高中物理 电磁感应综合应用测试题 新人教版选修3

用心 爱心 专心1 电磁感应综合应用电磁感应综合应用 一 电路问题 1 确定电源 首先判断产生电磁感应现象的那一部分导体 电源 其次 利用或求感应电动势的大小 利用右手定则或楞次定律 t nE sinBLvE 判断电流方向 2 分析电路结构 画等效电路图 3 利用电路规律求解 主要有欧姆定律 串并联规律等 两条光滑平行金属导轨间距 d 0 6m 导轨两端分别接有 R1 10 R2 2 5 的电阻 磁感应强度 B 0 2T 的匀强磁场垂直于轨道平面向 纸外 如图所示 导轨上有一根电阻为 1 0 的导体杆 MN 当 MN 杆以 v 5 0m s 的速度沿导轨向左滑动时 1 MN 杆产生的感应电动势大小为多少 哪一端电势较高 2 用电压表测 MN 两点间电压时 电表的示数为多少 3 通过电阻 R1 的电流为多少 通过电阻 R 的电流为多少 4 杆所受的安培力的大小为多少 方向怎样 2 如图示 面积为 0 2m2的 100 匝线圈 A 处在磁场中 磁场方向垂直于线圈平 面 磁感应强度随时间变化的规律是 B 6 0 2t T 已知电路中的电阻 R1 2 R2 6 电容 C 30 F 线圈 A 的电阻 r 2 求 1 闭合电键 S 后 通过 R2的电流强度大小和方向 2 闭合电键 S 一段时间后 再断开电键 S S 断开后通过 R2的电量是多少 3 如图所示 长为 L 电阻 r 0 3 质量 m 0 1 kg 的金属棒 CD 垂直跨搁在 位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上 两导轨间距也是 L 棒与导轨间接 触良好 导轨电阻不计 导轨左端接有 R 0 5 的电阻 量程为 0 3 0 A 的 电流表串接在一条导轨上 量程为 0 1 0 V 的电压表接在电阻 R 的两端 垂直 导轨平面的匀强磁场向下穿过平面 现以向右恒定 外力 F 使金属棒右移 当金属棒以 v 2 m s 的速度 S C R 1 R 2 A 用心 爱心 专心2 在导轨平面上匀速滑动时 观察到电路中的一个电表正好满偏 而另一个电表 未满偏 问 1 此满偏的电表是什么表 说明理由 2 拉动金属棒的外力 F 多大 3 此时撤去外力 F 金属棒将逐渐慢下来 最终停止在导轨上 求从撤 去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻 R 的热量 二电磁感应中的动力学问题 这类问题覆盖面广 题型也多种多样 但解决这类问题的关键在于通过运 动状态的分析来寻找过程中的临界状态 如速度 加速度取最大值或最小值的 条件等 基本思路是 1 如图 1 所示 两根足够长的直金属导轨 MN PQ 平行放置在倾角为 的绝缘 斜面上 两导轨间距为 L M P 两点间接有阻值为 R 的电阻 一根质量为 m 的 均匀直金属杆 ab 放在两导轨上 并与导轨垂直 整套装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中 磁场方向垂直斜面向下 导轨和金属杆的电阻可忽略 让 ab 杆 沿导轨由静止开始下滑 导轨和金属杆接触良好 不计它们之间的摩擦 1 由 b 向 a 方向看到的装置如图 2 所示 请在此图中画出 ab 杆下滑过程中 某时刻的受力示意图 2 分析 ab 杆下滑过程中 速度和加速度变化 3 在加速下滑过程中 当 ab 杆的速度大小为 v 时 求此时 ab 杆中的电流及其加速度的大小 4 求在下滑过程中 ab 杆可以达到的速度最大值 2 如图所示 处于匀强磁场中的两根足够长 电阻不计的平行金属导轨相距 1m 导轨平面与水平面成 37o角 下端连接阻值为 R 的电阻 匀强磁场方 向与导轨平面垂直 质量为 0 2kg 电阻不计的金属棒放在 两导轨上 棒与导轨垂直并保持良好接触 它们之间的动摩 擦因数为 0 25 1 求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小 2 当金属棒下滑速度达到稳定时 电阻 R 消耗的功率为 F BIL 界状态 v与a方向关系 运动状态的分析 a 变化情况 F ma合外力 运动导体所受的安培力感应电流 确定电源 E r rR E I 用心 爱心 专心3 h h 8W 求该速度的大小 3 在上问中 若 R 2 金属棒中的电流方向由 a 到 b 求磁感应强度的大 小与方向 g 10m s2 sin37o 0 6 cos37o 0 8 3 水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置 问距为 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 的金属杆 见右上图 金属杆与导轨 的电阻忽略不计 均匀磁场竖直向下 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 相对应的匀速运动速度 v 也会变化 v 与 F 的关系如右下图 取重力加速度 g 10m s2 1 金属杆在匀速运动之前做什么运动 2 若 m 0 5kg L 0 5m R 0 5 磁感应强度 B 为多大 3 由 v F 图线的截距可求得什么物理量 其值为多少 三 电磁感应中的能量问题 无论是使闭合回路的磁通量发生变化 还是使闭合回路的部分导体切割磁 感线 都要消耗其它形式的能量 转化为回路中的电能 这个过程不仅体现了 能量的转化 而且保持守恒 使我们进一步认识包含电和磁在内的能量的转化 和守恒定律的普遍性 分析问题时 应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律 分析清楚有哪些力做 功 就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化 如有摩擦力做功 必然有内 能出现 重力做功 就可能有机械能参与转化 安培力做负功就将其它形式能 转化为电能 做正功将电能转化为其它形式的能 然后利用能量守恒列出方程 求解 1 矩形线圈从垂直于线圈平面的匀强磁场中匀速拉出 第一次速度为v1 第二 次速度为v2 2 v1 则两次拉力所做功之比为 两次拉力功率之比为 两次通过线圈截面电量之比为 2 如图所示 质量为 m 高度为 h 的矩形导体线框在竖直面内由 静止开始自由下落 它的上下两边始终保持水平 途中恰好匀速通过 一个有理想边界的匀强磁场区域 则线框在此过程中产生的热量为 A mgh B 2mgh C 大于 mgh 小于 2mgh D 大于 2mgh 3 如图所示 虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域 ab 2bc 磁场方向垂直 于纸面 实线框a b c d 是一正方形导线框 a b 边与 用心 爱心 专心4 B h a R b ab边平行 若将导线框匀速地拉离磁场区域 以 W1表示沿平行于ab的方向拉 出过程中外力所做的功 W2表示以同样速率沿平行于b c的方向拉出过程中外 力所做的功 则 A W1 W2B W2 2W1 C W1 2W2D W2 4W1 4 如图所示 长 L1 宽 L2 的矩形线圈电阻为 R 处于磁感应强度为 B 的匀强磁 场边缘 线圈与磁感线垂直 求 将线圈以向右的速度 v 匀 速拉出磁场的过程中 拉力 F 大小 拉力的功率 P 拉力做的功 W 线圈中产生的电热 Q 通过线圈某一截面的电荷量 q 5 金属导轨平行放置在倾角为 30 度的斜面上 导轨左端接有电阻 R 10 导轨自身电阻忽略不计 匀强磁场垂直于斜面向上 磁感强度 B 0 5T 质量为 m 0 1kg 电阻可不计的金属棒 ab 静止释放 沿导轨下滑 如图所示 设导轨 足够长 导轨宽度 L 2m 金属棒 ab 下滑过程中始终与导轨接触良好 当金属 棒下滑 h 3m 时 速度恰好达到最大速度 2m s 求此过程中电阻中产生的热量 6 如图所示 平行金属导轨与水平面成 角 导轨与固定电阻 R1和 R2相连 匀强磁场垂直穿过导轨平面 有一导体棒 ab 质量为 m 导体棒的电阻与固定 电阻 R1和 R2的阻值均相等 与导轨之间的动摩擦因数为 导体棒 ab 沿导轨 向上滑动 当上滑的速度为 V 时 受到安培力的大 小为 F 此时 A 电阻 R1消耗的热功率为 Fv 3 B 电阻 R 消耗的热功率为 Fv 6 C 整个装置因摩擦而消耗的热功率为 mgvcos D 整个装置消耗的机械功率为 F mgcos v 四 图象问题 1 定性或定量地表示出所研究问题的函数关系 2 在图象中 E I B 等物理量的方向是通过正负值来反映 3 画图象时要注意横 纵坐标的单位长度定义或表达 1 如图 5 所示 宽 40cm 的匀强磁场区域 磁场方向垂直纸面向里 一边长 为 20cm 的正方形导线框位于纸面内 以垂直于磁场边界的恒定速度 通过磁场区域 在运动过程中 线圈始终有一边与磁场的边界平行 vcm s 0 20 取它刚进入磁场的时刻 t 0 在图 6 所示的图像中正确反映电流 随时间变化规律的是 用心 爱心 专心5 2 矩形导线框 abcd 固定在匀强磁场中 磁感线的方向与导线框所在平面垂直 规 定磁场的正方向垂直低面向里 磁感应强度 B 随时间变化的规律如 图所示 若规定顺时针方向为感应电流 I 的正方向 下列各图中正确 的是 3 匀强磁场磁感应强度 B 0 2 T 磁场宽度 L 3rn 一正方形金属框边长 ab 1m 每边电阻 r 0 2 金属框以 v 10m s 的速度匀速穿过磁场区 其平l 面始终保持与磁感线方向垂直 如图所示 求 1 画出金属框穿过磁场区的过程中 金属框 内感应电流的 I t 图线 2 画出 ab 两端电压 的 U t 图线 例 4 如图所示 两根平行放置的竖直导电轨道 其一部分处于垂直于轨道平面的匀强磁场中 一根与轨道保持垂直的金属杆 沿着导电轨道 下滑 若导电轨道的电阻和摩擦均不计 则当金属杆滑入匀强磁场区后 它运 动的速度图像 如图所示 可能是 5 如图 3 所示 在 2L x 0 的区域内存在着匀强 磁场 磁场的方向垂直于 xoy 平面 纸面 向里 具 有一定电阻的矩形线框 abcd 位于 xoy 平面内 线框的 ab 边与 y 轴重合 bc