电磁感应典型题(2017)

电磁感应典型题（2017）1. （多选）迈克尔.法拉第是英国物理学家，他在电磁学方面做出很多重要贡献。如图是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘，在a、b两处用电刷将导线分别与铜盘的边缘和转轴良好接触。逆时针转动铜盘（沿磁场方向看），就可以使闭合电路获得电流，让小灯泡发光。则 Aa端电势低，b端电势高B如转速变为原来的2倍，则感应电动势也变为原来的2倍C如转速变为原来的2倍，则流过灯泡的电流变为原来的4倍D如顺时针转过铜盘，则小灯泡不会发光2. （多选）如图所示，倾角为的光滑斜面上端放置一矩形导线框abcd ，ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，导线框的质量为m，电阻为R，斜面上ef线和gh线(ef、gh平行底边)之间有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B，ef和gh的距离为L3 （L3L2）。如果导线框从静止释放，恰能加速进入磁场，匀速离开磁场，导线 框的ab边始终平行于底边。则下列说法正确的是 A.导线框进入磁场的过程中速度增大得越来越快 B.导线框进入磁场过程中，感应电流的方向为abcda C.导线框匀速离开磁场所经历的时间为 D.导线框进入磁场过程中产生的焦耳热Q1大于离开磁场过程 中产生的焦耳热Q23（2013全国卷I）如图，在水平面（纸面）内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是abcMNitOitOitOitO4如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc已知bc边的长度为l下列判断正确的是AUa Uc，金属框中无电流BUb Uc，金属框中电流方向沿a-b-c-aC，金属框中无电流D，金属框中电流方向沿a-c-b-a 5纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为，t0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示。若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是tEOAtEOBtEOCtEODOASABMN6（多选）如图所示，铁芯上有两个线圈A和B线圈A跟电源相连，LED（发光二极管，具有单向导电性）M和N并联后接线圈B两端图中所有元件均正常，则AS闭合瞬间，A中有感应电动势BS断开瞬间，A中有感应电动势CS闭合瞬间，M亮一下，N不亮DS断开瞬间，M和N二者均不亮7.导线环及圆形匀强磁场区域的半径均为R，磁场方向与导线环所在平面垂直。当导线环 从图示位置沿两圆心连线匀速穿过磁场区域的过程中，导线环中感应电流i随时间t的 变化关系如图所示，规定逆时针方向的感应电流为正。其中最符合实际的是8. （多选）如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，则下列说法中正确的是 A线框abcd产生的电流为交变电流 B当S断开时，电压表的示数为零 C当S断开时，电压表的示数为 D当S闭合时，电流表的示数为9.（多选）如图，单匝矩形导线框abcd与匀强磁场垂直，线框电阻不计线框绕与cd边重合的固定转轴以恒定角速度从图示位置开始匀速转动，理想变压器匝数比为n1：n2开关S断开时，额定功率为P的灯泡L1正常发光，电流表示数为I，电流表内阻不计，下列说法正确的是线框中产生的电流为正弦式交变电流线框从图中位置转过时，感应电动势瞬时值为灯泡L1的额定电压等于如果闭合开关S，则电流表示数变大10. （2012深圳二模）(18 分)如图所示，两根半径为光滑的圆弧轨道间距为L ,电阻不计，在其上端连有一阻值为R0的电阻，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B.现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处开始下滑，到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg,求：(1 )棒到达最低点时电阻R0两端的电压；(2)棒下滑过程中产生R0的热量；(3)棒下滑过程中通过R0的电量.11.（12分）如图所示，水平固定的闭合导轨分别由平行的直轨和同心半圆形导轨构成，两轨间距离均为d，同心圆的内圆半径均为d.两轨间充满匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面向里，内外两条轨道间用导线和电阻为R的电阻连接，其他电阻可忽略.一根导体棒在两轨道上滑动，棒在平行直轨道上垂直导轨做匀速直线运动，速度大小为v；棒在圆弧导轨上匀速转动，棒与外圆轨道接触点的线速度大小为v，运动中棒的延长线始终过圆心O1或O2。求：(1)当棒在圆弧导轨上运动时，电阻R两端的电压U；(2)棒在平直导轨上移动距离为L的过程中，电阻R产生的焦耳热Q.12（2014广州一模）（18分）如图，匀强磁场垂直铜环所在的平面，导体棒a的一端固定在铜环的圆心O处，另一端紧贴圆环，可绕O匀速转动通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板P、Q连接成如图所示的电路，R1、R2是定值电阻带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间M点，被拉起到水平位置；合上开关K，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过M点正下方的N点到另一侧已知：磁感应强度为B；a的角速度大小为，长度为l，电阻为r；R1=R2=2r，铜环电阻不计；P、Q两板间距为d；带电的质量为m、电量为q；重力加速度为g求：（1）a匀速转动的方向； R1NOaKldR2B（2）P、Q间电场强度E的大小；（3）小球通过N点时对细线拉力T的大小13（20分）如图甲所示，在粗糙的水平面上有一滑板，滑板上固定着一个用粗细均匀的导线绕成的正方形闭合线圈，匝数N=10，边长L=0.4m，总电阻R=1，滑板和线圈的总质量M=2kg，滑板与地面间的动摩擦因数=0.5，前方有一长4L、高L的矩形区域，其下边界与线圈中心等高，区域内有垂直线圈平面的水平匀强磁场，磁感应强度大小按如图乙所示的规律变化，现给线圈施加一水平外力，使线圈以速度v =0.4m/s匀速通过矩形磁场，t=0时刻，线圈右侧恰好开始进入磁场重力加速度g=10m/s2求：（1）t=0.5s时线圈中通过的电流；（2）线圈全部进入磁场区域前的瞬间所需外力的大小；（3）线圈穿过图中矩形区域过程中外力所做的功0.5013t/sB/T乙甲14、如图所示，光滑的金属导轨间距为L，导轨平面与水平面成角，导轨下端接有阻值为R的电阻，质量为m的金属细杆ab与绝缘轻弹簧相连静止在导轨上，弹簧劲度系数为k，上端固定，弹簧与导轨平面平行，整个装置处在垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现给杆一沿导轨向下的初速度v0，杆向下运动至速度为零后，再沿导轨平面向上运动达最大速度，大小为v1，然后减速为零，再沿导轨平面向下运动一直往复运动到静止（导轨与金属细杆的电阻忽略不计）。试求：（1）细杆获得初速度瞬间，通过R的电流大小；（2）当杆速度为v1时离最初静止时位置的距离L1；（3）杆由初速度v0开始运动直到最后静止，电阻R上产生的焦耳热Q。15、如图,两根足够长的光滑固定平行金属导轨与水平面成角,导轨间距为d,两导体棒a和b与导轨垂直放置,两根导体棒的质量都为m、电阻都为R,回路中其余电阻不计.整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,在时刻使a沿导轨向上作速度为v的匀速运动,同时将b由静止释放,b经过一段时间后也作匀速运动.已知(1)若使导体棒b静止在导轨上,导体棒a向上运动的速度v多大?(2)若a在平行于导轨向上的力F作用下,以v1=2m/s的速度沿导轨向上匀速运动,试导出F与b的速率v2的函数关系式并求出v2的最大值;(3)在(2)中,当t=2s时,b的速度达到5.06m/s, 2s内回路中产生的焦耳热为13.2J, 求该2s内力F做的功(结果保留三位有效数字)123456789ABBCACCABCCACDABD10.解：（1）到达最低点时，设棒的速度为v，由牛顿第二定律得：得2分2分2分（2）由能量转化和守恒得： 6分（3）电量6分11(12分)解：（1）根据题意,棒在圆弧轨上滑行角速度为 根据法拉第电磁感应定律 由几何知识可知 联立，得R两端的电压 （2）根据法拉第电磁感应定律，棒在直轨上滑行产生的感应电动势 通过电阻的电流 又 根据焦耳定律 联立，得 评分参考：式各2分，式各1分。12（18分）解析：（1）依题意，小球从水平位置释放后，能沿圆弧向下摆动，故小球受到电场力的方向水平向右，P板带正电，Q板带负电。由右手定则可知，导体棒a顺时针转动。（2分）（2）导体棒a转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势大小： （2分，若缺中间推导式只得1分）由闭合电路欧姆定律： （2分）由欧姆定律可知，PQ的电压为：UPQ （2分）故PQ间匀强电场的电场强度大小： （2分）联立，代入R1R22r，可得：（2分）（3）设细绳长度为L，小球到达N点时速度为v，由动能定理可得： （2分）又 （2分）由得： （2分）【评分说明：第（1）问给2分，若在图中标明方向且正确也可，若答“从图示位置向上转动”或“从图示位置向右转动”也可；各2分。共18分。】13(1)线框切割磁感线V A (2)线框因匀速运动将要全部进入前右边导线所受向左的总安培力：N 上边导线所受向下的总安培力：N 滑动摩擦力N 故拉力：F= F1+f =10.8