人教版高中物理第二轮复习第十一专题《电磁感应中的综合问题》测试题word解析版.docx
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人教版高中物理第二轮复习第十一专题《电磁感应中的综合问题》测试题word解析版
第十一专题《电磁感应中的综合问题》测试题
一、单选题(共15小题)
1.如图甲所示,在水平桌面上,一个面积为S、电阻为r的圆形金属框置于磁场中,线框平面与磁场垂直,磁感应强度B1随时间t的变化关系如图乙所示.在0~1s内磁场方向垂直线框平面向下,圆形金属框与一个电阻不计的水平平行金属导轨相连接,水平导轨上放置一根导体棒,导体棒的长为L、电阻为R,且与导轨接触良好,导体棒处于另一匀强磁场中,其磁感应强度值为B2,方向垂直导轨平面向下.若导体棒始终保持静止,则其所受的静摩擦力Ff随时间变化的图象是下图中的(设水平向右为静摩擦力的正方向)( )
A.选项A
B.选项B
C.选项C
D.选项D
2.如图所示,等腰直角区域EFG内有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,直角边CF长度为2L.现有一电阻为R的闭合直角梯形导线框ABCD以恒定速度v水平向右匀速通过磁场.t=0时刻恰好位于图示位置(即BC与EF在一条直线上,且C与E重合),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与时间t的关系图线正确的是( )
A.选项A
B.选项B
C.选项C
D.选项D
3.法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机.如图所示,紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中,圆盘圆心处固定一个摇柄,边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴,用导线将电刷与电流表连接起来形成回路.转动摇柄,使圆盘逆时针匀速转动,电流表的指针发生偏转.下列说法正确的是( )
A.回路中电流大小变化,方向不变
B.回路中电流大小不变,方向变化
C.回路中电流的大小和方向都周期性变化
D.回路中电流方向不变,从b导线流进电流表
4.如图所示,图中两条平行虚线间存有匀强磁场,虚线间的距离为2L,磁场方向垂直纸面向里.abcd是位于纸面内的梯形线圈,ad与bc间的距离为2L且均与ab相互垂直,ad边长为2L,bc边长为3L,t=0时刻,c点与磁场区域左边界重合.现使线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则在线圈穿过磁场区域的过程中,感应电流I随时间t变化的关系图线可能是( )
A.选项A
B.选项B
C.选项C
D.选项D
5.如图所示,等离子气流(由高温高压的等电量的正、负离子组成)由左方连续不断的以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中,ab和cd的作用情况为:
0~1s内互相排斥,1~3s内互相吸引,3~4s内互相排斥.规定向左为磁感应强度B的正方向,线圈A内磁感应强度B随时间t变化的图象可能是( )
A.选项A
B.选项B
C.选项C
D.选项D
6.如图所示,水平面内有一足够长的平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,匀强磁场与导轨平面垂直,阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,现闭合开关,导体棒的速度v,回路中电流i随时间变化的图像正确的是()
A.选项A
B.选项B
C.选项C
D.选项D
7.有一种信号发生器的工作原理可简化为如图所示的情形,竖直面内有半径均为R且相切于O点的两圆形区域,其内存在水平恒定的匀强磁场,长为2R的导体杆OA,以角速度ω绕过O点的固定轴,在竖直平面内顺时针匀速旋转,t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,下列描述导体杆两端电势差UAO随时间变化的图象可能正确的是( )
A.选项A
B.选项B
C.选项C
D.选项D
8.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。
磁感强度B随时间变化的图象如图所示.T=0时刻.磁感强度的方向垂直于纸面向里.在0~4s叫间内.线框的ab边受力随时间变化的图象(力的方向规定以向左为正方向)可能如图中()
A.选项A
B.选项B
C.选项C
D.选项D
9.两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,电阻也为R的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒与导轨接触良好,导轨所在的平面与磁感应强度为B的磁场垂直,如图所示,除金属棒和电阻R外,其余电阻不计,现将金属棒从弹簧的原长位置由静止释放,则下列结论错误的是( )
A.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为b→a
B.最终弹簧的弹力与金属棒的重力平衡
C.金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为
D.金属棒的速度为v时,金属棒两端的电势差为
10.奥斯特发现了电流周围能产生磁场,法拉第认为磁也一定能生电,并进行了大量的实验。
图中环形物体是法拉第使用过的线圈,A,B两线圈绕在同一个铁环上,A与直流电源连接,B与电流表连接。
实验时发现电流表指针并不偏转,即没有“磁生电”。
其原因是()
A.线圈A中的电流较小,产生的磁场不够强
B.线圈B中产生的电流很小,电流表指针偏转不了
C.线圈A中的电流是恒定电流,不会产生磁场
D.线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场
11.如图(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上.在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示.已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是( )
A.选项A
B.选项B
C.选项C
D.选项D
12.如图甲所示闭合矩形导线框abcd固定在磁场中,磁场的方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的的规律如图乙所示.规定垂直纸面向里为磁场的正方向,abcda的方向为线框中感应电流的正方向,水平向右为安培力的正方向.关于线框中的电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象,下列选项正确的是( )
A.选项A
B.选项B
C.选项C
D.选项D
13.如图所示,两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B,磁场区域的宽度均为a.高度为a的正三角形导线框ABC从图示位置沿x轴正向匀速穿过两磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是( )
A.选项A
B.选项B
C.选项C
D.选项D
14.如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中.在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B.在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )
A.
B.
C.
D.
15.如图所示,在圆柱形区域内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度的大小B随时间t的变化关系为B=B0+kt,其中B0,k为正的常数。
在此区域的水平面内固定一个半径为r的圆环形内壁光滑的细玻璃管,将一电荷量为q的带正电小球在管内由静止释放,不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场,则下列说法正确的是()
A.从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为2qkπr
B.从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为2qkπr
C.从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为qkπr2
D.从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为qkπr2
二、计算题(共3小题)
16.如图甲所示,发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具,它在飞起时能够发光.某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化,如图乙所示,半径为L的金属圆环绕垂直于圆环平面,通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动,圆环上接有电阻均为r的三根导电辐条OP,OQ,OR,辐条互成120°角.在圆环内,圆心角为120°的扇形区域内存在垂直圆环平面向下磁感应强度为B的匀强磁场,在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷MN与一个LED灯(可看成二极管,发光时,电阻为r).圆环及其他电阻不计,从辐条OP进入磁场开始计时.
(1)顺磁感线方向看,圆盘绕O1O2轴沿什么方向旋转,才能使LED灯发光?
在不改变玩具结构的情况下,如何使LED灯发光时更亮?
(2)在辐条OP转过60°的过程中,求通过LED灯的电流;
(3)求圆环每旋转一周,LED灯消耗的电能.
17.如图所示,质量均为m的物体A,B之间用劲度系数为K的轻弹簧连接,静止于倾角为θ的光滑斜面上,物体A与挡板接触而不粘连,物体R用平行于斜面的轻质细线绕过光滑的滑轮与水平导轨上的金属杆ab连接.金属杆ab,cd的质量都为m0,电阻都为R.金属杆长度及导轨的宽度均为d,金属杆与导轨的接触良好,水平导轨足够长且光滑,电阻不计,导轨间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场(图中未画出)磁感应强度为B.开始时整个系统处于静止状态,与杆连接的细线水平,细线刚好拉直而无作用力.现用恒定的水平力作用于cd杆的中点,使杆cd由静止开始向右运动,当杆cd开始匀速运动时,物体A恰好与挡板间无弹力.求:
(1)从杆cd开始运动到匀速运动过程中物体B运动的距离L;
(2)cd杆匀速运动的速度大小v;
(3)从cd杆开始运动到匀速运动过程中,cd杆产生的焦耳热为Q,水平恒力做的功W为多大?
18.如图所示,质量为m,边长为L的正方形线框,在竖直平面内从有界的匀强磁场上方由静止自由下落.线框电阻为R,匀强磁场的宽度为H(L (1)ab边刚进入磁场与ab边刚出磁场时的速度大小; (2)线框进入磁场的过程中产生的热量. 答案解析 1.【答案】A 【解析】 在0到1秒内磁感应强度B1随时间t均匀增加,感应电动势和电流恒定且感应电流方向为逆时针,则根据左手定则可得导体棒受到的安培力的方向为向左,大小恒定,所以棒受到的静摩擦力方向为向右,即为正方向,且大小也恒定.而在1秒到2秒内磁感应强度大小不变,则线圈中没有感应电动势,所以没有感应电流,则也没有安培力,因此棒不受静摩擦力. 2.【答案】C 【解析】 在进入长度L的过程中,切割磁感线的有效长度在均匀增加,由E=BLv知,感应电动势均匀增加,当进入L时的感应电动势为E=BLv,感应电流为I==,由楞次定律判断知,感应电流方向为正,在由L进入2L的过程中,ADC边切割磁感线的有效长度在均匀增加,AB边切割磁感的长度在均匀增加,由几何关系知AB边增加的快且AB边和ADC边产生的感应电动势方向相反即等效于切割磁感线的总长度在减小,感应电流减小;在离开磁场的过程中,CD边不切割磁感线,AD边切割的长度小于AB边切割的长度,产生负方向感应电流,C正确. 3.【答案】D 【解析】铜盘转动产生的感应电动势为: E=BL2ω,B,L,ω不变,E不变,电流: I==,电流大小恒定不变,由右手定则可知,回路中电流方向不变,从b导线流进电流表,故A,B,C错误,D正确. 4.【答案】B 【解析】 据题意,梯形线框向右运动过程中,cd边在切割磁场,产生的电流方向为逆时针,与正方向一致,在第一个过程中电流大小为: I===t,选项D错误;当cd边全部进入磁场后,在第二个过程中,线框产生的电流为: I=;当cd边出磁场后,在第三个过程中,线框产生的感应电流为: I=-t;在第四个过程中,cd边全部离开磁场,ab边进入,但产生电流方向为顺时针,电流大小为: I=,故选项B正确,而选项A、C错误. 5.【答案】C 【解析】 等离子气流由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中,正电荷向上偏,负电荷向下偏,上板带正电,下板带负电,且能形成稳定的电流,电流方向由a到b
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