2010届高三物理每周精析精练：电磁感应

用心 爱心 专心 2010 届高三物理每周精析精练届高三物理每周精析精练 电磁感应电磁感应 1 如图所示 一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路 虚线 MN 右侧有磁感应 强度为 B 的匀强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度 v 向右匀速进入磁场 直径 CD 始络与 MN 垂直 从 D 点到达边界开始到 C 点进入磁场 为止 下列结论正确的是 A 感应电流方向不变 B CD 段直线始终不受安培力 C 感应电动势最大值 E Bav D 感应电动势平均值 1 4 EBav 2 绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上 铁芯上套着一个铝环 线圈与电源 电键相连 如 图所示 线圈上端与电源正极相连 闭合电键的瞬间 铝环向上跳起 若保持电键闭合 则 A 铝环不断升高 B 铝环停留在某一高度 C 铝环跳起到某一高度后将回落 D 如果电源的正 负极对调 观察到的现象不变 3 如图所示 矩形闭台线圈放置在水平薄板上 有一块蹄形磁铁如图 所示置于平板的正下方 磁极间距略大于矩形线圈的宽度 当磁铁匀速向右通 过线圈时 线圈仍静止不动 那么线圈受到薄扳的摩擦力方向和线圈中产生 感应电流的方向 从上向下看 是 A 摩擦力方向一直向左 B 摩擦力方向先向左 后向或右 C 感应电流的方向顺时针 逆时针 逆时针 顺时针 D 感应电流的方向顺时针 逆时针 4 如图所示 A 为水平放置的橡胶圆盘 在其侧面带有负电荷 Q 在 A 正上方用丝线悬挂 一个金属圆环 B 丝线未画出 使 B 的环面在水平面上与圆盘平行 其轴线与橡胶盘 A 的轴线 O1O2 重合 现使橡胶盘 A 由静止开始绕其 轴线 O1O2 按图中箭头方向加速转动 则 A 金属圆环 B 有扩大半径的趋势 丝线受到拉力增大 B 金属圆环 B 有缩小半径的趋势 丝线受到拉力减小 C 金属圆环 B 有扩大半径的趋势 丝线受到拉力减小 D 金属圆环 B 有缩小半径的趋势 丝线受到拉力增大 5 如图所示 一矩形线框竖直向上进入有水平边界的匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 线框在磁场中运动时只受重力和磁场力 线框平面始终与磁场方向垂直 向上经过图中 1 2 3 位置时的速 率按时间依次为 v1 v2 v3 向下经过图中 2 1 位置时的速率按 时间依次为 v4 v5 下列说法中一定正确的是 A v1 v2 B v2 v3 C v2 v4 D v4 v5 6 如图所示 通有恒定电流的螺线管竖直放置 铜环 R 沿螺 1 2 3 v1 v2 v3 v4 v5 线圈 铁芯 铝环 电 源 O1 O2 B 用心 爱心 专心 1 2 3 线管的轴线加速下落 在下落过程中 环面始终保持水平 铜环 先后经过轴线上 1 2 3 位置时的加速度分别为 a1 a2 a3 位 置 2 处于螺线管中心 位置 1 3 与位置 2 等距离 A a1 a2 g B a3 a1 g C a1 a3 a2 D a3 a1 a2 7 如图所示 与直导线ab共面的轻质闭合金属圆环竖直放置 两点 彼此绝缘 环心位于ab的上方 当ab中通有电流且强度不断增大的 过程中 关于圆环运动的情况以下叙述正确的是 A 向下平动 B 向上平动 C 转动 上半部向纸内 下半部向纸外 D 转动 下半部向纸内 上半部向纸外 8 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 g B 金属棒向下运动时 流过电阻 R 的电流方向为 a b C 金属棒的速度为 v 时 所受的按培力大小为 F 22 B L v R D 电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 9 如图甲所示 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 关系的图像是图乙的 图甲 图乙 10 如图所示的电路中 三个相同的灯泡 a b c 和电感 L1 L2 与直流电源连接 电 感的电阻忽略不计 电键 K 从闭合状态突然断开时 下列判 断正确的有 A a 先变亮 然后逐渐变暗 B b 先变亮 然后逐渐变暗 用心 爱心 专心 C c 先变亮 然后逐渐变暗 D b c 都逐渐变暗 11 磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用 图左是在平静海面上某实验船 的示意图 磁流体推进器由磁体 电极和 矩形通道 简称通道 组成 如图右所示 通道尺寸 a 2 0m b 0 15m c 0 10m 工作时 在通道内沿 z 轴正方向加 B 8 0T 的匀强磁场 沿 x 轴负方向加上匀强电场 使两极板间的电压 U 99 6V 海水沿 y 轴 方向流过通道 已知海水的电阻率 0 20 m 1 船静止时 求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向 2 船以 s v 5 0 m s 的速度匀速前进 以船为参照物 海水以 5 0 m s 的速率涌入进水口 由 于通道的截面积小于进水口的截面积 在通道内海水的速率增加到 d v 8 0 m s 求此时金 属板间的感应电动势 U 感 3 船行驶时 通道中海水两侧的电压按 U U U 感 计算 海水受到电磁力的 80 可以转换 为船的动力 当船以 vs 5 0 m s 的速度匀速前进时 求海水推力的功率 12 如图所示 固定的水平光滑金属导轨 间距为 L 左端接有阻值为 R 的电阻 处在方向 竖直 磁感应强度为 B 的匀强磁场中 质量为 m 的导体棒与固 定弹簧相连 放在导轨上 导轨与导体棒的电阻均可忽略 初始 时刻 弹簧恰处于自然长度 导体棒具有水平向右的初速度 v0 在沿导轨往复运动的过程中 导体棒始终与导轨垂直并保持良 好接触 1 求初始时刻导体棒受到的安培力 2 若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时 弹簧的弹性势能为 Ep 则这一过程中安培 力所做的功 W1 和电阻 R 上产生的焦耳热 Q1 分别为多少 3 导体棒往复运动 最终将静止于何处 从导体棒开始运动直到最终静止的过程中 电 阻 R 上产生的焦耳热 Q 为多少 用心 爱心 专心 13 如图所示 一直导体棒质量为 m 长为 l 电阻为 r 其两端放在位于水平面内间距也为 l 的光滑平行导轨上 并与之密接 棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻 图中未画出 导轨置于匀强磁场中 磁场的磁感应强度大小为 B 方向垂直于导轨所在平面 开始时 给导体棒一个平行于导轨的初速度 v0 在棒的运动速度由 v0 减小至 v1 的过程中 通过控制 负载电阻的阻值使棒中的电流强度 I 保持恒定 导棒一直在磁场中运动 不计导轨电阻 求 此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率 14 磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具 它的驱动系统简化为如下模型 固定在列 车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框 电阻为 R 金属框置于 xOy 平面内 长边 MN 长为 l 平行于 y 轴 宽为 d 的 NP 边平行于 x 轴 如图 所示 列车轨道沿 Ox 方向 轨道区域内存在垂直 于金属框平面的磁场 磁感应强度 B 沿 Ox 方向按 正弦规律分布 其空间周期为 最大值为 B0 如 图 b 所示 金属框同一长边上各处的磁感应强度相 同 整个磁场以速度 v0 沿 Ox 方向匀速平移 设在短暂时间内 MN PQ 边所在位置的磁感 应强度随时间的变化可以忽略 并忽略一切阻力 列车在驱动系统作用下沿 Ox 方向加速行 驶 某时刻速度为 v v v0 1 简要叙述列车运行中获得驱动力的原理 2 为使列车获得最大驱动力 写出 MN PQ 边应处于磁场中的什么位置及 与 d 之间应满足 的关系式 3 计算在满足第 2 问的条件下列车速度为 v 时驱动力的大小 15 如图甲所示的轮轴 它可以绕垂直于纸面的光滑固 定水平轴 O 转动 轮上绕有轻质柔软细线 线的一端系一 重物 另一端系一质量为m的金属杆 在竖直平面内有间 距为 L 的足够长的平行金属导轨 PO EF 在 QF 之间连 接有阻值为 R 的电阻 其余电阻不计 磁感应强度为 B 的 匀强磁场与导轨平面垂直 开始时金属杆置于导轨下端 将重物由静止释放 重物最终能匀速下降 运动过程中金 属杆始终与导轨垂直且接触良好 忽略所有摩擦 1 若重物的质量为 M 则重物匀速下降的速度v为多大 2 对一定的磁感应强度 B 重物的质量 M 取不同的值 测出相应的重物做匀速运动时的速度 可 得出v M 实验图线 图 20 乙中画出了磁感应强度分别为 1 B 和 2 B 时的两条实验图线 试根据 M Ox z N P Q y d a B O B0 B0 x 2 b 用心 爱心 专心 实验结果计算 1 B 与 2 B 的比值 16 如图甲所示 水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置 间距 d 0 5 m 电阻不计 左 端通过导线与阻值 R 2 的电阻连接 右端通过导线与阻值 RL 4 的小灯泡 L 连接 在 CDEF 矩形区域内有竖直向上的匀强磁场 CE 长 l 2 m 有一阻值 r 2 的金属棒 PQ 放置在 靠近磁场边界 CD 处 CDEF 区域内磁场的磁感应强度 B 随时间变化如图 22 乙所示 在 t 0 至 t 4s 内 金属棒 PQ 保持静止 在 t 4s 时使金属棒 PQ 以某一速度进入磁场区域并保持 匀速运动 已知从 t 0 开始到金属棒运动到磁场边界 EF 处的整个过程中 小灯泡的亮度没 有发生变化 求 1 通过小灯泡的电流 2 金属棒 PQ 在磁场区域中运动的速度大小 2 TB 0 4812 st 图乙 RL P Q C D E F 图甲 d 用心 爱心 专心 参考答案及解析 1 答案 ACD 解析 A 选项在闭合电路进入磁场的过程中 通过闭合电路的磁通量逐渐增大 根据楞次 定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变 A 正确 B 选项根据左手定则可以判断 受安培力向下 B 不正确 C 选项当半圆闭合回路进入磁场一半时 即这时等效长度最大为 a 这时感应电动势最大 E Bav C 正确 D 选项感应电动势平均值 v a aB t E 2 2 1 2 D 正确 2 答案 CD 解析 若保持电键闭合 磁通量不变 感应电流消失 所以铝环跳起到某一高度后将回落 正 负极对调 同样磁通量增加 由楞次定律 铝环向上跳起 3 答案 AC 解析 是楞次定律可以判断选项 AC 正确 4 答案 B 解析 橡胶盘 A 在加速转动时 产生的磁场在不断增加 穿过 B 的磁通量不断增加 根据 楞次定律可知 B 正确 5 答案 AC 解析 矩形线框向上进入匀强磁场时 受到向下的重力和磁场力 致使速度减小 所 以 v1 v2 A 正确 进入磁场后上升阶段从位置 2 到位置 3 无磁场力 重力做负功 所以 v2 v3 B 错误 从位置 2 上升至最高点后再返回至位置 2 无磁场力 重力做功为零 所以 v2 v4 C 正确 下落离开磁场的过程中 受到向下的重力和向上的磁场力 两个力大小无 法确定 所以 v4 与 v5 无法比较 D 错误 6 答案 ABD 解析 铜环经过位置 1 时 有磁通量变化产生感应电流受磁场力方向向上 阻碍磁通量的 增加 所以 g m Fmg a 1 经过位置 2 时 环中磁通量最大 磁通量变化率为零 不 产生感应电流 只受重力 mg 故 a2 g 铜环在位置 3 时速度大于位置 1 时的速度 所以经 过位置 3 时磁通量变化率比位置 1 时大 产生的感应电流也大 受到的磁场力也大 且该磁 场力仍然是阻碍环与磁场的相对运动 方向向上 所以 a3 a1V 所以在 t 时间内 MN 边扫过磁场的面积 0 s v v l t 在此 t 时间内 MN 边左侧穿过 S 的磁通移进金属框而引起框内磁通量变化 00 MN B l vvt 同理 该 t 时间内 PQ 边左侧移出金属框的磁通引起框内磁通量变化 用心 爱心 专心 00 PQ B l vvt 故在 t 内金属框所围面积的磁通量变化 PQMN 根据法拉第电磁感应定律 金属框中的感应电动势大小 E t 根据闭合电路欧姆定律 E I R 根据安培力公式 MN 边所受的安培力 0MN FB Il PQ 边所受的安培力 0PQ FB Il 根据左手定则 MN PQ 边所受的安培力方向相同 此时列车驱动力的大小 0 2 MNPQ FFFB Il 联立解得 2 2 00 4 B lvv F R 15 解析 1 M匀速下降时 金属杆匀速上升 回路中产生的感应电动势为 E BLv 则 BLv FBILBL R 合 对M m整体有 MgFmg 合 由以上式子解得 22 Mm gR v B L 2 由 1 得 2222 gRmgR vM B LB L 由v M 图象可知 12 k1 6 k0 9 所以解得 12 21 Bk0 93 Bk1 64 16 解析 1 在 t 0 至 t 4s 内 金属棒 PQ 保持静止 磁场变化导致电路中产生感应电动势 电路 为