高考物理二輪專題：電磁感應現象中的綜合應用問題

PAGE電磁感應現象中的綜合應用問題1.如圖所示,兩根相距為l的平行直導軌ab、cd,b、d間連有一定值電阻R,導軌電阻可忽略不計。MN為放在ab和cd上的一導體桿,與ab垂直,其電阻也為R。整個裝置處于勻強磁場中,磁感應強度的大小為B,磁場方向垂直于導軌所在平面(指向圖中紙面內)?，F對MN施力使它沿導軌方向以速度v(如圖)做勻速運動。令U表示MN兩端電壓的大小,則()A.U=12Blv,流過定值電阻R的感應電流由b到B.U=12Blv,流過定值電阻R的感應電流由d到C.U=Blv,流過定值電阻R的感應電流由b到dD.U=Blv,流過定值電阻R的感應電流由d到b2.(多選)如圖所示,材料和粗細完全一樣的導線繞成單匝線圈ABCD和EFGH,它們分別繞成扇形,扇形的內徑r=0.2m,外徑為R=0.5m,它們處于同一個圓面上,扇形ABCD對應的圓心角為30°,扇形EFGH對應的圓心角為60°。在BCGF圓形區(qū)域內有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度均勻增大。則()A.線圈ABCD中電流的方向為ADCBAB.線圈ABCD和線圈EFGH中電動勢之比為1∶2C.線圈ABCD和線圈EFGH中電流之比為1∶1D.線圈ABCD和線圈EFGH中產生的電功率之比為1∶23.(多選)如圖所示,等邊閉合三角形線框,開始底邊與勻強磁場的邊界平行且重合,磁場的寬度大于三角形的高度,線框由靜止釋放,穿過該磁場區(qū)域,不計空氣阻力,則下列說法正確的是()A.線框進磁場過程中感應電流為順時針方向B.線框底邊剛進入和剛穿出磁場時線圈的加速度大小可能相同C.線框出磁場的過程,可能做先減速后加速的直線運動D.線框進出磁場過程,通過線框的電荷量不同4.(多選)如圖甲所示,abcd是位于豎直平面內的正方形閉合金屬線框,金屬線框的質量為m,電阻為R。在金屬線框的下方有一勻強磁場區(qū)域,MN和PQ是勻強磁場區(qū)域的水平邊界,并與線框的bc邊平行。磁場方向垂直于線框平面向里?，F使金屬線框從MN上方某一高度處由靜止開始下落,如圖乙是金屬線框由開始下落到bc剛好運動到勻強磁場PQ邊界的v-t圖像,圖中數據均為已知量,重力加速度為g,不計空氣阻力。下列說法正確的是()A.0~t1段直線的斜率大于t2~t3段直線的斜率B.磁場的寬度一定大于v1(t2-t1)C.磁場的磁感應強度為1D.金屬線框在0~t3的時間內所產生的熱量為mgv1(t2-t1)5.(多選)如圖所示,相距為d的兩水平線L1和L2分別是水平向里的勻強磁場的邊界,磁場的磁感應強度為B,正方形線框abcd邊長為L(L<d)、質量為m,電阻為R。將線框在磁場上方高h處由靜止釋放,ab邊剛進入磁場和穿出磁場時的速度恰好相等。則在線框全部穿過磁場的過程中()A.ab邊剛進入磁場時ab兩端的電勢差為BL2B.感應電流所做功為mgdC.感應電流所做功為2mgdD.線框最小速度為v=26.(多選)如圖所示,水平面上有相距為L的兩光滑平行金屬導軌,導軌上靜止放有金屬桿a和b,兩桿均位于勻強磁場的左側,讓桿a以速度v向右運動,當桿a與桿b發(fā)生彈性碰撞后,兩桿先后進入右側的磁場中,當桿a剛進入磁場時,桿b的速度剛好為a的一半。已知桿a、b的質量分別為2m和m,接入電路的電阻均為R,其他電阻忽略不計,設導軌足夠長,磁場足夠大,則()A.桿a與桿b碰撞后,桿a的速度為v3B.桿b剛進入磁場時,通過b的電流為2C.從b進入磁場至a剛進入磁場時,該過程產生的焦耳熱為78mvD.桿a、b最終具有相同的速度,大小為27.(多選)如圖所示,邊長為L電阻不計的n匝正方形金屬線框位于豎直平面內,連接的小燈泡的額定功率、額定電壓分別為P、U,線框及小燈泡的總質量為m,在線框的下方有一勻強磁場區(qū)域,區(qū)域寬度為l,磁感應強度方向與線框平面垂直,其上、下邊界與線框底邊均水平。線框從圖示位置開始由靜止下落,穿越磁場的過程中,小燈泡始終正常發(fā)光。則()A.有界磁場寬度l<LB.磁場的磁感應強度應為mgUC.線框勻速穿越磁場,速度恒為PD.線框穿越磁場的過程中,燈泡產生的焦耳熱為mgL8.(多選)如圖,方向豎直向下的勻強磁場中有兩根位于同一水平面內的足夠長的平行金屬導軌,兩相同的光滑導體棒ab、cd靜止在導軌上。t=0時,棒ab以初速度v0向右滑動。運動過程中,ab、cd始終與導軌垂直并接觸良好,兩者速度分別用v1、v2表示,回路中的電流用I表示。下列圖像中可能正確的是()9.如圖所示，閉合導線框的質量可以忽略不計，將它從圖示位置勻速拉出勻強磁場.若第一次用0.3s時間拉出，外力做的功為W1，通過導線截面的電荷量為q1；第二次用0.9s時間拉出，外力所做的功為W2，通過導線截面的電荷量為q2，則（）A.W1<W2，q1<q2B.W1<W2，q1=q2C.W1>W2，q1=q2D.W1>W2，q1>q210．如圖甲所示，水平面上兩根足夠長的金屬導軌平行固定放置，間距為L，一端通過導線與阻值為R的電阻連接。導軌上放一質量為m的金屬桿，金屬桿、導軌的電阻均忽略不計，勻強磁場垂直導軌平面向下。用與導軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動。當改變拉力的大小時，相對應的勻速運動速度v也會變化，v和F的關系如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．金屬桿在勻速運動之前做勻加速直線運動B．a點電勢高于b點電勢C．由圖像可以得出B、L、R三者的關系式為D．當恒力F=4N時，電阻R上消耗的最大電功率為24W二、填空題11.兩個閉合的金屬環(huán)，穿在一根光滑的絕緣桿上，如圖所示，當條形磁鐵的S極自右向左插向圓環(huán)時，環(huán)的運動情況是。12.如圖，導體軌道OPQS固定，其中PQS是半圓弧，Q為半圓弧的中點，O為圓心．軌道的電阻忽略不計．OM是有一定電阻、可繞O轉動的金屬桿，M端位于PQS上，OM與軌道接觸良好．空間存在與半圓所在平面垂直的勻強磁場，磁感應強度的大小為B.現使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時針轉到OS位置并固定(過程Ⅰ)；再使磁感應強度的大小以一定的變化率從B增加到B′(過程Ⅱ)．在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過OM的電荷量相等，則eq\f(B′,B)等于。三、計算題13.一種重物緩降裝置利用電磁感應現象制成,其物理模型如圖所示,半徑為L的銅軸上焊接一個外圓半徑為3L的銅制圓盤,銅軸上連接輕質絕緣細線,細線纏繞在銅軸上,另一端懸掛著一個重物,從靜止釋放后整個圓盤可以在重物的作用下一起轉動,整個裝置位于垂直于圓盤面的勻強磁場中,銅軸的外側和大圓盤的外側通過電刷及導線和外界的一個燈泡相連,電磁感應中產生的電流可以通過燈泡而使燈泡發(fā)光,如果已知磁感應強度為B,燈泡電阻恒為R,額定電壓為U,重力加速度為g,不計一切摩擦阻力,除了燈泡以外的其余電阻不計。(1)當燈泡正常工作時圓盤轉動的角速度的大小是多少?(2)如果繩子足夠長,銅軸所處高度足夠高,重物質量m滿足什么條件才能使燈泡不燒毀。14.如圖所示,勻強磁場中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與磁場垂直。已知線圈的匝數N=100,邊長ab=1.0m、bc=0.5m,電阻r=2Ω。磁感應強度B在0~1s內從零均勻變化到0.2T。在1~5s內從0.2T均勻變化到-0.2T,取垂直紙面向里為磁場的正方向。求:(1)0.5s時線圈內感應電動勢的大小E和感應電流的方向;(2)在1~5s內通過線圈的