《物理：4专题电磁感应中的综合问题测试（人教版选修32）》.doc

第4章一、选择题1.如右图所示，空间有一个方向水平的有界磁场区域，一个矩形线框，自磁场上方某一高度下落，然后进入磁场，进入磁场时，导线框平面与磁场方向垂直则在进入时导线框不可能()A变加速下落B变减速下落C匀速下落 D匀加速下落解析：导线框刚进入磁场时做什么运动，取决于所受安培力与重力的大小关系，若F安mg，则减速，若F安mg，则匀速，由于F安随速度发生变化，故线框所受合力是变化的，即线框不可能做匀变速运动，应选D.答案：D2.边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下运动，穿过方向如图的有界匀强磁场区域磁场区域的宽度为d(dL)已知ab边进入磁场时，线框的加速度恰好为零则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较，有()A产生的感应电流方向相反B所受的安培力方向相反C进入磁场过程的时间等于穿出磁场过程的时间D进入磁场过程的发热量小于穿出磁场过程的发热量答案：AD3如右图所示，金属杆ab以恒定的速度v在间距为L的光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路总电阻为R(恒定不变)，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是()Aab杆中的电流与速度v成正比B磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比C电阻R上产生的电热功率与速率v的平方成正比D外力对ab杆做功的功率与速率v的平方成正比解析：EBLv，IBLv/R，FBILB2L2v/R.PI2RB2L2v2/R，外力对杆ab做功的功率就等于消耗的热功率由以上各式可知，选项A、B、C、D都正确答案：ABCD4.如右图所示，圆环a和b的半径之比R1R221，且是由粗细相同的同种材料的导线构成，连接两环的导线电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中两种情况下，A、B两点的电势差之比为()A11 B21C31 D41解析：设b环的面积为S，由题可知a环的面积为4S，若b环的电阻为R，则a环的电阻为2R.当a环置于磁场中时，a环等效为内电路，b环等效为外电路，A，B两端的电压为路端电压，根据法拉第电磁感应定律：E，UAB.当b环置于磁场中时，E.UAB.所以UABUAB21，故正确答案为B.答案：B5.在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如右图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是()Av1v2，方向都向右Bv1v2，方向都向左Cv1v2，v1向右，v2向左Dv1v2，v1向左，v2向右解析：导体棒切割磁感线，产生的感应电动势EabBlv1、EcdBlv2，当两导体棒同向运动时总电动势E|EabEcd|，当两导体棒反向运动时，E|EabEcd|.所以反向时电动势较大，回路中感应电流较大，电容器极板电压较大，带电荷量多，为使左板带正电，回路中电流应为bacd，ab棒电动势方向由ba，cd棒中电动势由cd，根据右手定则，ab棒向右运动，cd棒向左运动，综上，C项正确答案：C6.如右图所示，等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场，另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场，穿越过程中速度方向始终与AB边垂直且保持AC平行于OQ.关于线框中的感应电流，以下说法中正确的是()A开始进入磁场时感应电流最大B开始穿出磁场时感应电流最大C开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向D开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向解析：开始进入磁场时，线框切割磁感线的有效长度等于AB的长度，感应电动势最大，选项A正确当线框开始穿出磁场时，切割磁感线的有效长度为零，感应电流最小，选项B错误由楞次定律判断知，开始进入磁场时，感应电流的方向为逆时针，开始穿出磁场时，感应电流的方向为顺时针，选项C错误、D项正确答案：AD7两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如下图所示除电阻R外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则()A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为abC金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为FD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少解析：释放瞬间，金属棒只受重力作用，所以其加速度等于重力加速度金属棒向下切割磁感线，产生的电流由ba流经R，当速度为v时，感应电流I，则安培力FBIL.从能量守恒方面看，金属棒机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与电阻R上产生的总热量之和答案：AC8.磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边界2L的正方形范围内，一电阻为R，边长为L的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向以速度v匀速通过磁场，如右图所示，从ab刚开始进入磁场开始计时，画出穿过线框的磁通量随时间的变化图象及匀速通过磁场时所受外力的图象正确的是()解析：线圈穿过磁场的过程可分为三个阶段，进入磁场阶段；在磁场中运动阶段；离开磁场阶段由BS，而SLxLvt，所以BLvt，其图象如选项A所示；由右手定则或楞次定律判断出线圈abcd中感应电流方向再由左手定则判断不论线圈进或出磁场，安培力方向均水平向左，由于匀速运动，故外力FF安，且向右，当线圈完全进入磁场时，线框中无电流，故外力FF安0，图象如选项C所示答案：AC9如图所示，一导线弯成闭合线圈，以速度v向左匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直平面向外线圈总电阻为R，从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止，下列结论正确的是()A感应电流一直沿顺时针方向B线圈受到的安培力先增大，后减小C感应电动势的最大值EBrvD穿过线圈某个横截面的电荷量为解析：在闭合线圈进入磁场的过程中，通过闭合线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向一直为顺时针方向，A正确导体切割磁感线的有效长度先变大后变小，感应电流先变大后变小，安培力也先变大后变小，B正确导体切割磁感线的有效长度最大值为2r，感应电动势最大为E2Brv，C错误穿过线圈某个横截面的电荷量为Q，D错误答案：AB10(2010安徽理综)如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈和，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(为细导线)、两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界设线圈、落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2.不计空气阻力，则()Av1v2，Q1Q2Bv1v2，Q1Q2Cv1v2，Q1Q2Dv1v2，Q1Q2解析：两线圈在未进入磁场时，都做自由落体运动，从距磁场上界面h高处下落，由动能定理知两线圈在进入磁场时的速度相同，设为v，线圈所受安培阻力F1BI1L，而R1电，S1，故F1.所以此时刻a1g，同理可得a2g与线圈的质量无关，即两线圈进入磁场时的加速度相同，当两线圈进入磁场后虽加速度发生变化，但两者加速度是同步变化的，速度也同步变化，因此落地时速度相等即v1v2；又由于线圈质量大，机械能损失多，所以产生的热量也多，即Q2Q1，故D项正确答案：D二、非选择题11水平面上两根足够长的金属导线平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接，导轨上放一质量为m的金属棒(如下图所示)，金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下，用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动的速度v也会变化，v与F的关系如下图所示(取重力加速度g10 m/s2)(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？(2)做m0.5 kg，L0.5 m，R0.5 ，磁感应强度B为多大？解析：(1)变速运动(或变加速运动、加速度减少的加速运动、加速运动)(2)感应电动势EBLv，感应电流I，安培力F安BIL因金属杆受拉力、安培力作用，由牛顿定律得：Fma，所得vF，由图线可以得到直线的斜率k2，所以B1 T.答案：(1)变加速运动(2)1 T12(2011重庆卷)有人设计了一种可测速的跑步机测速原理如图所示该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R.绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电