高中物理高考总复习强化练习 46-51

高中物理高考总复习强化练习46-51

高中物理高考总复习强化练习46

一、选择题

i.如下图所示是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈

固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合

回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对

线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确

的是（）

［解析］根据楞次定律可确定感应电流的方向：对c选项，当磁

铁向下运动时：（1）闭合线圈原磁场的方向——向上；（2）穿过闭合线

圈的磁通量的变化——增加；（3）感应电流产生的磁场方向——向下;

（4）利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同.故C

项正确.同理分析可知D项正确.

2.两个大小不同的绝缘金属圆环如下图所示叠放在一起，小圆环

有一半面积在大圆环内，当大圆环通上顺时针方向电流的瞬间，小圆

环中感应电流的方向是（）

A.顺时针方向

B.逆时针方向

C.左半圆顺时针，右半圆逆时针

D.无感应电流

［答案］B

［解析］根据安培定则，当大圆环中电流为顺时针方向时，圆环

所在平面内的磁场是垂直于纸面向里的，而环外的磁场方向垂直于纸

面向外，虽然小圆环在大圆环里外的面积一样，但环里磁场比环外磁

场要强，净磁通量还是垂直于纸面向里.由楞次定律知，感应电流的

磁场阻碍“X”方向的磁通量的增强，应垂直于纸面向外，再由安

培定则得出小圆环中感应电流的方向为逆时针方向，B选项正确.

3.如下图所示，闭合线圈abed在磁场中运动到如图位置时，ab

边受到的磁场力竖直向上，此线圈的运动情况可能是（）

A.向右进入磁场乂乂*

zxXX

B.向左移出磁场a\~一1

ZNXZX

C.以ab为轴转动B

xxX

D.以ad为轴转动

XXX

［答案］B

［解析］ab边受磁场力竖直向上，由左手定则知，通过ab的电

流方向是由a指向b,由右手定则可知当线圈向左移出磁场时，be

边切割磁感线可产生顺时针方向的电流，当然也可以用楞次定律判断

当线圈向左移出磁场时，磁通量减小，产生顺时针的感应电流，故B

正确，当以ab或ad为轴转动时，在图示位置，导线不切割磁感线

无电流产生，故C、D错.

4.如下图所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜

质圆环.以下判断中正确的是（）

A.释放圆环，环下落时环的机械能守恒

B.释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁受的重力大

C.给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动

D.给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左运动的趋势

［答案］AC

［解析］由条形磁铁磁场分布特点可知，穿过其中央位置正上方

的圆环的合磁通量为零，所以在环下落的过程中，磁通量不变，没有

感应电流，圆环只受重力，则环下落时机械能守恒，A对，B错；给

磁铁水平向右的初速度，由楞次定律可知，圆环的运动总是阻碍自身

磁通量的变化，所以环要受到向右的作用力，由牛顿第三定律可知，

磁铁要受到向左的作用力而做减速运动（或据“总阻碍相对运动”的

推论得出），故C对D错.

5.直导线ab放在如下图所示的水平导体框架上，构成一个闭合

回路.长直线导线cd和框架处在同一个平面内，且cd和ab平行，

当cd中通有电流时，发现ab向左滑动.关于cd中的电流下列说法

正确的是（）

A.电流肯定在增大，不论电流是什么方向

B.电流肯定在减小，不论电流是什么方向

C.电流大小恒定，方向由c到d

D.电流大小恒定，方向由d到c

［答案］B

［解析］ab向左滑动，说明通过回路的磁通量在减小，通过回路

的磁感应强度在减弱，通过cd的电流在减小，与电流方向无关.

6.如下图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合

矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线

圈ab将()h

A.静止不动Ji夕口一

B.逆时针转动____,

}P

c.顺时针转动Fi/

D.发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向

［答案］C

［解析］当P向右滑动时，电路中电阻减小，电流增大，线圈ab

的磁通量增加，根据楞次定律判断，线圈ab将顺时针转动.

7.如下图所示是一种延时开关.S2闭合，当Si闭合时，电磁铁F

将衔铁D吸下，将C线路接通.当Si断开时，由于电磁感应作用,

D将延迟一段时间才被释放，贝！1()

D

A.由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

B.由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

C.如果断开B线圈的电键S2,无延时作用

D.如果断开B线圈的电键S2,延时将变长

［答案］BC

［解析］Si断开时，A线圈中电流消失，磁通量减少，B线圈

中产生感应电流，阻碍线圈中磁通量的减少，A错，B对；若断开

S2,B线圈无感应电流，磁通量立即减为零，不会有延时作用，C对,

D错.

8.如下图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B,

导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两条可自由滑动的

导体棒ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体棒ab和cd

的运动情况是（）

A.一起向左运动1

一A~\a-------1c-

B.一起向右运动

C.ab和cd相向运动，相互靠近B~hL

D.ab和cd相背运动，相互远离

［答案］C

［解析］电流增强时，电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁

场增强，回路磁通量增大，根据楞次定律可知回路要减小面积以阻碍

磁通量的增加，因此，两导体棒要相向运动，相互靠拢.

9.（2011•庆阳模拟）现代汽车中有一种先进的制动机构，可保证

车轮在制动时不是完全刹死滑行，而是让车轮仍有一定的滚动.经研

究这种方法可以更有效地制动，它有一个自动检测车速的装置，用来

控制车轮的转动，其原理如下图所示，铁质齿轮P与车轮同步转动,

右端有一个绕有线圈的磁体，M是一个电流检测器.当车轮带动齿

轮转动时，线圈中会有电流，这是由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场

增强，齿离开线圈时磁场减弱，磁通量变化使线圈中产生了感应电

流.将这个电流放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮被制动刹

死.在齿a转过虚线位置的过程中，关于M中感应电流的说法正确

的是（）

A.M中的感应电流方向一直向左

B.M中的感应电流方向一直向右

C.M中先有自右向左、后有自左向右的感应电流

D.M中先有自左向右、后有自右向左的感应电流

［答案］D

［解析］由楞次定律知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应

电流的“原因”.由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，感应电流

的磁场总要阻碍原磁场增强，由安培定则可知M中感应电流的方向

为自左向右；齿离开线圈时磁场减弱，由楞次定律及安培定则知，M

中感应电流方向为自右向左，D选项正确.

10.如下图甲所示，长直导线与闭合线框位于同一平面内，长直

导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在0〜日时间内，长

直导线中电流向上，则线框中感应电流的方向与所受安培力情况是

()

A.0〜T时间内线框中感应电流方向为顺时针方向

B.。〜T时间内线框中感应电流方向为先顺时针方向后逆时针

方向

C.0〜T时间内线框受安培力的合力向左

D.0〜;时间内线框受安培力的合力向右，三〜T时间内线框受

安培力的合力向左

［答案］A

［解析］0〜1时间内，电流i在减小，闭合线框内的磁通量必然

在减小，由楞次定律可以判断线框中感应电流方向为顺时针方向，而

且。〜日时间内线框受安培力的合力应向左；同理，可以判断在4T

时间内，电流i在反向增大，闭合线框内的磁通量必然在增大，由楞

次定律可以判断线框中感应电流方向也为顺时针方向，故A项对B

项错；而且手〜T时间内线框受安培力的合力应向右，C、D两项错

误.

二、非选择题

11.如下图所示，匀强磁场区域宽为d,一正方形线框abed的边

长为1,且I>d,线框以速度v通过磁场区域，从线框进入到完全离

开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是多少？

d\

XI

［答案］

［解析］从线框进入到完全离开磁场的过程中，当线框be边运

动至磁场右边缘至ad边运动至磁场左边缘过程中无感应电流.

此过程位移为：I—d

12.如下图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下

的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0

时，磁感应强度为B（）,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长

为1的正方形.为使MN棒中不产生感应电流.从t=0开始，求磁

感应强度B随时间t变化的关系式.

XXXXX

XXX

XXXXX

［解析］要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁

通量不发生变化，在t=o时刻，穿过线圈平面的磁通量a)i=BoS=

Bol2

设t时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为<!>2=BI(l+vt)

由①1=①2得B=］+'、•

13.

磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为21的正方形范围内，

有一个电阻为R、边长为I的正方形导线框abed,沿垂直于磁感线方

向，以速度v匀速通过磁场，如上图所示，从ab进入磁场时开始计

时.

(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象；

(2)判断线框中有无感应电流.若有，请判断出感应电流的方向；

若无，请说明理由.

［答案］

(1)如上图所示

(2)线框进入磁场阶段，感应电流方向逆时针；线框在磁场中运

动阶段，无感应电流；线框离开磁场阶段，感应电流方向为顺时针方

向.

［解析］线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段（只

有ab边在磁场中）、在磁场中运动阶段（ab、cd两边都在磁场中）、离

开磁场阶段（只有cd边在磁场中）.

（1）①线框进入磁场阶段：t为。〜：，线框进入磁场中的面积与时

间成正比，S=lvt,最后为C>=BS=BF

121

②线框在磁场中运动阶段：t为:〜：

线框磁通量为0>=B12,保持不变.

2111

③线框离开磁场阶段：t为2〜放，线框磁通量线性减小，最后

为零.

（2）线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生

感应电流.由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向.

线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电

流产生.

线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中将产生感应

电流.由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向.

14.我国的“嫦娥二号”探月卫星在发射1533秒后进入近地点

高度为200km的地月转移轨道.假设卫星中有一边长为50cm的正

方形导线框，由于卫星的调姿由水平方向转至竖直方向，此时地磁场

磁感应强度B=4X10-5T,方向如下图所示.

(1)该过程中磁通量的改变量是多少？

(2)该过程线框中有无感应电流？设线框电阻为R=0.1Q,若有

电流则通过线框的电量是多少？(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

［答案］(1)1.4X10-5Wb(2)1.4X10-4C

［解析］(1)设线框在水平位置时法线n方向竖直向上，穿过线

框的磁通量O»i=BScos53°=6.0X10-6Wb.

当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右，与磁感

线夹角6=143。，穿过线框的磁通量a»2=BScosl430=-8.0X10~6Wb

该过程磁通量的改变量大小A©=①i-0>2=L4X10-5wb.

(2)因为该过程穿过闭合线框的磁通量发生了变化，所以一定有

感应电流.根据电磁感应定律得，

—EArt)—Art)

===

I=R•通过的电量为QI'Atp1.4X104c.

JKIVZAIrv

高中物理高考总复习强化练习47

一、选择题

i.下列说法正确的是()

A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大

B.线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大

C.线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越

大

D.线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大

［答案］D

［解析］对于A、B两项显然违背前面所述，对于C项，磁感应

强度越大线圈的磁通量不一定大，A①也不一定大，等更不一定大,

故C错，只有D项，磁通量变化得快，即等大，由E=n等可知，

选项D正确.

2.（2011•广东）将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线

圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,

下列表述正确的是（）

A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关

B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大

C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大

D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同

［答案］C

［解析］①根据法拉第电磁感应定律，电动势的大小与线圈的匝

数成正比，与磁通量的变化率成正比，与磁通量大小无关，故A、B

错误，C正确；②根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向可能与原

磁场方向相同，也可能相反，D错误.

3.（2011・武汉模拟）

如上图所示是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路，L

两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测量完毕后，

将电路解体时应先（）

A.断开SiB.断开S2

C.拆除电流表D.折除电阻R

［答案］B

［解析］当Si、S2均闭合时，电压表与线圈L并联；当S2闭合

而Si断开时，电压表与线圈L串联，所以在干路断开前后自感线圈

L中电流方向相同而电压表中电流方向相反，使电压表中指针反向转

动而可能损坏电压表.正确答案为B选项.

4.（2011•徐州模拟）

M

XXXX

V

XX—aX

[XXXX

dN

如上图所示，两根相距为I的平行直导轨ab、cd,b、d间连有

一定值电阻R,导轨电阻可忽略不计.MN为放在ab和cd上的一导

体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应

强度的大小为B,方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）.现对

杆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=1B1V,流过固定电阻R的感应电流由b到d

B.U=|BIV,流过固定电阻R的感应电流由d到b

C.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b到d

D.U=BIv,流过固定电阻R的感应电流由d到b

［答案］A

［解析］导体杆向右匀速运动产生的感应电动势为Blv,R和导

体杆形成一个串联电路，由分压原理得U=黑;・R=；BIv,由右手

JKIK乙

定则可判断出感应电流方向由N-M-b-d,所以A选项正确.

5.（2011•苏锡常镇四市模拟）

用一根横截面积为S、电阻率为p的硬质导线做成一个半径为r

的圆环，ab为圆环的一条直径.如上图所示，在ab的左侧存在一个

均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强

AR

度大小随时间的变化率三=k（k<0）.贝!）（）

A.圆环中产生逆时针方向的感应电流

B.圆环具有扩张的趋势

C.圆环中感应电流的大小为饕

D.图中a、b两点间的电势差Uab=|115r2|

［答案］BD

［解析］根据楞次定律可知，磁通量减小，产生顺时针方向的感

应电流，A选项不正确；圆环面积有扩张的趋势，B选项正确；产生

则电流大小为崎，C选项不正确;

的感应电动势为A<I>/At=k7rr2/2,

Uab等于：1i冗产的绝对值，D选项正确.

6.（2011•济南模拟）电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器,

如下图（甲）所示为电吉他拾音器的原理图，在金属弦的下方有一个连

接到放大器的螺线管.一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺

线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声信

号.若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图（乙）

所示，则对应感应电流的变化为（）

（甲）（乙）

［答案］B

［解析］①由法拉第电磁感应定律可知，E=n等，即磁通量变

化率越大，感应电动势、感应电流也就越大.②分析螺线管内的磁通

量随时间的变化关系图线可知，图线斜率越大产生的感应电流越大,

斜率为零，感应电流也为零，对比各选项可知，选项B正确.

7.（2011•江西重点中学模拟）

如上图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面

的、电阻均匀的正方形导体框abed,现将导体框分别朝两个方向以

3v、v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中

()

A.导体框中产生的感应电流方向相同

B.导体框中产生的焦耳热相同

C.导体框ad边两端电势差相同

D.通过导体框截面的电荷量相同

［答案］AD

［解析］①导体框分别朝两个方向以3v、v的速度匀速拉出磁场,

磁通量皆减少，由楞次定律知，导体框中产生的感应电流方向相同，

故A正确；②设导体框边长为L,每边电阻均为R,则产生的电动

势£=：81^°,感应电流为1=亲=瞥，导体框中产生的焦耳热Q

41V4IV

=124&=(瞥)24区，=粤沪，因拉出磁场的速度不相同，故产生

4KVO41V

的焦耳热不相同，故B错误；③当导体框以3v速度匀速拉出磁场时,

则产生的电动势Ei=3BLv,感应电流为11=普=噜=ad边两端

电势差Ui=hR；当导体框以v速度匀速拉出磁场时，则产生的电

动势E2=BLV,感应电流为l2=jp=>ad边两端电势差U2=IIR,

故导体框ad边两端电势差不相同，故C错误；④当导体框分别从两

个方向移出磁场的过程中，通过导体框截面的电荷量相同，

故选项D正确.

8.（2011•山东）如下图（甲）所示，两固定的竖直光滑金属导轨足

够长且电阻不计.两质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边界水

平的匀强磁场上方同一高度h处.磁场宽为3h,方向与导轨平面垂

直.先由静止释放c,c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放

d,两导体棒与导轨始终保持良好接触.用a,表示c的加速度，Ekd

表示d的动能，xoXd分别表示c、d相对释放点的位移.图（乙）中正

确的是（）

XXXX

XXXX3h

XXXX

（甲）

oh2h3h4h5hxc

C

（乙）

［答案］BD

［解析］①0〜h,c棒自由落体ac=g,h〜3h,c棒匀速下落.当

c棒达4=3h处时，d棒恰进入磁场，且速度相等，从此以后c、d

棒中电流为零，F安=0,c、d棒只受重力，以共同的速度自由下落,

ac=a<i=g.故A错误，B正确；②0〜2h段只有重力做功，2h〜4h段

受安培力和重力，4h以后只受重力，故C错误，D正确.

二、非选择题

9.

xxBx

如上图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环

电阻的二分之一.磁场垂直穿过粗金属环所在区域.当磁感应强度随

时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E,则a、b两点间

的电势差为.

［答案］华

［解析］设粗环电阻为R,则细环电阻为2R,由于磁感应强度

随时间均匀变化，故回路中感应电动势E恒定.回路中感应电流I

p2

=森，由欧姆定律a、b两点电势差（细环两端电压）U=I-2R=§E.

10.如下图所示,不计电阻的U形导轨水平放置,导轨宽l=0.5m,

左端连接阻值为0.4。的电阻R.在导轨上垂直于导轨放一电阻为

0.1。的导体棒MN,并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m=2.4g的

重物，图中L=0.8m,开始时重物与水平地面接触并处于静止.整个

装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度Bo=O.5T,并且以A箸R=

O.lT/s的变化率在增大.不计摩擦阻力，求至少经过多长时间才能将

重物吊起？(g10m/s2)

［答案］1s

［解析］以MN为研究对象，有BII=FT,以重物为研究对象，

有FT+FN=mg.由于B在增大，安培力BI1增大，绳的拉力FT增大,

地面的支持力FN减小，当FN=O时，重物将被吊起.

此时BII=mg①

又第

8=8°+=°.5+0.1t②

AB

E=L1M③

I=R+?④

联立①②③④，代入数据解得t=ls.

11.(2011•大庆模拟)如下图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水

平面上，两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0。；有一导体杆静止放

在轨道上，与两轨道垂直，杆与轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置

处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向

下.现用一外力F沿轨道方向拉杆，使杆做匀加速运动，测得力F

与时间t的关系如图乙所示.求杆的质量m和加速度a.

xxXXX

R

XXx^F,xX

XXXX

甲

［答案］0.13kg7.89m/s2

［解析］导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，用v

表示瞬时速度，t表示时间，则杆切割磁感线产生的感应电动势为：

E=BIv=BIat①

闭合回路中的感应电流为：1=五②

IX

由安培定则和牛顿第二定律得:

F—BIL=ma③

B2!2

将①②式代入③式整理得：F=ma+~Rat④

在乙图线上取两点：ti=0,Fi=lN；tz=38s,F2=4N

代入④式，联立方程解得：m=0.13kg,a=7.89m/s2.

12.（2011•银川模拟）

如上图所示,半径为a的圆环电阻不计，放置在垂直于纸面向里,

磁感应强度为B的匀强磁场中，环内有一导体棒，电阻为r,可以绕

环匀速转动，将电阻R,开关S连接在环上和棒的O端，将电容器

极板水平放置，两极板间距为d,并联在电阻R和开关S两端，如

图所示.

(1)开关S断开，极板间有一带正电q、质量为m的粒子恰好静

止，试判断OM的转动方向和角速度的大小.

(2)当S闭合时，该带电粒子以:g的加速度向下运动，则R是r

的几倍？

［答案］(1)OM应绕O点逆时针转动g鬻(2)3

qDd

［解析］(1)由于粒子带正电，故电容器上极板为负极，根据右手

定则，OM应绕O点逆时针方向转动.

粒子受力平衡，贝!1:mg=q?

1、

E=TBa2(o

当S断开时，U=E

Agze_2mgd

解付：qBa2

(2)当S闭合时，根据牛顿第二定律:

U1

U'=R+?R

解得：詈3.

13.(2011•河南师大附中模拟)磁悬浮列车是一种高速运载工具，

它是经典电磁学与现代超导技术相结合的产物.磁悬浮列车具有两个

重要系统.一是悬浮系统，利用磁力(可由超导电磁铁提供)使车体在

轨道上悬浮起来与轨道脱离接触，另一是驱动系统，就是在沿轨道安

装的绕组(线圈)中，通上励磁电流，产生随空间作周期性变化、运动

的磁场，磁场与固定在车体下部的感应金属框相互作用，使车体获得

牵引力.

交、运动的磁场

XX

XX

XX

固定在车下面运动的磁场

的金属框

为了有助于理解磁悬浮列车的牵引力的来由，我们给出了简化模

型，图甲是实验车与轨道示意图，图乙是固定在车底部金属框与轨道

上运动磁场的示意图.水平地面上有两根很长的平行直轨道，轨道间

有竖直(图乙中垂直纸面)方向等距离间隔的匀强磁场Bi和B2,二者

方向相反.车底部金属框的宽度与磁场间隔相等，当匀强磁场用和

B2同时以恒定速度Vo沿导轨方向向右运动时，金属框也会受到向右

的磁场力，带动实验车沿轨道运动.

设金属框垂直轨道运动方向的边长L=0.20m,金属框的总电阻

R=1.6。，实验车A与金属框的总质量m=2.0kg,磁场Bi=Bz=B

=1.0T,磁场运动速度vo=lOm/s.回答下列问题：

(1)设t=0时刻，实验车A的速度为零，求金属框受到安培力的

大小和方向；

(2)已知磁悬浮状态下，实验车A运动时受到恒定的阻力fi=

0.20N,求实验车A的最大速率vm；

(3)实验车A与另一辆磁悬浮正常、质量相等但没有驱动装置的

磁悬浮实验车P挂接，设A与P挂接后共同运动时所受恒定阻力f2

=0.50N.A与P挂接并经过足够长时间后的某时刻，撤去驱动系统磁

场，设A和P所受阻力保持不变，求撤去磁场后A和P还能滑行多

远.

［答案］(l)l.ON方向向右(2)8.0m/s(3)100m

［解析］(l)t=0时刻，金属框相对磁场的速度大小为vo=lOm/s,

金属框中产生逆时针方向的感应电流，设瞬时感应电动势大小为Eo

A①〜BLvoAt

E()=2=2=2BLv(,=4.0V

ATAt

设金属框中的电流大小为Io,根据闭合电路欧姆定律1。=曾=

JK.

2.5A

设金属框受到的安培力的大小为Fo,根据安培力公式Fo=2BIoL

=1.0N,方向向右.

(2)金属框达到最大速度Vm时相对磁场的速度大小为(Vo-Vm),

设此时金属框中的感应电动势为E1,则Ei=2BL(vo-vm)

设此时金属框中的电流为11,根据欧姆定律11=整

IV

实验车A达到最大速度时受力平衡，fi=2BLL

整理得：fi=4B12(；o—Vm),解得：Vm=8.0m/s.

(3)设A与P挂接后再次达到匀速运动时的速度为v2,同理可得

4B2L2(VO—V2)

fi=Q,解得V2=5.0m/s

IV

设撤去磁场后A和P还能滑行的距离为S,根据动能定理：一f2s

=0—；X2mvZ解得s=100m.

高中物理高考总复习强化练习48

一、选择题

1.（2011•豫南九校模拟）如下图，等离子气流由左方连续以vo射

入Pi和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与Pi、P2相连接，线圈

A与直导线cd连接.线圈A内有随图乙所示的变化磁场.且磁场B

的正方向规定为向左，如图甲所示，则下列说法正确的是（）

A.0〜1s内ab、cd导线互相排斥

B.1〜2s内ab、cd导线互相排斥

C.2〜3s内ab、cd导线互相排斥

D.3〜4s内ab、cd导线互相排斥

［答案］CD

［解析］由左侧电路可以判断ab中电流方向由a到b；由右侧电

路及图乙可以判断，。〜2s内cd中电流为由c到d,跟ab中电流同

向，因此ab、cd相互吸引，选项A、B错误；2〜4s内cd中电流为

由d到c,跟ab中电流反向，因此ab、cd相互排斥，选项C、D正

确.

2.（2011•郑州模拟）

如上图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场

方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可

沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2：1.用一沿导

轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd,经过足够长时间以后()

A.金属棒ab、cd都做匀速运动

B.金属棒ab上的电流方向是由b向a

C.金属棒cd所受安培力的大小等于2F/3

D.两金属棒间距离保持不变

［答案］BC

［解析］对两金属棒ab、cd进行受力和运动分析可知，两金属

棒最终将做加速度相同的匀加速直线运动，且ab棒速度小于cd棒速

度，所以两金属棒间距离是变大的，由楞次定律判断金属棒ab上的

电流方向是由b到a,选项A、D错误，B正确；以两金属棒整体为

研究对象有：F=3ma,隔离cd金属棒分析：F—F安=ma,可求得

2

金属棒cd所受安培力的大小F安=§F,选项C正确.

3.

如上图所示，用铝板制成U型框，将一质量为m的带电小球用

绝缘细线悬挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以

速度v匀速运动，悬线拉力为FT,贝!1()

A.悬线竖直，FT=mgB.悬线竖直，Fj>mg

C.悬线竖直，Fr<mgD.无法确定FT的大小和方向

［答案］A

［解析］设两板间的距离为L,由于向左运动过程中U型框的竖

直部分切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断下板电势高于

上板，感应电动势大小后=83,即带电小球处于电势差为BLv的电

场中，所受电场力F电=4后电=4苫=4号丫=4丫8.

设小球带正电，则电场力方向向上，同时小球所受洛伦兹力F洛

=qvB,方向由左手定则判断竖直向下，即F电=F洛，故无论小球带

什么电怎样运动，FT=mg,选项A正确.

4.（2011•潍坊模拟）

两光滑平行导轨倾斜放置,倾角为仇底端接阻值为R的电阻.将

质量为m的金属棒悬挂在上端固定的轻弹簧下端，弹簧处在导轨所

在的平面内，并与导轨平行，劲度系数为k,金属棒和导轨接触良好,

匀强磁场垂直于导轨平面，如上图.除电阻R外其余电阻不计.现

将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，贝!）（）

A.导体棒沿导轨向下运动时棒中电流方向自左向右

B.释放瞬间，导体棒的加速度为gsin。

C.导体棒最终停在初始位置的下方嗯吧处

D.整个过程中电阻R产生的内能为应察吧

［答案］BC

［解析］由右手定则可判断导体棒沿导轨向下运动时棒中电流

方向自右向左，A错误.在释放瞬间，速度为零，不受安培力的作用，

只受到重力和支持力的作用，其合力F合=mgsine=ma,得a=gsinO,

B正确；导体棒最终停下时，处于平衡状态，合力为零，故有mgsin0

=kx,得*=嗯皿，C正确.在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、

导体棒的重力势能和电阻R的内能的转化，也就是导体棒的重力势

2

能转化为弹簧的弹性势能和电阻R的内能，所以Q=mgXsin0-|kx

=鸣警，D错误.

5.

V.XXX,

一口0:

IXXXi

I।

。—I6:

.XXXi

।

।

।_________________________________।

IXXXI

II

如上图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只

闭合线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中

匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为

Wa、Wb,则Wa：\¥（,为（）

A.1：4B,1：2

C.1：1D.不能确定

［答案］A

［解析］根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产

生的电能又全部转化为焦耳热

(BLv)2L(B»2Lv)22L

Wa=Qa=Wb=Qb=

RaVRbv

由电阻定律知Rb=2Ra,故Wa：Wb=l：4,A项正确.

6.（2011•郑州模拟）

MN

如上图所示，在水平面内固定着U形光滑金属导轨，轨道间距

为50cm,金属导体棒ab质量为0.1kg,电阻为0.2Q,横放在导轨上,

电阻R的阻值是0.8。（导轨其余部分电阻不计）.现加上竖直向下的

磁感应强度为0.2T的匀强磁场.用水平向右的恒力F=0.1N拉动ab,

使其从静止开始运动，贝！］（）

A.导体棒ab开始运动后，电阻R中的电流方向是从P流向M

B.导体棒ab运动的最大速度为10m/s

C.导体棒ab开始运动后，a、b两点的电势差逐渐增加到IV

后保持不变

D.导体棒ab开始运动后任一时刻，F的功率总等于导体棒ab

和电阻R的发热功率之和

［答案］B

［解析］由右手定则可判断电阻R中的感应电流方向是从M流

向P,A错；当金属导体棒受力平衡时，其速度将达到最大值，由F

=BIL,1=案=*可得F=R包,代入数据解得Vm=10m/s,

B对；电动势最大值Em=lV,a、b两点的电势差为路端电压，最大

值小于IV,C错；在达到最大速度以前，F所做的功一部分转化为

内能，另一部分转化为导体棒的动能，D错.

7.如下图所示，相距为d的两条水平虚线Li、L2之间是方向水

平向里的匀强磁场，磁感应强度为B,质量为m、电阻为R的正方

形线圈abed边长为L（L<d）,将线圈在磁场上方高h处由静止释放,

cd边刚进入磁场时速度为VO,cd边刚离开磁场时速度也为V0,则线

圈穿越磁场的过程中（从cd边刚入磁场一直到ab边刚离开磁

场）（）

XXXX

dXXXX

B

XXXX

」................-L1

A.感应电流做功为mgl

B.感应电流做功为2mgd

C.线圈的最小速度可能为覆

D.线圈的最小速度一定为42g（h+L—d）

［答案］BCD

［解析］根据cd边刚进入磁场和cd边刚离开磁场时速度大小相

等，对这一过程应用动能定理可得线圈进入磁场的过程克服安培力做

功为mgd,出磁场的过程同样要克服安培力做功mgd,所以总共产

生电能2mgd,则感应电流做功2mgd,所以A错误、B正确；若进

入过程中出现匀速运动情况，则安培力与重力相等

所以存在最小速度为黑的可能，C正确；对整个过程应用动能定理

可得D正确.

8.（20H•无锡模拟）

如上图所示，在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，金

属框架ABCD固定在水平面内，AB与CD平行且足够长，BC与CD

夹角为。（。＜90。），金属框架的电阻为零.光滑导体棒EF（垂直于CD）

在外力作用下以垂直于自身的速度v向右匀速运动，导体棒在滑动

过程中始终保持与导轨良好接触，经过C点瞬间作为计时起点，下

列关于电路中电流大小I与时间t、消耗的电功率P与导体棒水平移

动的距离x变化规律的图象中正确的是（）

［解析］设导体棒单位长度的电阻为ro,AB、CD间的距离为

Lo.当导体棒在BC边上运动时，从C点开始经时间t,导体棒向前移

动距离为vt,有效切割长度为L=vttan8,则回路的电动势为E=BLv

=Bv2ttaiiO,则回路中的电流为1弋=喘:嚣=知当导体棒越

过BC边后，其电流I'=3一=竽=乎=恒量，在整个过程中电

流为恒量，A正确，B错；导体棒在BC边上且距C点x时，在磁场

中有效切割长度为L=xtan。,则回路的电动势为E=BLv=Bxvtan0,

2（）222“口心.心」八

电,动率.P=EE=BxFvt舟anO=B一vxtan即0「ax，当导体棒越过BC

边后，其电功率P'=号'=誓、=哼％=恒量，C错，D正确.

KroLoro

二、非选择题

9.由于国际空间站的运行轨道上各处的地磁场强弱及方向均有

所不同，所以在运行过程中，穿过其外壳的地磁场的磁通量将不断变

化,这样将会导致现象发生，从而消耗国际空间站的能量.为

了减少这类消耗，国际空间站的外壳材料的电阻率应尽可能

（填“大”或“小”）一些.

［答案］电磁感应大

［解析］电阻率较大，电阻也较大，同样的电磁感应现象，产生

的电动势一定，由P=*可知，电阻较大时，消耗的电功率较小，可

以减少能量消耗.

10.

BC

如上图，线圈匝数n=1000匝，电阻r=lQ,横截面积S=0.05m2,

处于一个均匀变化的磁场中.磁感应强度随时间的变化率普=

0.02T/S,磁场方向与线圈平面垂直.电阻Ri=3。，R2=in,电容器

的电容C=200|iF.由此可知电动势E=V,电容器充电的电

量Q=C.

［答案］11.5X10-4

［解析］本题考查法拉第电磁感应定律，含容电路的分析.根据

法拉第电磁感应定律，电动势E=n^=1000X0.02X0.05V=1V,

电容器两端的电压为Ri两端的电压，Uc=Ui=^V,因此电容器的带

电量为Q=CU=200X10-6X0.75C=1.5X10-4C

11.(2011•内江一模)

如上图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，

一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P间连接阻值为R

=0.40。的电阻，质量为m=0.01kg＞电阻为r=0.30£l的金属棒ab

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，重力加速度g取10m/s2.试求：

时间t(s)00.10.20.30.40.50.60.7

下滑距离s(m)00.10.30.71.42.12.83.5

⑴当t=0.7s时，重力对金属棒ab做功的功率；

(2)金属棒ab在开始运动的0.7s内，电阻R上产生的热量；

(3)从开始运动到t=0.4s的时间内，通过金属棒ab的电荷量.

［答案］(l)0.7W(2)0.06J(3)0.2C

［解析］(1)由表格中数据可知：金属棒ab先做加速度减小的加

速运动，最后以7m/s匀速下落

PG=mgv=0.01X10X7W=0.7W

(2)根据动能定理：WG+W^=lmv?—Imvo

W安=lmvt—lmv§—mgh=1X0.01X72J—O.O1X10X3.5J=—

0.105J

R4

QR=^q^|W安|=,X0.105J=0.06J

B?L2V

(3)当金属棒ab匀速下落时，G=F安，贝!lmg=BIL=wpi

解得：BL=^/m

,v.«.AeBLs八.

电荷量q=It=R+r=R+r=0.2C.

12.(2011•天津)

如上图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为

l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30。角.完

全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始

终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02kg,电阻均为R=0.1。，

整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=

0.2T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动,

而棒cd恰好能够保持静止.取g=10m/s2,问

(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？

(2)棒ab受到的力F多大？

(3)棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？

［答案］(1)1A方向由d到c(2)0.2N(3)0.4J

［解析］⑴棒cd受安培力

Fcd=HB①

棒cd在共点力的作用下平衡，则

Fcd=mgsin30°②

由①②式，代入数据得：

I=1A

据楞次定律可知，棒ab中电流方向由a到b,所以棒cd中电流

方向由d到c.

(2)棒ab与棒cd受安培力大小相等

Fab=Fed④

对棒ab,由共点力平衡知

F=mgsin300+llB⑤

代入数据解得

F=0.2N(6)

(3)设棒cd产生Q=0.1J热量的时间为t,由焦耳定律知

Q=I2Rt⑦

设棒ab匀速运动的速度大小为v,则产生的电动势为

E=Blv⑧

据闭合电路欧姆定律知

由运动学公式知在时间t内，棒ab的位移

x=vt⑩

力F做的功

W=Fx⑪

联立⑦⑧⑨⑩⑪，代入数据得

W=0.4J

13.(2011•浙江)如图甲所示，在水平面