高中物理 第一章《电磁感应》测试1 鲁科版选修3-2

1 电磁感应历年高考题电磁感应历年高考题 07 年 7 取两个完全相同的长导线 用其中 一根绕成如图 a 所示的螺线管 当该螺线 管中通以电流强度为I的电流时 测得螺线管 内中部的磁感应强度大小为B 若将另一根长 导线对折后绕成如图 b 所示的螺线管 并通以电流强度也为I的电流时 则在螺线管内 中部的磁感应强度大小为 A A 0 B 0 5B C B D 2 B 08 年 10 如图所示 平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动 经过半径为R 磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域 导体棒中的感应电动势 与导体棒位置x关系的 图像是 A 99 年 6 如图所示 竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路 导线所在区域内有一垂直 纸面向里的变化的匀强磁场 螺线管下方水平桌面上有一导体圆环 导线abcd所围区域内 磁场的磁感强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时 导体圆环将受到向上的磁场作 用力 A 00 年 如图甲 圆形线圈P静止在水平桌面上 其正上 方悬挂一相同的线圈Q P和Q共轴 Q中通有变化电流 电流随时间变化的规律如图乙所示 P所受重力为G 桌而 对P的支持力为N 则 A D A t1时刻 N G B t2时刻 N G C t3时刻 N G D t4时刻 N G 01 年 如图所示 有两根和水平方向成 角的光滑平行金属轨道 上端 接 有可变电阻R 下端足够长 空间有垂直于轨道的匀强磁场 磁感强度 为B 一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下 经过足够长 的时间 后 金属杆的速度会趋于一个最大速度vm 则 B C A 如果B增大 vm变大 B 如果 变大 vm变大 C 如果R变大 vm变大 D 如果m变小 vm变大 a b a b B B B B d c 0 t 0 t 0 t 0 t I Q t4 0 t1 t2 t3 t 甲 P 乙 B R 2 A B I 01 年 如图所示是一种延迟开关 当S1闭合时 电磁铁F将衔铁D 吸下 C线路接通 当S1断开时 由于电磁感应作用 D将延迟一段 时间才被释放 则 B C A 由于A线圈的电磁感应作用 才产生延迟释放D的作用 B 由于B线圈的电磁感应作用 才产生延迟释放D的作用 C 如果断开B线圈的电键S2 无延迟作用 D 如果断开B线圈的电键S2 延迟将变长 02 年 如图所示 A B为大小 形状均相同且内壁光滑 但用不同材料制 成的圆管 竖直固定在相同高度 两个相同的磁性小球 同时从A B管上端的 管口无初速释放 穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面 下面对于两 管的描述中可能正确的是 A D A A管是用塑料制成的 B管是用铜制成的 B A管是用铝制成的 B管是用胶木制成的 C A管是用胶木制成的 B管是用塑料制成的 D A管是用胶木制成的 B管是用铝制成的 03 年 粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中 磁场方向垂直于线框 平面 其边界与正方形线框 的边平行 现使线框以同样 大小的速度沿四个不同方向 平移出磁场 如图所示 则 在移动过程中线框的一边 a b两点间电势差绝对值最 大的是 B 年 两圆环 A B 置于同一水平面上 其中 A 为均匀带电绝缘环 B 为导体环 当 A 以 如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时 B 中产生如图所示方向的感应电流 则 B C A A 可能带正电且转速减小 B A 可能带正电且 转速增大 C A 可能带负电且转速减小 D A 可能带负电且转速增大 05 年 11 如图所示 A是长直密绕通电螺线管 小线圈B与电流表连接 并沿A的轴线Ox从 O点自左向右匀速穿过螺线管A 能反映通过 电流表中电流随x变化规律的是 C I A I B I C I D 0 l 2 l x 0 l 2 l x 0 l 2 l x 0 l 2 l x D F S1 A C S2 B A B a v b a b a b v v a b v A B C D B A O x G l 3 07 年 13 分 如图 a 所示 光滑的平行长直金属导轨置于 水平面内 间距为L 导轨左端接有阻值为R的电阻 质量 为m的导体棒垂直跨接在导轨上 导轨和导体棒的电阻均不 计 且接触良好 在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直 向下的匀强磁场 磁感应强度大小为B 开始时 导体棒静 止于磁场区域的右端 当磁场以速度v1匀速向右移动时 导体棒随之开始运动 同时受到水平向左 大小为f的恒定 阻力 并很快达到恒定速度 此时导体棒仍处于磁场区域内 1 求导体棒所达到的恒定速度v2 2 为使导体棒能随磁场运动 阻力最大不能超过多少 3 导体棒以恒定速度运动时 单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率 各为多大 4 若t 0 时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动 经过较短时间后 导体 棒也做匀加速直线运动 其v t关系如图 b 所示 已知在时刻t导体棒瞬时速度大 小为vt 求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小 解 1 E BL v1 v2 I E R F BIL 速度恒定时有 B2L2 v1 v2 R f 可得 v2 v1 B2L2 v1 v2 R fR B2L2 2 fm B2L2v1 R 3 P导体棒 Fv2 f P电路 E2 R B2L2 v1 v2 2 R f2R B2L2 4 因为 f ma 导体棒要做匀加速运动 必有v1 v2为常数 设为 B2L2 v1 v2 R v a 则 f ma 可解得 a vt v t B2L2 at vt R B2L2 vt fR B2L2t mR 08 年 24 14 分 如图所示 竖直平面内有一半径为r 内阻为R1 粗 细均匀的光滑半圆形金属环 在M N处与相距为 2r 电阻不计的平行 光滑金属轨道ME NF相接 EF之间接有电阻R2 已知 R1 12R R2 4R 在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场 I 和 II 磁感应强度大小均为B 现有质量为m 电阻不计的导体棒ab 从半圆 环的最高点A处由静止下落 在下落过程中导体棒始终保持水平 与半 圆形金属环及轨道接触良好 高平行轨道中够长 已知导体棒ab下落 r 2 时的速度大小为v1 下落到MN处的速度大小为v2 1 求导体棒ab从A下落r 2 时的加速度大小 2 若导体棒ab进入磁场 II 后棒中电流大小始终不变 求磁场 I 和 II 之间的距离h和R2上的电功率P2 3 若将磁场 II 的CD边界略微下移 导体棒ab刚进入磁场 II 时速度 R m v1 B L a v vt O t t 4 大小为v3 要使其在外力F作用下做匀加速直线运动 加速度大小为a 求所加外 力F随时间变化的关系式 解 1 以导体棒为研究对象 棒在磁场 I 中切割磁感线 棒中产生产生感应电动势 导 体棒ab从A下落r 2 时 导体棒在策略与安培力作用下做加速运动 由牛顿第二定律 得 mg BIL ma 式中l 3r 1 Blv I R 总 式中 844 844 RRR R RRR 总 4R 由以上各式可得到 22 1 3 4 B r v a g mR 2 当导体棒ab通过磁场 II 时 若安培力恰好等于重力 棒中电流大小始终不变 即 22 24 22 tt BrvB r v mgBIrBr RR 并并 式中 124 3 124 RR RR RR 并 解得 2222 3 44 t mgRmgR v B rB r 并 导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动 有 22 2 2 t vvgh 得 222 2 44 9 322 vm gr h B rg 此时导体棒重力的功率为 22 22 3 4 Gt m g R Pmgv B r 根据能量守恒定律 此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率 即 12G PPPP 电 22 22 3 4 m g R B r 所以 2 3 4 G PP 22 22 9 16 m g R B r 3 设导体棒ab进入磁场 II 后经过时间t的速度大小为 t v 此时安培力大小为 22 4 3 t B r v F R 5 由于导体棒ab做匀加速直线运动 有 3t vvat 根据牛顿第二定律 有 F mg F ma 即 22 3 4 3 B rvat Fmgma R 由以上各式解得 222222 3 3 444 333 B r vB rB r a Fatvm gatmamg RRR 99 年 24 14 分 如图所示 长为L 电阻为r 0 3 欧 质量为m 0 1 千克的金属 棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑导轨上 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 欧的电阻 量程为 0 3 0 安 的电流表串接在一条导轨上 量程为 0 1 0 伏的电压 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 米 秒的速度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运动 的过程中通过电阻R的电量 1 电压表满偏 2 1 6 牛 3 0 25 库 06 年 22 14 分 如图所示 将边长为 a 质量为 m 电阻为 R 的正方形导线框竖直向 上抛出 穿过宽度为 b 磁感应强度为 B 的匀强磁场 磁场的方向垂直纸面向里 线框向上 离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半 线框离开磁场后继续上升一段高度 然后 落下并匀速进人磁场 整个运动过程中始终存在着大小恒定的空 气阻力 f 且线框不发生转动 求 1 线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度 V2 2 线框在上升阶段刚离开磁场时的速度 V1 3 线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热 Q 1 线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间 C V R A D 6 mg f B 2a 2v2 R 解得v2 mg f R B 2a 2 2 线框从离开磁场至上升到最高点的过程 mg f h mv1 2 1 2 线框从最高点回落至磁场瞬间 mg f h mv2 2 1 2 式联立解得 v1 mg 2 f 2 R B 2a 2 3 线框在向上通过通过过程中 mv02 mv12 Q mg f a b 1 2 1 2 v0 2 v1 Q m mg 2 f 2 mg f a b 3 2 R B 4a 4 00 年 13 分 如图所示 固定于水平桌面上的金属框架cdef 处在竖直向下的匀强磁场中 金属棒ab搁在框架上 可无磨擦 滑动 此时adcb构成一个边长为l的正方形 棒的电阻为r 其余电阻不计 开始时磁感强度为B0 1 若从t 0 时刻起 磁感强度均匀增加 每秒增量为k 同时保 持棒静止 求棒中的感应电流 在图上标出感应电流的方向 2 在上述 1 情况中 始终保持棒静止 当t t1秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为 多大 3 若从t 0 时刻起 磁感强度逐渐减小 当棒以恒定速度v向右作匀速运动时 可使棒 中不产生感应电流 则磁感强度应怎样随时间变化 写出B 与t的关系式 1 kL2 r 向上 2 B0 kt1 kL3 r 3 B B0L L vt 01 年 半径为a的圆形区域内有均匀磁场 磁感强 度为B 0 2 d a c B0 e b f M O b L1 a L2 O N 7 T 磁场方向垂直纸面向里 半径为b的金属圆环与磁场同心放置 磁场与环面垂直 其中 a 0 4 m b 0 6 m 金属环上分别接有灯L1 L2 两灯的电阻均为R0 2 一金属棒MN 与金属环接触良好 棒与环的电阻均不计 1 若棒以v0 5 m s 的速率在环上向右匀速滑动 求棒滑过圆环直径OO 的瞬时 如 图所示 MN中的电动势和流过灯L1的电流 2 撤去中间的金属棒MN 将右面的半圆环OL2O 以OO 为轴向上翻转 90 若此时磁场 随时间均匀变化 其变化率为 B t 4 T s 求L1的功率 1 B2 a v0 0 8 V I R0 0 4 A 2 a2 2 B t 0 32 V P 2 4R0 0 0128 W 02 年 13 分 如图所示 两条互相平行的光滑金属 导轨位于水平面内 距离为l 0 2 米 在导轨的一端 接有阻值为R 0 5 欧的电阻 在x 0 处有一与水平 面垂直的均匀磁场 磁感强度B 0 5 特斯拉 一质量 为m 0 1 千克的金属杆垂直放置在导轨上 并以v0 2 米 秒的初速度进入磁场 在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下作匀变速直线 运动 加速度大小为a 2 米 秒 2 方向与初速度方向相反 设导轨和金属杆的电阻都可以 忽略 且接触良好 求 1 电流为零时金属杆所处的位置 2 电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向 3 保持其它条件不变 而初速度v0取不同值 求开始时F的方向与初速度v0取值 的关系 1 感应电动势 Blv I R 得I 0 时v 0 所以x v02 2a 1 米 2 最大电流Im Blv0 R I Im 2 Blv0 2R 安培力为f I Bl B2l2v0 2R 0 02 牛 向右运动时F f ma得F 0 18 牛 方向与x轴相反 向左运动时F f ma得F 0 22 牛 方向与x轴相反 3 开始时v v0 f ImBl B2l2v0 R F f ma 得F ma B2l2v0 R 当v0 maR B2l2 10 米 秒时 F 0 方向与x轴相反 当v0 maR B2l2 10米 秒时 F 0 方向与x轴相同 03 年 14 分 如图所示 OACO为置于水平面内的光滑 m R a v0 0 x y A v R1 R2 O C x 8 闭合金属导轨 O C处分别接有短电阻丝 图中用粗线表示 R1 4 R2 8 导轨其 它部分电阻不计 导轨OAC的形状满足方程y 2 sin x 单位 m 磁感强度B 0 2 3 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面 一足够长的金属棒在水平外力F作用下 以恒定的速率 v 5 m s 水平向右在导轨上从O点滑动到C点 棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨 垂直 不计棒的电阻 求 1 外力F的最大值 2 金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上 消耗的最大功率 3 在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系 1 Blv I R总 F外 BIl B2l2v R Lmax 2 sin 2 m R总 所以F max 0 3 N 2 R1 R2 R1 R2 8 3 2 P1 2 R1 1 W 3 Blv x vt L 2 sinx 所以I R总 sint 3 3 4 5 3 年 14 分 水平面上两根足够长的金属导轨平行固 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和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 1 变速度运动 2 感应电动势 BLv 感应电流为I R 安培力为Fm BIL B2L2v R 由图线可知杆受拉力 安培力和阻力作