高三物理电磁感应专项训练题一

2011届北京市各区高三物理期末考试分类汇编－－电磁感应（房山）14如图所示，为两个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B ，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L ，距磁场区域的左侧L 处，有一边长为L 的正方形导体线框，总电阻为R ，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F 使线框以速度v 匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定：电流沿逆时针方向时的电动势E 为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ的方向为正，外力F 向右为正。

则以下关于线框中的磁通量Φ、感应电动势E 、外力F 和电功率P 随时间变化的图象正确的是D（房山）21、如图甲所示， 光滑且足够长的平行金属导轨MN 、PQ 固定在同一水平面上，两导轨间距L =0.3m 。

导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R =0.4Ω。

导轨上停放一质量m =0.1kg 、电阻r =0.2Ω的金属杆ab ，整个装置处于磁感应强度B =0.5T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。

利用一外力F 沿水平方向拉金属杆ab ，使之由静止开始运动，电压传感器可将R 两端的电压U 即时采集并输入电脑，获得电压U 随时间t 变化的关系如图乙所示。

（1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小； （2）求第2s 末外力F 的瞬时功率；（3）如果水平外力从静止开始拉动杆2s 所做的功为0.3J ，求回路中定值电阻R 上产生的焦耳热是多少。

（房山）21、（1）设路端电压为U ，金属杆的运动速度为v ，则感应电动势E= BLv ，……………………1分甲 乙 a P 接电脑t/s 0 0.5 1.0 1.5 2.0通过电阻R 的电流 r R EI +=……………………1分电阻R 两端的电压U=rR BLvRIR += ……………………1分由图乙可得 U =kt ，k =0.10V/s ……………………1分 解得()t BLRr R k v ⋅+=，……………………1分因为速度与时间成正比，所以金属杆做匀加速运动，加速度()2m/s 0.1=+=BLRr R k a 。

(1)分（用其他方法证明也可以,只要得出加速度a=1m/s 2即可给6分） （2）在2s 末，速度v 2=at =2.0m/s ， ……………………1分 电动势E=BLv 2，通过金属杆的电流rR E I +=金属杆受安培力rR v BL BIL F +==22)(安 ……………………1分设2s 末外力大小为F 2，由牛顿第二定律， ma F F =-安2 ，……………………1分故2s 末时F 的瞬时功率 P =F 2v 2……………………1分P =0.35W ……………………1分(3) 在2s 末， 杆的动能 210.2J2k E mv == ……………………1分由能量守恒定律，回路产生的焦耳热 Q=W-E k =0.1J ……………………1分 根据 Q =I 2Rt ，有R Q R QR r=+……………………1分故在R 上产生的焦耳热0.067JR R Q Q R r==+……………………1分(昌平)4.如图3所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形闭合线框abcd ，线框平面与磁场垂直。

在下列哪种情况，可使线框中产生感应电流A ．线框沿纸面向右加速运动B ．线框垂直纸面向外运动C ．线框绕ad 边转动D ．线框绕过d 点与纸面垂直的轴，沿纸面顺时针转动C(昌平)10.如图6，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d 水平。

在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平。

线圈从水平面a 开始下落。

若线圈下边刚通过水平面b 、c （位于磁场中）和d 时，线圈所受到的磁场力的大小分别为F b 、F c 和F d ，则A ．F c ＜F b ＜F dB ．F c ＜F d ＜F bC ．F c ＞F b ＞F dD ． F d ＞F c ＞F b Aa b cd图3Ba bc d图6(昌平)12.穿过某闭合回路的磁通量φ随时间t 变化的图象分别如图8中的①～④所示，下列说法正确的是A ．图①有感应电动势，且大小恒定不变B ．图②产生的感应电动势一直在变大C ．图③在0～t 1时间内的感应电动势是t 1～t 2时间内感应电动势的2倍D ．图④产生的感应电动势先变大再变小C(昌平)19.如图13所示，水平桌面上有一质量为m 的铜质矩形线圈abcd ，当一竖直放置的条形磁铁的S 极从线圈正上方快速靠近线圈时，流过ab 边的电流方向为 ；若线圈始终不动，线圈受到的支持力F N 与自身重力间的关系是F N mg （选填“＞”、“＜”或“＝”）。

(昌平)19. 从b 到a ，>(昌平)20.（3分）用如图14所示的实验装置研究电磁感应现象．当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转．下列说法哪些是正确的？A ．当把磁铁N 极向下插入线圈时，电流表指针向左偏转B ．当把磁铁N 极从线圈中拔出时，电流表指针向左偏转C ．保持磁铁在线圈中静止，电流表指针不发生偏转D ．磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针向左偏转 AC(昌平)22．（7分）如图17所示，水平U 形光滑固定框架，宽度为L =1m ，电阻忽略不计，导体棒ab 的质量m = 0.2kg 、电阻R = 0.5Ω，匀强磁场的磁感应强度B = 0.2T ，方向垂直框架平面向上。

现用F = 1N 的外力由静止开始向右拉ab 棒，当ab 棒的速度达到5m/s 时，求：（1）ab 棒所受的安培力的大小； （2）ab 棒的加速度大小。

(昌平)22.（7分）解：(1)根据导体棒切割磁感线的电动势E =BLv （1分）由闭合电路欧姆定律得回路电流RE I =（1分）ab 所受安培力 F 安= BIL = 0.4N （2分） (2)根据牛顿第二定律ma F F =-安 （2分）O ①②12③图8图13cab d图17得ab杆的加速度a =mFF安-= 3m/s2（1分）(东城)12．如图甲所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，磁场区域在x轴方向宽度均为a，在y轴方向足够宽。

现有一高为a 的正三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。

若以逆时针方向为电流的正方向，在图乙中，线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是C(东城)15．如图所示，某空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，分布在半径为a材料、粗细（远小于线圈半径）均相同的单匝线圈，半径分别为r1和r2，且r1＞a＞r2，线圈的圆心都处于磁场的中心轴线上。

若磁场的磁感应强度B随时间均匀减弱，已知B kt∆=∆，则在任一时刻大小两个线圈中的感应电动势之比为；磁场由B均匀减到零的过程中，通过大小两个线圈导线横截面的电量之比为。

(东城)15．222ar；212ar r⋅(东城)20．（12分）如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计；一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ，棒与导轨的接触电阻不计。

导轨左端连有阻值为2R的电阻。

轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场（a＞b），磁感应强度为B。

金属棒初始位于OO’处，与第一段磁场相距2a。

求：（1）若金属棒有向右的初速度v0，为使金属棒保持v0的速度一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力。

求金属棒不在磁场中受到的拉力F1和在磁场中受到的拉力F2的大小；（2）在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚离开第n段磁场过程中，拉力所做的功；（3）若金属棒初速度为零，现对其施以水平向右的恒定拉力F，使棒进入各磁场的速度都相同，求金属棒从OO’开始运动到刚离开第n段磁场整个过程中导轨左端电阻上产生的热量。

-II2I-II-II-2II乙(东城)20．（12分）（1）金属棒保持v 0的速度做匀速运动。

金属棒不在磁场中1F f m g μ== ① 金属棒在磁场中运动时，电路中的感应电流为I ，2F f F f BIL =+=+安 ②由闭合电路欧姆定律023B L v I R RRε==+ ③由②③可得 22023B L v F mg Rμ=+（4分）（2）金属棒在非磁场区拉力F 1所做的功为[][]1122W F a mg a μ=+=+（n-1）b （n-1）b ④金属棒在磁场区拉力F 2所做的功为 220223B L v W F na mg na Rμ=⋅=+（） ⑤金属棒从OO ’开始运动到刚离开第n 段磁场过程中，拉力所做的功为 ()()2212213nB L av W W W mg n a n b Rμ=+=++-+⎡⎤⎣⎦ （3分）（3）金属棒进入各磁场时的速度均相同，等于从OO ’运动2a 位移第一次进入磁场时的速度v 1，由动能定理有()21122F m g a m v μ-⋅=⑥要保证金属棒进入各磁场时的初速度（设为v 1）都相同，金属棒在磁场中做减速度运动，离开磁场后再做加速度运动。

金属棒每经过一段磁场克服安培力所做的功都相同，设为W 电；棒离开每一段磁场时速度也相同，设为v 2。

由动能定理有22211122F a m g a W m v m v μ⋅-⋅-=-电 ⑦()22121122F m g b m v m v μ-⋅=-⑧由⑥⑦⑧可得()()W F mg a b μ=-+电Q nW =总电整个过程中导轨左端电阻上产生的热量为 ()()2233nW Q n F mg a b μ==-+电（5分）(朝阳)17．（8分）如图所示，平行光滑导轨MN 和M ′N ′置于水平面内，导轨间距为l ，电阻可以忽略不计。

导轨的左端通过电阻忽略不计的导线接一阻值为R 的定值电阻。

金属棒ab 垂直于导轨放置，其阻值也为R 。

导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中。

当金属棒ab 在导轨上以某一速度向右做匀速滑动时，定值电阻R 两端的电压为U 。

（1）判断M 和M ′哪端电势高？（2）求金属棒ab 在导轨上滑动速度的大小。

(朝阳)17．（1）M 端电势高 （2）2U v Bl=(西城)10．在图2所示的四个情景中，虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。

A 、B 中的导线框为正方形，C 、D 中的导线框为直角扇形。

各导线框均绕轴O 在纸面内匀速转动，转动方向如箭头所示，转动周期均为T 。

从线框处于图示位置时开始计时，以在OP 边上从P 点指向O 点的方向为感应电流i 的正方向。

则在图2所示的四个情景中，产生的感应电流i 随时间t 的变化规律如图1所示的是C(西城)18．（10分）如图所示，矩形单匝导线框abcd 竖直放置，其下方有一磁感应强度为B 的有界匀强磁场区域，该区域的上边界PP ′水平，并与线框的ab 边平行，磁场方向与线框平面垂直。