高考物理二轮复习 专题09 电磁感应及综合应用押题专练(含解析)

专题09 电磁感应及综合应用

1．法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机．如图1所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路．转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转．下列说法正确的是( )

图1

A ．回路中电流大小变化，方向不变

B ．回路中电流大小不变，方向变化

C ．回路中电流的大小和方向都周期性变化

D ．回路中电流方向不变，从b 导线流进电流表 答案 D

2．如图2所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为

R ，边长是L ，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁

场边界的恒定加速度a 进入磁场区域，t 1时刻线框全部进入磁场．若外力大小为F ，线框中电功率的瞬时值为P ，线框磁通量的变化率为ΔΦ

Δt ，通过导体横截面的电荷量为q ，(其中P —t

图像为抛物线)则这些量随时间变化的关系正确的是( )

图2

答案 BD

解析 线框做匀加速运动，其速度v ＝at ，感应电动势E ＝BLv

线框进入磁场过程中受到的安培力F 安＝BIL ＝B 2L 2v R ＝B 2L 2at

R

由牛顿第二定律得：F －B

2L 2at

R ＝ma

则F ＝ma ＋B 2L 2a

R

t ，故A

错误；

感应电流I ＝E R ＝

BLat

R

线框的电功率P ＝I 2

R ＝

BLa

2

R

t 2，故B 正确；

线框的位移x ＝12at 2，ΔΦΔt ＝B ·ΔS

Δt ＝B ·

L ·12

at 2

t

＝1

2

BLat ，故C 错误； 电荷量q ＝I Δt ＝E R ·Δt ＝ΔΦΔt R ·Δt ＝ΔΦR ＝BLx R ＝BL ·1

2at 2

R ＝BLa 2R t 2

，故D 正确．

3．如图3所示，两根足够长的平行金属导轨倾斜放置，导轨下端接有定值电阻R ，匀强磁场方向垂直导轨平面向上．现给金属棒ab 一平行于导轨的初速度v ，使金属棒保持与导轨垂直并沿导轨向上运动，经过一段时间金属棒又回到原位置．不计导轨和金属棒的电阻，在这一过程中，下列说法正确的是( )

图3

A ．金属棒上滑时棒中的电流方向由b 到a

B ．金属棒回到原位置时速度大小仍为v

C ．金属棒上滑阶段和下滑阶段的最大加速度大小相等

D ．金属棒上滑阶段和下滑阶段通过棒中的电荷量相等 答案 AD

4．如图4所示，螺线管横截面积为S ，线圈匝数为N ，电阻为R 1，管内有水平向右的磁

场，磁感应强度为B .螺线管与足够长的平行金属导轨MN 、PQ 相连并固定在同一平面内，与水平面的夹角为θ，两导轨间距为L .导轨电阻忽略不计．导轨处于垂直斜面向上、磁感应强度为B 0的匀强磁场中．金属杆ab 垂直导轨，杆与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦滑动．已知金属杆ab 的质量为m ，电阻为R 2，重力加速度为g .忽略螺线管磁场对金属杆ab 的影响，忽略空气阻力．

图4

(1)螺线管内方向向右的磁场B 不变，当ab 杆下滑的速度为v 时，求通过ab 杆的电流的大小和方向；

(2)当ab 杆下滑的速度为v 时，螺线管内方向向右的磁场才开始变化，其变化率ΔB

Δt

＝

k (k >0)．讨论ab 杆加速度的方向与k 的取值的关系．

答案 (1)B 0Lv R 1＋R 2，方向为b →a (2)k

v －mg

R 1＋R 2sin θB 0LNS ，加速度方向向上；

k >B 20L 2

v －mg R 1＋R 2sin θB 0LNS

，加速度方向向下.

解析 (1)切割磁感线产生的感应电动势E 1＝B 0Lv 则电流的大小I ＝

E 1

R 1＋R 2

＝

B 0Lv

R 1＋R 2

根据右手定则知，通过ab 的电流方向为b →a .

当mg sin θ>B 0IL ＝

B 0L B 0Lv －kNS

R 1＋R 2

时，加速度方向向下．

即k >B 20L 2v －mg R 1＋R 2sin θB 0LNS

，加速度方向向下

5．如图5所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场边界的间距为L .一个质量为m 、边长也为L 的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行．t ＝0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置Ⅰ)，导线框的速度为v 0.经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置Ⅱ)，导线框的速度刚好为零．此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置Ⅰ(不计空气阻力)，则( )

图5

A ．上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等

B ．上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多

C ．上升过程中，导线框的加速度逐渐减小

D ．上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率 答案 BC

6．半径分别为r 和2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r 、质量为m 且质量分布均匀的直导体棒AB 置于圆导轨上面，BA 的延长线通过圆导轨中心O ，装置的俯视图如图6所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B ，方向竖直向下．在内圆导轨的

C 点和外圆导轨的

D 点之间接有一阻值为R 的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下

以角速度ω绕O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g .求：