高考物理 考前三個月專題訓練12 電磁感應中的綜合問題 新人教版

專題七電磁感應和電路訓練12電磁感應中的綜合問題一、單項選擇題1.(·福建理綜·18)如圖1所示，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合．若取磁鐵中心O為坐標原點，建立豎直向下為正方向的x軸，則下圖中最能正確反映環(huán)中感應電流i隨環(huán)心位置坐標x變化的關(guān)系圖象是 ()圖12．(·北京市海淀區(qū)5月模擬練習19題)某學生設(shè)計了一個驗證法拉第電磁感應定律的實驗，實驗裝置如圖2甲所示．在大線圈Ⅰ中放置一個小線圈Ⅱ，大線圈Ⅰ與多功能電源連接．多功能電源輸入到大線圈Ⅰ的電流i1的周期為T，且按圖乙所示的規(guī)律變化，電流i1將在大線圈Ⅰ的內(nèi)部產(chǎn)生變化的磁場，該磁場磁感應強度B與線圈中電流i的關(guān)系為B＝ki1(其中k為常數(shù))．小線圈Ⅱ與電流傳感器連接，并可通過計算機處理數(shù)據(jù)后繪制出小線圈Ⅱ中感應電流i2隨時間t變化的圖象．若僅將多功能電源輸出電流變化的頻率適當增大，則下列四圖所示圖象中可能正確反映i2－t圖象變化的是(四圖中分別以實線和虛線表示調(diào)整前、后的i2－t圖象) ()圖23．(·山東濰坊市第一次模擬)如圖3所示，水平地面上方矩形虛線區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，兩個閉合線圈Ⅰ和Ⅱ分別用同種導線繞制而成，其中Ⅰ是邊長為L的正方形，Ⅱ是長2L、寬L的矩形，將兩線圈從圖示位置同時由靜止釋放．線圈下邊進入磁場時，Ⅰ立即做一段時間的勻速運動．已知兩線圈在整個運動過程中，下邊始終平行于磁場上邊界，不計空氣阻力，則 圖3A．下邊進入磁場時，Ⅱ也立即做一段時間的勻速運動B．從下邊進入磁場開始的一段時間內(nèi)，線圈Ⅱ做加速度不斷減小的加速運動C．從下邊進入磁場開始的一段時間內(nèi)，線圈Ⅱ做加速度不斷減小的減速運動D．線圈Ⅱ先到達地面二、雙項選擇題4．(·山東理綜·20)如圖4所示，相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌與水平面的夾角為θ，上端接有定值電阻R，勻強磁場垂直于導軌平面，磁感應強度為B.將質(zhì)量為m的導體棒由靜止釋放，當速度達到v時開始勻速運動，此時對導體棒施加一平行于導軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為P，導體棒最終以2v的速度勻速運動．導體棒始終與導軌垂直且接觸良好，不計導軌和導體棒的電阻，重力加速度為g.下列選項正確的是 ()圖4A．P＝2mgvsinθB．P＝3mgvsinθC．當導體棒速度達到eq\f(v,2)時加速度大小為eq\f(g,2)sinθD．在速度達到2v以后勻速運動的過程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功5．(·湖北襄陽市調(diào)研)如圖5甲所示，在豎直方向上有四條間距相等的水平虛線L1、L2、L3、L4，在L1L2之間、L3L4之間存在勻強磁場，大小均為1T，方向垂直于虛線所在平面．現(xiàn)有一矩形線圈abcd，寬度cd＝L＝0.5m，質(zhì)量為0.1kg，電阻為2Ω，將其從圖示位置由靜止釋放(cd邊與L1重合)，速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，t1時刻cd邊與L2重合，t2時刻ab邊與L3重合，t3時刻ab邊與L4重合，已知t1～t2的時間間隔為0.6s，整個運動過程中線圈平面始終處于豎直方向．(重力加速度g取10m/s2)則圖5A．在0～t1時間內(nèi)，通過線圈的電荷量為0.25CB．線圈勻速運動的速度大小為8m/sC．線圈的長度為1mD．0～t3時間內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為4.2J6．(·甘肅省第一次模擬)在光滑的水平地面上方，有兩個磁感應強度大小均為B，方向相反的水平勻強磁場，如圖6所示的PQ為兩個磁場的邊界，磁場范圍足夠大．用單位長度電阻為R的均勻金屬絲制成一個直徑為a、質(zhì)量為m的金屬圓環(huán)，使其以垂直于磁場方向的水平速度v從圖中實線所示位置開始運動，且圓環(huán)平面始終垂直于磁場，當圓環(huán)運動到直徑剛好與邊界線PQ重合時，圓環(huán)的速度為eq\f(v,2)，則下列說法正確的是()圖6A．此時圓環(huán)中的電功率為eq\f(4B2a2v2,R)B．此時圓環(huán)的加速度為eq\f(B2av,πmR)C．此過程中通過金屬絲橫截面積的電荷量為eq\f(Ba,4R)D．此過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為0.75mv2三、簡答題7．(·山東威海市第一次模擬12題)如圖7所示，正方形導線框abcd，每邊長為L，ab邊的質(zhì)量為m，且質(zhì)量分布均勻，其它邊質(zhì)量不計，導線框的總電阻為R，cd邊與光滑固定轉(zhuǎn)軸OO′相連，線框可繞OO′軸自由轉(zhuǎn)動，整個裝置處在磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中．現(xiàn)將線框拉至水平位置，由靜止開始釋放，經(jīng)時間t，ab邊到達最低點，此時ab邊的角速度為ω.不計空氣阻力．求：圖7(1)在t時間內(nèi)通過導線橫截面的電荷量q為多少；(2)在最低點時ab邊受到的安培力大小和方向；(3)在最低點時ab邊受到ca邊的拉力大?。?4)在t時間內(nèi)線框中產(chǎn)生的熱量．8．(·遼寧省實驗中學、東北師大附中、哈師大附中第二次聯(lián)考25題)如圖8所示，傾角為30°、足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ相距L1＝0.4m，B1＝5T的勻強磁場垂直導軌平面向上．一質(zhì)量m＝1.6kg的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導軌上，且始終與導軌接觸良好，其電阻r＝1Ω.金屬導軌上端連接右側(cè)電路，R1＝1Ω，R2＝1.5Ω.R2兩端通過細導線連接質(zhì)量M＝0.6kg的正方形金屬框cdef，正方形邊長L2＝0.2m，每條邊電阻r0為1Ω，金屬框處在一方向垂直紙面向里、B2＝3T的勻強磁場中．現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，不計其他電阻及滑輪摩擦，g取10m/s2.(1)若將電鍵S斷開，求棒下滑過程中的最大速度．(2)若電鍵S閉合，每根細導線能承受的最大拉力為3.6N，求細導線剛好被拉斷時棒的速度．(3)若電鍵S閉合后，從棒釋放到細導線被拉斷的過程中，棒上產(chǎn)生的電熱為2J，求此過程中棒下滑的高度(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)．圖89．(·陜西省五校第二次模擬25題)如圖9所示，兩根相距為L的金屬軌道固定于水平面上，導軌電阻不計．一根質(zhì)量為m、長為L、電阻為R的金屬棒兩端放于導軌上，導軌與金屬棒間的動摩擦因數(shù)為μ，棒與導軌的接觸電阻不計．導軌左端連有阻值為2R的電阻，在電阻兩端接有電壓傳感器并與計算機相連．軌道平面上有n段豎直向下的寬度為a、間距為b的勻強磁場(a>b)，磁感應強度為B.金屬棒初始時位于OO′處，與第一段磁場相距2a圖9(1)若金屬棒有向右的初速度v0，為使金屬棒保持v0的速度一直向右穿過各磁場，需對金屬棒施加一個水平向右的拉力．求金屬棒進入磁場前拉力F1的大小和進入磁場后拉力F2的大小．(2)在(1)的情況下，求金屬棒從OO′開始運動到剛離開第n段磁場過程中，拉力所做的功．(3)若金屬棒初速度為零，現(xiàn)對其施以水平向右的恒定拉力F，使棒穿過各段磁場，發(fā)現(xiàn)計算機顯示出的電壓隨時間以固定的周期做周期性變化．請在圖10給定的坐標系中定性地畫出計算機顯示的圖象(從金屬棒進入第一段磁場計時)．圖10(4)在(3)的情況下，求金屬棒從OO′處開始運動到剛離開第n段磁場整個過程中導軌左端電阻上產(chǎn)生的熱量，以及金屬棒從第n段磁場穿出時的速度．10．(·全國·24)如圖11，兩根足夠長的金屬導軌ab、cd豎直放置，導軌間距離為L，電阻不計．在導軌上端并接兩個額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡．整個系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應強度方向與導軌所在平面垂直．現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放．金屬棒下落過程中保持水平，且與導軌接觸良好．已知某時刻后兩燈泡保持正常發(fā)光．重力加速度為g.求：圖11(1)磁感應強度的大小；(2)燈泡正常發(fā)光時導體棒的運動速率．11．兩根光滑的長直金屬導軌MN、M′N′平行置于同一水平面內(nèi)，導軌間距為l，電阻不計，M、M′處接有如圖12所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C.長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導軌放置，導軌處于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中．a(chǎn)b在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸，在ab運動距離為x的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求：圖12(1)ab運動速度v的大?。?2)電容器所帶的電荷量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)(