高考物理冲刺：巩固练习-电磁感应中的力电综合问题

一、选择题

L如图（a）,圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q,

P和Q共油，Q中通有变化电流，电流随时间变做勺规律如图（b）所示,P所

受的引力为G,桌面对P的支持力为5,则产产甲

（）S:

A.6时刻外＞G

B./,时刻九＞G

C.L时刻A〈G

D./■时刻&=G

2、如图，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落,在下落过程中，下

列判断中正确的是（

A.金属环在下落过程中的机械能守恒

B.金属环在下落过程动能的增加量小于其重力势能的戒少量

C.金属环的机械能先减小后增大

D.磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力

3、一质量为m的金属杆ab，以一定的初速度V。从f滑平行金属导轨崛向

上滑行，导轨平面与水平面成30°角，两导轨上端用一电阻R相连，如图所示，

B.电阻R上产生的热B向上滑彳亍时大于向下滑行时

C.通过电阻R的电量向上滑行时大于向下滑行时

D.杆ab受到的磁场力的冲量向上滑行时大于向下滑行时

4、如图所示，闭合矩形导体线椎abed从高处自由下落，在ab边开始进入匀

强磁场XJ入磁场这段时间内，线框的速度v胞时间t变化的图象可能

5、甲、乙两个完全相同的胴环可绕固定轴0。'旋转.当给以相同的初速度开

始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环署

于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与'：：

磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直,如图

所示，当甲.乙两环同时以相同的初速度开始转动后，则te

田a

下列

判断正确的是（）

A.甲环先停B.乙环先停

C.两环同时停下D.无法判断两环停止的先后

6、如图所示,一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下,进入匀强磁场中,然

后再从磁场中穿出.已知匀强磁场区域的宽度大于线框的高度h,那么下列说法

中正确的是（）

①^框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生[~~।

②战框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生-……-

XX

③线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能变成电能XX

④^个线框都在磁场中运动时，机械能转变成电能-一・二•,

c.dXD@D.①©

7、如图所示，两粗细相同的胴、铁导线，圉成半径相同的线圈，放在同一变化

的磁场中,以下判断正确的是（）«XXXX

仅供

MXX

A.两线圈内产生的感应电动均大小相等

B,两线圈内产生的感应电流大小相等

C.在相同时间内，胴导线产生的电热较多

D.在相同时间内，通过铜导线臬一截面的电员较多

8、如图所示，一个矩形线圈分别以速度VI和V2（V2=2VL）匀速迸入匀强磁场,

此两个过程闭合线圈中电流分别是I】、12,通过某一截面的电量分别是qi、qz,

两线圈的电功率分别是PKPZ,外力所做的功分别是W】、

XXX

W2,以下谕去正确的是（）I一_l_4yxx

A.Ii：b=l:2------'xxx

B.qi:q2=l:2

C.PI：P2=1：2

D.Wi：W2=l:2

9、如图所示，当条形磁体突然向闭合铜环运动时，以下说法正确的是（）

A.若铜环向右运动，违背能的转化和守恒定律力

B.铜环向左运动违背能的转化和守恒定律册二［：

C.铜环向左运动不违背能的转化和守恒定律V

D.无论铜环如何运动都不违背能的转修。守恒定律

10、如图所示，有一边长为L的正方形导线框，质量为m,由高H处自由下落r

其下边ab进入匀强磁场区后，线圈开始做减速运动,直到其上边cd刚刚穿出

磁场时，速度减为ab边进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L,线

框在穿越匀强磁场过程中发出的焦耳热为（）nr

A.2mgLb

L

"TIT

B.2mgL+mgH

2m山+—ingH

4

二、填空题

L如图，金属棒ab置于水平放首的U形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强

磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半

径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内.当金.fa

c|---------------------

届棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静LOi',

止开始向右运动后，圆环L有（填收缩、扩J——乂-

张）趋势，圆环内产生的感应电流

（填变大、变小、不变\

2、如图所示，矩形导或框会直边边长为L,质量为m,从臬一高度竖直落入破

感应强度为B的水平匀强磁场中,磁场高度为d,目d>L.线框ab边进入磁

场时口：i框cd边刚要离开磁场时又恰好匀速r则线框全过程中产生的

a0

电能彳

3、如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,

具右端接有阻值为R的电阻，整个装者处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀

强迸场中.一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两

导轨保持良好接触，H与导轨之间的动摩擦因数为〃。“川

观杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始/yK

沿导轨运动距离L时，速度怡好达到最大（运动过程中一|q|I

杆始终与导轨保持垂直\设杆接入电路的电阻为r,导

轨电阻不计，重力加速度大小为g.则此过程杆的速度最大值为；流过

电阻R的电国为；恒力F做的功与安倍力做的功之和

杆动能的变化量.(填大于、小于、等于)

三、计算题

如图所示，abed是由粗裸洞导线连接两个定值电阻组勺闭合电形导体柜，

水平放冒，金属棒ef与ab及cd边垂直，并接触良好，空间存在着匀强磁场.

破感应强度大小为B,方向竖直向下，已知电阻

-R=3R，其它部分的电阻都可忽略不计，

ab及cd边相距为L,给ef棒施力D-个与棒垂直的

恒力F,求

(1)ef棒做匀速运动时的速度多大？

(2)当ef棒做匀速运动时，电阻凡消耗的电功率多大？

2.固定在匀强磁场中的正方形导线框abed.各边长I,其中ab是一段电阻为

R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的福陇磁场的磁感应强度为B,方

nb，现有一与ab段所用材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架

到所示，以恒定速度v从ad滑向be,当PQ滑过；的距离时，

Z的电流是多大?方向如何？

Q

3、如图，一直导体棒质量为m、长为I、电阻为r,其两端放在位于水平面内间

距也为I的光滑曲亍导轨上,并与之密接；棒左两导轨之间连接一可控制的负

载电阻(图中未画出)；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B,方

向垂直于导轨所在平面一开始时，给导体棒一个平行于导物的初速度%,在棒的

运动速度由环减小至4的过程中,通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度I

保持一工产*-J一斑场中运动.若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感

XXX£X

应电KTXX战电阻上消耗的平均功率.

XXXMX

4、如图所示，水平的平行虚线间距为d=50cm,其间有B=LOT的匀强磁场.

一个正方形线圈边长为l=10cm,线圈质量m=100g,电

阻为R=0.20Q.开始时,线圈的下边缘到磁场上边缘的距

高为h=80cm.格线鹿由好止释放，其下边缘刚进入磁场

和刚穿出磁场时的速度相等.取g=10m/$2,求；

(1)线圈下边缘刚进入磁场时，线媵产生电流的大“厢方

向；

(2)线圈进入磁场过程中产生的电热Q.

【答案与解析】

二选择题

L【答案】AD

【解析"时刻Q的磁场将强通过P的力增大,P有向下运动的趋势故打>G,

A对；乙时刻Q中无磁场，C错；而，?、乙时刻Q的磁场不变，故Q对P无磁

作用，有优.三G,D对.

2、【答案】B

【解析】金属环在下落过程中，具中的磁通铝发生变化，闭合金属环中会产生感

应电流,金属环要受到磁场力的作用，机械能不守恒.A错.由能量守恒,金属

环重力势能的减少量等于其动能的增加量和在金属环中产生的电能之和，B对.

在下落过程中机械能变为电能,机械能减小，C崎。当金属环下落到磁铁中央位

置时，金属环中的磁通量不变，其中无感应电流，和磁铁间无磁场力的作用，祓

铁所受重力等于桌面对它的支持力，由牛顿第三定律，磁铁对桌面的压力等于桌

面对磁铁的支持力等于磁铁的重力，D错.

3、【答案】B

【解析】导体上行做^4速运动，下行做变加速运动，如果下彳强动是上行运动

的逆过程，则上下时间相等，但下行的合力比上行的合力小，所以，上行的时间

短.A错.

在金属棒运动中任意时刻受到的安培力尼=喀，做功功率P=,在上

行和下行到同一位置时相比，上行的速度比下行的速度大，故安培力瞬时功率是

上行的大，可以得出，上行过程安培力的功比下行过程做功多，所以上行产生的

热量也多，B正确。_

闭合回路的磁通量发生变化时则后=包，电流7=1，所以通过导体截面的电量

ZR

g=7，=W,即上行下行两过程通过的电量相等.C错.

H

无论上行还是下行，安培力都是变力,安培力的冲量可以任意取很小一段时

间加来研究（窗元法1在这段时间内可以把安培力看成恒力处理,则由动量定

理：

再运用微积分的思想,全程安培力的冲量”=8句，其中q为整个过程中通过导

体的电量.因上行和下行过程通过的电量相等，所以，安培力的冲星也大〃厢等r

D措.

4、【答案】ACD

【解析】根据牛硕第二定律即X-6="口安培力6=卓,

代入上式防《一手=，，心，由此分析，可以做匀速运动，不可能做匀加速运动,

A

可以做加速度减小的加速运动最后匀速，可以做加速度减小的减速运动最后匀

速.

5.【答案】B

【解析】甲环转动过程中，磁通量为零没有变化，回路中没有感应电流产生.乙

坏转动过程中穿过它的磁通量发生变化，回路中有感应电流产生.也就是说，乙

环转动的动能不断转化为回路的电能，而先停止，故B正确.

6、【答案】B

【解析】线程只在进入或穿出磁场的过程包围的磁通量发生变化，产生感应电流.

这些过程中重力克服安培力锄功，格机械能转化为电能.故选项B正确.

7、【答案】ACD

【解析】由法拉第电磁感应定律E=”包=S"知，此两环中产生的感应电动

ArA/

势相等；

因为铜环的电阻小于铁环的电阻，所以铜环中电流大于铁环中的电流；

相同时间内铜环中产生的热用QA/大于铁环中产生的热量

逋过铜环的电量q=IAt较铁环多，故选项ACD正确。

8、【答案】AD

【解析】回路中的感应电流/=4=竽；回路中的电功率产=与=空亡；

nf\nK

这一过程穿过某一截面的电量4=手，电量相等；

所做的功汗=仆=巴?一=三3，可见选项'D正确。

HvR

9、【答案】B

【解析】如果环向左运动，与破体表现为相互吸引，则磁体的动能增加的同时,

环中产生的电能也增加，违背能量守恒定律，所以B选项正确.

10、【答案】C

【解折】线圈在穿过匀强磁场过程中，减少的机械能转变成焦耳热.

线圈减少面力势能2mgI,减少动能=：加片"，

其中v为线圈开始减速运动时的速度.

所以线圈减少的机械熊为加好★卬斤，选项C正确.

二.填空题

，【答案】收缩,变小

【解析】由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，则abed回路中产生逆时

针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场，随着金属棒向右

加速运动，圆环的磁通量将增大，依据楞次定律可知，圆环格有收缩的趋势以

阻碍圆环的磁通量将增大；又由于金属棒向右运动的加速度砌',单位时间内

磁通量的变化率减小，所以在圆球中产生的顾应电流不断减小.

2、【答案］mg（d+L）

【解析】线圈下落的高度为d+L,根据能量守恒定律,重力势能的减少量等于

线框在全过程中产生的电能.

-4----r-较---安---】----“-----（--卜-.--一--1--i--m--g-X--K--+--r--）,.q'BdL.产十彳.

［解析］当杆出曝大速度时,FS用=0得一伊一个y.'）；

流过电阻R的电量由公式。=瑞%=淄枭=黑；在棒从开始到达到最大速

度的过程中由动能定理有：必TW,+W*=zlE一其中咒=-再砍，WL-Q,

恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量与回珞产生的焦耳热之

和，恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量与克服摩擦力做的

功之和。

三、计算题

6F18尸

L【答案】(1)P=(2)

5B1：H25B*R'

【解析】(1)感应电动势£=乩1，

■3感应电流/邛,

“十凡5人«oi/ivo

匀速运动时拉力等于安培力八一iili.-丝产-F

匀速运动时的速度1=-^-.

SB'LR.R'/2V2iocs

(2)必与此并联，凡消耗的电功率飞著二号=忐，*

%上KZDOLK

2、【答案】［粤，方向从a到P。

IIti

【解析】PQ滑动时，产生的感应电动势为小①aR/3/-2JU3

应用右手定则判断出电流方向从P到Q,Q点电势高，H2，'一

是电源的正