高三物理模拟试题分类汇编电磁感应.docx
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高三物理模拟试题分类汇编电磁感应
高三物理模拟试题分类汇编:
选修3-2电磁感应
(一)
.(2011丰台二模)如图所示,匀强磁场中有两条水平放置的电阻可忽略的光滑平行金属轨道,轨道左端接一个阻值为R的电阻,R两端与电压传感器相连。
一根导体棒(电阻为r)垂直轨道放置,从t=0时刻起对其施加一向右的水平恒力F,使其由静止开始向右运动。
用电压传感器瞬时采集电阻R两端的电压U,并用计算机绘制出U---t图象。
若施加在导体棒上的水平恒力持续作用一段时间后撤去,那么计算机绘制的图象可能是
答案:
A
.(2011海淀二模)如图2所示,一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间,铝框可以绕竖直的转轴自由转动。
转动手柄使磁铁绕竖直的转轴旋转,观察到铝框会随之转动。
对这个实验现象的描述和解释,下列说法中正确的是
A.铝框的转动方向与蹄形磁铁的转动方向一定是相同的
B.铝框的转动快慢与蹄形磁铁的转动快慢总是一致的
C.铝框转动到其平面与磁场方向垂直的位置时,铝框中的感应电流最大
D.铝框转动到其平面与磁场方向平行的位置时,铝框两个竖直边受到的磁场力均为零
答案:
A
.(2011东城二模)如图所示,相距为d的两水平虚线p1、p2表示方向垂直纸面向里的匀强磁场的上下边界,磁场的磁感应强度为B。
正方形线框abcd的边长为L(L 线框由静止释放,下落过程中线框平面始终在竖直平面内,线框的ab边刚进人磁场时的速度和ab边刚离开磁场时的速度相同。 在线框从进入到全部穿过磁场的过程中,下列说法正确的是 A.线框克服安培力所做的功为mgd B.线框克服安培力所做的功为mgL C.线框的最小速度为 D.线框的最小速度为 .(2011朝阳二模)如图所示的电路中,A1、A2是完全相同的灯泡,线圈L的自 感系数较大,它的电阻与定值电阻R相等。 下列说法正确 的是() A.闭合开关S,A1先亮、A2后亮,最后它们一样亮 B.闭合开关S,A1、A2始终一样亮 C.断开开关S,A1、A2都要过一会才熄灭 D.断开开关S,A2立刻熄灭,A1过一会才熄灭 答案: C .(2011朝阳二模)如图甲所示,电路的左侧是一个电容为C的电容器,电路的右侧是一个环形导体,环形导体所围的面积为S。 在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示。 则在0一t0时间内电容器() A.上极板带正电,所带电荷量为 B.上极板带正电,所带电荷量为 C.上极板带负电,所带电荷量为 D.上极板带负电,所带电荷量为 答案: A .(2011西城二模)一个足够长的竖直放置的磁铁结构如图所示。 在图1中磁铁的两个磁极分别为同心的圆形和圆环形。 在两极之间的缝隙中,存在辐射状的磁场,磁场方向水平向外,某点的磁感应强度大小与该点到磁极中心轴的距离成反比。 用横截面积一定的细金属丝制成的圆形单匝线圈,从某高度被无初速释放,在磁极缝隙间下落的过程中,线圈平面始终水平且保持与磁极共轴。 线圈被释放后, A.线圈中没有感应电流,线圈做自由落体运动 B.在图1俯视图中,线圈中感应电流沿逆时针方向 C.线圈有最大速度,线圈半径越大,最大速度越小 D.线圈有最大速度,线圈半径越大,最大速度越大 答案: D .(2011海淀二模)(16分)如图10所示,由粗细均匀、同种金属导线构成的长方形线框abcd放在光滑的水平桌面上,线框边长分别为L和2L,其中ab段的电阻为R。 在宽度为2L的区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场,磁场的方向竖直向下。 线框在水平拉力的作用下以恒定的速率v通过匀强磁场区域,线框平面始终与磁场方向垂直。 求: (1)在线框的cd边刚进入磁场时,ab边两端的电压Uab; (2)为维持线框匀速运动,水平拉力F的大小; (3)在线框通过磁场的整个过程中,bc边金属导线上产生的电热Qbc。 答案: (16分) 解: (1)cd边进入磁场时产生的感应电动势为 (2分) 整个回路的电阻R总=6R(1分) 回路中的电流 (2分) ab边两端电压的大小为 (2分) (2)为维持线框匀速运动,外力应始终等于安培力,即: F=F安(2分) 线框所受安培力为 水平拉力 (2分) (3)整个线框通过磁场的过程中所经历的时间为 (2分) 整个过程中bc段金属导线上产生的电热为 (3分) 用其他方法计算正确的同样给分。 .(2011石景山一模)如图1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两端接有阻值为R的定值电阻。 阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置,其它部分电阻不计。 整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上。 从t=0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力F,由静止开始沿导轨向上运动,运动中棒始终与导轨垂直,且接触良好,通过R的感应电流随时间t变化的图象如图2所示。 下面分别给出了穿过回路abPM的磁通量 、磁通量的变化率 、棒两端的电势差 和通过棒的电荷量q随时间变化的图象,其中正确的是 答案: B .(2011西城二模)(16分)如图所示,两根足够长的光滑平行导轨与水平面成θ=60°角,导轨间距为L。 将直流电源、电阻箱和开关串联接在两根导轨之间。 整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中。 质量为m的导体棒MN垂直导轨水平放置在导轨上,导体棒与两根导轨都接触良好。 重力加速度为g。 (1)若磁场方向垂直导轨平面向上,当电阻箱接入电路的电阻为R1时,闭合开关后,导体棒MN恰能静止在导轨上。 请确定MN中电流I1的大小和方向; (2)若磁场方向竖直向上,当电阻箱接入电路的电阻为R2时,闭合开关后,导体棒MN也恰能静止在导轨上,请确定MN中的电流I2的大小; (3)导轨的电阻可忽略,而电源内阻、导体棒MN的电阻均不能忽略,求电源的电动势。 答案: (16分) (1)磁场方向垂直于轨道面时,MN受力如答图1所示。 (1分) 根据物体平衡条件可得 F1=mgsinθ(2分) 又安培力F1=BI1L(2分) 解得电流强度I1= (1分) 电流方向由M指向N(2分) (2)磁场方向竖直向上时,MN受力如答图2所示。 (1分) 根据物体平衡条件可得 F2cosθ=mgsinθ(2分) 又安培力F2=BI2L 解得 (1分) (3)设除电阻箱外,电路中其他电阻为r(定值)。 根据闭合电路欧姆定律, 当电阻箱接入电路的电阻为R1时,有I1= (1分) 当电阻箱接入电路的电阻为R2时,有I2= (1分) 解得E= (2分) .(2011昌平二模)(18分)轻质细线吊着一质量为m=0.64kg、边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈abcd,线圈总电阻为R=1Ω。 边长为L/2正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图(甲)所示。 磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化如图(乙)所示,从t=0开始经t0时间细线开始松驰,取g=10m/s2。 求: ⑴在0~4s内,穿过线圈abcd磁通量的变化 及线圈中产生的感应电动势E; ⑵在前4s时间内线圈abcd的电功率; ⑶求t0的值。 答案: (18分) 解: ⑴ (2分) 解得: =0.16Wb(2分) —1— 由法拉第电磁感应定律得: (2分) 解得: E=0.4V(2分) ⑵ , (2分) 代入数据得: P=0.16W(2分) ⑶分析线圈受力可知,当细线松弛时有: (2分) =4T(2分) 由图像知: B=1+0.5t,解得: t0=6s(2分) .(2011东城一模)如图所示,正方形闭合导线框处在磁感应强度恒定的匀强磁场中,C、E、D、F为线框中的四个顶点,图(a)中的线框绕E点转动,图(b)中的线框向右平动,磁场足够大。 下列判断正确的是 A.图(a)线框中有感应电流产生,C点电势比D点低 B.图(a)线框中无感应电流产生,C、D两点电势相等 C.图(b)线框中有感应电流产生,C点电势比D点低 D.图(b)线框中无感应电流产生,C、D两点电势相等 .(2011西城一模)如图所示的电路可以用来“研究电磁感应现象”。 干电池、开关、线圈A、滑动变阻器串联成一个电路,电流计、线圈B串联成另一个电路。 线圈A、B套在同一个闭合铁芯上,且它们的匝数足够多。 从开关闭合时开始计时,流经电流计的电流大小i随时间t变化的图象是 答案: B .(2011海淀零模)如图5所示,水平面内两根光滑的平行金属导轨,左端与电阻R相连接,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好。 若对金属棒施加一个水平向右的外力F,使金属棒从a位置由静止开始向右做匀加速运动并依次通过位置b和c。 若导轨与金属棒的电阻不计,a到b与b到c的距离相等,则下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是 () A.金属棒通过b、c两位置时,电阻R的电功率之比为1: 2 B.金属棒通过b、c两位置时,外力F的大小之比为1: C.在从a到b与从b到c的两个过程中,电阻R上产生的热量之比为1: 1 D.在从a到b与从b到c的两个过程中,通过金属棒的横截面的电量之比为1: 2 答案: A .(2011海淀一模)如图3所示,平行金属导轨MN和PQ与水平面成θ角,导轨两端各与阻值均为R的固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面。 质量为m、电阻为R/2的导体棒以一定的初速度沿导轨向上滑动,在滑动过程中导体棒与金属导轨始终垂直并接触良好。 已知t1时刻导体棒上滑的速度为v1,此时电阻R1消耗的电功率为P1;t2时刻导体棒上滑的速度为v2,此时电阻R2消耗的电功率为P2,忽略平行金属导轨MN和PQ的电阻且不计空气阻力。 则 A.t1时刻导体棒受到的安培力的大小为6P1/v1 Bt2时刻导体棒克服安培力做功的功率为4P2 C.t1~t2这段时间内导体棒克服安培力做的功为4P1(t2-t1) D.t1~t2这段时间内导体棒受到的安培力的冲量大小为m(v1-v2) 答案: B .(2011海淀一模反馈)如图所示,平行金属导轨MN和PQ与水平面成θ角,导轨两端各与阻值均为R的固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面。 质量为m、电阻为R/2的导体棒以一定的初速度沿导轨向上滑动,在滑动过程中导体棒与金属导轨始终垂直并接触良好。 已知t1时刻导体棒上滑的速度为v1,此时导体棒所受安培力的功率为P1;t2时刻导体棒上滑的速度为v2,此时电阻R2消耗的电功率为P2,忽略平行金属导轨MN和PQ的电阻且不计空气阻力。 则() A.t1时刻电阻R1的功率为P1/2 Bt2时刻导体棒的电功率为4P2 C.t2时刻导体棒受到的安培力为4P2/v2 D.t1~t2这段时间内整个回路产生的电热 答案: C .(2011朝阳一模)如图甲所示,MN左侧有一垂直纸面向里的匀强磁场。 现将一边长为l、质量为m、电阻为R的正方形金属线框置于该磁场中,使线框平面与磁场垂直,且bc边与磁场边界MN重合。 当t=0时,对线框施加一水平拉力F,使线框由静止开始向右做匀加速直线运动;当t=t0时,线框的ad边与磁场边界MN重合。 图乙为拉力F随时间变化的图线。 由以上条件可知,磁场的磁感应强度B的大小为 A. B. C. D. 答案: B 图4 .(2011怀柔一模)如图4所示,磁带录音机既可用作录音,也可用作放音,其主要部件为匀速行进的磁带a和绕有线圈的磁头b,不论是录音或放音过程,磁带或磁隙软铁会存在磁化现象.下面是对于它们在录音、放音过程中主要工作原理的描述,正确的是 A.放音的主要原理是电磁感应,录音的主要原理是电流的磁效应 B.录音的主要原理是电磁感应,放音的主要原理是电流的磁效应 C.放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用 D.录音和放音的主要原理都是电磁感应 答案: A .(2011丰台一模)(16分) 如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L=1m。 导轨平面与水平面成=37角,下端连接阻值为R的电阻。 匀强磁场方向垂直于导轨平面向上,磁感应强度为B=0.4T。 质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直且保持良好接触,它们间的动摩擦因数为μ=0.25。 金属棒沿导轨由静止开始下滑,当金属棒下滑速度达到稳定时,速度大小为10m/s。 (取g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8)。 求: (1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小; (2)当金属棒下滑速度达到稳定时电阻R消耗的功率; (3)电阻R的阻值。 (1)(4分) 金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定律 (2分) 得: a=10(0.6-0.250.8)m/s2=4m/s2(2分) (2)(6分) 设金属棒运动达到稳定时,设速度为v,所受安培力为F,棒沿导轨方向受力平衡,根据物体平稳条件 (2分) 将上式代入即得F=0.8N 此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率 P=Fv(2分) P=0.8×10W=8W(2分) (3)(6分) 设电路中电流为I,感应电动势为E =0.4×1×10V=4V(2分) , A=2A(2分) , Ω=2Ω(2分) .(2011延庆一模)如图所示,M1N1、M2N2是两根处于同一水平面内的平行导轨,导轨间距离是d=0.5m,导轨左端接有定值电阻R=2Ω,质量为m=0.1kg的滑块垂直于导轨,可在导轨上左右滑动并与导轨有良好的接触,滑动过程中滑块与导轨间的摩擦力恒为f=1N,滑块用绝缘细线与质量为M=0.2kg的重物连接,细线跨过光滑的定滑轮,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度是B=2T,将滑块由静止释放。 设导轨足够长,磁场足够大,M未落地,且不计导轨和滑块的电阻。 g=10m/s2,求: (1)滑块能获得的最大动能 (2)滑块的加速度为a=2m/s2时的速度 (3)设滑块从开始运动到获得最大速度的过程中,电流在电阻R上所做的电功是w=0.8J,求此过程中滑块滑动的距离 解: (1)Mg=f+BId①---------------------------------------------------(2分) I=E/R②---------------------------------------------------(1分) E=BdVm③---------------------------------------------------(1分) 联立①②③解之并代入动能表达式: EK=mVm2/2=0.2J-----------(2分) (2)Mg-f-BId=(M+m)a④-----------------------------------------(3分) I=E/R⑤ E=BdV⑥ 联立④⑤⑥解之: V=R[Mg-f-(M+m)a]/B2d2=0.8m/s------------------(3分) (3)Mgx-fx-w=(m+M)Vm2/2----------------------------------------(3分) x={(m+M)[(Mg-f)R]2/2B4d4+w}/(Mg-f)=1.4m---------------(3分) .(2011怀柔一模)(20分)随着越来越高的摩天大楼在世界各地的落成,而今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经不适应现代生活的需求。 这是因为钢索的长度随着楼层的增高而相应增加,这些钢索会由于承受不了自身的重力,还没有挂电梯就会被拉断。 为此,科学技术人员开发一种利用磁力的电梯,用磁动力来解决这个问题。 如图10所示是磁动力电梯示意图,即在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道,轨道间有垂直轨道平面交替排列的匀强磁场B1和B2,B1=B2=1.0T,B1和B2的方向相反,两磁场始终竖直向上作匀速运动。 电梯轿厢固定在如图所示的金属框abcd内(电梯轿厢在图中未画出),并且与之绝缘。 已知电梯载人时的总质量 图10 为4.75×103kg,所受阻力f=500N,金属框垂直轨道的边长 ,两磁场的宽度均与金属框的边长 相同,金属框整个回路的电阻 ,g取10m/s2。 假如设计要求电梯以 的速度匀速上升,求: (1)金属框中感应电流的大小及图示时刻感应电流的方向; (2)磁场向上运动速度 的大小; (3)该磁动力电梯以速度 向上匀速运动时,提升轿厢的效率。 (1)(8分)因金属框匀速运动, 所以金属框受到的安培力等于重力与阻力之和, 设当电梯向上用匀速运动时,金属框中感应电流大小为I ①………………………(3分) ②……………………………(3分) 由①②式得金属框中感应电流 ……………………(1分) 图示时刻回路中感应电流沿逆时针方向………………………(1分) (2)(7分)金属框中感应电动势 ③……………(3分) 金属框中感应电流大小 ④……………………(3分) 由③④式得 ⑤……………………………………(1分) (3)(5分)金属框中的热功率为: ⑥……………………………………………(1分) 重力功率为: ⑦………………………(1分) 阻力的功率为: ⑧………………………(1分) 提升轿厢的效率 ⑨………………………(1分) ⑩………………………(1分)
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