高三高考物理复习专题练习：电磁感应

电磁感应
1.[多选]如图甲所示,电阻R1=R,R2=2R,电容为C的电容器,圆形金属线圈半径为r2,线圈的电阻为R.半径为r1(r1<r2)的圆形区域内存在垂直线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t 变化的关系图象如图乙所示,t1、t2时刻磁感应强度分别为B1、B2,其余导线的电阻不计,闭合开关S,至t1时刻电路中的电流已稳定,下列说法正确的是()
A.电容器上极板带正电
B.t1时刻,电容器的带电荷量为
C.t1时刻之后,线圈两端的电压为
D.t2时刻之后,R1两端的电压为
2.[多选]如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域,MN和M'N'是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直.现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v-t图象.已知金属线框的质量为m,电阻为R,当地的重力加速度为g,图象中坐标轴上所标出的v1、v2、v3、t1、t2、t3、t4均为已知量(下落过程中线框abcd始终在竖直平面内,且bc边始终水平).根据题中所给条件,以下说法正确的是()
图甲图乙
A.可以求出金属线框的边长
B.线框穿出磁场时间(t4-t3)等于进入磁场时间(t2-t1)
C.线框穿出磁场与进入磁场过程所受安培力方向相同
D.线框穿出磁场与进入磁场过程产生的焦耳热相等
3.[多选]如图所示,x轴上方第一象限和第二象限分别有垂直纸面向里和垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度大小相同,现有四分之一圆形线框OMN绕O点逆时针匀速转动,若规定线框中感应电流I顺时针方向为正方向,从图示时刻开始计时,则感应电流I及ON边所受的安培力大小F随时间t的变化示意图正确的是()
A B C D
4.[多选]匀强磁场方向垂直纸面,规定垂直纸面向里的方向为正方向,磁感应强度B随时间t的变化规律如图甲所示.在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图乙所示.令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,f1、f2、f3分别表示感应电流为I1、I2、I3时,金属环上很小一段受到的安培力.则()
A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向
B.I2沿逆时针方向,I3沿顺时针方向
C.f1方向指向圆心,f2方向指向圆心
D.f2方向背离圆心向外,f3方向指向圆心
5.[多选]如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场,当AC刚进入磁场时线框的速度大小为v,方向与磁场边界所成夹角为45°,若线框的总电阻为R,则()
A.线框穿进磁场的过程中,框中电流的方向为D→C→B→A→D
B.AC刚进入磁场时线框中感应电流为
C.AC刚进入磁场时线框所受安培力的大小为
D.此时CD两端电压为Bav
6.[多选]近几年,传感器得到了广泛的应用,低频涡流传感器可用来测量自动化生产线上金属板的厚度.如图所示,在线圈L1中通以低频交变电流,它周围会产生交变磁场,其正下方有一个与电表连接的线圈L2,金属板置于L1、L2之间.线圈L1产生的变化磁场透过金属板,导致L2中产生感应电流.由于金属板厚度不同,吸收电磁能量的强弱不同,导致L 2中感应电流的强弱不同.则()
A.金属板吸收电磁能量,是由于穿过金属板的磁场发生变化在板中产生涡流
B.金属板越厚,涡流越弱
C.L2中产生的是直流电
D.L2中产生的是与L1中同频率的交变电流
7.[多选]如图所示,竖直悬挂的弹簧下端拴有导体棒ab,ab水平放置且紧挨着竖直平行导轨的外侧,导体棒cd垂直于水平平行的导轨放置,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B.当cd以速度v向右匀速运动时,ab恰好静止,弹簧无形变.现使cd速度减半,但仍沿原方向匀速运动,则ab开始沿导轨下滑.若导轨宽度均为L,ab、cd质量相同,长均为L,电阻均为R,其他电阻不计,导体棒与导轨接触良好,ab与导轨间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧劲度系数为k,且始终处在弹性限度内,则()
A.cd中电流方向从d到c
B.ab受到的安培力垂直纸面向外
C.ab开始下滑至速度首次达到最大的过程中,克服摩擦产生的热量为
D.ab速度首次达到最大时,ab上的电功率为
8.[多选]如图所示,电路中的A、B是两个完全相同的灯泡,电阻都等于定值电阻的阻值R,L是一个自感系数很大的线圈,开关S闭合时两灯都能发光,过一段时间后突然断开开关S,则()
A.只要线圈的自感系数足够大,断开开关S时A灯一定会闪亮一下再逐渐熄灭
B.只要线圈的直流电阻小于灯泡的电阻,断开开关S时A灯一定会闪亮一下再逐渐熄灭
C.只要线圈的直流电阻大于灯泡的电阻,断开开关S时A灯一定会闪亮一下再逐渐熄灭
D.当线圈的直流电阻等于灯泡的电阻,断开开关S时,B灯立即熄灭,A灯逐渐熄灭
9.[20分]如图甲所示,间距为L、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上.在MNPQ矩形区域内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度为B;在CDEF矩形区域内有方向垂直于斜面向下的磁场,磁感应强度B t随时间t变化的规律如图乙所示,其中B t的最大值为2B.现将一根质量为M、电阻为R、长为L的金属细棒cd放在MNPQ区域间的两导轨上,金属细棒cd垂直于两导轨并把它按住,使其静止.在t=0时刻,让另一根长也为L的金属细棒ab从CD 上方的导轨上由静止开始下滑,同时释放cd棒.已知CF长度为2L,两根细棒均与导轨良好接触,在ab棒从图中位置运动到EF处的过程中,cd棒始终静止不动,重力加速度为g;t x是未知量.求:
(1)通过cd棒的电流大小,并确定MNPQ区域内磁场的方向;
(2)当ab棒进入CDEF区域后,求cd棒消耗的电功率;
(3)求ab棒刚下滑时离CD的距离.
10.[17分]如图甲所示(俯视图),间距为2L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以OO'为右边界的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电阻R,导轨电阻忽略不计.在距边界OO'为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab.
图甲图乙
(1)若金属杆ab固定在导轨上的某位置,磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零,求此过程中电阻R上产生的焦耳热Q1.
(2)若磁场的磁感应强度不变,金属杆ab在恒力作用下从初始位置由静止开始向右运动3L距离,其v-x的关系如图乙所示.求:
①金属杆ab在刚要离开磁场时的加速度大小;
②此过程中电阻R上产生的焦耳热Q2.
11.[20分]如图所示,光滑的轻质定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为2m的重物,另一端系一质量为m、电阻为R的金属杆.在竖直平面内有足够长的平行金属导轨PQ、EF,其间距为L.在Q、F之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计.一匀强磁场与导轨平面垂直,磁感应强度为B0.开始时金属杆置于导轨下端QF处,将重物由静止释放,当重物下降h时恰好达到稳定速度而后匀速下降.运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,不计一切摩擦和接触电阻,重力加速度为g.
(1)求重物匀速下降时的速度v;
(2)求重物从释放到下降h的过程中,电阻R中产生的热量Q R;
(3)设重物下降h的时刻为t=0,此时速度为v0,若从t=0开始,磁场的磁感应强度B逐渐减小,且金属杆中始终不产生感应电流,试写出B随时间t变化的关系式.
12.[13分]如图所示,两条足够长的平行金属导轨相距为L,与水平面的夹角为θ,整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,虚线上方轨道光滑且磁场方向垂直于导轨平面向上,虚线下方轨道粗糙且磁场方向垂直于导轨平面向下.在导体棒EF以初速度v 0沿导轨上滑至最大高度的过程中,导体棒MN一直静止在导轨上.若已知两导体棒质量均为m,
电阻均为R,导体棒EF上滑的最大位移为s,导轨电阻不计,空气阻力不计,重力加速度为g,试求在导体棒EF上滑的整个过程中:
(1)导体棒MN受到的最大静摩擦力;
(2)通过导体棒MN的电荷量;
(3)导体棒MN上产生的焦耳热.
答案
1.AC
2.AC
3.AD
4.AD
5.CD
6.AD
7.CD
8.BD
9.(1)垂直于斜面向上(2)()2R(3)L
10.(1)(2)①-②
11.(1)(2)mgh-(3)B=
12.(1)+mg sin θ(2)(3)m-mgs·sin θ。