物理高考专题四电磁感应与力学综合

1、2007年物理高考专题四 电磁感应与力学综合一、选择题(本题共10小题每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下做简谐运动，若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图429所示，观察磁铁的振幅，将会发现 ( ) AS闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变 BS闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变 CS闭合或断开时，振幅的变化相同 DS闭合或断开时，振幅不会改变2平面上的光滑平行导轨MN，PQ上放着光滑导体棒ab，cd，两棒用细线系住，匀强磁场的面方向如

2、图430(甲)所示，而磁感应强度B随时间t的变化图线如图430(乙)所示，不计ab,cd间电流的相互作用，则细线中的张力 ( )A0到t0时间内没有张力Ct0到t时间内没有张力C0到t0时间内张力变大 Dt0到t时间内张力变大3如图431所示，一块薄的长方形铝板水平放置在桌面上，铝板右端拼接一根等厚的条形磁铁，一闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右滚动，下列说法正确的是铝环的滚动动能越来越小； 铝环的滚动动能保持不变；铝环的运动方向偏向条形磁铁的N极或S极；铝环的运动方向将不发生改变A B C D4如图432所示，有界匀强磁场垂直于纸面，分布在虚线所示的矩形abcd内，用超导材料制成的矩形线

3、圈1和固定导线圈2处在同一平面内，超导线圈1正在向右平动，离开磁场靠近线圈2，线圈2中产生的感应电流的方向如图所示，依据这些条件 A可以确定超导线圈1中产生的感应电流的方向B可以确定abcd范围内有界磁场的方向C可以确定超导线圈1受到线圈2对它的安培力 合力方向D无法做出以上判断，因为不知道超导线圈1的运动情况 5如图433所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ab，cd与导轨构成矩形回路导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中问用细线绑住，它们的电阻均为R；回路上其余部分的电阻不计在导线平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场，开始时，导

4、体棒处于静止状态，剪断细线后，导体棒在运动过程中A回路中有感应电动势 B两根导体棒所受安培力自唠向相同 C两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒。机械能守恒 D两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能不守恒 6如图434所示，MN,PQ为两平行金属导轨，M，P间连有一阻值为R的电阻，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场方向与导轨所在平面垂直，图中磁场方向垂直纸面向里有一金属圆环沿两导轨滑动，速度为v，与导轨接触良好，圆环的直径d与两导轨间的距离相等，设金属环与导轨的电阻均可忽略，当金属环向右运动时 A有感应电流通过电阻R，大小为型掣 B在感应电流通过电阻R，大小为警 C有感应电流通过电阻R，

5、大小为垄孕 D没有感应电流通过电阻R7如图435所示，相距为d，足够长的两平行金属导轨(电阻不计)固定在绝缘水平面上，导轨间有垂直轨道平面的匀强磁场且磁感应强度为B，在导轨上放置一金属棒，。棒上串接着一尺寸大小不计的理想电压表，导轨左端接有电容为C的电容器，金属棒与导轨接触良好且滑动摩擦力为F，现用水平拉力使金属棒向右运动，拉力的功率恒为P，则棒在达到最大速度之前，下列叙述中正确的是 A棒做匀加速运动B电压表示数不断变大C电容器所带电荷量在C不断增加D作用于棒的摩擦力功率恒为P8如图436所示，匀强磁场竖直向下，磁感应强度为B，正方形金属框abcd可绕光滑轴OO转动，边长为L，总电阻为R，ab

6、边质量为m，其他三边质量不计，现将abcd拉至水平位置，并由静止释放，经时间t到达竖直位置，产生热量为Q，若重力加速度为g，则ab边在最低位置所受安培力大小等于 9如图437所示，单匝矩形线，圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO'与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外cd向纸内)若从图所示位置开始计时，并规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是下图中的哪一个10如图438所示，A是长直密绕通电螺线管，小线圈B与电流表连接，并沿A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A，能正确反映通过电流表中电流I随x的变化规律的是 二、实验题(本题

7、共2小题，共16分将正确答案填在题中横线上或按要求作图)11(8分)如图439所示器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流方向 (1)(4分)在给出的实物图中，用实线作为导线将实验仪器连成实验电路 (2)(4分)将线圈L1插入L2中，合上开关，能使感应电流与原电流的绕行方向相同的实验操作是 A插入软铁棒 B拔出线圈L。 C使变阻器阻值变大D断开开关12(8分)要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻，实验室提供下列器材： 待测线圈L，阻值约为5 Q 电流表A1：量程0.6 A，内阻约为0.5 电流表A2：量程3 A，内阻约为0.1 电压表V1：量程3 V，内阻约为6 k 电压表V2：量程15

8、V，内阻约为30 k 变阻器R1：阻值为010 变阻器R2：阻值为01 k 电池E：电动势6 V，内阻很小 开关S两个，导线若干 上面是测定线圈L直流电阻RL的可供选择的两个电路图，为了使测量的数据较为准确 (1)在图440给出的两种设计电路图中，由题意可知应选 图进行测量，电流表应选，电压表应选 ，滑动变阻器应选 (填代号) (2)某学生进行的实验步骤如下： 按电路图连接好实验器材 合上开关S2，Sl，移动滑动变阻器触头到适当位嚣，读出电流表A和电压表V的读数I1，U1 移动滑动变阻器触头到适当位置，读出电流表A和电压表V的读数I1，U2重复三次 先断开开关S1，再断开开关S2，拆除实验装置

9、，整理好器材 上述实验步骤中有一步骤有错，指出什么错误答： 三、计算题(本题共6小题，共64分解题时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 13(8分)如图441所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab，cd的间距L1=0.5 m，金属棒ad与导轨左端cd的距离L2=0.8 m，整个闭合回路的电阻为R=0.2，匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路ad杆通过细绳跨过定滑轮接一个质量m=0.04 kg的物体，不计一切摩擦，现使磁感应强度从零开始以0.2T/s的变化率均匀地增大，求经过多长时间物体m刚好能离开地面?(g取10 m/s

10、2)14(10分)如图442所示，一根电阻为R=0.6的导线弯成一个圆形线圈，圆半径r=1 m，圆形线圈质量m=1 kg，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在y轴右侧有垂直于线圈平面B=0.5 T的匀强磁场若线圈以初动能E0=5 J沿X轴方向滑进磁场，当进入磁场0.5 m时，线圈中产生的电能为Ee=3 J，求：(1)此时线圈的运动速度；(2)此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压；(3)此时线圈加速度的大小15(10分)如图443所示，矩形刚性导线框处在磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框所在的平面，线框的ef边与磁场区域的边界线OO平行已知线框的ab边，cd边和ef边的长度都是

11、l1=0.5 m，它们的电阻分别是R1=3，R2=3和R3=6；ac，ce，bd和df边的长度都是l2=0.6 m，它们的电阻都可忽略不计开始时整个线框都处在磁场之中并以恒定的速度v=10 m/s向磁场区域外移动，速度方向垂直于OO' 求:(1)ef边移出磁场而cd边尚未移出磁场的过程中ab边中的感应电流I0； (2)cd边移出磁而ab边尚未移出磁场的过程中ab边中的感应电流I0'； (3)整个线框从磁场内移到磁场外的过程中，作用于线框的ab边的安培力所做的功W16(10分)两根足够长的光滑平行导轨与水平面的夹角=30°，宽度L=0.2 m，导轨间有与导轨平面垂直的匀

12、强磁场，磁感应强度B=0.5 T，如图444所示，在导轨间接有R=0.2的电阻，一质量m=0.01 kg，电阻不计的导体棒ab，与导轨垂直放置，无初速释放后与导轨保持良好接触并能沿导轨向下滑动(g取l0 m/s2) I(1)求AB棒的最大速度(2)若将电阻R换成平行板电容器，其他条件不变，试判定棒的运动性质，若电容C=1F，求棒释放后4 s内系统损失的机械能17(12分)如图445所示，半径为r，电阻不计的两个半圆形光滑导轨并列竖直放只置，在轨道左上方端M，N间接有阻值为R的小电珠，整个轨道处在磁感应强度为B的匀强磁场中，两导轨间距为L，现有一质量为m，电阻也足R的金属棒ab从MN处由静止释放

13、，经一定时间到达导轨上最低点OO，此时速度为v(1)指出金属棒ab从MN到OO的过程中，通过小电珠的电流方向和金属棒ab的速度大小变化情况(2)求金属棒ab到达OO时，整个电路的瞬时电功率；(3)求金属棒ab从MN到OO的过程中，小电珠上产生的热量18.（14分）如图4-46所示，一半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直于导线框所在平面，导线框的左端通过导线接一水平放置的平行金属板，两板间的距离为d。板长为l。t=0时，磁场的磁感应强度B从B0开始均匀增大，同时，在板的左端且非常靠近2的位置有一质量为m，带电量为一q的液滴以初速度v0水平向右射入两板间，该液滴可视为质点 (1)要使该

14、液滴能从两板问射出；磁感应强度随时间的变化率K应满足什么条件? (2)要使该液滴能从两板问右端的中点射出，磁感应强度B与时间t应满足什么关系?2007年物理高考专题四 电磁感应与力学综合答案1A 2B3B 4ABC 5AD 6B 7C 8D 9A 10C 11(1)如图448所示 (2)BCD12(1)甲 A1 V1 R1 (2)第四步有错误，应该是先断开开关S2，再断开S113物体刚要离开地面时，其受到的拉力F等于它的重力mg，而拉力F等于棒ad所受的安培力，即mg=BILl 其中 感应电流由变化的磁场产生所以由上述两式可得14(1)由能量守恒： (2)进入磁场0.5 m时切割磁感线的有效长

15、度感应电动势在磁场内的圆弧长度为线圈总长的内电阻外电路电阻(3)F安=BIL 15(1)ef边移出磁场而cd边尚未移出磁场过程中电路中感应电动势的产生仅由回路cdfe的磁通量变化而产生，故等效电路如图449，由电磁感应定律得： 电路中感应电动势ab与cd并联电阻干路中电流(2)cd边刚移出磁场而ab边尚未移出磁场的过程中等效电路如图450，电路中感应电动势cd与ef并联电阻ab中的电流即为干路电流A=0.5A (3)如图449，ab边受安培力Fa=BIall 此安培力对ab做功W1=Fal1 如图450，ab边受安培力Fa=BIal 2 此安培力对ab做功W2=Fal2 而W=W1+W2 故W

16、=Blll2(Ia+Ia)=0.5×0.5×0.6×(0.167 +0.5)J=0.10 J16(1)设某时刻ab的速度为v 则感应电动势E=BLv 电流强度 棒受安培力 则由牛顿第二定律得 当a=0时，有 (2)设t时刻棒的加速度为a，速度为v，产生的电动势为E，(t+t)(t0)时刻，棒的速度为(v+v)，电动势为E，则E=Blv，E=BL(v+v) t内流过棒截面的电荷量q=C(EE)=CBLv 电流强度， 棒受的安培力 由牛顿第二定律，t时刻对棒有 即 故，故棒做匀加速直线运动 当t=4 s时， 曲能量守恒：17(1)由右手定则可以判定ab棒中产生的感应电

17、动势和感应电流的方向从a到b，通过灯泡的电流方向从N到M，ab棒运动之初，由于曲棒切割速度较小，回路中产生的感应电动势和感应电流较小，ab受到安培力较小而重力沿轨道切线的分力较大，故曲棒所受合力(切线方向)较大，切向加速度较大，速度大小变化较快随ab棒下滑速度的增加，回路中感应电动势，感应电流，曲所受安培力逐渐增大，而重力沿轨道切线方向的分力逐渐减小，ab棒沿轨道切线方向的合力减小，切向加速度减小，速度增大较慢特别当ab运动至接近轨道最低点时，重力沿轨道切线方向的分力趋近于零，肯定小于安培力，故其切线方向的合力必和速度方向相反，即ab棒运动至最低点前肯定存在减速过程可见ab棒从释放至运动到最低点时的过程中，速度大小应先增大后减小(2)(3)由能的转化和守恒定律，得整个回路