【广东专用】高考物理总复习-第十一章-第二单元-第3课-专题-电磁感应综合应用

【广东专用】2014高考物理总复习第十一章第二单元第3课专题电磁感应综合应用一、单项选择题1．如图所示，两根相距为l的电阻可忽略不计，平行直导轨ab、cd水平放置．b、d间连有一固定电阻R.MN为放在ab和cd上的一导体杆，其电阻也为R.整个装置处于垂直于导轨平面向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中．现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动．令U表示MN两端电压的大小，则()A．U＝eq\f(1,2)BLv，流过固定电阻R的感应电流由b到dB．U＝eq\f(1,2)BLv，流过固定电阻R的感应电流由d到bC．U＝BLv，流过固定电阻R的感应电流由b到dD．U＝BLv，流过固定电阻R的感应电流由d到b2．(2011·佛山质检二)如图甲所示，一边长为L的正方形导线框，匀速穿过宽2L的匀强磁场区域．取它刚进入磁场的时刻为t＝0，则在图乙中，能正确反映线框感应电流i随时间t3.(2011·肇庆市第二次检测)如图所示，一金属方框abcd从离磁场区域上方高h处自由下落，进入与线框平面垂直的匀强磁场中，在进入磁场的过程中，不可能发生的情况是()A．线框做加速运动，加速度a<gB．线框做匀速运动C．线框做减速运动D．线框会反跳回原处4.如图所示，把导轨竖直放在匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面向外．导体AC可以贴着光滑竖直长导轨下滑．导轨接上电阻R，导轨和导体的电阻忽略不计．当导体AC从静止开始下落后，下列说法中正确的是()A．在导体加速下落的过程中，机械能守恒B．在导体加速下落的过程中，安培力对导体做正功C．在导体加速下落的过程中，导体减少的重力势能转化为电阻的内能D．在导体加速下落的过程中，导体减少的重力势能转化为导体增加的动能和电阻的内能二、双项选择题5．闭合电路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图所示，关于闭合电路中产生的感应电动势的下列论述，其中正确的是()A．图①的闭合电路中感应电动势恒定不变B．图②的闭合电路中0～t1时间内的感应电动势小于t1～t2时间内的感应电动势C．图③的闭合电路中感应电动势先变大后变小D．图④的闭合电路中感应电动势为零6.如图所示，虚线框内是磁感应强度为B的匀强磁场，用同种导线制成的正方形线框abcd的边长为L(L小于磁场宽度d)，线框平面与磁场方向垂直．导线框以速度v水平向右运动，当ab边进入磁场时，ab两端的电势差为U1；当ab边离开磁场时，ab两端的电势差为U2.则()A．U1＝BLv B．U1＝eq\f(3,4)BLvC．U2＝eq\f(1,4)BLv D．U2＝eq\f(3,4)BLv7.(2011·汕头二模)如图所示，矩形金属线圈abcd从高处自由落下，通过一有界的匀强磁场，线圈平面保持竖直并和磁场方向垂直，不计空气阻力，则()A．ab边刚进入磁场时，ab边所受安培力方向竖直向上B．ab边刚离开磁场时，dc边感应电流方向从d到cC．线圈全部进入磁场内运动时，感应电流为零D．重力所做的功等于线圈产生的总热量8．(2011·惠州市三模)如图甲所示，光滑导体框架abcd水平放置，质量为m的导体棒PQ正好卡在垂直于轨道平面的4枚光滑小钉之间，与导轨良好接触．回路总电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示(规定磁感应强度向上为正)的匀强磁场中，则在0～t时间内，关于回路内的感应电流I及小钉对PQ的弹力N，下列说法中正确的是()A．I的大小和方向都在变化B．I的大小和方向都不发生变化C．N的大小和方向都不发生变化D．N的大小发生了变化，方向也发生了变化9.(2011·广州市一模)如图，金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好，匀强磁场垂直导轨所在的平面．ab棒在恒力F作用下向右运动，则()A．安培力对ab棒做正功B．安培力对cd棒做正功C．abdca回路的磁通量先增加后减少D．F做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和三、非选择题10．如图，匀强磁场的磁感应强度B＝0.2T，磁场宽度L＝3m，一正方形金属框边长l＝1m，每边电阻r＝0.2Ω，金属框以v＝10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直．(1)求金属框在穿过磁场的过程中产生的感应电流；(2)规定电流方向逆时针为正，画出金属框在穿过磁场的过程中感应电流的I－t图象．11．如图(a)所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路．线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计．求0～t1时间内：(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；(2)电阻R1上产生的热量．12．如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L＝1m，上端接有电阻R＝3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场．现将质量m＝0.1kg、电阻r＝1Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图象如图乙所示(g取10m/s2)．求：(1)磁感应强度B的大小．(2)杆在磁场中下落0.1s的过程中电阻R产生的热量．

参考答案1．解析：MN两端电压是指其路端电压，由于内外电阻相等，故U＝eq\f(1,2)BLv，根据右手定则，可知MN的电流方向向上，流过固定电阻R的感应电流由b到d.答案：A2．解析：根据右手定则，以线框刚进入至完全进入磁场的过程中，前一条边切割磁感线产生的感应电流方向向上，线框中电流沿逆时针方向，为正；以线框完全进入磁场至第一条刚要离开磁场的过程中，没有感应电流，以线框前一边刚离开至完全离开磁场的过程中，后一条边切割磁感线产生的感应电流方向向上，线框中电流顺时针方向，为负；而根据E＝BLv及I＝E/R可知产生的感应电流强度大小相等．答案：C3．解析：线框刚进入磁场时，若向上的安培力刚好等于重力，做匀速运动；向上的安培力小于重力，则做加速运动，但加速度a<g；若向上的安培力大于重力，则做减速运动．答案：D4．解析：由于有安培力对导体做负功，故机械能不守恒．根据能量守恒可知D正确．答案：D5．解析：感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，在Φ－t图象中，磁通量的变化率等于图线的斜率的绝对值，由此可知B、C项的表述与实际相反了，错误；A、D项的表述正确．答案：AD6．解析：当ab边进入或离开磁场时，感应电动势为E＝BLv.ab两端的电势差为U1＝eq\f(3R,4R)E＝eq\f(3,4)BLv.当ab边离开磁场时，ab两端的电势差U2＝eq\f(1,4)E＝eq\f(1,4)BLv.答案：BC7．解析：根据右手定则和左手定则分析可知，ab边刚进入磁场时，ab边所受安培力方向竖直向上；由于不明确磁场的方向，故不能确定电流的方向；当整个线圈都进入磁场内运动时磁通量没有变化，故感应电流为零；根据能量守恒定律可知，重力所做的功等于线圈产生的总热量和增加的动能之和．答案：AC8．解析：根据法拉第电磁感应定律及闭合电路的欧姆定律可知，I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔB·S,Δt·R)＝keq\f(S,R)，由乙图可知k不变，故I的大小不变；由楞次定律可知，B先向上变小而后改为向下变大，则感应电流顺时针方向不变，故B正确；根据安培力的公式可知，F安＝BIL，因B先向上变小而后改为向下变大，故F安先变小且向左，后变大且向右，根据力的平衡，N的大小发生了变化，方向也发生了变化，可知D正确．答案：BD9．解析：ab棒切割磁感线产生感应电流，而磁场对这个电流的安培力却与其运动方向相反，是阻力，做负功，而当电流通过cd棒时，磁场对cd棒产生的安培力却是动力，做正功；由系统的能量守恒定律可知，F做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和，开始时ab棒比cd棒速度快，最后双方速度相同，电流为零，没有安培力，双方都保持匀速直线运动，故abdca回路的磁通量先增加后不变．答案：BD10．解析：金属框进入磁场区时，根据法拉第电磁感应定律，有：E1＝BLv＝2V，根据闭合电路欧姆定律，有：I1＝eq\f(E1,4r)＝2.5A.由右手定则判断此电流的方向沿abcda方向，即沿逆时针流动，感应电流持续的时间：t1＝eq\f(l,v)＝0.1s；金属框完全在磁场中运动时：E2＝0，I2＝0，无电流持续的时间：t2＝eq\f(L－l,v)＝0.2s；金属框穿出磁场区时：E3＝BLv＝2V，I3＝eq\f(E3,4r)＝2.5A.此电流的方向沿dcbad方向，即沿顺时针流动，感应电流持续的时间：t3＝eq\f(l,v)＝0.1s.(2)根据(1)作得的I－t图象如图所示．答案：见解析11．解析：(1)由图象分析可知，0～t1时间内eq\f(ΔB,ΔT)＝eq\f(B0,t0).由法拉第电磁感应定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)·S.而S＝πreq\o\al(2,2).由闭合电路欧姆定律有I1＝eq\f(E,R1＋R).联立以上各式解得：通过电阻上R1的电流大小为I1＝eq\f(nB0πr\o\al(2,2),3Rt0).由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向为从b到a.(2)电阻R1上产生的热量Q＝Ieq\o\al(2,1)R1t1＝eq\f(2n2B\o\al(2,0)π2r\o\al(4,2)t1,9Rt\o\al(2,0)).答案：(1)eq\f(nB0πr\o\al(2,2)