高考物理 考前三个月专题训练12 电磁感应中的综合问题 新人教版

专题七电磁感应和电路训练12电磁感应中的综合问题一、单项选择题1.(·福建理综·18)如图1所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合．若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则下图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是 ()图12．(·北京市海淀区5月模拟练习19题)某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验，实验装置如图2甲所示．在大线圈Ⅰ中放置一个小线圈Ⅱ，大线圈Ⅰ与多功能电源连接．多功能电源输入到大线圈Ⅰ的电流i1的周期为T，且按图乙所示的规律变化，电流i1将在大线圈Ⅰ的内部产生变化的磁场，该磁场磁感应强度B与线圈中电流i的关系为B＝ki1(其中k为常数)．小线圈Ⅱ与电流传感器连接，并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈Ⅱ中感应电流i2随时间t变化的图象．若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大，则下列四图所示图象中可能正确反映i2－t图象变化的是(四图中分别以实线和虚线表示调整前、后的i2－t图象) ()图23．(·山东潍坊市第一次模拟)如图3所示，水平地面上方矩形虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，两个闭合线圈Ⅰ和Ⅱ分别用同种导线绕制而成，其中Ⅰ是边长为L的正方形，Ⅱ是长2L、宽L的矩形，将两线圈从图示位置同时由静止释放．线圈下边进入磁场时，Ⅰ立即做一段时间的匀速运动．已知两线圈在整个运动过程中，下边始终平行于磁场上边界，不计空气阻力，则 图3A．下边进入磁场时，Ⅱ也立即做一段时间的匀速运动B．从下边进入磁场开始的一段时间内，线圈Ⅱ做加速度不断减小的加速运动C．从下边进入磁场开始的一段时间内，线圈Ⅱ做加速度不断减小的减速运动D．线圈Ⅱ先到达地面二、双项选择题4．(·山东理综·20)如图4所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是 ()图4A．P＝2mgvsinθB．P＝3mgvsinθC．当导体棒速度达到eq\f(v,2)时加速度大小为eq\f(g,2)sinθD．在速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功5．(·湖北襄阳市调研)如图5甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1L2之间、L3L4之间存在匀强磁场，大小均为1T，方向垂直于虚线所在平面．现有一矩形线圈abcd，宽度cd＝L＝0.5m，质量为0.1kg，电阻为2Ω，将其从图示位置由静止释放(cd边与L1重合)，速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，已知t1～t2的时间间隔为0.6s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向．(重力加速度g取10m/s2)则图5A．在0～t1时间内，通过线圈的电荷量为0.25CB．线圈匀速运动的速度大小为8m/sC．线圈的长度为1mD．0～t3时间内，线圈产生的热量为4.2J6．(·甘肃省第一次模拟)在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图6所示的PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大．用单位长度电阻为R的均匀金属丝制成一个直径为a、质量为m的金属圆环，使其以垂直于磁场方向的水平速度v从图中实线所示位置开始运动，且圆环平面始终垂直于磁场，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，圆环的速度为eq\f(v,2)，则下列说法正确的是()图6A．此时圆环中的电功率为eq\f(4B2a2v2,R)B．此时圆环的加速度为eq\f(B2av,πmR)C．此过程中通过金属丝横截面积的电荷量为eq\f(Ba,4R)D．此过程中回路产生的焦耳热为0.75mv2三、简答题7．(·山东威海市第一次模拟12题)如图7所示，正方形导线框abcd，每边长为L，ab边的质量为m，且质量分布均匀，其它边质量不计，导线框的总电阻为R，cd边与光滑固定转轴OO′相连，线框可绕OO′轴自由转动，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中．现将线框拉至水平位置，由静止开始释放，经时间t，ab边到达最低点，此时ab边的角速度为ω.不计空气阻力．求：图7(1)在t时间内通过导线横截面的电荷量q为多少；(2)在最低点时ab边受到的安培力大小和方向；(3)在最低点时ab边受到ca边的拉力大小；(4)在t时间内线框中产生的热量．8．(·辽宁省实验中学、东北师大附中、哈师大附中第二次联考25题)如图8所示，倾角为30°、足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L1＝0.4m，B1＝5T的匀强磁场垂直导轨平面向上．一质量m＝1.6kg的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，其电阻r＝1Ω.金属导轨上端连接右侧电路，R1＝1Ω，R2＝1.5Ω.R2两端通过细导线连接质量M＝0.6kg的正方形金属框cdef，正方形边长L2＝0.2m，每条边电阻r0为1Ω，金属框处在一方向垂直纸面向里、B2＝3T的匀强磁场中．现将金属棒由静止释放，不计其他电阻及滑轮摩擦，g取10m/s2.(1)若将电键S断开，求棒下滑过程中的最大速度．(2)若电键S闭合，每根细导线能承受的最大拉力为3.6N，求细导线刚好被拉断时棒的速度．(3)若电键S闭合后，从棒释放到细导线被拉断的过程中，棒上产生的电热为2J，求此过程中棒下滑的高度(结果保留一位有效数字)．图89．(·陕西省五校第二次模拟25题)如图9所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计．一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ，棒与导轨的接触电阻不计．导轨左端连有阻值为2R的电阻，在电阻两端接有电压传感器并与计算机相连．轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场(a>b)，磁感应强度为B.金属棒初始时位于OO′处，与第一段磁场相距2a图9(1)若金属棒有向右的初速度v0，为使金属棒保持v0的速度一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力．求金属棒进入磁场前拉力F1的大小和进入磁场后拉力F2的大小．(2)在(1)的情况下，求金属棒从OO′开始运动到刚离开第n段磁场过程中，拉力所做的功．(3)若金属棒初速度为零，现对其施以水平向右的恒定拉力F，使棒穿过各段磁场，发现计算机显示出的电压随时间以固定的周期做周期性变化．请在图10给定的坐标系中定性地画出计算机显示的图象(从金属棒进入第一段磁场计时)．图10(4)在(3)的情况下，求金属棒从OO′处开始运动到刚离开第n段磁场整个过程中导轨左端电阻上产生的热量，以及金属棒从第n段磁场穿出时的速度．10．(·全国·24)如图11，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计．在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡．整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直．现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放．金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好．已知某时刻后两灯泡保持正常发光．重力加速度为g.求：图11(1)磁感应强度的大小；(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率．11．两根光滑的长直金属导轨MN、M′N′平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M′处接有如图12所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C.长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中．ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为x的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q.求：图12(1)ab运动速度v的大小．(2)电容器所带的电荷量q.答案1．B2．D3．C4．AC5．AB6．BC7．(1)BL2/R(2)eq\f(B2L3ω,R)方向水平向右(3)eq\f(1,2)(mg＋mω2L)(4)mgL－mω2L2/28．(1)7m/s(2)3.75m/s(3)1m9．(1)μmgμmg＋eq\f(B2L2v0,3R)(