构成的回路中的电流，达到稳定时，对杆1有 ①‎ 对杆2有 ②‎ 外力F的功率 ③‎ 以P表示杆2克服摩擦力做功的功率，则有 ④‎ 由以上各式得 ⑤‎ ‎18. 解析：（1）导体框在磁场中产生感应电动势 ‎ 其最大值为 ‎ 其有效值为 ‎ 矩形导体框的发热功率 ‎（2）导体框转动如图所示位置时某长边产生的电动势是最大电动势的一半 ‎ ‎ ‎ 此时导体框中的电流 ‎ 某一长边两端电压 ‎. .‎ ‎ ‎