培優(yōu)13講 電磁感應(yīng)綜合問題

2022年下學(xué)期雅禮洋湖實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三物理培優(yōu)第13講電磁感應(yīng)綜合問題1．(2022·課標(biāo)卷Ⅰ，18)如圖(a)，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示．線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，那么以下描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中，可能正確的選項(xiàng)是()2．(2022·課標(biāo)卷Ⅱ，20)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直．邊長為m、總電阻為Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖(a)所示．導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，cd邊于t＝0時(shí)刻進(jìn)入磁場．線框中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢取正)．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為TB．導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為m/sC．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D．在t＝s至t＝s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為N3.(2022·四川五校高三上學(xué)期聯(lián)考)如下圖，空間存在有界的勻強(qiáng)磁場，磁場上下邊界水平，方向垂直紙面向里，寬度為L.一邊長為L的正方形線框自磁場邊界上方某處自由下落，線框自開始進(jìn)入磁場區(qū)域到全部離開磁場區(qū)域的過程中，以下關(guān)于線框速度和感應(yīng)電流大小隨時(shí)間變化的圖象可能正確的選項(xiàng)是(線框下落過程中始終保持在同一豎直平面內(nèi)，且底邊與磁場邊界平行)()4．(2022·長郡中學(xué)高三實(shí)驗(yàn)班選拔考試)如下圖，x軸上方第一象限和第二象限分別有垂直紙面向里和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，現(xiàn)有四分之一圓形線框OMN繞O點(diǎn)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，假設(shè)規(guī)定線框中感應(yīng)電流I順時(shí)針方向?yàn)檎较?，從圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，那么感應(yīng)電流I及ON邊所受的安培力大小F隨時(shí)間t的變化示意圖正確的選項(xiàng)是()5．(2022·太原五中高三上學(xué)期月考)如圖甲所示，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ＝30°角固定，間距為L＝1m，質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其阻值忽略不計(jì)．空間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝T．P、M間接有阻值R1的定值電阻，Q、N間接變阻箱R.現(xiàn)從靜止釋放ab，改變變阻箱的阻值R，測得最大速度為vm，得到eq\f(1,vm)與eq\f(1,R)的關(guān)系如圖乙所示．假設(shè)軌道足夠長且電阻不計(jì)，重力加速度g取10m/s2.那么()A．金屬桿中感應(yīng)電流方向?yàn)閍指向bB．金屬桿所受安培力沿斜面向下C．定值電阻的阻值為1ΩD．金屬桿的質(zhì)量為1kg6.如下圖，豎直光滑導(dǎo)軌上端接入一定值電阻R，C1和C2是半徑都為a的兩圓形磁場區(qū)域，其區(qū)域內(nèi)的磁場方向都垂直于導(dǎo)軌平面向外，區(qū)域C1中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按B1＝b＋kt(k＞0)變化，C2中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B2，一質(zhì)量為m、電阻為r、長度為L的金屬桿AB穿過區(qū)域C2的圓心垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，并恰能保持靜止．那么()A．通過金屬桿的電流大小為eq\f(mg,B2L)B．通過金屬桿的電流方向?yàn)閺腂到AC．定值電阻的阻值為R＝eq\f(2πkB2a3,mg)－rD．整個(gè)電路的熱功率P＝eq\f(πkamg,2B2)7.(2022·銀川一中高三上學(xué)期第一次調(diào)研)如下圖，光滑金屬導(dǎo)軌AC、AD固定在水平面內(nèi)，并處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中．有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒以初速度v0從某位置開始在導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng)，最終恰好靜止在A點(diǎn)．在運(yùn)動(dòng)過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終構(gòu)成等邊三角形回路，且通過A點(diǎn)的總電荷量為q.導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的接觸電阻值恒為R，其余電阻不計(jì)，那么()A．該過程中導(dǎo)體棒做勻減速運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為eq\f(v0,2)時(shí)，回路中感應(yīng)電流小于初始時(shí)的一半C．開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成回路的面積為eq\f(qR,B)D．該過程中接觸電阻產(chǎn)生的熱量為eq\f(1,8)mveq\o\al(2,0)8．(2022·無錫市高三第一學(xué)期質(zhì)檢)在傾角為θ足夠長的光滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場，磁場方向一個(gè)垂直斜面向上，另一個(gè)垂直斜面向下，寬度均為L，如下圖．一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形線框，在t＝0時(shí)刻以速度v0進(jìn)入磁場，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)經(jīng)過時(shí)間t0，線框ab邊到達(dá)gg′與ff′中間位置時(shí)，線框又恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)ab邊剛越過ff′時(shí)，線框加速度的大小為gsinθB．t0時(shí)刻線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為eq\f(v0,4)C．t0時(shí)間內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(3,2)mgLsinθ＋eq\f(15,32)mveq\o\al(2,0)D．離開磁場的過程中線框?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)9．(2022·鄭州一中高三上學(xué)期入學(xué)測試)如下圖，光滑的輕質(zhì)定滑輪上繞有輕質(zhì)柔軟細(xì)線，線的一端系一質(zhì)量為2m的重物，另一端系一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬桿．在豎直平面內(nèi)有足夠長的平行金屬導(dǎo)軌PQ、EF，其間距為L.在Q、F之間連接有阻值為R的電阻，其余電阻不計(jì)．一勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.開始時(shí)金屬桿置于導(dǎo)軌下端QF處，將重物由靜止釋放，當(dāng)重物下降h時(shí)恰好到達(dá)穩(wěn)定速度而后勻速下降．運(yùn)動(dòng)過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)一切摩擦和接觸電阻，重力加速度為g.(1)求重物勻速下降時(shí)的速度v；(2)求重物從釋放到下降h的過程中，電阻R中產(chǎn)生的熱量QR；(3)設(shè)重物下降h時(shí)的時(shí)刻t＝0，此時(shí)速度為v0，假設(shè)從t＝0開始，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸減小，且金屬桿中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流，試寫出B隨時(shí)間t變化的關(guān)系．10．(2022·天津卷，12)電磁軌道炮利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度，其原理可用來研制新武器和航天運(yùn)載器．電磁軌道炮示意如圖，圖中直流電源電動(dòng)勢為E，電容器的電容為C.兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距離為l，電阻不計(jì)．炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN，垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸．首先開關(guān)S接1，使電容器完全充電．然后將S接至2，導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感