高中物理-电磁感应综合应用练习

高中物理-电磁感应综合应用练习

1．如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块( )

A．在P和Q中都做自由落体运动

B．在两个下落过程中的机械能都守恒

C．在P中的下落时间比在Q中的长

D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大

解析：选C.小磁块下落过程中,在塑料管Q中只受到重力,而在铜管P中还受到向上的磁场力,即只在Q中做自由落体运动,故选项A、B错误；小磁块在P 中加速度较小,故在P中下落时间较长,落至底部时在P中的速度较小,选项C正确,D错误．

2．(多选)如图所示,竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B,从虚线下方竖直上抛一正方形线圈,线圈越过虚线进入磁场,最后又落回原处,运动过程中线圈平面保持在竖直平面内,不计空气阻力,则( )

A．上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功

B．上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功

C．上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率

D．上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率

解析：选AC.线圈上升过程中,加速度增大且在减速,下降过程中,运动情况比较复杂,有加速、减速或匀速等,把上升过程看成反向的加速,可以比较当运动到同一位置时,线圈速度都比下降过程中相应的速度要大,可以得到结论：上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短,所以上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率,故正确选项为A、C.

3．如图所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为B,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域在x轴方向宽度均为a,在y轴方向足够宽．现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过磁场区域．若以逆时针方向为电流的正方向,在以下选项中,线框中感应电流i与线框移动的位移x的关系图象正确的是( )

解析：选 C.线框从开始进入到全部进入第一个磁场过程,磁通量向里增大,则由楞次定律可知,电流方向为逆时针方向,故B一定错误；因切割的有效长度均匀增大,故由E＝BLv可知,电动势也均匀增加,而在全部进入第一个磁场时,磁通量达最大,该瞬间变化率为零,故电动势也为零,故A错误；当线框开始进入第二个磁场时,线框中磁通量向里减小,则可知电流方向为顺时针方向,故D错误；而进入第二个磁场后,分处两磁场的线框两部分产生的电流相同,且有效长度是均匀变大的,当将要全部进入第二个磁场时,线框中电流达最大2I0.故C正确．4．(多选)如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F＝F0＋kv(F0、k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为F A,电阻R 两端的电压为U R,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图象可能正确的有( )

解析：选BC.经受力分析和电路分析知,i ＝Blv R ＋r ,F A ＝Bil ＝B 2l 2

R ＋r v ,U R ＝iR ＝

BlR R ＋r v ,P ＝i 2

(R ＋r )＝B 2l 2R ＋r v 2,因此i ∝F A ∝U R ∝P ∝v ,i －t 、F A －t 、U R －t 图象的形状与v －t 图象相同．对金属棒由牛顿第二定律得F －F A ＝ma ,得F 0＋

⎝

⎛⎭⎪⎫k －B 2l 2

R ＋r v ＝ma .若k ＝B 2l 2

R ＋r ,则a ＝0,金属棒做匀加速运动,A 错误．若k ＞B 2l 2

R ＋r ,a 逐渐增大,B 正确．若k ＜B 2l 2

R ＋r ,a 逐渐减小,最后趋向于零,C 正确．由以上分析知

P －t 图象形状与B 或C 相似,D 错误．

5．(多选)如图所示,光滑金属导轨AC 、AD 固定在水平面内,并处在方向竖直向下、大小为B 的匀强磁场中．有一质量为m 的导体棒以初速度v 0从某位置开始在导轨上水平向右运动,最终恰好静止在A 点．在运动过程中,导体棒与导轨始终构成等边三角形回路,且通过A 点的总电荷量为Q .已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为R ,其余电阻不计．则( )

A ．该过程中导体棒做匀减速运动

B ．该过程中接触电阻产生的热量为1

2

mv 20

C ．开始运动时,导体棒与导轨所构成回路的面积为S ＝

QR B

D ．当导体棒的速度为1

2

v 0时,回路中感应电流大小为初始时的一半

解析：选BC.该过程中l 、v 均在减小,故加速度a 减小,选项A 错误．由能量守恒定律可知Q 热＝12mv 20,选项B 正确．

I ＝E R ＝ΔΦ

R Δt

,ΔΦ＝BS ,Q ＝I Δt ,联立得S ＝QR B ,选项C 正确．当v ＝12v 0时,l ＜l 0,由I ＝E R ＝Blv R 知,I ＜I 0

2

,选项D 错误．

6．如图所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为0.5 m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1 Ω.一导体棒MN 垂直于导轨放置,质量为0.2 kg,接入电路的电阻为1 Ω,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8 T ．将导体棒MN 由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN 的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g 取10 m/s 2,sin 37°＝0.6)( )

A ．2.5 m/s 1 W

B ．5 m/s 1 W

C ．7.5 m/s 9 W

D ．15 m/s 9 W

解析：选B.小灯泡稳定发光说明棒做匀速直线运动．此时：F 安＝B 2l 2v R 总

,对棒

满足：mg sin θ－μmg cos θ－B 2l 2v

R 棒＋R 灯

＝0

因为R 灯＝R 棒则：P 灯＝P 棒

再依据功能关系：mg sin θ·v －μmg cos θ·v ＝P 灯＋P 棒 联立解得v ＝5 m/s,P 灯＝1 W,所以B 项正确．

[综合应用题组]