天津市2013届高三物理 各类考试分类汇编 专题十 电磁感应

1、专题十 电磁感应1.（2013·天津红桥二模，6题）如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的，且用相同的金属材料制成的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直。A线框有一个缺口，B、C线框都闭合，但B线框导线的横截面积比C线框大。现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间的说法正确的是A三个线框同时落地B三个线框中，A线框最早落地CB线框在C线框之后落地DB线框和C线框在A线框之后同时落地【答案】BD【解析】A线圈进入磁场后，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度等于g；而B、C线圈是闭合的，进入磁场后，产生感应电流，线圈受到

2、竖直向上的安培力作用，加速度小于g，则A线圈最先落地设B、C线圈的边长为L，横截面积为S，电阻率为，密度为，质量为m，进入磁场后速度为v时加速度为a，根据牛顿第二定律得mg-=ma，a=g-=，可知加速度a与横截面积S无关，所以B、C线圈同时落地故选BD。2.（2013·天津市十二区县重点学校高三毕业班一联，7题）如图所示，单匝矩形闭合导线框全部处于磁感应强度为的水平匀强磁场中，线框面积为，电阻为。线框绕与边重合的竖直固定转轴以角速度从中性面开始匀速转动，下列说法正确的是A转过时，线框中的电流方向为B线框中感应电流的有效值为C从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为D线框转

3、一周的过程中，产生的热量为【答案】BC【解析】据楞次定律可知转过时，线框中感应电流方向为顺时针，选项A错误；线圈中产生感应电动势最大值Em=BS，感应电动势有效值E= BS则电流的有效值为I=选项B正确；由得到电量q=，故选项C正确；线框转一周的过程中，产生的热量为，选项D错误。3.（2013·天津和平一模，6题）如图，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由平行磁场的位置转过90o的过程中，下列说法正确的是： A磁通量的变化量 B平均感应电动势 C电阻R产生的焦耳热 D电阻R产生的焦耳热【答案】BD【解

4、析】图示位置磁通量为1=0，转过90°时磁通量为2=BS，=2-1=BS，故A错误；根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势，解得，故B正确；电流的有效值为I=，电阻R所产生的焦耳热Q=I2Rt，解得Q=，故C错误D正确。4.（2013·天津和平二模，8题）如图，光滑斜面的倾角为，斜面上放置矩形导体线框abcd，ab边的边长为,bc边的边长为，线框的质量为m、电阻为R，线框通过绝缘细线绕过光滑的小滑轮与重物相连，重物质量为M，斜面上ef线（ef平行底边）的右上方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初段时间是做匀速运动的，且线框的ab

5、边始终平行底边，则下列说法正确的是A线框进入磁场前运动的加速度为B线框进入磁场时匀速运动的速度为C线框进入磁场时做匀速运动的总时间为D若该线框进入磁场时做匀速运动，则匀速运动过程产生的焦耳热为（Mg-mg）l2【答案】BC【解析】线框进入磁场前，根据牛顿第二定律得：a=，故A错误设线框匀速运动的速度大小为v，则线框受到的安培力大小为F=，根据平衡条件得：F=Mg-mgsin，联立两式得，v=，匀速运动的时间为t=，故BC均正确若线框进入磁场的过程做匀速运动，则M的重力势能减小转化为m的重力势能和线框中的内能，根据能量守恒定律得：焦耳热为Q=（Mg-mgsin）l2，故D错误故选BC。5.（20

6、13·天津耀华中学一模，3题）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度从中性面开始匀速转动，下列说法正确的是A.转过时，线框中的电流方向为abcdaB.线框中感应电流的有效值为C.线框转一周的过程中，产生的热量为D.从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为【答案】B【解析】由楞次定律可判断出转过时，线框中的电流方向为adcba，A错误；线圈中产生感应电动势最大值Em=BS，感应电动势有效值E=，则电流的有效值为，B正确；周期，线框转一周的过程中，产生的热量为，C错误；由可得电

7、量q=，D错误。6.（2013·天津耀华中学一模，10题）（16分）如图所示，水平的平行虚线间距为d，其间有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一个正方形线框的边长为L，且L<d，线框质量m,电阻为R。现将线框由静止释放，若线框的下边缘进入磁场后线框刚好作匀速运动。(1)线框刚进入磁场时的感应电流的大小及方向；(2)线框刚开始下落时下边缘到磁场上边缘豹距离。(3)若线框上边缘刚穿出磁场时的速度与线框进入磁场的速度恰好相等，求线框进出磁场的全过程中产生的总焦耳热。【答案】见解析【解析】7.（2013·天津河西二模，10题）（16分）如图所示，足够长的水平导体框架

8、的宽度L0.5 m，电祖忽略不计，定值电阻R2 。磁感应弧度B0.8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m = 02kg、有效电阻r2 的导体棒MN垂直跨放在框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数0.5，导体棒在水平恒力F1.2 N的作用下由静止开始沿框架运动到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电量共为q2 C，求：（1）导体棒做匀速运动时的速度；（2）导休棒从开始运动到刚开始匀速运动这一过程中，导体棒产生的电热。（g取10 m/s2）【答案】见解析【解析】8.（2013·天津和平一模，10题）(16分)电阻可忽略的光滑平行金属导轨，两导轨间距L=0.75 m，导轨倾角为30

9、o，导轨上端ab接一阻值R=1.5的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr=0.1J。(取g=10m/s2)求：(1)金属棒在此过程中克服安培力的功；(2)金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度a.【答案】见解析【解析】9.（2013·天津红桥一模，12题）(20分)如图所示，光滑的平行金属导轨CD与EF间距为L=l m，与水平夹角为=30o，导轨上端用导线CE连接(导轨和连接线电阻不计)，导轨处在磁感应强度为B=01T、方向垂直于导轨

10、平面向上的匀强磁场中。一根电阻为R=1的金属棒MN两端有导电小轮搁在两导轨上，棒上有吸水装置P。取沿导轨向下为x轴正方向，坐标原点在CE中点，开始时棒处在x=0位置(即与CE重合)，棒的起始质量不计。当棒自静止起下滑时，便开始吸水，质量逐渐增大，设棒质量的增大与位移x的平方根成正比，即m=，k为一常数，k=0.1kg/m1/2。求： (1)金属棒下滑2 m位移过程中，流过棒的电荷量是多少? (2)猜测金属棒下滑过程中做的是什么性质的运动，并加以证明。 (3)金属棒下滑2 m位移时速度为多大? 【答案】见解析【解析】10.（2013·天津南开二模，11题）如图甲所示，长、宽分别为、的矩

11、形金属线框位于竖直平面内其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中、和均为已知。 在的时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直：时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动。求：(1) 时间内通过电阻R的电流的大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量Q；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量q。【答案】见解析【解析】11.（2013&

12、#183;天津市十二区县重点学校高三毕业班二联，12题）（20分）电磁缓冲装置，能够产生连续变化的电磁作用力，有效缓冲车辆问的速度差，避免车辆间发生碰撞和追尾事故。该装置简化为如下物理模型：如图所示，水平面上有一个绝缘动力小车，在动力小车上竖直固定着一个长度、宽度的单匝矩形纯电阻金属线圈，线圈的总电阻为R，小车和线圈的总质量为m，小车运动过程中所受阻力恒为。开始时，小车静止在缓冲区域的左侧，线圈的右边刚好与宽为d(d>）的缓冲区域的左边界重合。缓冲区域内有方向垂直线圈平面向里、大小为B的匀强磁场，现控制动力小车牵引力的功率，让小车以恒定加速度a驶入缓冲区域，线圈全部进入缓冲区域后，立即开

13、始做匀速直线运动，直至完全离开缓冲区域，整个过程中，牵引力的总功为W。(1)线圈进入磁场过程中，通过线圈横截面的电量：(2)写出线圈进入磁场过程中，牵引力的功率随时间变化的关系式：(3)线圈进入磁场过程中，线圈中产生的焦耳热。【答案】见解析【解析】12.（2013·天津市五区县高三第二次质量调查，11题）（18分）如图所示，相互平行的长直金属导轨MN、PQ位于同一水平面上，导轨间距离为d=1m，处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=0.5T，导轨上与导轨垂直放置质量均为m=0.5kg、电阻均为R=0.8相互平行的导体棒a、b，导体棒与导轨间动摩擦因数均为=0.2，重力加速度g

14、=10m/s2，不计导轨及接触处的电阻，认为最大静摩擦等于滑动摩擦力。如果从t-0开始对导体棒a施加平行于导轨的外力F，使a做加速度为a0=3.2m/s2的匀加速运动，导体棒a、b之间距离最够大，a运动中始终未到b处。（1）求当导体棒a速度多大时，导体棒b会开始运动（2）在导体棒b开始运动之前，请推导外力F与时间t之间的关系式（3）若在导体棒b刚要开始运动时撤去外力F，此后导体棒b产生的焦耳热为Q=0.12J,求撤去F后，导体棒a运动的最大距离【答案】见解析【解析】（1）导体棒b刚开始运动时，电路的电流为I 则 F安 =mg F安 = BId 解得 m/s （2）对导体棒a，有 联立解得 F=

15、0.5t+2.6 N（3）设撤去F后，导体棒a运动的最大距离为s，根据能量守恒有 解得S=10m 评分标准：本题共18分，其中4分；每式2分，其余每式1分。13.（2013·天津市五区县高三第一次质量调查，11题）（18分）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面成=30°角放置，一个磁感应强度B=1.00T的匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨上端M与P间连接阻值为R=0.30的电阻，长L=0.40m、电阻r=0.10的金属棒ab与MP等宽紧贴在导轨上，现使金属棒ab由静止开始下滑，其下滑距离与时间的关系如下表所示，导轨电阻不计，g=10m/s2求：（1）在0.4s

16、时间内，通过金属棒ab截面的电荷量（2）金属棒的质量（3）在0.7s时间内，整个回路产生的热量【答案】见解析【解析】（1） -2分 -2分-1分由表中数据可知x=0.27mq=0.27C- 1分（2）由表中数据可知0.3s时棒做匀速直线运动v=1m/s -2分-2分I=E=BLv -2分m=0.08kg -1分（3）根据能的转化与守恒-3分Q=0.188J -2分14.（2013·天津耀华中学二模，12题）相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置，质量为=lkg的金属棒ab和质量为=0.27kg的金属棒cd均通过捧两端的套环水平地套在金属导轨上，如图（a）所示。虚线上方磁场方向垂直纸

17、面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相等。ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数为=0.75，两棒总电阻为1.8，导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上，大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下，从静止开始，沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放。 (1)指出在运动过程中ab棒中的电流方向和cd棒受到的安培力方向； (2)求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度的大小； (3)已知在2s内外力F做功40J，求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热； (4)判断cd棒将做怎样的运动，求出cd棒达到最大速度所需的时间，并在图(c)中定性 画出cd棒所受摩擦力随时间变化的图像。【答案】见解析【

18、解析】15.（2013·天津河北二模，12题）（20分）如图所示，光滑水平面上有正方形线框abcd，边长为L、电阻为R、质量为m虚线PP和QQ之间有一垂直水平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B，宽度为H，且H > L。线框在恒力F0作用下开始向磁场区域运动，cd边运动位移s后进入磁场，ab边进入磁场前某时刻，线框已经达到平衡状态。当cd边开始离开磁场时的一瞬间，撤去恒力F0，重新施加外力F，使得线框做加速度大小为F0/m的匀减速直线运动，最终离开磁场求：（1）cd边刚进入磁场时ab边两端的电压Uab?（2）cd边从PP位置到QQ位置的过程中安培力所做的总功？（3）取cd边刚要离开

19、磁场的时刻为起始时刻，写出在线框离开磁场的过程中，外力F随时间t变化的关系式？【答案】见解析【解析】16.（2013·天津市十二区县重点学校高三毕业班一联，10题）（16分）如图所示， 和为固定在绝缘水平面上两平行光滑金属导轨，导轨左端间接有阻值为=导线；导轨右端接有与水平轨道相切、半径内壁光滑的半圆金属轨道。导轨间距，电阻不计。导轨所在平面区域内有竖直向上的匀强磁场。导轨上长度也为、质量、电阻=的金属棒以=速度进入磁场区域，离开磁场区域后恰好能到达半圆轨道的最高点，运动中金属棒始终与导轨保持良好接触。已知重力加速度=。求：（1）金属棒刚滑出磁场右边界时的速度的大小；（2）金属棒滑过

20、磁场区的过程中，导线中产生的热量。【答案】见解析【解析】（1）在轨道的最高点，根据牛顿定律 金属棒刚滑出磁场到最高点，根据机械能守恒 由式代入数据解得 （2）对金属棒滑过磁场的过程中，根据能量关系 对闭合回路，根据热量关系 由式并代入数据得 评分标准：式每式各3分，式每式各2分，共计16分。17.（2013·天津第三次六校联考，11题）(18分)如图所示，水平放置足够长的电阻不计的粗糙平行金属导轨、相距为，三根质量均为的导体棒、相距一定距离垂直放在导轨上且与导轨间动摩擦因数均为，导体棒、的电阻均为，导体棒的电阻为。有磁感应强度为的范围足够大的匀强磁场垂直于导轨平面方向向上。现用一平行

21、于导轨水平向右的足够大的拉力F作用在导体棒上，使之由静止开始向右做加速运动，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略导体棒间的相互作用，求：（1）当导体棒刚开始运动时，导体棒的速度大小；（2）当导体棒刚开始运动时撤去拉力F，撤力后电路中产生焦耳热为，撤去拉力F后导体棒在导轨上滑行的距离【答案】见解析【解析】（1）导体棒 切割磁感线产生的电动势为： （2分）外电路的电阻为： （2分）由闭合电路欧姆定律得： （2分）以导体棒为研究对象： 由电路知识： （2分） 由物体平衡条件： （2分）联立解得： （2分） （2）以导体棒为研究对象： 由能量守恒定律： （4分）解得： (

22、2分)18.（2013·天津宝坻高三模拟，11题）（18分）如图甲所示，平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L1m，上端接有电阻R13，下端接有电阻R26，虚线OO下方是垂直于导轨平面的匀强磁场现将质量m0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从OO上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落0.2 m过程中始终与导轨保持良好接触，加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示. 求：（1）磁感应强度B；（2）杆下落0.2 m过程中通过金属杆的电荷量q. 【答案】见解析【解析】(1)由图象知，杆自由下落距离是0.05 m，当地重力加速度g10 m/s2，则杆进入磁场时的速度v1 m/s （2分）由图象知，杆进入磁场时加速度