培优13讲 电磁感应综合问题

2022年下学期雅礼洋湖实验中学高三物理培优第13讲电磁感应综合问题1．(2022·课标卷Ⅰ，18)如图(a)，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示．线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，那么以下描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的选项是()2．(2022·课标卷Ⅱ，20)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为m、总电阻为Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图(a)所示．导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t＝0时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)．以下说法正确的选项是()A．磁感应强度的大小为TB．导线框运动速度的大小为m/sC．磁感应强度的方向垂直于纸面向外D．在t＝s至t＝s这段时间内，导线框所受的安培力大小为N3.(2022·四川五校高三上学期联考)如下图，空间存在有界的匀强磁场，磁场上下边界水平，方向垂直纸面向里，宽度为L.一边长为L的正方形线框自磁场边界上方某处自由下落，线框自开始进入磁场区域到全部离开磁场区域的过程中，以下关于线框速度和感应电流大小随时间变化的图象可能正确的选项是(线框下落过程中始终保持在同一竖直平面内，且底边与磁场边界平行)()4．(2022·长郡中学高三实验班选拔考试)如下图，x轴上方第一象限和第二象限分别有垂直纸面向里和垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度大小相同，现有四分之一圆形线框OMN绕O点逆时针匀速转动，假设规定线框中感应电流I顺时针方向为正方向，从图示时刻开始计时，那么感应电流I及ON边所受的安培力大小F随时间t的变化示意图正确的选项是()5．(2022·太原五中高三上学期月考)如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ＝30°角固定，间距为L＝1m，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其阻值忽略不计．空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B＝T．P、M间接有阻值R1的定值电阻，Q、N间接变阻箱R.现从静止释放ab，改变变阻箱的阻值R，测得最大速度为vm，得到eq\f(1,vm)与eq\f(1,R)的关系如图乙所示．假设轨道足够长且电阻不计，重力加速度g取10m/s2.那么()A．金属杆中感应电流方向为a指向bB．金属杆所受安培力沿斜面向下C．定值电阻的阻值为1ΩD．金属杆的质量为1kg6.如下图，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感应强度随时间按B1＝b＋kt(k＞0)变化，C2中磁场的磁感应强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止．那么()A．通过金属杆的电流大小为eq\f(mg,B2L)B．通过金属杆的电流方向为从B到AC．定值电阻的阻值为R＝eq\f(2πkB2a3,mg)－rD．整个电路的热功率P＝eq\f(πkamg,2B2)7.(2022·银川一中高三上学期第一次调研)如下图，光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内，并处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中．有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上向右运动，最终恰好静止在A点．在运动过程中，导体棒与导轨始终构成等边三角形回路，且通过A点的总电荷量为q.导体棒与导轨间的接触电阻值恒为R，其余电阻不计，那么()A．该过程中导体棒做匀减速运动B．当导体棒的速度为eq\f(v0,2)时，回路中感应电流小于初始时的一半C．开始运动时，导体棒与导轨所构成回路的面积为eq\f(qR,B)D．该过程中接触电阻产生的热量为eq\f(1,8)mveq\o\al(2,0)8．(2022·无锡市高三第一学期质检)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，如下图．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，假设经过时间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，那么以下说法正确的选项是()A．当ab边刚越过ff′时，线框加速度的大小为gsinθB．t0时刻线框匀速运动的速度为eq\f(v0,4)C．t0时间内线框中产生的焦耳热为eq\f(3,2)mgLsinθ＋eq\f(15,32)mveq\o\al(2,0)D．离开磁场的过程中线框将做匀速直线运动9．(2022·郑州一中高三上学期入学测试)如下图，光滑的轻质定滑轮上绕有轻质柔软细线，线的一端系一质量为2m的重物，另一端系一质量为m、电阻为R的金属杆．在竖直平面内有足够长的平行金属导轨PQ、EF，其间距为L.在Q、F之间连接有阻值为R的电阻，其余电阻不计．一匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B0.开始时金属杆置于导轨下端QF处，将重物由静止释放，当重物下降h时恰好到达稳定速度而后匀速下降．运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，不计一切摩擦和接触电阻，重力加速度为g.(1)求重物匀速下降时的速度v；(2)求重物从释放到下降h的过程中，电阻R中产生的热量QR；(3)设重物下降h时的时刻t＝0，此时速度为v0，假设从t＝0开始，磁场的磁感应强度B逐渐减小，且金属杆中始终不产生感应电流，试写出B随时间t变化的关系．10．(2022·天津卷，12)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器．电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C.两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距离为l，电阻不计．炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触．首先开关S接1，使电容器完全充电．然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感