2019最新届高考物理二轮复习 专题四 电路与电磁感应 提升训练15 电磁感应的综合问题(考试专用)
(最新整理)2019年高考物理试题汇编—电磁感应
2019年高考物理试题汇编—电磁感应编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2019年高考物理试题汇编—电磁感应）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2019年高考物理试题汇编—电磁感应的全部内容。
2018普通高校招生考试试题汇编—电磁感应24．(2018全国卷1)．（15分）(注意：在试题卷上作答无效)如图，两根足够长的金属导轨ab 、cd 竖直放置,导轨间距离为L 1电阻不计。
在导轨上端并接两个额定功率均为P 、电阻均为R 的小灯泡。
整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。
现将一质量为m 、电阻可以忽略的金属棒MN 从图示位置由静止开始释放。
金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。
已知某时刻后两灯泡保持正常发光.重力加速度为g 。
求：（1)磁感应强度的大小：(2）灯泡正常发光时导体棒的运动速率.解析：每个灯上的额定电流为I=U =（1）最后MN 匀速运动故：B2IL=mg B =(2)U=BLv 得：2P v mg==6．如图，EOF 和为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E O F '''，FO∥E O ''，且EO⊥OF； 为∠EOF 的角平分线,F O ''OO 'OO '间的距离为l ；磁场方向垂直于纸面向里。
一边长为l 的正方形导线框沿方向匀速通过磁场，t =0时刻恰好位于图OO '示位置。
规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i 与实践t 的关系图线可能正确的是7．(2018海南）．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。
江苏省2019版高考物理二轮复习第一部分专题四电路与电磁感应检测(含解析)
电路与电磁感应第一讲直流电路与交流电路1.[甲、乙图分别表示两种电压的波形，其中甲图所示的电压按正弦规律变化。
下列说法正确的是( )A．甲图表示交流电，乙图表示直流电B．甲图电压的有效值为220 V，乙图电压的有效值小于220 VC．乙图电压的瞬时值表达式为u＝2202sin 100πt(V)D．甲图电压经过匝数比为1∶10的变压器变压后，频率变为原来的10倍解析：选B 由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故A错误；由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，图甲是正弦式交流电，所以有效值U＝U m2＝220 V，故乙图电压小于220 V，则B正确；图乙不是正弦式交流电，所以表达式不是正弦函数，故C错误；理想变压器变压后，频率不发生变化，故D错误。
2．[考查交流电的产生及瞬时值、有效值]如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则( )A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B．曲线a表示的交变电动势瞬时值为15cos 50πt(V)C．曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V解析：选C 在t ＝0时刻，线圈一定处在中性面上，故A 错误；由题图乙可知，a 的周期为4×10－2 s ，ω＝2πT＝50π rad/s ；曲线a 表示的交变电动势瞬时值为15sin 50πt (V)，B 错误；b 的周期为6×10－2 s ，则由n ＝1T可知，转速与周期成反比，故转速之比为3∶2，故C 正确；ωa ∶ωb ＝n 1∶n 2＝3∶2，a 交流电的最大值为15 V ，则根据E m ＝nBS ω得曲线b 表示的交变电动势最大值是10 V ，则有效值为U ＝102 V ＝5 2 V ，故D 错误。
3．[考查交流电的四值及应用][多选]如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，边长L ＝10 cm的正方形线圈共100匝，线圈总电阻r ＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s ，外电路中的电阻R ＝4 Ω，π取3.14，则( )A ．线圈转动一周产生的总热量为0.99 JB ．感应电动势的最大值为314 VC ．由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势为2.6 VD ．从图示位置开始的16周期内通过R 的电荷量为0.87 C 解析：选AC 感应电动势的最大值为：E m ＝nBS ω＝100×0.5×0.12×2π V ＝π V ，故B 错误；周期为：T ＝2πω＝1 s ，线圈转动一周产生的总热量为：Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E m 22·1R ＋r ·T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫π22×14＋1×1 J＝π210 J≈0.99 J，故A 正确；转过60°的过程中产生的平均感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝100×32×0.5×0.1216V ＝332 V≈2.6 V，故C 正确；平均电动势：E ＝n ΔΦΔt，平均电流：I ＝E R ＋r ，在16周期内通过电阻R 的电荷量为：q ＝I Δt ，即为：q ＝n ΔΦR ＋r ＝nBS sin 60°R ＋r ＝320C≈0.087 C，故D 错误。
2019版高考物理大二轮复习浙江专用优选习题：专题四 电路与电磁感应 提升训练15 含答案
提升训练15电磁感应的综合问题1.一实验小组想要探究电磁刹车的效果。
在遥控小车底面安装宽为L、长为2.5L的N匝矩形线框,线框电阻为R,面积可认为与小车底面相同,其平面与水平地面平行,小车总质量为m。
其俯视图如图所示,小车在磁场外行驶时的功率保持P不变,且在进入磁场前已达到最大速度,当车头刚要进入磁场时立即撤去牵引力,完全进入磁场时速度恰好为零。
已知有界磁场PQ和MN间的距离为2.5L,磁感应强度大小为B,方向竖直向上,在行驶过程中小车受到地面阻力恒为F f。
求:(1)小车车头刚进入磁场时,线框的感应电动势E;(2)电磁刹车过程中产生的焦耳热Q;(3)若只改变小车功率,使小车刚出磁场边界MN时的速度恰好为零,假设小车两次与磁场作用时间相同,求小车的功率P'。
2.(2017浙江义乌高三模拟)如图所示,固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、M'N'和OP、O'P'间距都是l,二者之间固定有两组竖直半圆形轨道PQM和P'Q'M',它们是用绝缘材料制成的,两轨道间距也均为l,且PQM和P'Q'M'的竖直高度均为4R,两组半圆形轨道的半径均为R。
轨道的QQ'端、MM'端的对接狭缝宽度可忽略不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。
下层金属导轨接有电源,当将一金属杆沿垂直导轨方向搭接在两导轨上时,将有电流从电源正极流出,经过导轨和金属杆流回电源负极。
此时金属杆将受到导轨中电流所形成磁场的安培力作用而运动。
运动过程中金属杆始终与导轨垂直,且接触良好。
当金属杆由静止开始向右运动4R到达水平导轨末端PP'位置时其速度大小v P=4gR。
已知金属杆质量为m,两轨道间的磁场可视为匀强磁场,其磁感应强度与电流的关系为B=kI(k为已知常量),金属杆在下层导轨的运动可视为匀加速运动,运动中金属杆所受的摩擦阻力、金属杆和导轨的电阻均可忽略不计。
精选推荐2019年版本高考物理二轮总复习专题过关检测--专题：电磁感应(全部含详细答案解析)-Word版
高考物理二轮总复习专题过关检测电磁感应(附参考答案)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.如图12-1所示，金属杆ab、cd可以在光滑导轨PQ和R S上滑动，匀强磁场方向垂直纸面向里，当ab、cd分别以速度v1、v2滑动时，发现回路感生电流方向为逆时针方向，则v1和v2的大小、方向可能是()图12-1A.v1＞v2,v1向右，v2向左B.v1＞v2,v1和v2都向左C.v1=v2,v1和v2都向右D.v1=v2,v1和v2都向左解析:因回路abdc中产生逆时针方向的感生电流，由题意可知回路abdc的面积应增大，选项A、C、D错误，B正确.答案:B2.(2010河北唐山高三摸底，12)如图12-2所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间(两磁极间磁场可视为匀强磁场)，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动.当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有()图12-2A.线圈与蹄形磁铁的转动方向相同B.线圈与蹄形磁铁的转动方向相反C.线圈中产生交流电D.线圈中产生为大小改变、方向不变的电流解析:本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律等考点.根据楞次定律的推广含义可知A正确、B错误；最终达到稳定状态时磁铁比线圈的转速大，则磁铁相对线圈中心轴做匀速圆周运动，所以产生的电流为交流电.答案:AC3.如图12-3 所示,线圈M和线圈P绕在同一铁芯上.设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正.当M中通入下列哪种电流时,在线圈P中能产生正方向的恒定感应电流()图12-3图12-4解析:据楞次定律，P 中产生正方向的恒定感应电流说明M 中通入的电流是均匀变化的，且方向为正方向时应均匀减弱，故D 正确. 答案:D4.如图12-5所示，边长为L 的正方形导线框质量为m ，由距磁场H 高处自由下落，其下边ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd 刚刚穿出磁场时，速度减为ab 边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )图12-5A.2mgLB.2mgL +mgHC.mgH mgL 432+D.mgH mgL 412+解析:设刚进入磁场时的速度为v 1,刚穿出磁场时的速度212v v =① 线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L .由题意得mgH mv =2121②Q mv L mg mv +=⋅+222121221③ 由①②③得mgH mgL Q 432+=.C 选项正确.答案:C5.如图12-6(a)所示,圆形线圈P 静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同线圈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12-6(b)所示,P 所受的重力为G ,桌面对P 的支持力为F N ,则( )图12-6A.t 1时刻F N ＞GB.t 2时刻F N ＞GC.t 3时刻F N ＜GD.t 4时刻F N =G解析:t 1时刻,Q 中电流正在增大,穿过P 的磁通量增大,P 中产生与Q 方向相反的感应电流,反向电流相互排斥,所以F N ＞G ;t 2时刻Q 中电流稳定,P 中磁通量不变,没有感应电流,F N =G ;t 3时刻Q 中电流为零,P 中产生与Q 在t 3时刻前方向相同的感应电流,而Q 中没有电流,所以无相互作用,F N =G ;t 4时刻,P 中没有感应电流,F N =G . 答案:AD6.用相同导线绕制的边长为L 或2L 的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图12-7所示.在每个线框进入磁场的过程中，M 、N 两点间的电压分别为U a 、U b 、U c 和U d .下列判断正确的是()图12-7A.U a ＜U b ＜U c ＜U dB.U a ＜U b ＜U d ＜U cC.U a =U b ＜U d =U cD.U b ＜U a ＜U d ＜U c 解析:线框进入磁场后切割磁感线,a 、b 产生的感应电动势是c 、d 电动势的一半.而不同的线框的电阻不同.设a 线框电阻为4r ,b 、c 、d 线框的电阻分别为6r 、8r 、6r ,则4343BLv r r BLv U a =⋅=,,6565BLv r r BLv U b =⋅=,23862BLv r r Lv B U c =⋅= .34642Blvr r Lv B U d =⋅=所以B 正确.答案:B7.(2010安徽皖南八校高三二联，16)如图12-8所示，用一块金属板折成横截面为“”形的金属槽放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，并以速度v 1向右匀速运动，从槽口右侧射入的带电微粒的速度是v 2，如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动，则微粒做匀速圆周运动的轨道半径r 和周期T 分别为()图12-8A.gv g v v 2212,π B.gv g v v 1212,π C.gv g v 112,π D.gv g v 212,π 解析:金属板折成“”形的金属槽放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，并以速度v 1向右匀速运动时，左板将切割磁感线，上、下两板间产生电势差，由右手定则可知上板为正，下板为负，11Bv lBlv d U E ===，微粒做匀速圆周运动，则重力等于电场力，方向相反，故有,1g qBv g qE m ==向心力由洛伦兹力提供，所以,222rv m B qv =得g v m qB mv r 212==，周期gv v r T 1222ππ==，故B 项正确.答案:B8.超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具.其推进原理可以简化为如图12-9所示的模型:在水平面上相距L的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个磁场的宽度都是l，相间排列，所有这些磁场都以相同的速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为L、宽为l的金属框abcd(悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为F f，金属框的最大速度为v m，则磁场向右匀速运动的速度v可表示为()图12-9A.v=(B2L2v m－F f R)/B2L2B.v=(4B2L2v m+F f R)/4B2L2C.v=(4B2L2v m－F f R)/4B2L2D.v=(2B2L2v m+F f R)/2B2L2解析:导体棒ad和bc各以相对磁场的速度(v－v m)切割磁感线运动，由右手定则可知回路中产生的电流方向为abcda,回路中产生的电动势为E=2BL(v－v m),回路中电流为I=2BL(v－v m)/R,由于左右两边ad和bc均受到安培力，则合安培力为F合=2×BL I=4B2L2(v－v m)/R，依题意金属框达到最大速度时受到的阻力与安培力平衡，则F f=F合，解得磁场向右匀速运动的速度v=(4B2L2v m+F f R)/4B2L2,B对.答案:B9.矩形导线框abcd放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图12-10甲所示,t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里.在0～4 s时间内,线框中的感应电流(规定顺时针方向为正方向)、ab边所受安培力(规定向上为正方向)随时间变化的图象分别为图乙中的()甲乙图12-0解析:在0～1 s内,穿过线框中的磁通量为向里的减少,由楞次定律,感应电流的磁场垂直纸面向里,由安培定则,线框中感应电流的方向为顺时针方向.由法拉第电磁感应定律,tSB n E ∆⋅∆=,E 一定,由,REI =故I 一定.由左手定则,ab 边受的安培力向上.由于磁场变弱,故安培力变小.同理可判出在1～2 s 内,线框中感应电流的方向为顺时针方向,ab 边受的安培力为向下的变强.2～3 s 内,线框中感应电流的方向为逆时针方向,ab 边受的安培力为向上的变弱,因此选项AD 对. 答案:AD10.如图12-11甲所示,用裸导体做成U 形框架abcd ,ad 与bc 相距L =0.2 m,其平面与水平面成θ=30°角.质量为m =1 kg 的导体棒PQ 与ad 、bc 接触良好,回路的总电阻为R =1 Ω.整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中,磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化情况如图乙所示(设图甲中B 的方向为正方向).t =0时,B 0=10 T 、导体棒PQ 与cd 的距离x 0=0.5 m.若PQ 始终静止,关于PQ 与框架间的摩擦力大小在0～t 1=0.2 s 时间内的变化情况,下面判断正确的是( )图12-11 A.一直增大B.一直减小C.先减小后增大D.先增大后减小解析:由图乙,T /s 501==∆∆t B t B ,t =0时,回路所围面积S =Lx 0=0.1 m 2,产生的感应电动势V 5=∆⋅∆=t S B E ,A 5==REI ,安培力F =B 0IL =10 N,方向沿斜面向上.而下滑力mg sin30°=5 N,小于安培力,故刚开始摩擦力沿斜面向下.随着安培力减小,沿斜面向下的摩擦力也减小,当安培力等于下滑力时,摩擦力为零.安培力再减小,摩擦力变为沿斜面向上且增大,故选项C 对. 答案:C二、填空题(共2小题，共12分)11.(6分)如图12-12所示,有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ ,水平放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直.有一金属棒M N 与导轨的OQ 边垂直放置,金属棒从O 点开始以加速度a 向右运动,求t 秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是____________________.图12-12解析:该题求的是t 秒末感应电动势的瞬时值,可利用公式E =Blv 求解,而上面错误解法求的是平均值.开始运动t 秒末时,金属棒切割磁感线的有效长度为.tan 21tan 2θθat OD L == 根据运动学公式,这时金属棒切割磁感线的速度为v =at . 由题知B 、L 、v 三者互相垂直,有θtan 2132t Ba Blv E ==,即金属棒运动t 秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是.tan 2132θt Ba E = 答案:θtan 2132t Ba 12.(6分)如图12-13所示,有一闭合的矩形导体框,框上M 、N 两点间连有一电压表,整个装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中,且框面与磁场方向垂直.当整个装置以速度v 向右匀速平动时,M 、N 之间有无电势差?__________(填“有”或“无”)，电压表的示数为__________.图12-13解析:当矩形导线框向右平动切割磁感线时,AB 、CD 、MN 均产生感应电动势,其大小均为BLv ,根据右手定则可知,方向均向上.由于三个边切割产生的感应电动势大小相等,方向相同,相当于三个相同的电源并联,回路中没有电流.而电压表是由电流表改装而成的,当电压表中有电流通过时,其指针才会偏转.既然电压表中没有电流通过,其示数应为零.也就是说,M 、N 之间虽有电势差BLv ,但电压表示数为零. 答案:有 0三、计算、论述题(共4个题,共48分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图12-14所示是一种测量通电线圈中磁场的磁感应强度B 的装置,把一个很小的测量线圈A 放在待测处,线圈与测量电荷量的冲击电流计G 串联,当用双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,从而引起电荷的迁移,由表G 测出电荷量Q ,就可以算出线圈所在处的磁感应强度B.已知测量线圈的匝数为N,直径为d ,它和表G 串联电路的总电阻为R ,则被测出的磁感应强度B 为多大?图12-14解析:当双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律可得:td B N t N E ∆=∆∆Φ=2)2(2π 由欧姆定律和电流的定义得:,t Q R E I ∆==即t REQ ∆= 联立可解得:.22Nd QRB π=答案:22Nd QR π14.(12分)如图12-15所示,线圈内有理想边界的磁场,开始时磁场的磁感应强度为B 0.当磁场均匀增加时,有一带电微粒静止于平行板(两板水平放置)电容器中间,若线圈的匝数为n ,平行板电容器的板间距离为d ,粒子的质量为m ,带电荷量为q .(设线圈的面积为S )求:图12-15(1)开始时穿过线圈平面的磁通量的大小. (2)处于平行板电容器间的粒子的带电性质. (3)磁感应强度的变化率. 解析:(1)Φ=B 0S.(2)由楞次定律,可判出上板带正电,故推出粒子应带负电. (3),tnE ∆∆Φ=,ΔΦ=ΔB ·S, mg d E q =⋅,联立解得:.nqSmgd t B =∆∆ 答案:(1)B 0S (2)负电 (3)nqSmgdt B =∆∆ 15.(12分)两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内，导轨间距为l ，电阻不计，M 、M ′处接有如图12-16所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R ，电容器的电容为C.长度也为l 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中.ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab 运动距离为s 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q .求:图12-16(1)ab 运动速度v 的大小； (2)电容器所带的电荷量q .解析:本题是电磁感应中的电路问题,ab 切割磁感线产生感应电动势为电源.电动势可由E =Blv 计算.其中v 为所求,再结合闭合(或部分)电路欧姆定律、焦耳定律、电容器及运动学知识列方程可解得.(1)设ab 上产生的感应电动势为E ，回路中的电流为I ,ab 运动距离s 所用时间为t ,三个电阻R 与电源串联,总电阻为4R ,则 E=Blv由闭合电路欧姆定律有RE I 4=vs t =由焦耳定律有Q =I 2(4R )t 由上述方程得.422sl B QRv =(2)设电容器两极板间的电势差为U ,则有U=IR电容器所带电荷量q =CU解得.BlsCQRq =答案:(1)sl B QR224 (2)Bls CQR16.(14分)如图12-17所示,水平地面上方的H 高区域内有匀强磁场,水平界面PP ′是磁场的上边界,磁感应强度为B ,方向是水平的,垂直于纸面向里.在磁场的正上方,有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd ,ab 长为l 1,bc 长为l 2,H ＞l 2,线框的质量为m ,电阻为R .使线框abcd 从高处自由落下,ab 边下落的过程中始终保持水平,已知线框进入磁场的过程中的运动情况是:cd 边进入磁场以后,线框先做加速运动,然后做匀速运动,直到ab 边到达边界PP ′为止.从线框开始下落到cd 边刚好到达水平地面的过程中,线框中产生的焦耳热为Q .求:图12-17(1)线框abcd 在进入磁场的过程中,通过导线的某一横截面的电荷量是多少? (2)线框是从cd 边距边界PP ′多高处开始下落的? (3)线框的cd 边到达地面时线框的速度大小是多少?解析:(1)设线框abcd 进入磁场的过程所用时间为t ,通过线框的平均电流为I ,平均感应电动势为ε,则RI t εε=∆∆Φ=,,ΔΦ=Bl 1l 2 通过导线的某一横截面的电荷量t I q ∆=解得.21Rl Bl q =(2)设线框从cd 边距边界PP ′上方h 高处开始下落,cd 边进入磁场后,切割磁感线,产生感应电流,在安培力作用下做加速度逐渐减小的加速运动,直到安培力等于重力后匀速下落,速度设为v ,匀速过程一直持续到ab 边进入磁场时结束,有 ε=Bl 1v ,,RI ε=F A =BIl 1,F A =mg解得212l B mgRv =线框的ab 边进入磁场后,线框中没有感应电流.只有在线框进入磁场的过程中有焦耳热Q .线框从开始下落到ab 边刚进入磁场的过程中,线框的重力势能转化为线框的动能和电路中的焦耳热.则有Q mv l h mg +=+2221)(解得.222414414223l l mgB l QB R g m h -+= (3)线框的ab 边进入磁场后,只有重力作用下,加速下落,有)(21212222l H mg mv mv -=- cd 边到达地面时线框的速度.)(224142222l H g l B R g m v -+= 答案:(1)Rl Bl 21 (2)241441422322l l mgB l QB R g m -+ (3))(22414222l H g l B R g m -+。
2019年高考物理二轮复习滚动训练四电路与电磁感应
滚动训练四 电路与电磁感应一、选择题：本题共8小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．1．[2018·上海市普陀区二模]如图，当电路中电键S 断开时，测得电阻R 1两端的电压为2 V ，R 2两端的电压为3 V ，电源有内阻．当电键S 闭合后，下列说法正确的是( )A ．电压表的示数大于5 VB ．电阻R 2两端的电压小于3 VC ．电阻R 1两端的电压小于2 VD ．内阻r 上的电压变小2．(多选)[2018·邯郸市二次模拟]在图示电路中，电源的电动势为E ，内阻不计．R 1＝R 2＝R 3＝R.当a 、b 间接一理想电流表时，电容器的带电量为Q ，则( )A ．电流表的读数为E R，电容器上极板带负电B ．当a 、b 间接一阻值为2R 的电阻时，电容器下极板带正电C ．当a 、b 间接一阻值为2R 的电阻时，电容器的带电量为Q3D ．当a 、b 间接一理想电压表时，电容器的带电量为零3．(多选)[2018·咸阳市二模]如图所示，电路中电源电动势为E ，内阻为r ，C 为电容器，L 为小灯泡，R 为定值电阻，闭合电键，小灯泡能正常发光，现将滑动变阻器滑片向左滑动一段距离，滑动前后理想电压表V 1、V 2、V 3示数变化量的绝对值分别为ΔU 1、ΔU 2、ΔU 3，理想电流表A 示数变化量的绝对值为ΔI ，则( )A ．电源的输出功率一定增大B ．灯泡亮度逐渐变暗C ．当电路稳定后，断开电键，小灯泡立刻熄灭D .ΔU 1ΔⅠ、ΔU 2ΔⅠ、ΔU 3ΔⅠ均保持不变 4．[2018·盐城三模]如图甲所示，把带铁芯的线圈L 与小灯泡串联起来，先把它们接到电动势为E(内阻不计)的直流电源上；再把它们接到交流电源上，如图乙所示．取直流电源的电压与交流电压的有效值相等．下列叙述正确的是( )A ．接交流电时灯泡更亮些B ．接直流电和接交流电时灯泡一样亮C ．减小交流电频率时图乙中灯泡变亮D ．图甲中闭合S 瞬间，通过灯泡的电流立即达到最大值5．[2018·乐山市三模]如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图甲所示，左线圈连着正方形线框abcd ，线框所在区域存在变化的磁场，取垂直纸面向外为正，磁感应强度随时间变化如图乙所示，不计线框以外的感生电场，右侧线圈连接一定值电阻R ，下列说法中正确的是( )A ．设t 1、t 3时刻ab 边中电流大小分别为i 1、i 3，则有i 1<i 3，定值电阻R 中有电流B ．t 3～t 4时间内通过ab 边电量为零，定值电阻R 中无电流C ．t 1时刻ab 边中电流方向由a→b，e 点电势高于f 点D ．t 5时刻ab 边中电流方向由b→a，f 点电势高于e 点6．(多选)[2018·三湘名校联考]如图所示，边长为L 、总电阻为R 的正方形线框abcd 放在光滑水平面上，其右边有一磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外的有界匀强磁场，磁场宽度为L ，磁场左边界与线框的ab 边相距为L.现给线框一水平向右的恒力，ab 边进入磁场时线框恰好做匀速运动，此时线框中的感应电流大小为I 0.下列说法正确的是( )A ．线框进入磁场时，感应电流沿逆时针方向B ．线框进入磁场时的速度大小为I 0R BLC ．从开始到ab 边运动到磁场的右边界的过程中，通过线框横截面的电荷量q ＝BL2RD ．线框通过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q ＝2BI 0L 27．(多选)[2018·佛山市高三二模]如图，是磁电式转速传感器的结构简图．该装置主要由测量齿轮、软铁、永久磁铁、线圈等原件组成．测量齿轮为磁性材料，等距离地安装在被测旋转体的一个圆周上(圆心在旋转体的轴线上)，齿轮转动时线圈内就会产生感应电流．设感应电流的变化频率为f ，测量齿轮的齿数为N ，旋转体转速为n.则( )A ．f ＝nNB ．f ＝N nC ．线圈中的感应电流方向不会变化D ．旋转体转速越高，线圈中的感应电流越强 8．(多选)[2018·重庆市七校联考]如图所示，光滑导轨MN 和PQ 固定在同一水平面上，两导轨距离为L ，两端分别接有阻值均为R 的定值电阻R 1和R 2，两导轨间有一边长为L2的正方形区域abcd ，该区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m 的金属杆与导轨接触良好并静止于ab 处，现用一恒力F 沿水平方向拉杆，使之由静止向右运动，若杆拉出磁场前已做匀速运动，不计导轨及金属杆的电阻．则( )A ．金属杆出磁场前的瞬间，流过R 1的电流大小为2F BLB ．金属杆做匀速运动时的速率v ＝2FR B 2L2 C ．金属杆穿过整个磁场过程中R 1上产生的电热为12FL －2mF 2R2B 4L4D ．金属杆穿过整个磁场过程中通过电阻R 1的电荷量为BL24R二、实验题：本题2小题，共12分．9. (6分)[2018·湖南省名校联考]某同学练习使用多用电表，图甲为该电表的电路示意图．(1)若用多用电表测未知大小的电流，图甲开关S 应接________(填图甲中的数字)； (2)多用电表的表盘如图乙所示(部分刻度未画出)，现用多用电表判断二极管的极性．进行欧姆调零时，应使多用电表的指针指向表盘________(选填“左侧”或“右侧”)的“0”刻度处；实验时将二极管接在两表笔之间，多用电表示数如图乙中的指针a 所示，然后将二极管两极对调，多用电表示数如图中的指针b 所示，则此时与多用电表红笔接触的是二极管的________(选填“正极”或“负极”)；(3)使图甲中的S 接3，把多用电表接在一电压表两端，若电压表的读数为1 V ，多用电表的读数为1.0×104 Ω.已知此时多用电表内电路总电阻为1.5×104Ω，则多用电表内电池的电动势为E ＝________ V (保留2位有效数字)．10. (6分)[2018·佛山市二模]某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻．(1)现备有下列器材： A ．待测的干电池一节B ．电流表Ⓖ(量程0～150 mA ，内阻R g ＝3.0 Ω)C ．电压表(量程0～3 V ，内阻R V ，约1 kΩ)D．滑动变阻器R0(0～20 Ω，1.0 A)E．电阻箱R0(0～99.99)F．开关和若干导线该同学发现上述器材中电流表的量程较小，他想利用现有的电流表和电阻箱改装成一块量程为0～0.6 A的电流表，则电阻箱R0的阻值应取________Ω.请在图甲的虚线框内画出利用上述器材测量干电池电动势和内阻的实验电路图．(2)图乙为该同学根据合理电路所绘出的U－I图象(U、I分别为电压表和电流表Ⓖ的示数)．根据该图象可得被测电池的电动势E＝______________V，内阻r＝______________Ω.(3)该同学完成实验后又尝试用以下方案测定一节干电池的电动势．如图丙，E x为待测干电池，E S为电动势已知的标准电池，AB为一根粗细均匀的直线电阻丝，R1为保护电阻．该同学的操作步骤如下：①闭合开关S1，粗调滑动变阻器R，使直线电阻AB两端的电压约为2.0 V(可用电压表粗测)；②将开关S2拨到位置“1”，调节滑动触头C至C1点时灵敏电流计Ⓖ的读数为零，测出AC1的长度为L1；③将开关S2拨到位置“2”，调节滑动触头C至C2点时灵敏电流计Ⓖ的读数再次为零，测出AC2的长度为L2则待测电池电动势的表达式为E x＝________.三、计算题：本题共4小题，共48分．11. (12分)[2018·北京市房山区二模]三峡水电站是我国最大的水力发电站，平均水位落差约100 m，水的流量约1.35×104m3/s.船只通航需要约3 500 m3/s的流量，其余流量全部用来发电．水流冲击水轮机发电时，水流减少的势能有20%转化为电能．(1)按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多大；(2)本市现行阶梯电价每户每月1挡用电量最高为240 kW·h，如果按照本市现行阶梯电价1挡最高用电量计算，三峡电站可以满足多少户家庭生活用电；(3)把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区．已知输电功率为P，输电线路的总阻值为R，要使输电线路上损耗的功率小于ΔP.①求输电电压的最小值U；②在输电功率一定时，请提出两种减少输电过程中功率损耗的方法．12. (12分)[2018·蚌埠市二模]如图所示，MN和PQ为水平放置的足够长的光滑平行导轨，导轨间距为L，其左端连接个阻值为R的电阻，垂直于导轨平面有一个磁感应强度为B 的有界匀强磁场．质量为m、电阻为r的金属棒与导轨始终保持垂直且接触良好．若金属棒以向右的初速度v0进入磁场，运动到右边界(图中虚线位置)时速度恰好为零．导轨电阻不计，求：(1)金属棒刚进入磁场时受到的安培力大小；(2)金属棒运动过程中，定值电阻R上产生的电热；(3)金属棒运动到磁场中央位置时的速度大小．13. (12分)[2018·乌鲁木齐市二模]如图所示，两根足够长的水平放置的平行金属导轨间距为L，导轨间电阻为R.PQ右侧区域处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B；PQ左侧区域两导轨间有一面积为S的圆形磁场区，该区域内磁感应强度随时间变化的图象如图所示(取竖直向下为正方向)．一根电阻为r的导体棒ab置于导轨上，0～t0时间内导体棒处于静止状态，t0时刻后导体棒以速度v向右作匀速直线运动，且始终与导轨保持良好接触，导轨电阻不计．求：(1)0～t0时间内回路的感应电动势的大小；(2)t0时刻后导体棒ab受到的安培力的大小．14. (12分)[2018·南通市第二次模拟]如图所示，足够长的U 型光滑导轨固定在倾角为30°的斜面上，导轨的宽度L ＝0.5 m ，其下端与R ＝1 Ω的电阻连接，质量为m ＝0.2 kg 的导体棒(长度也为L)与导轨接触良好，导体棒及导轨电阻均不计．磁感应强度B ＝2 T 的匀强磁场垂直于导轨所在的平面，用一根与斜面平行的不可伸长的轻绳跨过定滑轮将导体棒和质量为M ＝0.4 kg 的重物相连，重物离地面足够高．使导体棒从静止开始沿导轨上滑，当导体棒沿导轨上滑t ＝1 s 时，其速度达到最大(取g ＝10 m /s 2)．求：(1)导体棒的最大速度v m ；(2)导体棒从静止开始沿轨道上滑时间t ＝1 s 的过程中，电阻R 上产生的焦耳热是多少？滚动训练四 电路与电磁感应1．B 分析电路可知，电压表测量路端电压，当电键S 断开时，路端电压为5 V ，当电键S 闭合后，总电阻变小，路端电压变小，电压表的示数小于5 V ，A 选项错误；根据闭合电路欧姆定律可知，总电阻变小，总电流变大，电阻R 1两端的电压变大，C 选项错误；电阻R 2两端的电压变小，B 选项正确；内阻r 上的电压变大，D 选项错误．2．BC 分析电路可知，当a 、b 间接一理想电流表时，电流流过电阻R 3，根据闭合电路欧姆定律可知，电流表的读数I ＝E R 1＝E R ，电容器的上极板电势较高，带正电，此时，电容器上极板的电势为E ，下极板电势为E2，电势差为E 2，电荷量Q ＝CE2，A 选项错误；当a 、b 间接一阻值为2R 的电阻时，电容器上极板的电势为E 3，下极板的电势为E2，下极板电势较高，带正电，B 选项正确；此时，电容器两极板间电压为ΔU ＝E 2－E 3＝E 6，电荷量Q ′＝CE 6＝Q3，C选项正确；当a 、b 间接一理想电压表时，电容器两极板间电压即为电阻R 2两端电压，带电量不为零，D 选项错误．3．BD 当电源内阻等于外电阻时，输出功率最大，将滑动变阻器滑片向左滑动时，其接入电路的电阻变大，电源的内阻与外电阻的大小关系未知，输出功率不一定增大，A 选项错误；根据欧姆定律可知，通过灯泡的电流减小，灯泡变暗，B 选项正确；分析电路可知，电压表V 1测量定值电阻R 两端电压，ΔU 1ΔI ＝R 恒定不变，电压表V 2测量路端电压，ΔU 2ΔI＝r恒定不变，ΔU 3ΔI＝r ＋R ，保持不变，D 选项正确；当电路稳定后，断开电键，电容器放电，电流流过灯泡，灯泡不会立即熄灭，C 选项错误．4．C 电感线圈对交流电的阻碍作用更大，接直流的电路中的灯泡更亮一些，A 、B 选项错误；当交流的频率减小时，线圈的阻碍作用减小，图乙中的灯泡变亮，C 选项正确；图甲中，当闭合S 瞬间，由于电感线圈对电流阻碍作用，通过灯泡的电流不能立即达到最大值，D 选项错误．5．D 根据法拉第电磁感应定律可知，E ∝ΔBΔt，分析图乙可知，t 1时刻的感应电动势大于t 3时刻的感应电动势，根据欧姆定律可知，t 1时刻的感应电流i 1大于t 3时刻的感应电流i 3，A 选项错误；t 3～t 4时间内，磁感应强度均匀变化，产生恒定的感应电流，ab 边通过的电量不为零，B 选项错误；根据楞次定律可知，t 1时刻磁场向外均匀增加，线框中产生顺时针的感应电流，ab 边中电流方向由b →a ，根据理想变压器的工作原理可知，副线圈中不产生感应电动势，C 选项错误；t 5时刻，垂直纸面向里的磁场减小，根据楞次定律可知，感应电流为顺时针，ab 边中电流方向b →a ，磁感应强度的变化率增大，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电流变大，穿过副线圈的磁通量增大，根据楞次定律，副线圈中感应电动势上负下正，e 点电势低于f 点，D 选项正确．6．BCD 线框进入磁场时，垂直纸面向外的磁通量逐渐增加，根据楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，A 选项错误；线框中感应电流大小为I 0，根据欧姆定律可知，E ＝I 0R ，ab 边切割磁感线，产生感应电动势E ＝BLv ，解得速度大小v ＝I 0RBL，B 选项正确；从开始到ab 边运动到磁场的右边界的过程中，通过线框横截面的电荷量q ＝ΔΦR ＝BL2R，C 选项正确；根据能量守恒定律可知，线框通过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q ＝F 安·2L ＝2BI 0L 2，D选项正确．7．AD 旋转体转一圈，测量齿轮靠近和远离线圈N 次，线圈中的感应电流变化N 次，旋转体的转速为n ，感应电流的变化频率为f ，则f ＝nN ，A 选项正确，B 选项错误；测量齿轮靠近和远离线圈时，线圈中磁通量的变化相反，产生的感应电流方向相反，C 选项错误；旋转体转速越高，测量齿轮靠近和远离线圈越快，线圈中磁通量的变化越快，线圈中感应电动势越大，线圈中的感应电流越强，D 选项正确．8．BD 金属杆出磁场时做匀速运动，恒力F 与安培力平衡，F ＝BI ·L2，分析电路可知，流过电阻R 1的电流大小为I 2，即I 1＝FBL，A 选项错误；金属杆切割磁感线，产生感应电流，安培力F 安＝B ·B ·L2·vR2·L 2＝B 2L 2v 2R ，解得速率v ＝2FR B 2L2，B 选项正确；金属杆穿过整个磁场过程中，根据功能关系可知，F ·L 2＝Q ＋12mv 2，电阻R 1上产生的电热Q 1＝Q2，联立解得，Q 1＝14FL －mF 2R2B 4L4，C 选项错误；金属杆穿过整个磁场过程中，通过金属杆的电荷量q ＝B ·⎝ ⎛⎭⎪⎫L 22R2＝BL 22R，根据电荷量守恒可知，流过电阻R 1的电荷量为BL 24R，D 选项正确．9．(1)1 (2)右侧 负极 (3)2.5解析：(1)分析甲图可知，开关S 接1、2时测量电流，并联的电阻越小，量程越大，接1时，量程大，用多用电表测量未知大小的电流，要选大量程，图甲开关S 应接1.(2)进行欧姆调零时，应使多用电表的指针指向表盘右侧的“0”刻度处． 二极管具有单向导电性，实验时将二极管接在两表笔之间，多用电表示数如图乙中的指针a 所示，表的指针偏转角度很小，二极管反向截止；然后将二极管两极对调，多用电表示数如图中的指针b 所示，表的指针偏转角度很大，二极管正向导通，此时与多用电表红笔接触的是二极管的负极．(3)开关S 接3时，电表测量电阻，根据闭合电路欧姆定律，I ＝ER x ＋R 内，U ＝IR x .代入数据，联立解得，多用电表内电池的电动势 E ＝2.5 V.10．(1)1.0 见解析 (2)1.48(1.46～1.49之间) 0．84(0.82～0.87之间) (3)E x ＝L 2L 1·E S解析：(1)根据电表改装原理可知，电流表G 改装成量程为0～0.6 A 的电流表，需要并联电阻，R 0＝I g R g I －I g ＝1.0 Ω，改装后电流表的内阻R A ＝I g R gI＝0.75 Ω，电流表内阻已知，采用电流表外接法连接，电路如图所示：(2)根据闭合电路欧姆定律可知，E ＝U ＋IR g ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫I ＋IR g R 0·r .变形为U ＝E －(4r ＋3)I ，对照图乙可知，E ＝1.48 V ，r ＝0.11 Ω.(3)分析题意可知，E S ＝U 1，E x ＝U 2， U 1：U 2＝L 1：L 2，解得，E x ＝L 2L 1·E S .11．(1)2×106 kW (2)6×106(3)①P R ΔP②提高输电电压；增大导线横截面积，减小电阻．解析：(1)分析题意可知，水的流量约1.35×104 m 3/s.船只通航需要约3 500 m 3/s 的流量，则约为1.0×104 m 3/s 的流量用来发电．单位时间内，流水的质量Δm ＝Qpt ＝1.0×104×1.0×103×1 kg＝1.0×107kg.三峡发电站的发电功率P ＝Δmgh ×20%＝1.0×107×10×100×20%＝2×106kW. (2)每户每月1挡用电量最高为240 kW·h，则每户平均功率ΔP ＝24030×24kW ＝0.333 kW.三峡电站可以满足家庭生活用电的户数n ＝2×1060.333＝6×106户．(3)①输电功率P ＝IU .输电导线损失热功率ΔP ＝I 2R .联立解得，输送电压U ＝P ΔPR＝PRΔP. ②在输电功率一定时，减少输电过程中功率损耗的方法： 一是提高输电电压；二是增大导线横截面积，减小电阻．12．(1)B 2L 2v 20R ＋r (2)R 2R ＋r mv 20 (3)v 02解析：(1)由E ＝BLv 0，I ＝ER ＋r，F ＝BIL得F ＝B 2L 2v 0R ＋r(2)根据能量守恒，系统产生的热量Q ＝12mv 2定值电阻产生的热量Q ′＝R2R ＋rmv 20(3)设磁场宽度为x ，金属棒运动到磁场中央位置时速度为v ′ Δt 时间内安培力对金属棒的冲量大小I ＝F 安Δt ＝B 2L 2R ＋r·v Δt上式对任意微小间隔Δt 都成立，累积相加后，得金属棒从磁场左边界运动到右边界的过程中，安培力产生的冲量为I 1＝－B 2L 2R ＋r ·x金属棒运动到界磁场中央位置的过程中，安培力产生的冲量为I 2＝－B 2L 2R ＋r ·x2由动量定理可知I 1＝0－mv 0，I 2＝mv ′－mv 0解得v ′＝12v 013．(1)B 0t 0S (2)B 2L 2vt 0＋B 0BLSR ＋r t 0解析：(1)由法拉第电磁感应定律得 E 1＝ΔΦΔt.ΔΦ＝ΔBS .由图象可得，ΔB Δt ＝B 0t 0联立解得，E 1＝B 0t 0S .(2)由法拉第电磁感应定律和题意得 E 2＝BLv . E ＝E 1＋E 2.根据闭合电路欧姆定律可知，I ＝E R ＋r . F ＝BLI .联立解得，F ＝B 2L 2vt 0＋B 0BLSR ＋r t 0.14．(1)3 m/s (2)0.9 J解析：(1)速度最大时，导体棒切割磁感线产生感应电动势E ＝BLv m .根据欧姆定律可知，感应电流I ＝ER. 安培力F A ＝BIL .导体棒达到最大速度时，由平衡条件得， Mg ＝mg sin30°＋F A . 联立解得，v m ＝3 m/s.(2)以导体棒和重物为系统，由动量定理得， Mgt －mg sin30°·t －BILt ＝(M ＋m )v m －0. 解得I ＝1.2 A.1 s 内流过导体棒的电荷量q ＝It ＝1.2 C.电量q ＝ΔΦR ＝BLxR.1 s 内导体棒上滑位移x ＝1.2 m. 根据能量守恒定律得，Mgx ＝mgx sin30°＋12(M ＋m )v 2m ＋Q .联立解得，Q ＝0.9 J.。
2019大二轮高考总复习物理文档：考前第4天 电路与电磁感应 Word版含答案
考前第4天 电路与电磁感应1．电流强度的定义式：I ＝qt．2．电流强度的决定式：I ＝U R．3．电阻的定义式：R ＝UI ．4．导体的电阻：R ＝ρlS．5．闭合电路欧姆定律：I ＝ER ＋r．6．电源的几个功率(1)电源的总功率：P 总＝EI ＝I 2(R ＋r )． (2)电源内部消耗的功率：P 内＝I 2r ． (3)电源的输出功率：P 出＝UI ＝P 总－P 内． 7．电源的效率η＝P 出P 总×100%＝U E ×100%＝R R ＋r×100%．8．正弦交变电流瞬时值表达式e ＝E m sin ωt 或e ＝E m cos ωt ．9．正弦交变电流有效值和最大值的关系E ＝E m2I ＝I m2 U ＝U m210．理想变压器及其关系式(1)电压关系为U 1U 2＝n 1n 2(多输出线圈时为U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3…)．(2)功率关系为P 出＝P 入(多输出线圈时为P 入＝P 出1＋P 出2＋…)．(3)电流关系为I 1I 2＝n 2n 1(多输出线圈时为n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…)． (4)频率关系为：f 出＝f 入． 11．磁通量的计算：Φ＝BS ⊥12．电动势大小的计算：E ＝n ΔΦΔt 或E ＝Blv (切割类)13．高压远距离输电的分析方法及计算(1)在高压输电的具体计算时，为条理清楚，可参考如图所示画出相应的题意简图．(2)在高压输电中，常用以下关系式：输电电流I 2＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线输电导线损失的电功率P 损＝P 2－P 3＝I 22R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 线输电导线损耗的电压U 损＝U 2－U 3＝I 2R 线＝P 2U 2R 线．14．应用楞次定律判断感应电流方向的方法 (1)确定穿过回路的原磁场的方向；(2)确定原磁场的磁通量是“增加”、还是“减小”； (3)确定感应电流磁场的方向(与原磁场“增则反、减则同”)； (4)根据感应电流的磁场方向，由安培定则判断感应电流的方向． 15．几种常见感应问题的分析方法 (1)电路问题：①将切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路作为电源，确定感应电动势和内阻．②画出等效电路．③运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点，电功率公式，焦耳定律公式等求解．(2)动力学问题：①②③在力和运动的关系中，要注意分析导体受力，判断导体加速度方向、大小及变化；加速度等于零时，速度最大，导体最终达到稳定状态是该类问题的重要特点．(3)能量问题：①安培力的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”，用框图表示如下：电能W安>0W安<0其他形式能②明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化．如有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；安培力做负功，必然有其他形式的能转化为电能．③根据不同物理情景选择动能定理，能量守恒定律，功能关系，列方程求解问题．一、恒定电流1．串联电路：总电阻大于任一分电阻；U ∝R ，U 1＝UR 1R 1＋R 2；P ∝R ，P 1＝PR 1R 1＋R 2．2．并联电路：总电阻小于任一分电阻； I ∝1R ；I 1＝IR 2R 1＋R 2；P ∝1R ；P 1＝PR 2R 1＋R 2． 3．和为定值的两个电阻，阻值相等时并联电阻值最大． 4．电阻估算原则：串联时，大为主；并联时，小为主．5．路端电压：纯电阻时U ＝E －Ir ＝ER R ＋r，随外电阻的增大而增大．6．并联电路中的一个电阻发生变化，电路有消长关系，某个电阻增大，它本身的电流减小，与它并联的电阻上电流变大．7．外电路中任一电阻增大，总电阻增大，总电流减小，路端电压增大．8．画等效电路：始于一点，电流表等效短路；电压表、电容器等效断路；等势点合并．9．R ＝r 时输出功率最大P ＝E 24r．10．R 1≠R 2，分别接同一电源：当R 1R 2＝r 2时，输出功率P 1＝P 2． 11．纯电阻电路的电源效率：η＝RR ＋r．12．含电容器的电路中，电容器是断路，其电压值等于与它并联的电阻上的电压，稳定时，与它串联的电阻是虚设．电路发生变化时，有充放电电流．13．含电动机的电路中，电动机的输入功率P 入＝UI ，发热功率P 热＝I 2r ，输出机械功率P 机＝UI －I 2r ．二、电磁感应1．楞次定律：(阻碍原因)内外环电流方向：“增反减同”，自感电流的方向：“增反减同”．磁铁相对线圈运动：“你追我退，你退我追”．通电导线或线圈旁的线框：线框运动时：“你来我推，你走我拉”．电流变化时：“你增我远离，你减我靠近”．2．平动直杆所受的安培力：F ＝B 2L 2v R 总，热功率：P 热＝B 2L 2v 2R 总．3．转杆(轮)发电机：E ＝12BL 2ω．4．感生电量：Q ＝n ΔΦR 总．甲图中线框在恒力作用下穿过磁场：进入时产生的焦耳热小于穿出时产生的焦耳热．乙、丙图中两线框下落过程：重力做功相等，乙落地时的速度大于丙落地时的速度．三、交流电1．中性面垂直磁场方向，Φ与e 为互余关系，此消彼长．2．线圈从中性面开始转动：e ＝nBS ωsin ωt ＝e m sin ωt安培力：F ＝nBI m L sin ωt3．线圈从平行磁场方向开始转动：e ＝nBS ωcos ωt ＝e m cos ωt安培力：F ＝nBI m L cos ωt4．正弦交流电的有效值：I 2RT ＝一个周期内产生的总热量． 5．变压器原线圈相当于电动机；副线圈相当于发电机．6．理想变压器原、副线圈相同的量：U n ，T ，f ，ΔΦΔt，P 入＝P 出．1．将非纯电阻电路与纯电阻电路的计算混淆．2．在变压器中误认为I 1I 2＝n 2n 1适用于各种情况．3．在电损的计算时将变压器两端电压U 出与电线上分压U 损混淆． 4．在电路的动态分析中，不能正确把握变量和不变量及电路结构各仪表的用途．5．应用公式E ＝BLv 计算电动势大小时，不能正确判断B 、L 、v 方向关系及L 的有效长度．6．在公式Φ＝BS 中错误地认为面积越大，磁通量越大． 7．应用楞次定律判断感应电流方向时，误认为“感应电流的磁场方向”与“原磁场方向”相反．8．在电磁感应的电路问题中，将电动势和路端电压混淆． 9．误认为含有自感线圈的“断电自感”中的灯泡都会“闪亮”一下．。
2019高考物理大二轮复习阶段训练4电路和电磁感应
阶段训练(四) 电路和电磁感应(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。
在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求。
全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.如图所示,电路中的A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器。
在开关S闭合与断开时,A、B灯泡发光情况是()A.S刚闭合后,A灯亮一下又逐渐变暗,B灯逐渐变亮B.S刚闭合后,B灯亮一下又逐渐变暗,A灯逐渐变亮C.S闭合足够长时间后,A灯泡和B灯泡一样亮D.S闭合足够长时间后再断开,B灯立即熄灭,A灯逐渐熄灭2.如图所示,电源电动势为E,内阻为r。
当滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端时,理想电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2,干路电流为I,下列说法正确的是(灯泡电阻不变)()A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮B.ΔU1与ΔI的比值不变C.ΔU1<ΔU2D.ΔU1=ΔU23.如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交流电动势随时间变化的e-t图象分别如图乙中曲线a、b所示,则()A.两次t=0时刻穿过线圈的磁通量均为0B.曲线a表示的交流电动势的频率为25 HzC.曲线b表示的交流电动势的最大值为15 VD.曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶24.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,相距均为d的三条水平虚线l1、l2、l3,它们之间的区域Ⅰ、Ⅱ分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。
—个质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形导线框,从l1上方一定高度处由静止开始沿斜面下滑,当ab边刚越过l1进入磁场Ⅰ时,恰好以速度v1做匀速直线运动;当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻,线框又开始以速度v2做匀速直线运动,重力加速度为g。
(浙江选考)2019届高考物理二轮复习 专题四 电路与电磁感应 提升训练15 电磁感应的综合问题
提升训练15 电磁感应的综合问题1.一实验小组想要探究电磁刹车的效果。
在遥控小车底面安装宽为L、长为2.5L的N匝矩形线框,线框电阻为R,面积可认为与小车底面相同,其平面与水平地面平行,小车总质量为m。
其俯视图如图所示,小车在磁场外行驶时的功率保持P不变,且在进入磁场前已达到最大速度,当车头刚要进入磁场时立即撤去牵引力,完全进入磁场时速度恰好为零。
已知有界磁场PQ和MN间的距离为2.5L,磁感应强度大小为B,方向竖直向上,在行驶过程中小车受到地面阻力恒为F f。
求:(1)小车车头刚进入磁场时,线框的感应电动势E;(2)电磁刹车过程中产生的焦耳热Q;(3)若只改变小车功率,使小车刚出磁场边界MN时的速度恰好为零,假设小车两次与磁场作用时间相同,求小车的功率P'。
2.(2017浙江义乌高三模拟)如图所示,固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、M'N'和OP、O'P'间距都是l,二者之间固定有两组竖直半圆形轨道PQM和P'Q'M',它们是用绝缘材料制成的,两轨道间距也均为l,且PQM和P'Q'M'的竖直高度均为4R,两组半圆形轨道的半径均为R。
轨道的QQ'端、MM'端的对接狭缝宽度可忽略不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。
下层金属导轨接有电源,当将一金属杆沿垂直导轨方向搭接在两导轨上时,将有电流从电源正极流出,经过导轨和金属杆流回电源负极。
此时金属杆将受到导轨中电流所形成磁场的安培力作用而运动。
运动过程中金属杆始终与导轨垂直,且接触良好。
当金属杆由静止开始向右运动4R到达水平导轨末端PP'位置时其速度大小v P=4。
已知金属杆质量为m,两轨道间的磁场可视为匀强磁场,其磁感应强度与电流的关系为B=kI(k为已知常量),金属杆在下层导轨的运动可视为匀加速运动,运动中金属杆所受的摩擦阻力、金属杆和导轨的电阻均可忽略不计。
2019年高考物理大二轮复习 专题四 电路与电磁感应(练习)【共2套21页】
本套资源目录2019年高考物理大二轮复习专题四电路与电磁感应专题跟踪训练11直流电路与交变电路2019年高考物理大二轮复习专题四电路与电磁感应专题跟踪训练12电磁感应及综合应用专题跟踪训练(十一) 直流电路与交变电路一、选择题1．(2018·天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电，电路如图所示，理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ，R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12，则( )A ．R 消耗的功率变为12PB ．电压表V 的读数变为12UC ．电流表A 的读数变为2ID ．通过R 的交变电流频率不变[解析] 交流发电机产生的感应电动势最大值E m ＝NBSω，且有ω＝2πn ，所以当发电机线圈转速减半后，感应电动势最大值减半，有效值减半，又理想变压器原、副线圈电压有效值之比等于原、副线圈匝数比，故电压表示数减为原来的一半，B 项正确；由电功率P ＝U 2R可知，变压器输出功率即R 消耗的功率变为原来的14，A 项错误；由P ＝UI 可知，原线圈中电流减为原来的一半，C 项错误；交流电的频率与发电机线圈转动角速度成正比，故D 项错误．[答案] B2．(2018·陕西高三质检一)(多选)如图所示，电路中电源电动势E 恒定、内阻r ＝2 Ω，定值电阻R 3＝4 Ω.ab 段电路消耗的电功率在开关S 断开与闭合时相等，电压表和电流表均为理想电表，则以下说法中正确的是( )A ．开关S 断开时电压表的示数一定等于S 闭合时的示数B ．电阻R 1、R 2可能分别为4 Ω、6 ΩC ．电阻R 1、R 2可能分别为3 Ω、9 ΩD ．开关S 断开与闭合时，电压表的示数变化量与电流表的示数变化量大小的比值与R 1、R 2无关[解析] 开关断开时外电路总电阻大于闭合时外电路总电阻，则开关断开时电流较小，电源和R 3的分压较小，电压表的示数一定较大，A 错误；开关S 断开与闭合时，ab 段电路消耗的电功率相等，则有：E 2R 1＋R 2＋R 3＋r 2(R 1＋R 2)＝E 2R 1＋R 3＋r2R 1，将R 1＝3 Ω、R 2＝9 Ω代入，方程成立，而将R 1＝4 Ω、R 2＝6 Ω代入，方程不成立，B 错误，C 正确；根据闭合电路欧姆定律可知电压表的示数可表示为：U ＝E －(R 3＋r )I ，则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小的比值为：ΔUΔI＝R 3＋r ，与R 1、R 2无关，D 正确． [答案] CD3．(2018·重庆质量抽测)如图所示，电源电动势为E ，内阻恒为r ，R 是定值电阻，热敏电阻R T 的阻值随温度的降低而增大，C 是平行板电容器．闭合开关S ，带电液滴刚好静止在C 内．在热敏电阻温度降低的过程中，分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和ΔU 3表示电流表、电压表V 1、电压表V 2和电压表V 3示数变化量的绝对值．关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是( )A ．ΔU 1ΔI 、ΔU 2ΔI 、ΔU 3ΔI一定都变大 B ．ΔU 1ΔI 和ΔU 3ΔI 一定不变，ΔU 2ΔI一定变大C ．带电液滴一定向下加速运动D ．电源的工作效率变大[解析] 由题意和题图可知，当热敏电阻温度降低时，热敏电阻的阻值增大，电路总阻值增大，总电流减小，电源内阻的分压减小，外电压增大，则电压表V 3的示数增大、电压表V 1的示数减小、电压表V 2的示数增大．由于U 1＝IR ，则ΔU 1ΔI＝R 不变，由闭合电路欧姆定律有U 3＝E －Ir ，则ΔU 3ΔI ＝r 不变，又U 2＝E －I (r ＋R )，则ΔU 2ΔI＝r ＋R 不变，A 、B 错误；由于电容器两极板之间的电压增大，电场力大于带电液滴所受的重力，则带电液滴向上做加速运动，C 错误；电源的效率为η＝I 2R ＋R TI 2R ＋R T ＋r×100%＝11＋rR ＋R T，即当R T 增大时，电源的工作效率变大，D 正确．[答案] D4．(2018·惠州市高三三调)(多选)某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，图乙是其输入电压u 的变化规律．已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝10∶1，电阻R ＝22 Ω，电表均为理想电表．下列说法正确的是( )A ．通过R 的交流电的频率为50 HzB ．电流表A 2的示数为 2 AC ．此时变压器的输入功率为22 WD ．将滑动触头沿逆时针方向移动一些，电流表A 1的示数变小[解析] 由题图乙可知，该交流电的周期为T ＝0.02 s ，其频率为f ＝1T ＝10.02 Hz ＝50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，故通过R 的交流电的频率为50 Hz ，A 正确；由题图乙可知输入电压的最大值为U m ＝220 2 V ，所以有效值为U ＝220 V ，则副线圈两端的电压为U ′＝U ×n 2n 1＝220×110 V ＝22 V ，所以通过电阻的电流(即为电流表A 2的示数)为I ＝U ′R ＝1 A ，B 错误；变压器的输出功率为P ′＝U ′I ＝22 W ，理想变压器的输入功率等于输出功率，所以有P ＝P ′＝22 W，C正确；将滑动触头沿逆时针方向移动一些，变压器的副线圈匝数变大，输出电压变大，输出功率变大，所以输入功率也变大，故电流表A1的示数将变大，D错误．[答案]AC5. (2018·沈阳市高三质检一)一台交流发电机的输出电压表达式为u1＝10002 sin100πt(V)，通过匝数比为4∶1的理想降压变压器给若干盏“220 V60 W”的灯泡供电，如图所示．输电线总电阻r＝10 Ω，其他电阻不计，为了保证灯泡正常发光，接入电路的灯泡数量为( )A．44 B．176C．195 D．783[解析]设接入n只灯泡时灯泡正常发光，灯泡正常发光时副线圈的输出电压U2＝220 V，根据变压器变压公式，原线圈输入电压U1＝220 V×4＝880 V，对原线圈电路有，1000 V＝I1r＋U1，解得原线圈电流I1＝12 A．由变压器原、副线圈电功率关系知，U1I1＝U2I2＝10560 W＝60n (W)，解得n＝176，选项B正确．[答案] B6．(2018·湖南五校联考)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是( )A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为最大B．线圈先后两次转速之比为3∶2C．图线b所对应的交流电的有效值为2023VD．图线a所对应的交流电的瞬时值表达式u＝102sin5πt(V)[解析]由题图可知，t＝0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，故A正确；由题图可知T a∶T b＝2∶3，故ωa∶ωb＝3∶2，n a∶n b＝3∶2，故B正确；交流电最大值U m＝NBSω，故U m a ∶U m b ＝3∶2，故U m b ＝23U m a ＝403 V ，所以图线b 所对应的交流电的有效值为2023V ，故C 正确；由题图可知，图线a 所对应的交流电的最大值为20 V ，角速度为2πT＝5π rad/s，所以瞬时值表达式为u ＝20sin5πt (V)，故D 错误．[答案] D7．(2018·福州市高中质检)如图所示是一台理想自耦变压器，在a 、b 之间接电压不变的正弦交流电，为理想交流电流表．变压器调压端的滑动头P 原来处于线圈中点，电阻箱的电阻为R .若将滑动头P 向上移到最高处，并调节电阻箱的阻值为R ′，使电流表的读数变为原来的两倍，则R ′等于( )A ．R 8B ．R4 C ．R2D ．4R[解析] 该自耦变压器的原线圈的匝数随着滑动头位置的变化而变化，副线圈的匝数始终保持不变．当滑动头P 处于线圈中点时，n 1＝12n 2，根据理想变压器的电压、电流变比关系U 1U 2＝n 1n 2、I 1I 2＝n 2n 1可得：U 2＝n 2n 1U 1＝2U ，I 2＝n 1n 2I 1＝12I 1，根据欧姆定律I ＝U R 可得：R ＝U 2I 2＝2U 12I 1＝4U I 1；当滑动头P 向上移到线圈的最高处时，n 1′＝n 2，此时I ′＝2I 1，因此副线圈两端的电压为U 2′＝n 2n 1′U 1＝U ，I 2′＝n 1′n 2I 1′＝2I 1，所以此时电阻箱的阻值为R ′＝U 2′I 2′＝U 2I 1＝18R ，选项A 正确．[答案] A8．(2018·太原一模)(多选)如图甲所示，单匝矩形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动．改变线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图线甲、乙的正弦规律变化．设线圈的电阻为1.0 Ω，则( )A ．图线甲对应线圈在t ＝0时产生的感应电动势最大B ．图线甲、乙对应的线圈在t ＝2.0 s 时，线圈平面均平行于磁感线C ．图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4D ．图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为2.5π A[解析] 图线甲对应线圈在t ＝0时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为0，产生的感应电动势为0，A 错误．线圈平面平行于磁感线时，穿过线圈的磁通量为0，图线甲、乙对应的线圈在t ＝2.0 s 时，穿过线圈的磁通量为0，故线圈平面均平行于磁感线，B 正确．由题图乙可知图线甲、乙对应的线圈周期之比为4∶5，所以图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4，C 正确．图线甲对应的线圈的感应电动势最大值E m ＝BSω＝BS2πT ＝2πΦT，代入数据可得：E m ＝5π V．又由欧姆定律可得电流的峰值I m ＝E mR＝5π A，D 错误．[答案] BC9．(2018·兰州市高三诊断)(多选)理想电压表和理想电流表与两个相同的灯泡连成如图甲所示的电路，接在正弦交变电源上，每个灯泡的电阻R ＝110 Ω.图乙是交变电源的输出电压u 随时间t 变化的图象，则下列选项正确的是( )A ．电流表读数是1 AB ．电压表读数是311 VC ．每个灯泡两端的电压随时间变化的规律是u R ＝311cos100πt (V)D ．通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是i ＝2cos100πt (A)[解析] 理想电压表和理想电流表的读数应为交流电的有效值，则由图象和电路图可知电压表的读数应为U ＝3112V ＝220 V ，B 错误；由欧姆定律可知电流表的读数为I ＝U 2R ＝220220A ＝1 A ，A 正确；由图象可知每个灯泡两端的电压随时间变化的规律是u R ＝3112cos 2π0.02t (V)＝3112cos100πt (V)，C 错误；由于两灯泡串联，则流过每个灯泡的电流应为1 A ，最大值应为 2 A ，因此通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是i ＝2cos100πt (A)，D 正确．[答案] AD10.某课外活动小组用二极管、电感线圈(感抗很大)、电容器、小灯泡等元件组装了一个简易交通指示灯模型，电路如图所示．关于该交通指示灯，下列说法正确的是( )A ．若在AB 端加合适的直流电，且当B 端为正时，绿灯亮，黄灯始终不亮 B ．若在AB 端加合适的直流电，且当A 端为正时，红灯亮，黄灯始终不亮C ．若在AB 端加合适的正弦交流电，黄灯亮，绿灯、红灯始终不亮D ．若在AB 端加合适的正弦交流电，黄灯始终不亮，绿灯、红灯交替闪烁[解析] 电容器具有通交流、隔直流的特性，二极管具有单向导电性，因电感线圈的感抗很大，则其具有通直流，阻交流的特性．若在AB 端加合适的直流电，当B 端为正时，只有红灯亮；当A 端为正时，只有绿灯亮，则A 、B 两项错误．若在A 、B 端加合适的正弦交流电时，黄灯亮，而红、绿灯都不亮，则C 项正确，D 项错误．[答案] C 二、非选择题11．(2018·山西太原山大附中期末)如图所示，一个半径为r 的半圆形单匝线圈，以直径ab 为轴匀速转动，转速为n ，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，M 和N 是两个集流环，负载电阻的阻值为R ，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)感应电动势的最大值．(2)从图示位置起转过14转的时间内负载电阻R 上产生的热量．(3)从图示位置起转过14转的时间内通过负载电阻R 的电荷量．(4)电流表的示数．[解析] (1)交变电动势的最大值 E m ＝BSω＝B πr 22·2πn ＝π2Bnr 2(2)在线圈从图示位置转过14转的时间内，电动势的有效值E ＝E m 2＝2π2Bnr22电阻R 上产生的热量Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 2R ·T 4＝π4B 2r 4n 8R(3)在线圈从图示位置转过14转的时间内，电动势的平均值E －＝ΔΦΔt通过R 的电荷量q ＝I －Δt ＝E －R Δt ＝ΔΦR ＝πBr 22R(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E 1，由有效值的定义得⎝ ⎛⎭⎪⎫E m 22R·T 2＝E 21RT解得：E 1＝E m2，故电流表的示数I ＝E 1R ＝π2r 2nB2R[答案] (1)π2Bnr 2(2)π4B 2r 4n 8R (3)πBr 22R (4)π2r 2nB2R12．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n 1∶n 2＝3∶1，原线圈电路中接有一量程为3 A 的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表、可变电阻R 以及若干“6 V,6 W”的相同灯泡．输入端交变电压u 的图象如图乙所示．(1)求图甲中电压表的读数；(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数； (3)为满足(2)中的要求，求可变电阻R 应调到的电阻值．[解析] (1)根据题图乙，可得原线圈电压的最大值U 1m ＝27 2 V ，其有效值为U 1＝27 V ，根据n 1∶n 2＝U 1∶U 2，代入数据可得电压表的读数U 2＝9 V.(2)设原线圈中通过的电流为I 1，副线圈中通过的电流为I 2，为使副线圈接入的灯泡最多，则I 1＝3 A ，根据I 1I 2＝n 2n 1，代入数据可得I 2＝9 A ，正常发光时每个灯泡中电流为I 灯＝P 灯U 灯＝1 A ， 所以允许接入的灯泡个数为n ＝I 2I 灯＝9(盏)． (3)电阻两端电压为U R ＝U 2－U 灯＝3 V ，电阻阻值为R ＝U R I 2＝13Ω.[答案] (1)9 V (2)9盏 (3)13Ω专题跟踪训练(十二) 电磁感应及综合应用一、选择题1．(2018·全国卷Ⅲ)(多选)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ，R 在PQ 的右侧．导线PQ 中通有正弦交流电i ，i 的变化如图(b)所示，规定从Q 到P 为电流正方向．导线框R 中的感应电动势( )A ．在t ＝T 4时为零 B ．在t ＝T 2时改变方向 C ．在t ＝T 2时最大，且沿顺时针方向 D ．在t ＝T 时最大，且沿顺时针方向[解析] 因通电导线的磁感应强度大小正比于电流的大小，故导线框R 中磁感应强度与时间的变化关系类似于题图(b)，感应电动势正比于磁感应强度的变化率，即题图(b)中的切线斜率，斜率的正负反映电动势的方向，斜率的绝对值反映电动势的大小．由题图(b)可知，电流为零时，电动势最大，电流最大时电动势为零，A 正确，B 错误．再由楞次定律可判断在一个周期内，T 4～3T 4内电动势的方向沿顺时针，T 2时刻最大，C 正确，其余时间段电动势沿逆时针方向，D 错误．[答案] AC2．(2018·昆明市高三摸底)(多选)如图甲所示，导体框架abcd 放置于水平面内，ab 平行于cd ，导体棒MN 与两导轨垂直并与导轨接触良好，整个装置置于垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B 随时间的变化规律如图乙所示，MN 始终保持静止．规定竖直向上为磁场正方向，沿导体棒由M 到N 为感应电流的正方向，水平向右为导体棒所受安培力F 的正方向，水平向左为导体棒所受摩擦力f 的正方向，下列图象中正确的是( )[解析] 在0～t 1时间内，磁感应强度B 竖直向上且大小不变，则闭合回路中的磁通量Φ不变，没有发生电磁感应现象，闭合回路中无感应电流，导体棒MN 不受安培力的作用，考虑到导体棒MN 始终处于静止状态，知此时间段内导体棒MN 不受摩擦力，选项C 错误；在t 1～t 2时间内，磁感应强度B 竖直向上且均匀减小，则闭合回路中的磁通量Φ均匀减少，发生电磁感应现象，闭合回路中有感应电流，由楞次定律判断知，感应电流为逆时针方向，即由M 流向N ，电流为正方向感应电流，导体棒MN 受安培力的作用，由左手定则判断知，安培力方向水平向右，为正方向，考虑到导体棒MN 始终处于静止状态，知此时间段内导体棒MN 受摩擦力，大小与安培力大小相等，方向与安培力方向相反，即水平向左，也为正方向，由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB ΔtS ＝nkS (定值)，其中k 为B －t 图象的斜率的绝对值，为定值，根据欧姆定律I ＝E R ＝nkS R (定值)，安培力大小F ＝BIL ＝[B 0－k (t －t 1)]nkS RL (随时间均匀减小)，摩擦力大小f ＝F ＝[B 0－k (t －t 1)]nkS R L (随时间均匀减小)；在t 2～t 3时间内，磁感应强度B 竖直向下且均匀增大，则闭合回路中的磁通量Φ均匀增加，发生电磁感应现象，闭合回路中有感应电流，由楞次定律判断知，感应电流为逆时针方向，即由M 流向N ，为正方向感应电流，选项A 错误；t 2～t 3时间内，导体棒MN 受安培力的作用，由左手定则判断知，安培力方向水平向左，为负方向，考虑到导体棒MN 始终处于静止状态知，此时间段内导体棒MN 受摩擦力，大小与安培力大小相等，方向与安培力方向相反，即水平向右，也为负方向，由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB ΔtS ＝nkS (定值)，其中k 为B －t 图象的斜率的绝对值，为定值，根据欧姆定律I ＝E R ＝nkS R (定值)，选项B 正确；t 2～t 3时间内安培力大小F ＝BIL ＝k (t －t 2)nkS R L (随时间均匀增大)，摩擦力大小f ＝F ＝k (t －t 2)nkS R L (随时间均匀增大)，选项D 正确．[答案] BD3．(2018·武汉市武昌区高三调研) (多选)如图1和图2所示，匀强磁场的磁感应强度大小均为B ，垂直于磁场方向均有一足够长的、间距均为l 的光滑竖直金属导轨，图1和图2的导轨上端分别接有阻值为R 的电阻和电容为C 的电容器(不会被击穿)，水平放置的、质量分布均匀的金属棒的质量均为m ，现使金属棒沿导轨由静止开始下滑，金属棒和导轨始终接触良好且它们的电阻均可忽略．以下关于金属棒运动情况的说法正确的是(已知重力加速度为g )( )A ．图1中的金属棒先做匀加速直线运动，达到最大速度v m ＝mgR B 2l 2后，保持这个速度做匀速直线运动B ．图1中的金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，达到最大速度v m ＝mgR B 2l 2后，保持这个速度做匀速直线运动C ．图2中电容器相当于断路，金属棒做加速度大小为g 的匀加速直线运动D ．图2中金属棒做匀加速直线运动，且加速度大小为a ＝mg m ＋CB 2l 2[解析] 题图1中金属棒下落的过程中，受重力和向上的安培力，由牛顿第二定律可知mg －B 2l 2v R＝ma ，当金属棒下落的速度逐渐增大时，金属棒的加速度逐渐减小，当a ＝0时mg ＝B 2l 2v R ，则v m ＝mgR B 2l 2，此后金属棒保持该速度做匀速直线运动，A 错误，B 正确；题图2中当金属棒下落的过程中，速度逐渐增大，金属棒产生的感应电动势逐渐增大，导体棒对电容器充电，由右手定则知回路中产生逆时针方向的感应电流，根据左手定则知金属棒所受的安培力竖直向上，金属棒的加速度小于g ，C 错误；题图2中金属棒做加速运动，开始金属棒中的感应电动势为E ＝Blv ，经时间Δt 金属棒的速度增加Δv ，则金属棒的加速度大小为a ＝Δv Δt，此时金属棒中的感应电动势大小为E ′＝Bl (v ＋Δv )，则电容器两极板所带电荷量的改变量为Δq ＝C (E ′－E )＝CBl ·Δv ，金属棒中的电流大小为I ＝Δq Δt ＝CBla ，由牛顿第二定律可知mg －BIl ＝ma ，由以上解得a ＝mg m ＋CB 2l 2，D 正确． [答案] BD 4．(2018·绵阳市高中二诊)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不等于重力加速度gB ．金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为a →bC ．金属棒的速度为v 时，所受的安培力大小为F ＝B 2L 2v RD ．电阻R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量[解析] 释放瞬间金属棒的速度为零，没有感应电流产生，不受安培力，弹簧弹力也为零，金属棒只受重力，所以金属棒的加速度为g ，故A 错误；金属棒向下运动时切割磁感线，根据右手定则判断可知，流过电阻R 的电流方向为b →a ，故B 错误；金属棒的速度为v 时，回路中产生的感应电流为I ＝BLv R ，金属棒所受的安培力大小为F ＝BIL ＝B BLv R L ＝B 2L 2v R，故C 正确；由于金属棒产生感应电流，受到安培力的阻碍作用，系统的机械能不断减少，最终金属棒停止运动，此时弹簧具有一定的弹性势能，所以金属棒的重力势能转化为内能和弹簧的弹性势能，根据能量守恒定律可知，在金属棒运动的过程中，电阻R 上产生的总热量等于棒的重力势能减少量与弹簧弹性势能之差，故D 错误．[答案] C5．(2018·惠州市高三三调)(多选)如图甲所示，光滑平行金属导轨MN 、PQ 所在平面与水平面成θ角，M 、P 两端接一电阻R ，整个装置处于方向垂直导轨平面向上、大小为B 的匀强磁场中，两导轨间的距离为l .t ＝0时对金属棒施加一平行于导轨的外力F ，使金属棒由静止开始沿导轨向上运动，金属棒电阻为r ，导轨电阻忽略不计．已知通过电阻R 的感应电流I 随时间t 变化的关系如图乙所示．下列关于棒运动的速度v 、外力F 、流过R 的电荷量q 以及闭合回路中磁通量的变化率ΔΦΔt 随时间变化的图象正确的是( )[解析] 根据题图乙所示的I －t 图象可知I ＝kt ，其中k 为比例系数，由闭合电路欧姆定律可得I ＝ER ＋r ＝kt ，又E ＝Blv ，整理得v ＝k R ＋r Blt ，v －t 图象是一条过原点的斜率大于零的直线，说明金属棒做的是初速度为零的匀加速直线运动，即v ＝at ，A 正确；由法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ，则得ΔΦΔt ＝k (R ＋r )t ，ΔΦΔt－t 的图象是一条过原点的斜率大于零的直线，B 正确．对金属棒在沿导轨方向列出动力学方程，F －BIl －mg sin θ＝ma ，而I ＝Blv R ＋r ，v ＝at ，整理得F ＝B 2l 2at R ＋r＋ma ＋mg sin θ，可见F －t 图象是一条斜率大于零且纵截距大于零的直线，C 错误；q ＝I ·Δt ＝ΔΦR ＋r ＝Bl ·12at 2R ＋r ＝Bla 2R ＋r t 2，则q －t 图象应是一条开口向上的抛物线，D 错误．[答案] AB6．(2018·石家庄质检二)如图甲所示，导体棒MN 置于水平导轨上，P 、Q 之间有阻值为R 的电阻，PQNM 所围的面积为S ，不计导轨和导体棒的电阻．导轨所在区域内存在沿竖直方向的磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0～2t 0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN 始终处于静止状态．下列说法正确的是( )A ．在0～t 0和t 0～2t 0内，导体棒受到导轨的摩擦力方向相同B ．在t 0～2t 0内，通过电阻R 的电流方向为P 到QC ．在0～t 0内，通过电阻R 的电流大小为2B 0S Rt 0D ．在0～2t 0内，通过电阻R 的电荷量为B 0S R[解析] 由楞次定律和右手定则，结合题图可知，0～t 0时间内，通过电阻R 的电流方向为P →Q ，t 0～2t 0时间内，电流方向为Q →P ，B 项错误；由左手定则可知，两段时间内安培力方向相反，故导体棒所受静摩擦力方向相反，A 项错误；由法拉第电磁感应定律可知，0～t 0时间内，E 1＝B 0S t 0，所以通过R 的电流I 1＝B 0S Rt 0，C 项错误；在0～2t 0时间内，PQNM 范围内磁通量变化量为ΔΦ＝B 0S ，则通过电阻R 的电荷量q ＝I －·2t 0＝E －R ·2t 0＝ΔΦR ·2t 0·2t 0＝B 0S R，D 项正确． [答案] D7．(2018·郑州市第二次质量预测)(多选)如图，MN 和PQ 是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L ，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，两部分平滑连接，固定在水平面上，右端接一个阻值为R 的定值电阻．平直部分导轨左边区域有宽度为d 、方向竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场．质量为m 、电阻也为R 的金属棒从弯曲导轨上高为h 处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止．已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨始终垂直且接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中(重力加速度为g )( )A ．金属棒中的最大电流为Bd 2gh 2RB ．金属棒克服安培力做的功为mghC ．通过金属棒的电荷量为BdL 2RD ．金属棒产生的焦耳热为12mg (h －μd ) [解析] 由机械能守恒定律知，金属棒沿光滑导轨下滑，mgh ＝12mv 2，解得金属棒到达磁场时速度v ＝2gh ，金属棒以初速度v 进入磁场区域切割磁感线产生的感应电动势和感应电流最大，产生的最大感应电动势为E m ＝BL 2gh ，最大感应电流I m ＝E m 2R ＝BL 2gh 2R，选项A 错误；由于金属棒与平直部分导轨有摩擦，根据功能关系，金属棒克服摩擦力做的功与克服安培力做的功的代数和等于mgh ，选项B 错误；由E ＝ΔΦΔt ，I ＝E 2R ，q ＝I ·Δt ，ΔΦ＝BLd ，联立解得通过金属棒的电荷量q ＝BdL 2R，选项C 正确；设金属棒产生的焦耳热为Q ，则电阻产生的焦耳热也为Q ，由能量守恒定律有，μmgd ＋2Q ＝mgh ，解得Q ＝12mg (h －μd )，选项D 正确．[答案] CD8．(2018·武汉市高三调研)(多选)如图(a)所示，水平面内有一光滑金属导轨，ac 边的电阻为R ，其他电阻均不计，ab 与ac 夹角为135°，cd 与ac 垂直．将质量为m 的长直导体棒搁在导轨上，并与ac 平行．棒与ab 、cd 交点G 、H 间的距离为L 0，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B ．在外力作用下，棒由GH 处以初速度v 0向右做直线运动．其速度的倒数1v随位移x 变化的关系如图(b)所示．在棒运动L 0到MN 处的过程中( )A ．导体棒做匀变速直线运动B ．导体棒运动的时间为3L 02v 0C ．流过导体棒的电流大小不变D ．外力做的功为3B 2L 30v 02R ＋3mv 208[解析] 根据题图(b)导体棒运动的速度的倒数1v随位移x 变化的关系可知，导体棒做非匀变速直线运动，选项A 错误；根据导体棒运动的速度的倒数1v随位移x 变化的图线与横轴所围的面积表示时间可知，导体棒运动的时间为t ＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫1v 0＋2v 0×L 0＝3L 02v 0，选项B 正确；根据题图(b)导体棒运动的速度的倒数1v 随位移x 变化的关系图象可得，1v ＝1v 0＋1v 0L 0x ，解得v ＝v 0L 0L 0＋x，导体棒切割磁感线的有效长度L ＝L 0＋x ，根据法拉第电磁感应定律，导体棒切割磁感线产生的感应电动势E ＝BLv ＝B ×v 0L 0L 0＋x×(L 0＋x )＝BL 0v 0，为一恒量，由闭合电路欧姆定律可知，流过导体棒的电流大小I ＝E R ＝BL 0v 0R不变，选项C 正确；根据能量守恒知，在棒从HG 处运动到MN 处的过程中，外力做的功等于电阻产生的热量Q 和金属棒动能变化量的代数和，电阻产生的热量Q ＝I 2Rt ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫BL 0v 0R 2R ×3L 02v 0＝3B 2L 30v 02R ，金属棒动能变化量ΔE k ＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫v 022－12mv 20＝－38mv 20，即外力做的功为W ＝3B 2L 30v 02R －38mv 20，选项D 错误． [答案] BC9．(2018·江苏卷)(多选)如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L ，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d ，磁感应强度为B ．质量为m 的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等．金属杆在导轨间的电阻为R ，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g .金属杆( )。
(浙江选考)2019届高考物理二轮复习 专题四 电路与电磁感应专题综合训练
专题四电路与电磁感应专题综合训练(四)1.如图所示,开关S闭合,电流表、电压表均为理想电表,若电阻R1断路,则下列说法中正确的是()A.电流表示数变小B.电压表示数变小C.电源内电路消耗的功率变大D.R3消耗的功率变大2.如图所示为一种常见的身高体重测量仪。
测量仪顶部向下发射波速为v的超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收,测量仪记录发射和接收的时间间隔。
质量为M0的测重台置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。
当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为t0,输出电压为U0,某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为t,输出电压为U。
该同学的身高和质量分别为()A.v(t0-t),UB.UC.v(t0-t),(U-U0)D.(U-U0)3.如图所示,平行板电容器充电后与电源断开,正极板接地,两极板间有一个带负电的试探电荷固定在P点。
静电计的金属球与电容器的负极板连接,外壳接地。
以E表示两板间的电场强度,φ表示P点的电势,E p表示该试探电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。
若保持负极板不动,将正极板缓慢向右平移一小段距离(静电计带电量可忽略不计),各物理量变化情况描述正确的是()A.E增大,φ降低,E p减小,θ增大B.E不变,φ降低,E p增大,θ减小C.E不变,φ升高,E p减小,θ减小D.E减小,φ升高,E p减小,θ减小4.如图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电炉子,恒定电压U=12 V,电解槽内阻r A=2 Ω,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表A示数为6 A;当S2闭合,S1、S3断开时,A示数为5 A,且电动机输出功率为35 W;当S3闭合,S1、S2断开时,A示数为4 A。
求:(1)电炉子的电阻及发热功率各多大?(2)电动机的内阻是多少?(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少?5.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V,内阻为0.05 Ω。
2019年高考物理二轮练习专项四电磁感应与电路之经典考题
2019年高考物理二轮练习专项四电磁感应与电路之经典考题注意事项：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！无论是单选、多选还是论述题，最重要的就是看清题意。
在论述题中，问题大多具有委婉性，尤其是历年真题部分，在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。
考生要认真阅读题目中提供的有限材料，明确考察要点，最大限度的挖掘材料中的有效信息，建议考生答题时用笔将重点勾画出来，方便反复细读。
只有经过仔细推敲，揣摩命题老师的意图，积极联想知识点，分析答题角度，才能够将考点锁定，明确题意。
电磁感应与电路之经典考题1、某实物投影机有10个相同的强光灯L 1～L 10(24V200W)和10个相同的指示灯X 1～X 10(220V2W)，将其连接在220V 交流电源上，电路图如下图、假设工作一段时间后L 2灯丝烧断，那么[2017年高考·重庆理综卷]()A 、X 1的功率减小，L 1的功率增大B 、X 1的功率增大，L 1的功率增大C 、X 2的功率增大，其他指示灯的功率减小D 、X 2的功率减小，其他指示灯的功率增大【解析】显然L 1和X 1并联、L 2和X 2并联……然后他们再串联接在220V 交流电源上、L 2灯丝烧断，那么总电阻变大，电路中电流I 减小，又L 1和X 1并联的电流分配关系不变，那么X 1和L 1的电流、功率都减小、同理可知，除X 2和L 2外各灯功率都减小，A 、B 均错、由于I 减小，各并联部分的电压都减小，交流电源电压不变，那么X 2上电压增大，根据P ＝U 2R 可知，X 2的功率变大，C 正确、D 错误、[答案]C2、一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示、发电机线圈内阻为5.0Ω，现外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，那么[2017年高考·福建理综卷]()A 、电压表的示数为220VB 、电路中的电流方向每秒钟改变50次C 、灯泡实际消耗的功率为484WD 、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J【解析】电压表的示数为灯泡两端电压的有效值，由图象知电动势的最大值E m ＝2202V ，有效值E ＝220V ，灯泡两端电压U ＝RER ＋r ＝209V ，A 错误；由图象知T ＝0.02s ，一个周期内电流方向变化两次，可知1s 内电流方向变化100次，B 错误；灯泡的实际功率P ＝U 2R ＝209295W ＝459.8W ，C 错误；电流的有效值I ＝ER ＋r ＝2.2A ，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热Q ＝I 2rt ＝2.22×5×1J ＝24.2J ，D 正确、[答案]D3、如下图，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u ＝202sin100πt V 、氖泡在两端电压达到100V 时开始发光，以下说法中正确的有[2017年高考·江苏物理卷]()A 、开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB 、开关接通后，电压表的示数为100VC 、开关断开后，电压表的示数变大D 、开关断开后，变压器的输出功率不变【解析】由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值U 1＝2022V ＝20V ，由n 1n 2＝U 1U 2得，副线圈两端的电压U 2＝100V ，电压表的示数为交变电流的有效值，B 项正确；交变电压的频率f ＝100π2π＝50Hz ，一个周期内电压两次大于100V ，即一个周期内氖泡能发两次光，所以其发光频率为100Hz ，A 项正确；开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C 项错误；断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决定输入功率，D 项错误、[答案]AB4、如图甲所示，一个电阻为R 、面积为S 的矩形导线框abcd ，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B ，方向与ad 边垂直并与线框平面成45°角，O 、O ′分别是ab 边和cd 边的中点、现将线框右半边ObcO ′绕OO ′逆时针旋转90°到图乙所示位置、在这一过程中，导线中通过的电荷量是[2017年高考·安徽理综卷]()甲乙 A 、2BS2R B 、2BS R C 、BS R D 、0【解析】线框的右半边(ObcO ′)未旋转时，整个回路的磁通量Φ1＝BS sin45°＝22BS ；线框的右半边(ObcO ′)旋转90°后，穿进跟穿出的磁通量相等，如图丁所示，整个回路的磁通量Φ2＝0，所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝22BS 、根据公式得q ＝ΔΦR ＝2BS2R ，A 正确、丙丁[答案]A5、如图甲所示，一个电阻值为R 、匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路，线圈的半径为r 1、在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图乙所示，图线与横纵轴的截距分别为t 0和B 0、导线的电阻不计、求0～t 1时间内(1)通过电阻R 1上的电流大小和方向、(2)通过电阻R 1上的电荷量q 及电阻R 1上产生的热量、[2017年高考·广东物理卷]甲乙【解析】(1)由图象分析可知，0～t 1时间内，ΔB Δt ＝B 0t 0由法拉第电磁感应定律有：E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt ·S而S ＝πr 22由闭合电路的欧姆定律有：I 1＝ER 1＋R联立解得：通过电阻R 1上的电流大小I 1＝nB 0πr 223Rt 0由楞次定律可判断，通过电阻R 1上的电流方向为从b 到A 、(2)通过电阻R 1上的电荷量q ＝I 1t 1＝nB 0πr 22t 13Rt 0电阻R 1上产生的热量Q ＝I 12R 1t 1＝2n 2B 02π2r 24t 19Rt 02、 [答案](1)nB 0πr 223Rt 0方向从b 到a (2)2n 2B 02π2r 24t 19Rt 02 6、如图甲所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L ＝0.3m ，导轨左端连接R ＝0.6Ω的电阻，区域abcd 内存在垂直于导轨平面B ＝0.6T 的匀强磁场，磁场区域宽D ＝0.2m 、细金属棒A 1和A 2用长为2D ＝0.4m 的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r ＝0.3Ω，导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度v ＝1.0m/s 沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A 1进入磁场(t ＝0)到A 2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R 的电流强度，并在图乙中画出、[2017年高考·广东物理卷]甲乙【解析】A 1从进入磁场到离开的时间为：t 1＝D v ＝0.2s在0～t 1时间内，A 1产生的感应电动势为：E ＝BLv ＝0.18V丙丁由图丙知，电路的总电阻为：R 0＝r ＋rRr ＋R ＝0.5Ω总电流i ＝ER 0＝0.36A通过R 的电流i R ＝i 3＝0.12AA 1离开磁场t 1＝0.2s 至A 2未进入磁场t 2＝2D v ＝0.4s 的时间内，回路中无电流，即i R ＝0从A 2进入磁场t 2＝0.4s 至离开磁场t 3＝2D ＋D v ＝0.6s 的时间内，A 2上的感应电动势为： E ＝0.18V由图丁知，电路总电阻R 0＝0.5Ω总电流i ＝0.36A流过R 的电流i R ＝0.12A综合上述计算结果，绘制通过R 的电流与时间的关系图线，如图戊所示、戊[答案]0～0.2s 时，0.12A ；0.2～0.4s 时，0；0.4～0.6s 时，0.12A ，图象如图戊所示、7、单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量)、由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置，称为电磁流量计、它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成、传感器的结构如下图，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a 和c ，a 、c 间的距离等于测量管内径D ，测量管的轴线与a 、c 的连线方向以及通电线圈产生的磁场方向三者相互垂直、当导电液体流过测量管时，在电极a 、c 间出现感应电动势E ，并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q 、设磁场均匀恒定，磁感应强度为B 、(1)D ＝0.40m ，B ＝2.5×10－3T ，Q ＝0.12m 3/s ，设液体在测量管内各处流速相同，试求E 的大小(π取3.0)、(2)一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值、但实际显示却为负值、经检查，原因是误将测量管接反了，即液体由测量管出水口流入，从入水口流出、因水已加压充满管道，不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正值的简便方法、(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为R 、a 、c 间导电液体的电阻r 随液体电阻率的变化而变化，从而会影响显示仪表的示数、试以E 、R 、r 为参量，给出电极a 、c 间输出电压U 的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响、[2017年高考·北京理综卷]【解析】(1)导电液体通过测量管时，相当于导线做切割磁感线的运动，在电极a 、c 间切割磁感线的液柱长度为D ，设液体的流速为v ，那么产生的感应电动势为：E ＝BDv由流量的定义，有：Q ＝Sv ＝πD 24v联立解得：E ＝BD 4Q πD 2＝4BQπD代入数据得：E ＝4×2.5×10－3×0.123×0.4V ＝1.0×10－3V 、 (2)能使仪器显示的流量变为正值的方法简便、合理即可、如：改变通电线圈中电流的方向，使磁场B 反向；或将传感器输出端对调接入显示仪表、 (3)传感器和显示仪表构成闭合电路，由闭合电路欧姆定律I ＝ER ＋r 得：U ＝IR ＝RER ＋r ＝E1＋r R输入显示仪表的是a 、c 间的电压U ，流量示数和U 一一对应、E 与液体电阻率无关，而r 随电阻率的变化而变化，由上式可看出，r 变化相应的U 也随之变化、在实际流量不变的情况下，仪表显示的流量示数会随a 、c 间的电压U 的变化而变化、增大R ，使R ≫r ，那么U ＝E ，这样就可以降低液体电阻率变化对显示仪表流量示数的影响、[答案](1)1.0×10－3V(2)见解析 (3)E1＋r R，见解析。
2019年高考物理二轮练习精品试题：电磁感应现象及电磁感应规律的应用
2019年高考物理二轮练习精品试题：电磁感应现象及电磁感应规律的应用注意事项：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！无论是单选、多选还是论述题，最重要的就是看清题意。
在论述题中，问题大多具有委婉性，尤其是历年真题部分，在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。
考生要认真阅读题目中提供的有限材料，明确考察要点，最大限度的挖掘材料中的有效信息，建议考生答题时用笔将重点勾画出来，方便反复细读。
只有经过仔细推敲，揣摩命题老师的意图，积极联想知识点，分析答题角度，才能够将考点锁定，明确题意。
电磁感应现象及电磁感应规律的应用【一】单项选择题1、如图9－15甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好、在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计、现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆始终垂直于框架、图乙为一段时间内金属杆中的电流随时间t的变化关系图象，那么以下选项中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是()、图9－15图9－162、(2018·海南单科，5)如图9－16所示，一质量为m 的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过、现将环从位置I 释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g ，那么()、A 、T1>mg ，T2>mgB 、T1<mg ，T2<mgC 、T1>mg ，T2<mgD 、T1<mg ，T2>mg3、如图9－17所示，匀强磁场区域为一个等腰直角三角形，其直角边长为L ，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B ，一边长为L 、总电阻为R 的正方形导线框abcd ，从图示位置开始沿x 轴正方向以速度v 匀速穿过磁场区域、取沿a ―→b ―→c ―→d ―→a 的感应电流方向为正，那么下图表示线框中电流i 随bc 边的位置坐标x 变化的图象正确的选项是 ()、图9－174、(2018·全国卷，19)如图9－18所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流、现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化、为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt 的大小应为 ()、图9－18A.4ωB0πB.2ωB0πC.ωB0πD.ωB02π【二】多项选择题5.如图9－19所示，电阻不计的光滑平行金属导轨MN 和OP 足够长，水平放置、MO 间接有阻值为R 的电阻，两导轨相距为L ，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.有一质量为m ，长度为L ，电阻为R0的导体棒CD 垂直于导轨放置，并接触良好、用平行于MN 向右的水平力拉动CD ，使之由静止开始运动、拉力的功率恒为P ，当导体棒CD 达到最大速度v0时，以下判断中正确的选项是 ()、图9－19A 、最大速度数值为v0＝1LB P R ＋R0B 、导体棒上C 点电势低于D 点电势C 、克服安培力的功率等于拉力的功率PD 、导体棒CD 上产生的电热功率为P6、(改编题)处于竖直向上匀强磁场中的两根电阻不计的平行金属导轨，下端连一电阻R ，导轨与水平面之间的夹角为θ，一电阻可忽略的金属棒ab ，开始时固定在两导轨上某位置，棒与导轨垂直、如图9－20所示，现释放金属棒让其由静止开始沿轨道平面下滑、就导轨光滑和粗糙两种情况比较，当两次下滑的位移相同时，那么有 ()、图9－20A 、重力势能的减少量相同B 、机械能的变化量相同C 、磁通量的变化率相同D 、产生的焦耳热不相同图9－217.(2018·常州模拟)有一根横截面积为S 、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r 的圆环，ab 为圆环的一条直径、如图9－21所示，在ab 的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如下图、磁感应强度大小随时间的变化率为ΔBΔt ＝k(k<0)、那么 ()、A 、圆环中感应电流大小为krS2ρB 、图中a 、b 两点的电势差Uab ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪14k πr2 C 、圆环中产生逆时针方向的感应电流D 、圆环具有扩张趋势【三】计算题图9－228、如图9－22所示，在与水平方向成θ＝30°角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计、空间存在着匀强磁场，磁感应强度B ＝0.20T ，方向垂直轨道平面向上、导体棒ab 、cd 垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量m ＝2.0×10－2kg 、电阻r ＝5.0×10－2Ω，金属轨道宽度l ＝0.50m 、现对导体棒ab 施加平行于轨道向上的拉力，使之沿轨道匀速向上运动、在导体棒ab 运动过程中，导体棒cd 始终能静止在轨道上、g 取10m/s2，求：(1)导体棒cd 受到的安培力大小；(2)导体棒ab 运动的速度大小；(3)拉力对导体棒ab 做功的功率、9、(2018·湖南衡阳联考25)如图9－23所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN 、PQ 平行固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，两导轨间距L ＝1m ，导轨的电阻可忽略、M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻、一根质量m ＝1kg 、电阻r ＝0.2Ω的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好、整套装置处于磁感应强度B ＝0.5T 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下、自图示位置起，杆ab 受到大小为F ＝0.5v ＋2(式中v 为杆ab 运动的速度，力F 的单位为N)、方向平行于导轨沿斜面向下的拉力作用，由静止开始运动，测得通过电阻R 的电流随时间均匀增大、g 取10m/s2，sin37°＝0.6.图9－23(1)试判断金属杆ab 在匀强磁场中做何种运动，并请写出推理过程；(2)求电阻R 的阻值；(3)求金属杆ab 自静止开始下滑通过位移x ＝1m 所需的时间t.10、如图9－24所示，光滑绝缘水平面上放置一均匀导体制成的正方形线框abcd ，线框质量为m ，电阻为R ，边长为L.有一方向垂直水平面向下的有界磁场，磁场的磁感应强度为B ，磁场区宽度大于L ，左、右边界与ab 边平行、线框在水平向右的拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区、图9－24(1)假设线框以速度v 匀速穿过磁场区，求线框在离开磁场时a 、b 两点间的电势差、(2)假设线框从静止开始以恒定的加速度a 运动，经过t1时间ab 边开始进入磁场，求cd 边将要进入磁场时刻回路的电功率、(3)假设线框以初速度v0进入磁场，且拉力的功率恒为P0.经过时间T ，cd 边进入磁场，此过程中回路产生的电热为Q.后来ab 边刚穿出磁场时，线框速度也为v0，求线框穿过磁场所用的时间t.参考答案1、B[金属杆由静止开始向右在框架上滑动，金属杆切割磁感线产生感应电动势E ＝BLv ，在回路内产生感应电流，I ＝E R ＝BLv R .由题图乙金属杆中的电流随时间t 均匀增大可知金属杆做初速度为零的匀加速运动，I ＝BLat R .由安培力公式可知金属杆所受安培力F 安＝BIL ，根据牛顿第二定律F －F 安＝ma ，可得外力F ＝ma ＋F 安＝ma ＋BIL ＝ma ＋B2L2at R ，所以正确选项是B.]2、A[金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受安培力向上，在磁铁下端时受安培力也向上，那么金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知T1>mg ，T2>mg ，A 项正确、]3、C[在0～L 过程中无电磁感应现象、在L ～2L 的过程中，线圈bc 边切割磁感线的有效长度L 在线性增加，感应电动势e ＝BLv 及感应电流i ＝BLv R 也在线性增加，在2L 点达最大值、且由右手定那么得电流方向沿a ―→b ―→c ―→d ―→a ，为正，应选项D错误、同理，在2L ～3L 的过程中，感应电流为负向的线性增加，应选项A 、B 均错误，选项C 正确、]4、C[当线框绕过圆心O 的转动轴以角速度ω匀速转动时，由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流、设半圆的半径为r ，导线框的电阻为R ，即I1＝E R ＝ΔΦR Δt＝B0ΔS R Δt ＝12πr2B0R πω＝B0r2ω2R .当线圈不动，磁感应强度变化时，I2＝E R ＝ΔΦR Δt ＝ΔBS R Δt ＝ΔB πr2Δt2R ，因I1＝I2，可得ΔB Δt ＝ωB0π，C 选项正确、]5、AC[根据右手定那么可以判断D 点电势低于C 点电势，B 错误；导体棒CD达到最大速度时拉力F 与安培力合力为零，P ＝Fv0，F ＝BIL ，所以P ＝BILv0，C 正确；I ＝BLv0R ＋R0，解得v0＝1LB P R ＋R0，A 正确；整个回路中导体棒和电阻R 上都要产生电热，D 错误、]6、AD[此题考查金属棒在磁场中的运动及能量转化问题、当两次下滑的位移相同时，知重力势能的减少量相同，那么选项A 正确；两次运动的加速度不同，所用时间不同，速度不同，产生的感应电动势不同，磁通量的变化率也不同，动能不同，机械能的变化量不同，那么产生的焦耳热也不同，应选项B 、C 均错误，选项D 正确、]7、BD[此题考查电磁感应的基本规律、根据电磁感应规律的推论：产生的力学现象阻碍磁通量减小，那么题中线圈有扩张的趋势，D 正确、ab 部分是整个电路的外电路，ab 两端电压为外电压，占整个电动势的一半，Uab ＝12·kS ＝12·k πr22＝k πr24，那么选项B 正确、]8、解析(1)导体棒cd 静止时受力平衡，设所受安培力为F 安，那么F 安＝mgsin θ， 解得F 安＝0.10N.(2)设导体棒ab 的速度为v 时，产生的感应电动势为E ，通过导体棒cd 的感应电流为I ，那么E ＝Blv ；I ＝E2r ；F 安＝BIl联立上述三式解得v ＝2F 安rB2l2，代入数据得v ＝1.0m/s.(3)导体棒ab 受力平衡，那么F ＝F 安＋mgsin θ，解得F ＝0.20N ，拉力做功的功率P ＝Fv ，解得P ＝0.20W.答案(1)0.1N(2)1.0m/s(3)0.20W9、解析(1)金属杆做匀加速运动(或金属杆做初速度为零的匀加速运动)、通过R 的电流I ＝E R ＋r ＝BLvR ＋r ，因通过R 的电流I 随时间均匀增大，即杆的速度v 随时间均匀增大，杆的加速度为恒量，故金属杆做匀加速运动、(2)对回路，根据闭合电路欧姆定律I ＝BLvR ＋r对杆，根据牛顿第二定律有：F ＋mgsin θ－BIL ＝ma将F ＝0.5v ＋2代入得：2＋mgsin θ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫0.5－B2L2R ＋r v ＝ma ，因a 为恒量与v 无关，所以a ＝2＋mgsin θm＝8m/s2 0、5－B2L2R ＋r ＝0，得R ＝0.3Ω.(3)由x ＝12at2得，所需时间t ＝2x a ＝0.5s.答案(1)匀加速运动(2)0.3Ω(3)0.5s10、解析(1)线框在离开磁场时，cd 边产生的感应电动势E ＝BLv ，回路中的电流I ＝ER那么a 、b 两点间的电势差U ＝IRab ＝14BLv.(2)t1时刻线框速度v1＝at1设cd 边将要进入磁场时刻速度为v2，那么v22－v21＝2aL此时回路中电动势E2＝BLv2回路的电功率P ＝E22R ，解得P ＝B2L2a2t21＋2aLR(3)设cd 边进入磁场时的速度为v ，线框从cd 边进入到ab 边离开磁场的时间为Δt ，那么P0T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12mv2－12mv20＋Q ，P0Δt ＝12mv20－12mv2，解得Δt ＝Q P0－T.线框离开磁场时间还是T ，所以线框穿过磁场总时间t ＝2T ＋Δt ＝QP0＋T.答案(1)14BLv(2)B2L2a2t21＋2aL R (3)QP0＋T。
高考物理二轮复习综合训练——法拉第电磁感应定律(word版含答案)
法拉第电磁感应定律一、选择题（共15题）1．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为S=1m2，导体环的总电阻为R=Ω。
规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。
磁感应强度B随时间t的变化如乙图10B=。
下列说法正确的是（）所示，00.1TA．t=1s时，导体环中电流为零B．第2s内，导体环中电流为负方向C．第3s内，导体环中电流的大小为0.1AD．第4s内，通过导体环中某一截面的电荷量为0.01C2．一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图甲所示。
现令磁感应强度B随时间t变化，先按图乙中所示的Oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则（）A．E1>E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B．E1<E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向C．E1<E2，I1沿顺时针方向，I2沿逆时针方向D．E2＝E3，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向3．如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合，磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B 0，使该线框从静止开始绕过圆心O 且垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。
现使线框保持图中所示位置不变，磁感应强度大小随时间线性变化。
为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率B t∆∆的大小应为A ．0B ωπ B ．02B ωπ C ．04B ωπ D ．02B ωπ4．如图所示，a 、b 是同一导线制成的粗细均匀的闭合导线环，两导线环的半径之比为4:5，其中仅在a 环所围区域内有方向垂直于纸面向里的匀强磁场。
当该磁场均匀变化时，a 、b 两环内的感应电流之比为（ ）A ．1：1B ．4：5C ．5：4D ．16：255．磁悬浮列车是高速低耗交通工具，如图（a ）所示，它的驱动系统简化为如图（b ）所示的物理模型。
2019届高三物理二轮复习专题四电路和电磁感应第2讲电磁感应及其应用逐题对点特训
第 2 讲电磁感觉及其应用1．(2017 ·山东潍坊统考)( 多项选择 ) 以下图，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨电阻不计．当磁场的磁感觉强度为 B 时，将导体棒沿导轨由地点 1 以速度v匀速拉至地点2，导体棒所受安培力为F，经过电阻场的磁感觉强度增大为本来的以下说法正确的选项是( BC )R的电荷量为q， R两头电压为2 倍时，仍将导体棒沿导轨由地点U， R产生的热量为Q；当磁1 以速度v匀速拉至地点2，A．导体棒所受安培力仍为FB．经过电阻R的电荷量变成2qC．电阻R两头的电压变成2UD．电阻R产生的热量变成2Q分析设导体棒切割磁感线的有效长度为L，因为导体棒做匀速运动，导体棒所受的合E B2L2v，明显当磁感觉强度增大为本来的2力为零，则 F＝BIL ，I ＝， E＝ BLv，整理可得 F＝RR倍时，安倍力变成本来的 4 倍，选项 A 错误；经过电阻的电荷量为q＝ I ·Δ t ，感觉电动势ΦBSE＝t ，又Φ＝ BS，则 q＝R，所以当磁感觉强度增大为本来的 2 倍时，经过电阻的电荷量变成本来 2 倍，选项 B 正确；因为导体棒产生的感觉电动势增大为本来的 2 倍，所以电2E2x阻两头的电压变成本来的 2 倍，选项 C正确；电阻R上产生的热量为Q＝I R·t ＝R2R·v＝B2L2vx2 倍时，电阻R上产生的R，x 为地点1、2间的距离，所以当磁感觉强度增大为本来的热量变成本来的 4 倍，选项 D 错误．2．(2017 ·河南洛阳统考 ) 如图甲所示，圆滑导轨水平搁置在与水平方向夹角为60°的匀强磁场中，匀强磁场的磁感觉强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示(规定图甲中 B 的方向为正方向 ) ，导体棒ab垂直导轨搁置且与导轨接触优秀，除电阻 R的阻值外，其他电阻不计，导体棒ab 在水平拉力作用下一直处于静止状态，规定→的方向为电流的正方向，水a b平向右的方向为拉力的正方向，则在0～t1时间内，能正确反应流过导体棒ab 的电流 I和导体棒 ab 所受水平拉力 F 随时间t 变化的图象是( D )分析 在 0～ t 1 时间内，磁感觉强度变化率B ＝ 0 ，由法拉第电磁感觉定律可知产 t Bt 1－ t 0生的感觉电动势恒定，感觉电流恒定，选项 A 、B 错误；依据楞次定律可判断出 ab 中感觉电流方向为 b 指向 a ，导体棒所受安培力 F 安 ＝ BIL, 0～t 0 时间内， F 安水平向右， 随时间均匀减小， t ～t 1时间内， F 水平向左，随时间均匀增大，由均衡条件可知所受水平拉力 F 时辰与安F 安 等大反向，选项 D 正确， C 错误．3．(2017 ·福建福州模拟 )( 多项选择 )以下图，电路中 L 1、L 2 是两个完整同样的灯泡，L 是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈．则以下判断正确的选项是(AD )A ． S 刚闭合瞬时， L 1 灯和 L 2 灯同时亮B ． S 闭合后电路稳固前， L 2 先亮一下再渐渐变暗，L 1 渐渐变暗C ． S 闭合电路稳固后， L 1 灯和 L 2 灯亮度同样D ． S 闭合电路稳固后，再断开S 时， L 1 灯要亮一下再熄灭分析 开关 S 刚闭合的瞬时，因为自感线圈L 产生自感电动势的作用，L 1 灯和 L 2 灯同时亮，选项 A 正确； S 闭合后电路稳固前，2渐渐变亮，1渐渐变暗，选项B 错误； S 闭合电LL路稳固后， L灯亮， L 灯暗，选项 C 错误； S 闭合电路稳固后，再断开开关S 时，L 中产生21自感电动势， L 1 灯要亮一下再熄灭，选项D 正确．4．(2017 ·河北石家庄二中模拟 ) 以下图，导体直导轨和平行且与x 轴重合，OM PN OMπ两导轨间距为 d ，两导轨间垂直纸面向里的匀强磁场沿y 轴方向的宽度按 y ＝ d |sin 2d x | 的 规律散布， 两金属圆环固定在同一绝缘平面内，内、外圆环与两导轨接触优秀，与两导轨接触优秀的导体棒从 OP 开始一直垂直导轨沿 x 轴正方向以速度 v 做匀速运动，规定内圆环 a 端电势高于 b 端时， a 、 b 间的电压 u ab 为正，以下 u ab - x 图象可能正确的选项是 ( D )分析 导体棒在匀强磁场的第一个地区内运动时，前半个地区，经过大圆环的电流为顺时针方向，且依据法拉第电磁感觉定律，内圆环a 端电势高于b 端，后半个地区，内圆环a端电势低于 b 端，可能正确的选项是图D.5．(2017 ·安徽师大附中模拟) 一质量为 m 、电阻为r的金属杆 ab ，以必定的初速度v 0从一圆滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30°角， 两导轨上端用一电阻R相连，以下图，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆一直与导轨接触优秀，金属杆向上滑行到某一高度以后又返回究竟端时的速度大小为v ，则金属杆在滑行过程中( C )A ．向上滑行与向下滑行的时间相等B ．向上滑行与向下滑行时电阻R 上产生的热量相等C ．向上滑行与向下滑行时经过金属杆的电荷量相等D ．向上滑行与向下滑行时金属杆战胜安培力做的功相等分析 金属杆向上滑行过程中遇到的安培力沿斜面向下，设运动的加快度为a 1，金属杆向下滑行过程中， 遇到的安培力沿斜面向上，设运动的加快度为 a 2，由牛顿第二定律分别有： F ＋ mg sin θ ＝ ma 和 mg sin θ －F ＝ ma ，可知 a ＞ a ，又上滑和下滑位移相等，故金属杆向1 2 1 2上滑行的时间小于向下滑行的时间， 则选项 A 错误；金属杆滑行过程中， 经过金属杆的电荷EΦ tB S量 q ＝ I t ＝ R ＋ r t ＝S 同样，故向上滑行与向下滑行时经过金属杆的t R ＋ r ＝R ＋ r，而电荷量 q 相等，则选项 C 正确；电阻 R 上产生的热量Q ＝ I 2Rt ＝ I tR I ＝ qR I ，而电流 IBL v＝＋，可知金属杆向上滑行和向下滑行时均匀速度不一样，易知选项 B 错误；战胜安培力R r做的功 W＝ F· s，向上滑行和向下滑行时位移大小s 同样， F B2L2 v安安＝ B I L＝R＋r，由金属杆向上滑行和向下滑行的均匀速度不一样可知战胜安培力做的功不相等，选项 D 错误．6．(2017 ·湖南长沙一模 )( 多项选择 ) 不计电阻的平行金属导轨与水平面成某角度固定搁置，两完整同样的金属导体棒a、 b 垂直于导轨静止搁置，且与导轨接触优秀，匀强磁场垂直穿过导轨平面．以下图，现用一平行于导轨的恒力 F 拉导体棒 a，使其沿导轨向上运动．在a 运动过程中， b 一直保持静止．则以下说法正确的选项是( BD)A．导体棒B．导体棒C．导体棒D．导体棒a 做匀变速直线运动b 所受摩擦力可能变成0b 所受摩擦力可能先增大后减小b 所受摩擦力方向可能沿导轨向下分析导体棒 a 先做加快度渐渐减小的加快直线运动，最后达到匀速．导体棒 b 所受的安培力沿导轨向上，且不停增大，最后保持不变，故导体棒 b 所受的摩擦力先沿导轨向上，且不停减小，最后可能变成零甚至变成沿导轨向下，应选项B、 D 正确．7．(2017 ·福建福州质检) 如图，线圈abcd 固定于散布均匀的磁场中，磁场方向垂直线圈平面．当磁场的磁感觉强度B随时间t变化时，该磁场对ab 边的安培力大小恒定，以下描绘 B 随t变化的图象中，可能正确的选项是( B )分析线圈abcd 中产生的感觉电动势＝Φ ＝B·，设线圈的电阻为，则线圈中E t t S RE B SF ＝ BIL＝ B· B SL的电流 I ＝R＝t·R，则磁场对 ab 边的安培力大小t·R，因为 F 大小不B BB B变，则 B·t不变，若 B 随时间 t 均匀变化，t不变，则 B 必定不变，选项A、 C 错误；若 B随时间t增大，则B必定减小，应选项 B 正确， D 错误．t8．(2017 ·湖北武汉 4 月调研 )( 多项选择 ) 将四根完整同样的表面涂有绝缘层的金属丝首尾连结，扭成以下图四种形状的闭合线圈，图中大圆半径均为小圆半径的两倍，将线圈先后置于同一匀强磁场中，线圈平面均与磁场方向垂直．若磁感觉强度从 B 增大到2B，则线圈中经过的电量最小的是( BC )分析设大圆的面积为S1，小圆的面积为 S2.线圈的总电阻为R；选项A中，线圈中经过的电量为 Q＝B1＋ 2；选项 B 中，线圈中经过的电量为Q＝B1－ 2；选项 C 中，线S S S SR R圈中经过的电量为＝BS1－ S2；选项 D中，线圈中经过的电量为＝BS1＋ S2，选项Q R Q RB、 C 正确．9．(2017 ·辽南协作学校期末考试 )( 多项选择 ) 用一段截面半径为r 、电阻率为ρ、密度为d 的均匀导体资料做成一个半径为R( r ? R)的圆环，圆环落入磁感觉强度为 B 的径向磁场中．以下图，当圆环在加快着落时某一时辰的速度为v，则(AD)A．此时整个环的电动势为E＝2Bvπ RB．此时圆环的加快度＝ B2vaρ d2BπRvC．忽视电感的影响，此时圆环中的电流I ＝ρρ gdD．假如径向磁场足够长，则圆环的最大速度v m＝B2分析圆环落入磁感觉强度 B 的径向磁场中，垂直切割磁感线，则产生的感觉电动势E＝Blv ＝·2π，选项 A 正确；圆环所受的安培力大小为＝·2π ，此时圆环的加快B Rv F BI Rmg－ F2B2v2πR 度为 a＝m，m＝ d·2π R· πr，得 a＝ g－ρd，选项B错误；圆环的电阻为R电＝ρπr2，Eπ2圆环中感觉电流为I ＝＝B r v，选项 C 错误；当圆环做匀速运动时，安培力与重力相等，Rρ电速度最大，即有2g＝ B·Bπ r 2v mρ gdmg＝ F，则得 d·2π R·π rρ·2π R，解得 v ＝B2 ，选项Dm正确．10．(2017 ·福建福州质检)( 多项选择 ) 如图，两根足够长的圆滑金属导轨竖直搁置，底端接电阻R，轻弹簧上端固定，下端悬挂质量为m的金属棒，金属棒和导轨接触优秀，除电阻R 外，其他电阻不计，导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨所在平面．静止时金属棒位于A处，此时弹簧的伸长量为l ，弹性势能为E p，重力加快度大小为g.将金属棒从弹簧原长地点由静止开释，金属棒在运动过程中一直保持水平，则(BD )A．当金属棒的速度最大时，弹簧的伸长量为lB．电阻R上产生的总热量等于mg l － E pC．金属棒第一次抵达A处时，其加快度方向向下D．金属棒第一次降落过程经过电阻R的电荷量，比第一次上涨过程的多分析静止时金属棒位于 A 处， k l ＝ mg，将其由弹簧原长地点开释，当金属棒的速度最大时，加快度 a＝0，设此时弹簧伸长量为BB2L2v ml ，导轨宽度为 L，则有 mg＝ F ＋ kl ＝R＋ kl＝k l ，故 l ＜ l ，选项A错误；由剖析知，金属棒最后静止在 A 处，依据能量守恒定律p pB2L2v 知 mg l ＝E ＋ Q，故 Q＝ mg l － E ，选项B正确；金属棒第一次抵达 A 处时，mg－ k l －RB2L2v＝ma，故加快度 a＝－mR，负号表示方向向上，选项 C 错误；设金属棒运动的距离为x，EΦBx则经过电阻 R的电荷量 q＝ I ·Δ t ＝R＝R＝R，因为金属棒第一次降落过程的距离大于第一次上涨过程的距离，故金属棒第一次降落过程经过电阻R的电荷量比第一次上涨过程的多，选项 D 正确．11．(2017 ·黑龙江哈尔滨第六中学一模)( 多项选择 ) 如图甲所示，在水平面上固定宽d＝1 m的金属“ U”形导轨，右端接必定值电阻＝ 0.5Ω，其他电阻不计．在“ U”形导轨右边aR＝0.5 m的范围存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感觉强度随时间变化的规律如图乙所示．在t ＝0时辰，质量m＝0.1 kg的导体棒以v0＝1 m/s的初速度从距导轨右端b＝2 m开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数μ＝ 0.1，不计地球磁场的影响，g＝10 m/s2.用E、I 、 P、 Q分别表示 4 s内回路中的电动势大小、电流大小、电功率及电热，则以下图象正确的是( AB )分析导体棒先在无磁场地区做匀减速运动，据运动学公式有－μ mg＝ ma， v t＝ v0＋ at ，12x＝ v0t ＋2at，代入数据解得t ＝1 s， x＝0.5 m，导体棒 1 s末已经停止运动，没有进入磁场，今后向来保持静止状态；0～ 2 s 内磁通量不变，回路电动势和电流分别为E＝0，I ＝0；2～ 4 s 内回路产生的电动势为Φ＝ adE E＝B＝0.1 V ，电流为 I ＝＝ 0.2 A ，选项 A、B t t R正确； 0～ 2 s 内回路电流为零，2～ 4 s内回路有恒定电流，电功率＝2＝0.02 W ，焦耳P I R热 Q＝ I 2Rt＝0.04 J，选项C、D错误．12．(2017 ·湖南十三校联考一)( 多项选择 ) 以下图，虚线框内为某种电磁缓冲车的构造示企图，其主要零件为缓冲滑块K 和质量为的缓冲车厢．在缓冲车的底板上，沿车的轴线固m定着两个圆滑水平绝缘导轨PQ、MN.缓冲车的底部安装电磁铁( 图中未画出 ) ，能产生垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁场的磁感觉强度大小为B，导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘资料制成，滑块K 上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为 n， ab 边长为 L.假定缓冲车以速度v0与阻碍物 C碰撞后，滑块 K 立刻停下，而缓冲车厢持续向前挪动距离L 后速度为零．已知缓冲车厢与阻碍物和线圈的ab 边均没有接触，不计全部摩擦阻力．在这个缓冲过程中，以下说法正确的选项是( BC)BLv0 A．线圈中的感觉电流沿逆时针方向( 俯视 ) ，最大感觉电流为B．线圈对电磁铁的作使劲使缓冲车厢减速运动，进而实现缓冲RC．此过程中，线圈abcd 产生的焦耳热为12＝0Q 2mvBL2D．此过程中，经过线圈abcd 的电荷量为 q＝R分析缓冲过程中，线圈内的磁通量增添，由楞次定律知，感觉电流方向沿逆时针方向( 俯nBLv0视) ，感觉电流最大值出此刻滑块K 停下的瞬时，大小应为R ，A项错误；线圈中的感觉电流对电磁铁的作使劲，使车厢减速运动，起到了缓冲的作用， B 项正确；据能量守恒定律可知，车厢的动能所有变换为焦耳热，故＝1 2q ＝I·t、IE及E0，C项正确；由＝Q2mv R Φn Φ2nBL2＝n t，可得 q＝R ，因缓冲过程Φ＝ BL ，故 q＝R，D项错误．13．(2017 ·山东潍坊统考 ) 如图甲所示，半径为R的导体环内，有一个半径为r 的虚线圆，虚线圆内有垂直纸面向里的磁场，磁感觉强度大小随时间变化关系为B＝ kt .( k>0且为常量 )(1)求导体环中感生电动势 E 的大小；(2) 将导体环换成内壁圆滑的绝缘细管，管内搁置一质量为m，电荷量为＋ q 的小球，小R＝kr2球重力不计，如图乙所示．已知绝缘细管内各点涡旋电场的场强盛小为，方向与该2R点切线方向同样．小球在电场力作用下沿细管加快运动．要使t＝t 0时辰管壁对小球的作用力为 0，可在细管处加一垂直于纸面的磁场，求所加磁场的方向及磁感觉强度的大小．分析 (1) 依据法拉第电磁感觉定律，有＝Φ ，E tΦ＝·＝·π2，得 E＝ kπ r 2.B S kt r(2) 依据楞次定律，可知小球沿逆时针方向运动，要使管壁对小球的作使劲为0，需洛伦兹力方向指向圆心．由左手定章，得磁场方向垂直纸面向里．电场力 F＝ E R q，小球运动的加快度知足F＝ ma，t 时辰速度 v ＝ at 0，洛伦兹力大小 F 洛 ＝ qvB ′，v 2由向心力公式，有F 向 ＝ m R ＝ qvB ′，kr 2t 0联立解得 B ′＝ 2R 2 .答案 (1) k π r2(2) 磁场方向垂直纸面向里kr 2t 022R14．(2017 ·海南五校模拟 ) 以下图，质量为M 的足够长 U 形圆滑金属导轨abcd 搁置在倾角为 θ＝30°的圆滑绝缘斜面上并用细线( 图中虚线 ) 拴在固定于斜面上的、 两点上，G Hbc 段电阻为 R ，其他段电阻不计．另一电阻为R 、质量为 m 、长度为 L 的导体棒 PQ 搁置在导轨上， 紧挨导体棒 PQ 左边有两个固定于斜面上的圆滑立柱，使导体棒静止， 导体棒 PQ 一直与导轨垂直且接触优秀，组成矩形． 导轨 bc 段长为 ，以 ef 为界， 其下方存在垂直斜PbcQ L面向上的匀强磁场， 上方存在沿斜面向上的匀强磁场， 磁感觉强度大小均为 B ，烧断细线后，导轨向下运动过程中，导体棒PQ 一直不离开导轨．(1) 若质量＝ ，求金属导轨abcd 在斜面上运动的过程中，导体棒与导轨abcd 间M mPQ的最小作使劲；(2) 要使导轨abcd 运动一段时间后， 导体棒 与导轨间无作使劲， 求 、 应知足的条PQM m件；(3) 若在条件 (1) 的状况下，从烧断细线到导体棒PQ 与导轨间刚达到最小作使劲的这一过程中，经过导体棒的焦耳热为，求金属导轨abcd 在斜面上下滑的距离s .PQ QB 2L 2v分析 (1) 烧断细线，因为 M ＝ m ，对导轨 abcd 由牛顿第二定律知mg sin θ － 2R ＝ma .跟着速度增大， 加快度 a 减小， 直至加快度为 0，速度最大， 此时有 mg sin θ ＝B 2L 2v m2R＝F A ，A最大，即vmgR1m＝ 22，A ＝.FBL F 2mg对导体棒 PQ 受力剖析知，在垂直斜面方向 mg cos θ＝ F ′ A ＋ N min ，1经剖析知导体棒 PQ 遇到的安培力一直等于导轨 bc 边遇到的安培力， 即 F ′ A ＝F A ＝ 2mg ，得 N min＝3－ 1mg. 2(2)要使导轨 abcd 运动一段时间后，导体棒 PQ与导轨 abcd 间无作使劲，则对导轨 abcd和导体棒受力剖析知Mg sinθ≥ mg cosM θ，即≥ 3.m(3) 若在条件 (1)的状况下，从烧断细线到导体棒与导轨间刚达到最小作使劲的过程PQ中，经过导体棒 PQ的焦耳热为 Q，则回路总焦耳热为2Q，00由能量守恒知 mg sinθ ·s＝2Q＋122mv，0mmgR又 v m＝B2L2，224Q0mgR解得 s＝mg＋B4L4.3－ 1M0224Q mgR答案 (1)mg(2)≥3(3)＋442m mg B L15．(2017 ·河北石家庄二中模拟 ) 在生产线框的流水线上，为了检测出个别不合格的未闭合线框，让线框随传递带经过一固定匀强磁场地区( 磁场方向垂直于传递带平面向下) ，观察线框进入磁场后能否相对传递带滑动就可以检测出能否有未闭合的不合格线框．其物理情境简化以下：以下图，经过绝缘传递带输送完整同样的正方形单匝纯电阻铜线框，传递带与水平方向夹角为α ，以恒定速度v 0 斜向上运动．已知磁场界限、与传递带运动方向MN PQ垂直，MN与 PQ间的距离为 d，磁场的磁感觉强度为B.线框质量为 m，电阻为 R，边长为 L( d>2L)，线框与传递带间的动摩擦因数为μ，重力加快度为g.闭合线框上面在进入磁场前线框相对传递带静止，线框刚进入磁场的瞬时，和传递带发生相对滑动，线框运动过程中上面一直平行于 MN，当闭合线框的上面经过界限PQ时又恰巧与传递带的速度同样．设传递带足够长．求：(1)闭合线框的上面刚进入磁场时上面所受安培力F 安的大小；(2) 从闭合线框上面刚进入磁场到上面刚要出磁场所用的时间t ；(3)从闭合线框上面刚进入磁场到下面穿出磁场后又相对传递带静止的过程中，电动机多耗费的电能 E.分析(1) 依据安培力公式得 F 安＝ ILB ，E依据闭合电路欧姆定律得I ＝R，依据法拉第电磁感觉定律得E＝ BLv0，B2L2v0联立解得 F 安＝R.(2) 在线框上面刚进入磁场至线框上面刚要出磁场的过程中，依据动量定理μ cosmg α· t － mg sinα · t － F 安 t ′＝0在线框进入磁场过程中，取一微元过程，时间间隔为t ，微元过程中 F 安产生的冲量B2L2v B2L2B2L2B2L2为 F 安· t ＝R·t ＝R·Δ S.于是有 F安· t ′＝∑ F安· t ＝∑R·S＝R B2L3∑ΔS＝R，t B2L3.由以上联立解得＝mgR μcosα－sinα(3)在线框上面刚进入磁场至线框上面刚要出磁场的过程中，依据动能定理得( μmg cos α－ mg sinα )d＋W安1＝0依据功能关系得Q 电1＝－安1，W依据功能关系得Q f1＝μ mg cosα ( v0t－d) ，从线框上面刚进入磁场到穿出磁场后又相对传递带静止的过程中依据能量守恒得E＝2mg sinα · d＋2Q电1＋2Q f1，023由以上联立解得E＝R2μv B L cos α.μ cosα － sin α2 2 0 2 32μ0 2 3cos αB L v B L B L答案 (1)R (2)mgR μcosα －sinα(3)R μcosα － sin α。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
提升训练15 电磁感应的综合问题1.一实验小组想要探究电磁刹车的效果。
在遥控小车底面安装宽为L、长为2.5L的N匝矩形线框,线框电阻为R,面积可认为与小车底面相同,其平面与水平地面平行,小车总质量为m。
其俯视图如图所示,小车在磁场外行驶时的功率保持P不变,且在进入磁场前已达到最大速度,当车头刚要进入磁场时立即撤去牵引力,完全进入磁场时速度恰好为零。
已知有界磁场PQ和MN间的距离为2.5L,磁感应强度大小为B,方向竖直向上,在行驶过程中小车受到地面阻力恒为F f。
求:(1)小车车头刚进入磁场时,线框的感应电动势E;(2)电磁刹车过程中产生的焦耳热Q;(3)若只改变小车功率,使小车刚出磁场边界MN时的速度恰好为零,假设小车两次与磁场作用时间相同,求小车的功率P'。
2.(2017浙江义乌高三模拟)如图所示,固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、M'N'和OP、O'P'间距都是l,二者之间固定有两组竖直半圆形轨道PQM和P'Q'M',它们是用绝缘材料制成的,两轨道间距也均为l,且PQM和P'Q'M'的竖直高度均为4R,两组半圆形轨道的半径均为R。
轨道的QQ'端、MM'端的对接狭缝宽度可忽略不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。
下层金属导轨接有电源,当将一金属杆沿垂直导轨方向搭接在两导轨上时,将有电流从电源正极流出,经过导轨和金属杆流回电源负极。
此时金属杆将受到导轨中电流所形成磁场的安培力作用而运动。
运动过程中金属杆始终与导轨垂直,且接触良好。
当金属杆由静止开始向右运动4R到达水平导轨末端PP'位置时其速度大小v P=4。
已知金属杆质量为m,两轨道间的磁场可视为匀强磁场,其磁感应强度与电流的关系为B=kI(k为已知常量),金属杆在下层导轨的运动可视为匀加速运动,运动中金属杆所受的摩擦阻力、金属杆和导轨的电阻均可忽略不计。
(1)求金属杆在下层导轨运动过程中通过它的电流大小。
(2)金属杆由PP'位置无碰撞地水平进入第一组半圆轨道PQ和P'Q',又在狭缝Q和Q'无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道QM和Q'M'的内侧。
求金属杆由PP'处到MM'处过程中动量的增量。
(3)金属杆由第二个半圆轨道的最高位置MM'处,以一定的速度在M和M'处沿对接狭缝无碰撞地水平进入上层金属导轨后,能沿着上层金属导轨滑行。
设上层水平导轨足够长,其右端连接的定值电阻阻值为r,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中(不计此时导轨中电流产生的磁场的影响)。
求金属杆在上层水平金属导轨上滑行过程中通过导体横截面的电荷量。
3.如图所示,虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图,其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的缓冲车厢。
在缓冲车的底板上,沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN。
缓冲车的底部,安装电磁铁(图中未画出),能产生垂直于导轨平面的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B。
导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成,滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd,线圈的总电阻为R,匝数为n,ab边长为L。
假设缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,此后线圈与轨道的磁场作用力使缓冲车厢减速运动,从而实现缓冲,一切摩擦阻力不计。
(1)求滑块K的线圈中最大感应电动势的大小;(2)若缓冲车厢向前移动距离L后速度为零,则此过程线圈abcd中通过的电荷量和产生的焦耳热各是多少?(3)若缓冲车以v0速度与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,求此后缓冲车厢的速度v随位移x的变化规律?(4)若缓冲车以v0速度与障碍物C碰撞后,要使导轨右端不碰到障碍物,则缓冲车与障碍物C碰撞前,导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大?4.(2017浙江七彩阳光联盟高三期初)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨G1、G2放置在倾角为α的斜面上,导轨间距为l,电阻不计。
在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。
整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。
现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放,经过时间t0,两灯泡开始并保持正常发光。
金属棒下落过程中保持与导轨垂直,且与导轨接触良好。
重力加速度为g。
求:(1)磁感应强度B的大小;(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率v;(3)在t=0至t=t0期间,两小灯泡产生的焦耳热。
5.(2018浙江4月选考,23)如图所示,在竖直平面内建立xOy坐标系,在0≤x≤0.65 m、y≤0.40 m 范围内存在一具有理想边界、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域。
一边长l=0.10 m、质量m=0.02 kg、电阻R=0.40 Ω的匀质正方形刚性导线框abcd处于图示位置,其中心的坐标为(0,0.65 m)。
现将线框以初速度v0=2.0 m/s水平向右抛出,线框在进入磁场过程中速度保持不变,然后在磁场中运动,最后从磁场右边界离开磁场区域,完成运动全过程。
线框在全过程中始终处于xOy平面内,其ab边与x轴保持平行,空气阻力不计,g取10 m/s2。
求:(1)磁感应强度B的大小;(2)线框在全过程中产生的焦耳热Q;(3)在全过程中,cb两端的电势差U c b与线框中心位置的x坐标的函数关系。
6.(2016浙江杭州模拟)如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2 m、宽为d=1 m的U形金属导轨,在U形导轨右侧l=0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示,在t=0时刻,质量为m=0.1 kg的导体棒以v0=1 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1,导轨与导体棒单位长度(1 m)的电阻均为λ=0.1 Ω/m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(g取10 m/s2)。
(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况;(2)计算4 s内回路中电流的大小,并判断电流方向;(3)计算4 s内回路产生的焦耳热。
7.如图所示,宽度为L的光滑平行金属导轨PQ和P'Q'倾斜放置,顶端QQ'之间连接一个阻值为R的电阻和开关S,底端PP'处通过一小段平滑圆弧与一段光滑水平轨道相连。
已知水平轨道离地面的高度为h,两倾斜导轨间有一垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B;有两根长均为L、质量均为m、电阻均为R的金属棒AA'、CC'。
当金属棒CC'放置在水平轨道右端时,两水平轨道间就会出现竖直方向的磁感应强度为B1的匀强磁场,此时开关S处于断开状态;而如果金属棒CC'一离开水平轨道,水平轨道间的磁场就马上消失,同时开关S马上闭合。
现把金属棒CC'放在光滑水平轨道上右端,金属棒AA'离水平轨道高为H的地方以较大的初速度v0沿轨道下滑,在极短时间内金属棒CC'就向右离开水平轨道,离开水平轨道后在空中做平抛运动,落地点到抛出点通过的水平距离为x1,金属棒AA'最后也落在水平地面上,落地点到抛出点的水平距离为x2;不计导轨电阻,忽略金属棒经过PP'处的机械能损失,不计空气阻力,已知重力加速度为g,则:(1)判断B1的方向;(2)求通过CC'的电荷量q;(3)求整个运动过程中金属棒AA'产生的焦耳热Q。
8.(2016浙江慈溪中学月考)如图所示,“凸”字形硬质金属线框质量为m,相邻各边互相垂直,且处于同一竖直平面内,ab边长为l,cd边长为2l,ab与cd平行,间距为2l。
匀强磁场区域的上、下边界均水平,磁场方向垂直于线框所在平面。
开始时,cd边到磁场上边界的距离为2l,线框由静止释放,从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前,线框做匀速运动,在ef、pq边离开磁场后,ab边离开磁场之前,线框又做匀速运动。
线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q。
线框在下落过程中始终处于原竖直平面内,且ab、cd边保持水平,重力加速度为g。
求:(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍;(2)磁场上、下边界间的距离H。
9.如图所示,两根相同平行金属直轨道竖直放置,上端用导线接一阻值为R的定值电阻,下端固定在水平绝缘底座上。
底座中央固定一根绝缘弹簧,长L、质量为m的金属直杆ab通过金属滑环套在轨道上。
在直线MN的上方分布着垂直轨道面向里、磁感应强度为B的足够大匀强磁场。
现用力压直杆ab使弹簧处于压缩状态,撤去力后直杆ab被弹起,脱离弹簧后以速度v1穿过直线MN,在磁场中上升高度h时到达最高点。
随后直杆ab向下运动,离开磁场前做匀速直线运动。
已知直杆ab与轨道的摩擦力大小恒等于杆重力的k倍(k<1),回路中除定值电阻外不计其他一切电阻,重力加速度为g。
求:(1)杆ab向下运动离开磁场时的速度v2;(2)杆ab在磁场中上升过程经历的时间t。
10.如图所示,粗糙斜面的倾角θ=37°,半径r=0.5 m的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。
一个匝数n=10匝的刚性正方形线框abcd,通过松弛的柔软导线与一个额定功率P=1.25 W的小灯泡A相连,圆形磁场的一条直径恰好过线框bc边。
已知线框质量m=2 kg,总电阻R0=1.25 Ω,边长L>2r,与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。
从t=0时起,磁场的磁感应强度按B=2-t(T)的规律变化。
开始时线框静止在斜面上,在线框运动前,灯泡始终正常发光。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
求:(2)线框保持不动的时间内,小灯泡产生的热量Q。
提升训练15电磁感应的综合问题1.答案 (1)(2)-2.5F f L(3)解析 (1)小车刚进入磁场时的速度设为v0,则v0=,感应电动势E=NBLv0=。
(2) 由动能定理,可得2.5F f L+Q=解得Q=-2.5F f L=-2.5F f L。
(3)以小车刚要进入到恰好穿出磁场为研究过程,由动量定理,可得F f t+2NBI'Lt=F f t+2NBLq=mv0' ①q==N②当功率为P时,小车进入磁场时间为t,由动量定理得F f t+NBILt=F f t+NBLq=mv0③由①②③,可得v0'=P'=F f v0'=。
2.答案 (1)(2)m(2-4)(3)解析 (1)a==2gBIL=kI2l=maI=。
(2)-mg4R=mv2-v=2ΔP=m(2-4)。
(3)BI'l·Δt=mΔvBlq=mvq=。