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文檔簡介
專題七電磁感應和電路訓練12電磁感應中的綜合問題一、單項選擇題1.(·福建理綜·18)如圖1所示,一圓形閉合銅環由高處從靜止開始下落,穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵,銅環的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合.若取磁鐵中心O為坐標原點,建立豎直向下為正方向的x軸,則下圖中最能正確反映環中感應電流i隨環心位置坐標x變化的關系圖象是 ()圖12.(·北京市海淀區5月模擬練習19題)某學生設計了一個驗證法拉第電磁感應定律的實驗,實驗裝置如圖2甲所示.在大線圈Ⅰ中放置一個小線圈Ⅱ,大線圈Ⅰ與多功能電源連接.多功能電源輸入到大線圈Ⅰ的電流i1的周期為T,且按圖乙所示的規律變化,電流i1將在大線圈Ⅰ的內部產生變化的磁場,該磁場磁感應強度B與線圈中電流i的關系為B=ki1(其中k為常數).小線圈Ⅱ與電流傳感器連接,并可通過計算機處理數據后繪制出小線圈Ⅱ中感應電流i2隨時間t變化的圖象.若僅將多功能電源輸出電流變化的頻率適當增大,則下列四圖所示圖象中可能正確反映i2-t圖象變化的是(四圖中分別以實線和虛線表示調整前、后的i2-t圖象) ()圖23.(·山東濰坊市第一次模擬)如圖3所示,水平地面上方矩形虛線區域內有垂直紙面向里的勻強磁場,兩個閉合線圈Ⅰ和Ⅱ分別用同種導線繞制而成,其中Ⅰ是邊長為L的正方形,Ⅱ是長2L、寬L的矩形,將兩線圈從圖示位置同時由靜止釋放.線圈下邊進入磁場時,Ⅰ立即做一段時間的勻速運動.已知兩線圈在整個運動過程中,下邊始終平行于磁場上邊界,不計空氣阻力,則 圖3A.下邊進入磁場時,Ⅱ也立即做一段時間的勻速運動B.從下邊進入磁場開始的一段時間內,線圈Ⅱ做加速度不斷減小的加速運動C.從下邊進入磁場開始的一段時間內,線圈Ⅱ做加速度不斷減小的減速運動D.線圈Ⅱ先到達地面二、雙項選擇題4.(·山東理綜·20)如圖4所示,相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌與水平面的夾角為θ,上端接有定值電阻R,勻強磁場垂直于導軌平面,磁感應強度為B.將質量為m的導體棒由靜止釋放,當速度達到v時開始勻速運動,此時對導體棒施加一平行于導軌向下的拉力,并保持拉力的功率恒為P,導體棒最終以2v的速度勻速運動.導體棒始終與導軌垂直且接觸良好,不計導軌和導體棒的電阻,重力加速度為g.下列選項正確的是 ()圖4A.P=2mgvsinθB.P=3mgvsinθC.當導體棒速度達到eq\f(v,2)時加速度大小為eq\f(g,2)sinθD.在速度達到2v以后勻速運動的過程中,R上產生的焦耳熱等于拉力所做的功5.(·湖北襄陽市調研)如圖5甲所示,在豎直方向上有四條間距相等的水平虛線L1、L2、L3、L4,在L1L2之間、L3L4之間存在勻強磁場,大小均為1T,方向垂直于虛線所在平面.現有一矩形線圈abcd,寬度cd=L=0.5m,質量為0.1kg,電阻為2Ω,將其從圖示位置由靜止釋放(cd邊與L1重合),速度隨時間的變化關系如圖乙所示,t1時刻cd邊與L2重合,t2時刻ab邊與L3重合,t3時刻ab邊與L4重合,已知t1~t2的時間間隔為0.6s,整個運動過程中線圈平面始終處于豎直方向.(重力加速度g取10m/s2)則圖5A.在0~t1時間內,通過線圈的電荷量為0.25CB.線圈勻速運動的速度大小為8m/sC.線圈的長度為1mD.0~t3時間內,線圈產生的熱量為4.2J6.(·甘肅省第一次模擬)在光滑的水平地面上方,有兩個磁感應強度大小均為B,方向相反的水平勻強磁場,如圖6所示的PQ為兩個磁場的邊界,磁場范圍足夠大.用單位長度電阻為R的均勻金屬絲制成一個直徑為a、質量為m的金屬圓環,使其以垂直于磁場方向的水平速度v從圖中實線所示位置開始運動,且圓環平面始終垂直于磁場,當圓環運動到直徑剛好與邊界線PQ重合時,圓環的速度為eq\f(v,2),則下列說法正確的是()圖6A.此時圓環中的電功率為eq\f(4B2a2v2,R)B.此時圓環的加速度為eq\f(B2av,πmR)C.此過程中通過金屬絲橫截面積的電荷量為eq\f(Ba,4R)D.此過程中回路產生的焦耳熱為0.75mv2三、簡答題7.(·山東威海市第一次模擬12題)如圖7所示,正方形導線框abcd,每邊長為L,ab邊的質量為m,且質量分布均勻,其它邊質量不計,導線框的總電阻為R,cd邊與光滑固定轉軸OO′相連,線框可繞OO′軸自由轉動,整個裝置處在磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中.現將線框拉至水平位置,由靜止開始釋放,經時間t,ab邊到達最低點,此時ab邊的角速度為ω.不計空氣阻力.求:圖7(1)在t時間內通過導線橫截面的電荷量q為多少;(2)在最低點時ab邊受到的安培力大小和方向;(3)在最低點時ab邊受到ca邊的拉力大小;(4)在t時間內線框中產生的熱量.8.(·遼寧省實驗中學、東北師大附中、哈師大附中第二次聯考25題)如圖8所示,傾角為30°、足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ相距L1=0.4m,B1=5T的勻強磁場垂直導軌平面向上.一質量m=1.6kg的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導軌上,且始終與導軌接觸良好,其電阻r=1Ω.金屬導軌上端連接右側電路,R1=1Ω,R2=1.5Ω.R2兩端通過細導線連接質量M=0.6kg的正方形金屬框cdef,正方形邊長L2=0.2m,每條邊電阻r0為1Ω,金屬框處在一方向垂直紙面向里、B2=3T的勻強磁場中.現將金屬棒由靜止釋放,不計其他電阻及滑輪摩擦,g取10m/s2.(1)若將電鍵S斷開,求棒下滑過程中的最大速度.(2)若電鍵S閉合,每根細導線能承受的最大拉力為3.6N,求細導線剛好被拉斷時棒的速度.(3)若電鍵S閉合后,從棒釋放到細導線被拉斷的過程中,棒上產生的電熱為2J,求此過程中棒下滑的高度(結果保留一位有效數字).圖89.(·陜西省五校第二次模擬25題)如圖9所示,兩根相距為L的金屬軌道固定于水平面上,導軌電阻不計.一根質量為m、長為L、電阻為R的金屬棒兩端放于導軌上,導軌與金屬棒間的動摩擦因數為μ,棒與導軌的接觸電阻不計.導軌左端連有阻值為2R的電阻,在電阻兩端接有電壓傳感器并與計算機相連.軌道平面上有n段豎直向下的寬度為a、間距為b的勻強磁場(a>b),磁感應強度為B.金屬棒初始時位于OO′處,與第一段磁場相距2a圖9(1)若金屬棒有向右的初速度v0,為使金屬棒保持v0的速度一直向右穿過各磁場,需對金屬棒施加一個水平向右的拉力.求金屬棒進入磁場前拉力F1的大小和進入磁場后拉力F2的大?。?2)在(1)的情況下,求金屬棒從OO′開始運動到剛離開第n段磁場過程中,拉力所做的功.(3)若金屬棒初速度為零,現對其施以水平向右的恒定拉力F,使棒穿過各段磁場,發現計算機顯示出的電壓隨時間以固定的周期做周期性變化.請在圖10給定的坐標系中定性地畫出計算機顯示的圖象(從金屬棒進入第一段磁場計時).圖10(4)在(3)的情況下,求金屬棒從OO′處開始運動到剛離開第n段磁場整個過程中導軌左端電阻上產生的熱量,以及金屬棒從第n段磁場穿出時的速度.10.(·全國·24)如圖11,兩根足夠長的金屬導軌ab、cd豎直放置,導軌間距離為L,電阻不計.在導軌上端并接兩個額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡.整個系統置于勻強磁場中,磁感應強度方向與導軌所在平面垂直.現將一質量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放.金屬棒下落過程中保持水平,且與導軌接觸良好.已知某時刻后兩燈泡保持正常發光.重力加速度為g.求:圖11(1)磁感應強度的大?。?2)燈泡正常發光時導體棒的運動速率.11.兩根光滑的長直金屬導軌MN、M′N′平行置于同一水平面內,導軌間距為l,電阻不計,M、M′處接有如圖12所示的電路,電路中各電阻的阻值均為R,電容器的電容為C.長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導軌放置,導軌處于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中.ab在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸,在ab運動距離為x的過程中,整個回路中產生的焦耳熱為Q.求:圖12(1)ab運動速度v的大小.(2)電容器所帶的電荷量q.答案1.B2.D3.C4.AC5.AB6.BC7.(1)BL2/R(2)eq\f(B2L3ω,R)方向水平向右(3)eq\f(1,2)(mg+mω2L)(4)mgL-mω2L2/28.(1)7m/s(2)3.75m/s(3)1m9.(1)μmgμmg+eq\f(B2L2v0,3R)(
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