高考物理一轮复习 第九章 电磁感应 第讲 电磁感应规律的综合应用模拟试题 选修-解析
第3讲电磁感应规律的综合应用高考·模拟·创新
图9－3－13
1．(2015年高考·福建卷)如图9－3－13，由某种粗细均匀的总电阻为3R 的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B 中．一接入电路电阻为R 的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc 以速度v 匀速滑动，滑动过程PQ 始终与ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中()
A ．PQ 中电流先增大后减小
B ．PQ 两端电压先减小后增大
C ．PQ 上拉力的功率先减小后增大
D ．线框消耗的电功率先减小后增大
解析：PQ 棒垂直切割磁感线匀速运动，它相当于恒定电源．PQ 棒移动过程中，abcd 线
框的等效电阻是变化的，设PQ 左边线路电阻为R 1，所以R 总＝R＋R 13R－R 13R
，PQ 棒移到中间时，abcd 框的等效电阻最大，此刻PQ 棒电流最小，故PQ 中电流先减小后增大，A 项错误；PQ 两端电压U＝E－IR，因为电流先减小后增大，所以电压先增大后减小，B 项错误；PQ 棒到中间时，安培力最小，据P＝Fv，拉力的瞬时功率最小，C 项正确；当外电阻为R 时功率最大，
外电阻由小于R 增至32
R 再减小到小于R，故线圈消耗功率先大再小、再大再小，D 错．答案：C
2．(2015年高考·山东卷)如图9－3－14甲，R 0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝
缘平面内．左端连接在一周期为T 0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R 0的电流i 始
终向左，其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环a 端电势高于b 端时，a、b 间的电压u ab 为正，下列u ab —t 图象可能正确的是()
图9－3－14
解析：在第一个0.25T 0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐增加，由楞次定律可判
断内环内a 端电势高于b 端，因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小；同理在第0.25T 0～0.5T 0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环内a 端
电势低于b 端，因电流的变化率逐渐变大，故内环的电动势逐渐变大；故选项C 正确．
答案：C
3．(2015年高考·北京卷)如图9－3－15所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L＝0.4m ，一端连接R＝1Ω的电阻．导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1T ．导体棒MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好．导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．在平行于导轨的拉力F 作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v＝5m /s .求：
图9－3－15
(1)感应电动势E 和感应电流I；
(2)在0.1s 时间内，拉力的冲量I F 的大小；
(3)若将MN 换为电阻r＝1Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U.
解析：(1)根据法拉第电磁感应定律可得，
感应电动势E＝BLv＝1T ×0.4m ×5m /s ＝2V
感应电流I＝E R ＝2V 1Ω
＝2A .(2)导体棒所受安培力大小F 安＝BIL＝0.8N ，
导体棒在匀速运动过程中，拉力大小等于安培力，所以导体棒所受拉力F＝F 安＝0.8N
拉力的冲量I F ＝Ft＝0.8N ×0.1s ＝0.08N ·s .
(3)由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流
I′＝E
R＋r
＝1A，
由欧姆定律可得，导体棒两端电压U＝I′R＝1V.答案：(1)2V2A(2)0.08N·s(3)1V。
2025年高考人教版物理一轮复习专题训练—法拉第电磁感应定律自感和涡流 附答案解析
2025年⾼考⼈教版物理⼀轮复习专题训练—法拉第电磁感应定律、⾃感和涡流(附答案解析)1．(2023·北京卷·5)如图所⽰，L是⾃感系数很⼤、电阻很⼩的线圈，P、Q是两个相同的⼩灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关( )A．P与Q同时熄灭B．P⽐Q先熄灭C．Q闪亮后再熄灭D．P闪亮后再熄灭2．(2023·江苏卷·8)如图所⽰，圆形区域内有垂直纸⾯向⾥的匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆⼼，棒的中点A位于磁场区域的边缘。
现使导体棒绕O点在纸⾯内逆时针转动。
O、A、C点电势分别为φO、φA、φC，则( )A．φO>φC B．φC>φAC．φO＝φA D．φO－φA＝φA－φC3．(2023·⼭东德州市模拟)如图甲所⽰，正⽅形虚线框为匀强磁场区域的边界，取垂直纸⾯向⾥为正⽅向，磁感应强度B随时间t变化的规律如图⼄所⽰。
匝数为n、半径为r的导线圈恰好处于虚线框的外接圆上，导线圈与电阻箱R1、定值电阻R2组成回路，回路中的其他电阻不计。
以下说法正确的是( )A．R2中的电流⽅向先向左，再向右B．回路中的电动势为C．t＝t0时刻，回路中的电流为零D．R1＝R2时，R1消耗的电功率最⼤4．(2023·⼴东⼴州市⼀模)如图甲所⽰为探究电磁驱动的实验装置。
某个铝笼置于U形磁体的两个磁极间，铝笼可以绕⽀点⾃由转动，其截⾯图如图⼄所⽰。
开始时，铝笼和磁体均静⽌，转动磁体，会发现铝笼也会跟着发⽣转动，下列说法正确的是( )A．铝笼是因为受到安培⼒⽽转动的B．铝笼转动的速度的⼤⼩和⽅向与磁体相同C．磁体从图⼄位置开始转动时，铝笼截⾯abcd中的感应电流的⽅向为a→d→c→b→a D．当磁体停⽌转动后，如果忽略空⽓阻⼒和摩擦阻⼒，铝笼将保持匀速转动5.(多选)(2023·辽宁沈阳市模拟)电⼦感应加速器基本原理如图所⽰，图甲的上、下两个电磁铁线圈中电流的⼤⼩、⽅向可以变化，产⽣的感⽣电场使真空室中的电⼦加速。
电磁感应规律的综合应用(解析版)-2023年高考物理压轴题专项训练(新高考专用)
压轴题07电磁感应规律的综合应用目录一，考向分析 (1)二．题型及要领归纳 (2)热点题型一以动生电动势为基综合考查导体棒运动的问题 (2)热点题型二以感生电动势为基综合考查导体棒运动的问题 (9)热点题型三以等间距双导体棒模型考动量能量问题 (16)热点题型四以不等间距双导体棒模型考动量定理与电磁规律的综合问题 (21)热点题型五以棒＋电容器模型考查力电综合问题 (27)三．压轴题速练 (33)一，考向分析1.本专题是运动学、动力学、恒定电流、电磁感应和能量等知识的综合应用，高考既以选择题的形式命题，也以计算题的形式命题。
2.学好本专题，可以极大地培养同学们数形结合的推理能力和电路分析能力，针对性的专题强化，可以提升同学们解决数形结合、利用动力学和功能关系解决电磁感应问题的信心。
3.用到的知识有：左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、平衡条件、牛顿运动定律、函数图像、动能定理和能量守恒定律等。
电磁感应综合试题往往与导轨滑杆等模型结合，考查内容主要集中在电磁感应与力学中力的平衡、力与运动、动量与能量的关系上,有时也能与电磁感应的相关图像问题相结合。
通常还与电路等知识综合成难度较大的试题，与现代科技结合密切,对理论联系实际的能力要求较高。
4.电磁感应现象中的电源与电路(1)产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
(2)在电源内部电流由负极流向正极。
(3)电源两端的电压为路端电压。
5.电荷量的求解电荷量q＝IΔt，其中I必须是电流的平均值。
由E＝n ΔΦΔt、I＝ER总、q＝IΔt联立可得q＝n ΔΦR总，与时间无关。
6.求解焦耳热Q的三种方法(1)焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流、电阻不变。
(2)功能关系：Q＝W克服安培力，电流变不变都适用。
(3)能量转化：Q＝ΔE(其他能的减少量)，电流变不变都适用。
7.用到的物理规律匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等。
高考物理一轮复习成套课时练习 第九章第三单元电磁感应规律的综合应用课时作业 选修32
命 题 设 计难度题号 较易中等稍难单 一 目 标 电磁感应中的力学问题64、5电磁感应中的电路问题 1、2 电磁感应中的能量问题3、7、8综合 目标综合应用 9、10 11、12高考物理一轮复习成套课时练习 第九章第三单元电磁感应规律的综合应用课时作业 选修32一、选择题(本题共9小题，每小题7分，共63分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．(2010·六安模拟)如图1所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R ，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B .一根质量为m 的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度v m ，则 ( ) A ．如果B 增大，v m 将变大 B ．如果α变大，v m 将变大 C ．如果R 变大，v m 将变小 D ．如果m 变小，v m 将变大解析：以金属杆为研究对象，受力如图所示． 根据牛顿第二定律得mg sin α－F 安＝ma ，其中F 安＝B 2L 2vR.当a →0时，v →v m ， 解得v m ＝mgR sin αB 2L 2， 结合此式分析即得B 选项正确． 答案：B目标2．如图2所示，两光滑平行金属导轨间距为L ，直导线MN 垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B .电容器的电容为C ，除电阻R 外，导轨和导线的电阻均不计．现给导线MN 一初速度，使导线MN 向右运动，当电路稳定后，MN 以速度v 向右做匀速运动，则 ( ) A ．电容器两端的电压为零 B ．电阻两端的电压为BLv C ．电容器所带电荷量为CBLvD ．为保持MN 匀速运动，需对其施加的拉力大小为B 2L 2v R解析：当导线MN 匀速向右运动时，导线MN 产生的感应电动势恒定，稳定后，电容器既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端无电压，电容器两极板间电压U ＝E ＝BLv ，所带电荷量Q ＝CU ＝CBLv ，故A 、B 错，C 对；MN 匀速运动时，因无电流而不受安培力，故拉力为零，D 错． 答案：C3．如图3所示的电路中，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的 斜面上，导轨下端接有电阻R ，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上 的磁感应强度为B 的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab 质 量为m ，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F 的作用，金属 棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑h 高度的过程中，以下说法正确的 是 ( ) A ．作用在金属棒上各力的合力做功为零 B ．重力做功将机械能转化为电能C ．重力与恒力F 做功的代数和等于电阻R 上产生的焦耳热与金属棒的动能之和D ．金属棒克服安培力做功等于重力与恒力F 做的总功与电阻R 上产生的焦耳热 之和解析：由于金属棒匀速下滑，故作用在棒上的各个力的合力做功为零，故A 对；克服安培力做功将机械能转化为电能，故B 错误；列出动能定理方程W G －W F －W 安＝0，变形可得W G －W F ＝W 安，可知C 、D 错误． 答案：A4．如图4所示，竖直平面内有一金属环，半径为a ，总电阻为R (指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A 用铰链连接长度为2a 、电阻为R2的导体棒AB ，AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置 时，B 点的线速度为v ，则这时AB 两端的电压大小为( ) A.Bav3B.Bav6C.2Bav3D ．Bav 解析：摆到竖直位置时，AB 切割磁感线的瞬时感应电动势E ＝B ·2a ·(12v )＝Bav .由闭合电路欧姆定律，U AB ＝E R 2＋R 4·R 4＝13Bav ，故选A.答案：A5．如图5所示，光滑的“∏”形金属导体框竖直放置，质量为m 的金属棒MN 与框架接触良好．磁感应强度分别为B 1、B 2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd 和cdef 区域．现从图示位置由静止释放金属棒MN ，当金属棒进入磁场B 1区域后，恰好做匀速运动．以下说法中正确的有 ( ) A ．若B 2＝B 1，金属棒进入B 2区域后将加速下滑 B ．若B 2＝B 1，金属棒进入B 2区域后仍将保持匀速下滑 C ．若B 2<B 1，金属棒进入B 2区域后可能先加速后减速下滑 D ．若B 2>B 1，金属棒进入B 2区域后可能先减速后加速下滑解析：若B 2＝B 1，金属棒进入B 2区域后，磁场反向，回路电流反向，由左手定则知：安培力并没有反向，大小也没有变，故金属棒进入B 2区域后，mg －B 12L 2vR＝0，仍将保持匀速下滑，B 对；若B 2<B 1，金属棒进入B 2区域后，安培力没有反向但大小变小，由F ＝BIL ＝B BLv R L ＝B 2L 2v R 知，mg －B 22L 2vR >0，金属棒进入B 2区域后可能先加速后匀速下滑，故C 错；同理，若B 2>B 1，金属棒进入B 2区域后mg －B 22L 2vR<0，可能先减速后匀速下滑，故D 错． 答案：B6．如图6所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L 和2L 的两只闭合线框a 和b ，以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为W a 、W b ，则W a ∶W b 为 ( ) A ．1∶4 B ．1∶2 C ．1∶1 D ．不能确定解析：根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热W a ＝Q a ＝(BLv )2R a ·L v W b ＝Q b ＝(B ·2Lv )2R b ·2L v由电阻定律知R b ＝2R a ，故W a ∶W b ＝1∶4.A 项正确． 答案：A7．如图7所示，有一用铝板制成的U 型框， 将一质量为m 的带电小球用绝缘细线悬 挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直 于磁场方向向左以速度v 匀速运动，悬挂拉 力为F T ，则 ( ) A ．悬线竖直，F T ＝mg B ．悬线竖直，F T >mg C ．悬线竖直，F T <mg D ．无法确定F T 的大小和方向解析：设两板间的距离为L ，由于向左运动的过程中竖直板切割磁感线，产生动生电动势，由右手定则判断下板电势高于上板，动生电动势大小E ＝BLv ，即带电小球处于电势差为BLv 的电场中，所受电场力F 电＝qE 电＝q EL ＝q BLvL＝qvB . 设小球带正电，则所受电场力方向向上．同时小球所受洛伦兹力F 洛＝qvB ，方向由左手定则判断竖直向下，即F 电＝F 洛，所以F T ＝mg .同理分析可知当小球带负电时，F T ＝mg .故无论小球带什么电，F T ＝mg .选项A正确． 答案：A8．(2010·芜湖模拟)如图8甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60°的斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图8乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒ab 垂直导轨放置，除电阻R 的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab 在水平外力F 作用下始终处于静止状态．规定a →b 的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F 的正方向，则在0～t 1时间内，图9中能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是( )解析：由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为b→a，由法拉第电磁感应定律可判定回路中电流大小恒定，故A、B错；由F安＝BIL可得F安随B的变化而变化，在0～t0时间内，F安方向向右，故外力F与F安等值反向，方向向左为负值；在t0～t1时间内，F安方向改变，故外力F方向也改变为正值，故C错误，D正确．答案：D9．(2010·黄山模拟)如图10所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.当杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g.则此过程 ( )A ．杆的速度最大值为(F －μmg )RB 2d2B ．流过电阻R 的电荷量为Bdl2(R ＋r )C ．恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D ．恒力F 做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量解析：当杆的速度达到最大时，安培力F 安＝B 2d 2vR ＋r ，杆受力平衡，故F －μmg －F 安＝0，所以v ＝(F －μmg )(R ＋r )B 2d 2，A 错；流过电阻R 的电荷量为q ＝ΔΦR ＋r ＝B ΔSR ＋r＝BdlR ＋r，B 错；根据动能定理，恒力F 、安培力、摩擦力做功的代数和等于杆动能的变化量，由于摩擦力做负功，所以恒力F 、安培力做功的代数和大于杆动能的变化量，C 错，D 对． 答案：D二、计算题(本题共3小题，共37分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算 步骤，有数值计算的要注明单位)10．(11分)如图11甲所示，用粗细均匀的导线制成的一只圆形金属圈，现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态，已知金属圈的质量为m ，半径为r ，导线的电阻率为ρ，截面积为S .金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中，磁感应强度B 随时间t 的变化满足B ＝kt (k 为常量)，如图11乙所示．金属圈下半部分在磁场外．若丝线所能承受的最大拉力F Tm ＝2mg ，求：从t ＝0时刻起，经过多长时间丝线会被拉断？解析：设金属圈受重力mg 、拉力F T 和安培力F 的作用处于静止状态，则F T ＝mg ＋F ，又F ＝2BIr ，金属圈中的感应电流I ＝ER， 由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt ，ΔΦΔt ＝ΔB Δt ·πr 22，金属圈的电阻R ＝ρ2πr S，又B ＝kt ，F Tm ＝2mg 由以上各式求得t ＝2mgρk 2Sr2.答案：2mgρk 2Sr211．(12分)(2010·淮南模拟)如图12所示，两平行长直金属导轨置于竖直平面内，间距为L ，导轨上端有阻值为R 的电阻，质 量为m 的导体棒垂直跨放在导轨上，并搁在支架上，导轨和 导体棒电阻不计，接触良好，且无摩擦．在导轨平面内有一 矩形区域的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B .开始时导体棒静止，当磁场以速度v 匀速向上运动时，导体棒也随之开始运动，并很快达到恒定的速度，此时导体棒 仍处在磁场区域内，试求： (1)导体棒的恒定速度；(2)导体棒以恒定速度运动时，电路中消耗的电功率． 解析：(1)设棒速为v ′，有E ＝BL (v －v ′) ①F 安＝BIL ＝BLE R ＝B 2L 2(v －v ′)R②棒受力平衡有：mg ＝F 安 ③ 联立得：v ′＝v －mgRB 2L 2④ 方向向上(2)P ＝E 2R ⑤联立①④⑤得：P ＝m 2g 2RB 2L 2.答案：(1)v －mgR B 2L 2 向上 (2)m 2g 2RB 2L212．(14分)(2010·亳州模拟)在拆装某种大型电磁设备的过程中，需将设备内部的处于强磁场中的线圈先闭合，然后再提升直至离开磁场，操作时通过手摇轮轴A 和定滑轮O 来提升线圈．假设该线圈可简化为水平长为L 、上下宽度为d 的矩形线圈，其匝数为n ，总质量为M ，总电阻为R .磁场的磁感应强度为B ，如图13所示．开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐，若转动手摇轮轴A ，在时间t 内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场．求此过程中： (1)流过线圈中每匝导线横截面的电荷量是多少 ? (2)在转动轮轴时，人至少需做多少功？(不考虑摩擦影响)解析：(1)在匀速提升的过程中线圈运动速度v ＝d t① 线圈中感应电动势E ＝nBLv ② 产生的感应电流I ＝E R③ 流过导线横截面的电荷量q ＝It ④ 联立①②③④得q ＝nBLdR. (2)匀速提升的过程中，要克服重力和安培力做功，即W ＝W G ＋W 安 ⑤又W G ＝Mgd ⑥W 安＝nBILd ⑦联立①②③④⑤⑥⑦得W ＝Mgd ＋n 2B 2L 2d 2Rt.答案：(1)nBLd R (2)Mgd ＋n 2B 2L 2d 2Rt。
高考物理一轮复习 第九章电磁感(有解析)
权掇市安稳阳光实验学校第九章电磁感应一、选择题(每小题4分，共40分)1．如图9－1所示，电路稳定后，小灯泡有一定的亮度．现将一与螺线管等长的软铁棒沿管的轴线迅速插入螺线管内，判断在插入过程中灯泡的亮度的变化情况是( )A.变暗B．变亮C．不变D．无法判断解析：由电源极性知通电螺线管中的电流方向如题图所示，左端相当于条形磁铁的N极，右端是S极，内部磁场方向由右向左．软铁棒插入过程中被磁化，左端为N极，右端是S极，所以插入过程是螺线管中磁通量增加的过程，由楞次定律判断出感应电流的方向与原来电流的方向相反，故小灯泡应变暗．正确答案应为A.答案：A2.如图9－2所示，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，在下落过程中，下列判断中正确的是( )A．金属环在下落过程中机械能守恒B．金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量C．金属环的机械能先减小后增大D．磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力解析：金属环在下落过程中，其中的磁通量发生变化，闭合金属环中会产生感应电流，金属环要受到磁场力的作用，机械能不守恒，A错．由能量守恒，金属环重力势能的减少量等于其动能的增加量和在金属环中产生的电能之和，B 对．在下落过程中机械能变为电能，机械能减小，C错．当金属环下落到磁铁位置时，金属环中的磁通量不变，其中无感应电流，和磁铁间无磁场力的作用，磁铁所受重力等于桌面对它的支持力，由牛顿第三定律，磁铁对桌面的压力等于桌面对磁铁的支持力等于磁铁的重力，D错．答案：B3．在匀强磁场中，有一个接有电容器的单匝导线回路，如图9－3所示，已知C＝30 μF，L1＝5 cm，L2＝8 cm，磁场以5×10－2T/s的速率增加，则( )图9－3A.电容器上极板带正电，带电荷量为6×10－5 CB．电容器上极板带负电，带电荷量为6×10－5 CC．电容器上极板带正电，带电荷量为6×10－9 CD．电容器上极板带负电，带电荷量为6×10－9 C解析：电容器两极板间的电势差U等于感应电动势E，由法拉第电磁感应定律，可得E＝ΔBΔt·L1L2＝2×10－4V，电容器的带电荷量Q＝CU＝CE＝6×10－9C，再由楞次定律可知上极板的电势高，带正电，C项正确．答案：C4.如图9－4所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂直于纸面的轴O以角速度ω匀速逆时针转动．设线框中感应电流的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零点．那么，在图9－5中能正确表明线框转动一周感应电流变化情况的是( )解析：先经过14个周期，导线框才进入磁场，故在0～T4内，线框中并无电流，排除C 、D 选项；再经过14个周期，由楞次定律，垂直纸面向里的磁通量增加，感应电流方向为逆时针方向，且扇形的半径切割磁感线的速度恒定，产生恒定的电流，排除B 选项，A 正确．答案：A5．照明电路中，为了安全，一般在电能表后面电路中安装一个漏电保护器，如图9－6所示，当漏电保护器的e 、f 两端未接有电压时，脱扣开关S 能始终保持接通，当e 、f 两端有一电压时，脱扣开关S 立即断开，下列说法正确的有( )A.站在地面上的人触及b 线时(单线触电)，脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用B ．当用户家的电流超过一定值时，脱扣开关自动断开，即有过流保护作用C ．当火线和零线间电压太高时，脱扣开关会自动断开，即有过压保护作用D ．当站在绝缘物上带电工作的人两手分别触到b 线和d 线时(双线触电)，脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用解析：用户正常用电时，e 、f 之间没有电压，因为双线绕成的原线圈两根导线中的电流总是大小相等而方向相反的，穿过铁芯的磁通量总为零，副线圈中不会有感应电动势产生．B 、C 、D 这三种情况双线中的电流同时变化，变化量相同，穿过铁芯的磁通量还总为零，e 、f 之间没有感应电动势，脱扣开关不会自动断开，所以B 、C 、D 错．对A 这种情况，人站在地面上手误触火线，电流通过火线和人体而流向大地，不通过零线，这样变压器的铁芯中就会有磁通量的变化，从而使副线圈中产生感应电动势，e 、f 间有电压，脱扣开关就会断开，所以A 对．答案：A6.如图9－7所示，M 1N 1与M 2N 2是位于同一水平面内的两条平行金属导轨，导轨间距为L ，磁感应强度为B 的匀强磁场与导轨所在平面垂直，ab 与ef 为两根金属杆，与导轨垂直且可在导轨上滑动，金属杆ab 上有一电压表，除电压表外，其他部分电阻可以不计，则下列说法正确的是( )A ．若ab 固定，ef 以速度v 滑动时，电压表读数为BLvB ．若ab 固定，ef 以速度v 滑动时，ef 两点间电压为零C ．当两杆以相同的速度v 同向滑动时，电压表读数为零D ．当两杆以相同的速度v 同向滑动时，电压表读数为2BLv 答案：AC7．如图9－8所示是测定自感系数很大的线圈L 直流电阻的电路，L 两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路拆开时应先( )图9－8A.断开S 1 B ．断开S 2C ．拆除电流表D ．拆除电阻R 解析：当S 1、S 2均闭合时，电压表与线圈L 并联；当S 2闭合而S 1断开时，电压表与线圈L 串联．所以在干路断开前后自感线圈L 中电流方向相同而电压表中电流方向相反．只要不断开S 2，线圈L 与电压表就会组成回路，在断开干路时，L 中产生与原来电流同方向的自感电流，使电压表中指针反向转动而可能损坏电压表．正确答案为B.答案：B8.如图9－9所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少．以下说法正确的是( )A ．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B ．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C ．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D ．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大解析：在互感现象中产生的互感电动势的大小与电流的变化率成正比，电流变化的频率越高，感应电动势越大，由欧姆定律I ＝E R知产生的涡流越大，又P ＝I 2R ，R 越大P 越大，焊缝处的温度升高得越快．答案：AD9.(·宁波模拟)如图9－10所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R ，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PQ 垂直导轨放置．今使棒以一定的初速度v 0向右运动，当其通过位置a 、b 时，速率分别为v a 、v b ，到位置c 时棒刚好静止．设导轨与棒的电阻均不计，a 到b 与b 到c 的间距相等，则金属棒在由a 到b 和由b 到c 的两个过程中( )A ．回路中产生的内能不相等B ．棒运动的加速度相等C ．安培力做功相等D ．通过棒横截面积的电荷量相等解析：棒由a 到b 再到c 过程中，速度逐渐减小．根据E ＝Blv ，E 减小，故I 减小．再根据F ＝BIl ，安培力减小，根据F ＝ma ，加速度减小，B 错误．由于ab 、bc 间距相等，故从a 到b 安培力做的功大于从b 到c 安培力做功，故A正确，C 错误．再根据平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝B ΔSΔt ，I ＝E R ，q ＝I Δt 得q ＝B ΔSR，故D 正确．答案：AD10.如图9－11所示，两块水平放置的金属板间距离为d ，用导线与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中，两板间有一个质量为m 、电荷量为＋q 的油滴恰好处于平衡状态，则线圈中的磁场的变化情况和磁通量变化率分别是( )A ．正在增强；ΔΦ/Δt ＝dmg /qB ．正在减弱；ΔΦ/Δt ＝dmgnqC ．正在减弱；ΔΦ/Δt ＝dmg /qD ．正在增强；ΔΦ/Δt ＝dmgnq解析：油滴平衡则有mg ＝q U C d ，U C ＝mgdq.[电容器上极板必带负电，那么螺线管下端相当于电源的正极，由楞次定律可知，磁场B 正在减弱，又E ＝n ΔΦΔt ，U C ＝E ，可得ΔΦΔt ＝mgdnq.案：B二、实验题(共16分)11．(6分)电流表指针偏转方向与电流流入方向的关系如图9－12(a)所示，现将此电流表与竖直放置的线圈连成图(b)电路，并将磁铁从上方插入线圈，请在图9－12(b)的表头内画出磁铁插入线圈过程中指针的大体位置．答案：如图9－13所示．12.(10分)一般情况下，金属都有电阻．电阻是导体的属性之一．当条件发生改变时，其属性也会发生改变．(1)实验表明，某些金属当温度降低到某一定值时，其电阻突然降为零，这种现象叫做__________现象．、(2)图9－14所示为磁悬浮现象，将某种液态物质倒入金属盘后，能使金属盘达到转变温度，在金属盘上方释放一永磁体，当它下落到盘上方某一位置时即产生磁悬浮现象．试根据下表列出的几种金属的转变温度和几种液态物质的沸点数据，判断所倒入的液态物质应是__________，金属盘的材料应是__________．金属转变温度/K 液态物质沸点/K铱0.14液氦 4.1锌0.75液氮77.0铝 1.20液氧90.0[锡 3.72液态甲烷111.5铅7.20液态二氧化碳194.5(3)试分析说明磁悬浮现象的原因．(4)利用上述现象，人们已设计出磁悬浮高速列车．列车车厢下部装有电磁铁，运行所需槽形导轨底部和侧壁装有线圈，用以提供__________．这种列车是一般列车运行速度的3～4倍，能达到这样高速的原因是__________．答案：(1)超导(2)液氦铅(3)金属盘上方下落的永磁体，在金属盘中感应出电流，由于金属盘是超导体，所以该电流很大，产生强大磁场，与上方下落的永磁体互相排斥．当永磁体受到的这个强磁力平衡了自身的重力时，就会处于悬浮状态(4)强磁场消除了摩擦三、计算题(共44分)图9－1513.(10分)如图9－15所示，一根电阻为R＝0.6 Ω的导线弯成一个圆形线圈，圆半径r＝1 m，圆形线圈质量m＝1 kg，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在y轴右侧有垂直于线圈平面B＝0.5 T的匀强磁场．若线圈以初动能E0＝5 J沿x轴正方向滑进磁场，当进入磁场0.5 m时，线圈中产生的电能为E e＝3 J，求：图9-15(1)此时线圈的运动速度；(2)此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压；(3)此时线圈加速度的大小．解析：(1)由能量守恒12mv2＝E0－E e，解得v＝2 m/s.(2)进入磁场0.5 m时切割磁感线的有效长度L＝3r＝3m.感应电动势E＝BLv＝0.5×3×2 V＝ 3 V.在磁场内的圆弧长度为线圈总长的13，则内电阻r＝R3＝0.2 Ω，外电路电阻R外＝0.4 Ω，所以I＝ER总＝533 A.U ab＝IR外＝233 V.(3)F 安＝BILa ＝F 安m ＝BIL m ＝2.5 m/s 2. 答案：(1)2 m/s (2)233 V (3)2.5 m/s 214.(10分)如图9－16所示，MN 、PQ 为相距L ＝0.2 m 的光滑平行导轨，导轨平面与水平面夹角为θ＝30°，导轨处于磁感应强度为B ＝1 T 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，在两导轨的M 、P 两端接有一R ＝2 Ω的定值电阻，回路其余电阻不计．一质量为m ＝0.2 kg 的导体棒垂直导轨放置且与导轨接触良好．今平行于导轨向导体棒施加一作用力F ，使导体棒从ab 位置由静止开始沿导轨向下匀加速滑到底端，滑动过程中导体棒始终垂直于导轨，加速度大小为a ＝4 m/s 2，经时间t ＝1 s 滑到cd 位置，从ab 到cd 过程中电阻发热为Q ＝0.1 J ，g 取10 m/s 2.求：(1)到达cd 位置时，向导体棒施加的作用力； (2)导体棒从ab 滑到cd 过程中作用力F 所做的功． 解析：(1)导体棒在cd 处速度为：v ＝at ＝4 m/s 切割磁感线产生的电动势为E ＝BLv ＝0.8 V ，回路感应电流为I ＝ER＝0.4 A ，导体棒在cd 处受安培力F 安＝BIL ＝0.08 N.令平行导轨向下为正方向：mg sin θ＋F －F 安＝ma ， 解得：F ＝－0.12 N.对导体棒施加的作用力大小为0.12 N ，方向平行斜面向上． (2)ab 到cd 的距离x ＝12at 2＝2 m.根据功能关系：mgx sin θ＋W F －Q ＝12mv 2－0，解得：W F ＝－0.3 J.答案：(1)0.12 N 方向平行斜面向上 (2)－0.3 J15．(12分)(·高考广东卷)如图9－17(a)所示，一个电阻值为R ，匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路．线圈的半径为r 1.在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图9－17(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0.导线的电阻不计．求0至t 1时间内图9－17(1)通过电阻R 1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R 1上的电荷量q 及电阻R 1上产生的热量．解析：(1)由图象分析可知，0至t 1时间内ΔB Δt ＝B 0t 0，由法拉第电磁感应定律有E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt×S ，且S ＝πr 22，由闭合电路欧姆定律有I 1＝ER 1＋R，联立以上各式解得通过电阻R 1上的电流大小I 1＝nB 0πr 223Rt 0.由楞次定律可判断通过电阻R 1上的电流方向为从b 到a .(2)通过电阻R 1的电荷量q ＝I 1t 1＝nB 0πr 22t 13Rt 0.电阻R 1产生的热量Q ＝I 21R 1t 1＝2n 2B 20π2r 42t 19Rt 2答案：(1)nB 0πr 223Rt 0，方向由 b 到a(2)nB 0πr 22t 13Rt 0，2n 2B 20π2r 42t 19Rt 216．(12分)如图9－18所示，将边长为a 、质量为m 、电阻为R 的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b 、磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场．整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力F 阻且线框不发生转动．求：图9－18(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v 2； (2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v 1；(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q . 解析：(1)线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间mg ＝F 阻＋B 2a 2v 2R，解得v 2＝(mg －F 阻)RB 2a2. (2)线框从离开磁场至上升到最高点的过程 (mg ＋F 阻)h ＝12mv 21，线框从最高点回落至进入磁场瞬间 (mg －F 阻)h ＝12mv 22，联立解得v 1＝mg ＋F 阻mg －F 阻v 2＝(mg )2－F 2阻R B 2a2.(3)线框在向上通过磁场过程中 12mv 20－12mv 21＝Q ＋(mg ＋F 阻)(a ＋b )， v 0＝2v 1，Q ＝32m [(mg )2－F 2阻]R 2B 4a 4－(mg ＋F 阻)(a ＋b )．答案：(1)(mg －F 阻)R B 2a2(2)(mg )2－F2阻R B 2a2(3)32m [(mg )2－F 2阻]R 2B 4a4－(mg ＋F 阻)(a ＋b )。
2015高考物理一轮复习课件：9-3 电磁感应规律的综合应用
答案：B
考点二
电磁感应中的图象问题
图 9－3－2
2．[2013· 新课标全国卷Ⅰ]如图 9－3－2，在水平面(纸面) 内有三根相同的均匀金属棒 ab、ac 和 MN，其中 ab、ac 在 a 点接触，构成 “V”字型导轨．空间存在垂直于纸面的均匀磁 场．用力使 MN 向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动 中 MN 始终与∠bac 的平分线垂直且和导轨保持良好接触． 下 列关于回路中电流 i 与时间 t 的关系图线， 可能正确的是( )
A
B
C 图 置切割磁感线的长度为 l，此时 D 回路周长为 D，电动势 E＝Blv，回路电阻 R＝ρ S ，回路电流 Bv S l E l I＝R，故 I＝ ρ · D，由于在不同位置，回路三角形相似，故D 为定值，回路电流为定值．
答案：A
考点三
电磁感应中的力学问题
A．棒的机械能增加量 B．棒的动能增加量 C．棒的重力势能增加量 D．电阻 R 上放出的热量
解析：棒受重力 G、拉力 F 和安培力 FA 的作用．由动能 定理：WF＋WG＋W 安＝ΔEk 得 WF＋W 安＝ΔEk＋mgh，即力 F 做的功与安培力做功的代数和等于机械能的增加量，选项 A 正确．
答案：A
1．如图 9－3－1 所示，两个互连的金属圆环，小金属环 的电阻是大金属环电阻的二分之一，磁场垂直穿过大金属环 所在区域，当磁感应强度随时间均匀变化时，在大环内产生 的感应电动势为 E，则 a、b 两点间的电势差为( )
图 9－3－1 1 A. E 2 1 B. E 3 2 C. E 3 D．E
解析：a、b 间的电势差等于路端电压，而小环电阻占电 1 1 路总电阻的 ，故 Uab＝ E，B 正确． 3 3
类型 (2)随位移 x 变化的图象如 Ex图 象和 Ix 图象
2014年《步步高》高三物理一轮复习第九章 第3讲 专题 电磁感应规律的综合应用(人教版)
答案
(1)0.15 J
(2)0.1 A
(3)0.75 T
借题发挥
1．电磁感应中电路知识的关系图
2．电磁感应中电路问题的解题思路
(1)明确电源的电动势 ΔΦ ΔB ΔS 1 E＝n ＝nS ＝nB ，E＝BLv，E＝ BL2ω 2 Δt Δt Δt (2)明确电源的正、负极：根据电源内部电流的方向是从负极流向 正极，即可确定电源的正、负极． (3)明确电源的内阻：即相当于电源的那部分电路的电阻． (4)明确电路关系：即构成回路的各部分电路的串、并联关系． (5)结合闭合电路欧姆定律和电功、电功率等能量关系列方程求 解．
(3)线框 abcd 进入磁场前时，做匀加速直线运动；进入磁场的过 程中，做匀速直线运动；线框完全进入磁场后至运动到 gh 线， 仍做匀加速直线运动． v 2 进入磁场前线框的运动时间为 t1＝ ＝ s＝0.4 s a 5 l2 0.6 进入磁场过程中匀速运动时间为 t2＝ ＝ s＝0.3 s v 2 线框完全进入磁场后线框受力情况与进入磁场前相同，所以该阶 段的加速度大小仍为 a＝5 m/s2，该过程有 1 2 x－l2＝vt3＋ at3 解得 t3＝1 s 2
V，远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工作．)
B增大，E增大，但有限度；r2增大，E增大，但有限度；ω增大，
E增大，但有限度；θ增大，E不变．
答案 (1)4.9×10－2 V 电流方向为b→a (2)(3)(4)见解析
【变式跟踪1】 如图9－3－5所示，在倾
角为θ＝37°的斜面内，放置MN和
PQ两根不等间距的光滑金属导轨， 该装置放置在垂直斜面向下的匀强 磁场中．导轨M、P端间接入阻值R1 ＝30 Ω的电阻和理想电流表，N、Q 端间接阻值为R2＝6 Ω的电阻． 图9－3－5
天津2021届高考物理一轮复习检测题之电磁感应规律及其应用Word版含答案
电磁感应规律及其应用一、单项选择题(本大题共5小题,每小题8分,共40分,每小题给出的四个选项中只有一个选项是正确的)1.朝南的钢窗原来关着,今将它突然朝外推开,转过一个小于90°的角度,考虑到地球磁场的影响,则钢窗活动的一条边中(西边) ( )A.有自下而上的微弱电流B.有自上而下的微弱电流C.有微弱电流,方向是先自上而下,后自下而上D.有微弱电流,方向是先自下而上,后自上而下2.(2021·北京高考)如图,在磁感应强度为B、方向垂直纸面对里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。
则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为( )A.c→a,2∶1B.a→c,2∶1C.a→c,1∶2D.c→a,1∶23.(2022·孝感一模)如图甲所示,在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的铜圆环,规定从上向下看时,铜环中的感应电流I沿顺时针方向为正方向。
图乙表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图像,则磁场B随时间t变化的图像可能是图中的( )4.(2022·烟台一模)如图甲所示,匀强磁场垂直纸面对里,磁感应强度的大小为B,磁场在y轴方向足够宽,在x轴方向宽度为a。
始终角三角形导线框ABC(BC边的长度为a)从图示位置向右匀速穿过磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在图乙中感应电流i、BC两端的电压U BC与线框移动的距离x的关系图像正确的是( )5.(2021·海南高考)如图,水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环,环面水平,圆环每单位长度的电阻为r;空间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向下;一长度为2R、电阻可忽视的导体棒置于圆环左侧并与环相切,切点为棒的中点。
棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开头向右运动,运动过程中棒与圆环接触良好。
2019年高三物理一轮复习测试 第九章 电磁感应 含答案
绝密★启用前2019年高三物理一轮复习测试第九章电磁感应本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()A．ab向右运动，同时使θ减小B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小C．ab向左运动，同时增大磁感应强度BD．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)2.如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与通电直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将()A．保持不变B．逐渐增大C．逐渐减小D．不能确定3.如图所示，金属棒MN，在竖直放置的两根平行导轨上无摩擦地下滑，导轨间串联一个电阻，磁感应强度垂直于导轨平面，金属棒和导轨的电阻不计，设MN下落过程中，电阻R上消耗的最大功率为P，要使R消耗的电功率增大到4P，可采取的方法是()A．使MN的质量增大到原来的2倍B．使磁感应强度B增大到原来的2倍C．使MN和导轨间距同时增大到原来的2倍D．使电阻R的阻值减到原来的一半4.如图所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向．菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC长均为d，现使线框沿AC方向匀速穿过磁场，以逆时针方向为感应电流的正方向，则从C点进入磁场到A点离开磁场的过程中，线框中电流i随时间t的变化关系，以下可能正确的是()A．B．C．D．5.如图所示，磁极远离和靠近圆环时产生的现象正确的是()A．图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开B．图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动C．用磁铁N极接近B环时，B环被推斥，远离磁铁运动D．用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥6.如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分和水平部分均光滑，二者平滑连接．右端接一个阻值为R的定值电阻．水平部分导轨左边区域有宽度为d的匀强磁场区域，磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为B.质量为m、电阻也为R的金属棒从磁场区域的右边界以平行于水平导轨的初速度v0进入磁场，离开磁场后沿弯曲轨道上升h高度时速度变为零，已知金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中(重力加速度为g)()A．金属棒产生的最大感应电动势为Bdv0B．通过金属棒的电荷量为C．克服安培力所做的功为mv02D．整个过程电路中产生的焦耳热为mv02－mgh7.如图，电灯的灯丝电阻为2 Ω，电池电动势为2 V，内阻不计，线圈匝数足够多，其直流电阻为3 Ω.先合上开关S，过一段时间突然断开S，则下列说法中正确的是()A．电灯立即熄灭B．电灯立即变暗然后再逐渐熄灭C．电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与S断开前方向相同D．电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与S断开前方向相反8.如图所示，a、b、c三个圆环水平套在条形磁铁外面，其中a和b两环大小相同，c环最大，a环位于N极处，b和c两环位于条形磁铁中部，则穿过三个环的磁通量的大小是()A．c环最大，a与b环相同B．三个环相同C．b环比c环大D．a环一定比c环大9.如图所示，两根光滑的平行金属导轨位于水平面内，匀强磁场与导轨所在平面垂直，两根金属杆甲和乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨接触良好且保持垂直．起初两根杆都静止．现突然给甲一个冲量使其获得速度v而开始运动，回路中的电阻不可忽略，那么在以后的运动中，下列说法正确的是()A．甲克服安培力做的功等于系统产生的焦耳热B．甲动能的减少量等于系统产生的焦耳热C．甲机械能的减少量等于乙获得的动能与系统产生的焦耳热之和D．最终两根金属杆都会停止运动10.下列不属于涡流应用的是()A．雷达B．真空冶炼炉C．探雷器D．金属探测器11.如图所示，两平行金属导轨固定在水平面上．匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd 与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动．两棒ab、cd的质量之比为2∶1.用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉棒cd，经过足够长时间以后()A．两棒间距离保持不变B．棒ab、棒cd都做匀速运动C．棒ab上的电流方向是由a向bD．棒cd所受安培力的大小等于12.某磁场磁感线如图所示，有一铜线圈自图示A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是()A．始终顺时针B．始终逆时针C．先顺时针再逆时针D．先逆时针再顺时针13.如图所示，某实验小组在操场上做摇绳发电实验．长导线两端分别连在灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路．两位同学以每2秒约3圈的转速匀速摇动AB段导线．假定被摇动的导线由水平位置1按图示方向第一次运动到竖直位置2的过程中，磁通量的变化量约为10－4Wb，则该过程回路中产生的感应电动势约为()A． 2×10－4VB． 2.7×10－4VC． 3×10－4VD． 6×10－4V14.如图所示，矩形闭合线圈放置在水平薄板上，薄板左下方有一条形磁铁，当磁铁匀速自左向右通过线圈下方时，线圈始终保持静止，那么线圈中产生感应电流的方向(从上向下看) 和线圈受到薄板的摩擦力方向分别是()A．感应电流的方向先逆时针方向，后顺时针方向B．感应电流的方向先顺时针方向，后逆时针方向C．摩擦力方向先向左、后向右D．摩擦力方向先向右、后向左15.图中电感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡的电阻为R，小量程电流表G1、G2的内阻不计，当开关S闭合且稳定后，电流表G1、G2的指针均偏向右侧(电流表的零刻度在表盘的中央)，则当开关S断开时，下列说法中正确的是()A． G1、G2的指针都立即回到零点B． G1缓慢回到零点，G2立即左偏，然后缓慢回到零点C． G1立即回到零点，G2缓慢回到零点D． G2立即回到零点，G1缓慢回到零点16.如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为()A．B．C．D．17.如图甲所示，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变化的图象如图乙所示．下面分别给出了穿过回路abPM的磁通量Φ、磁通量的变化率、棒两端的电势差Uab和通过棒的电荷量q随时间变化的图象，其中正确的是()A．B．C．D．18.如图所示，条形磁铁竖直放置，闭合的金属线框水平靠近磁铁放置，从A端移至B端的过程中，穿过线框的磁通量的变化情况是()A．变大B．变小C．先变小后变大D．先变大后变小19.如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计．匀强磁场与导轨所在平面垂直．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．t＝0时，将开关S由1掷到2.若分别用U、F、q和v表示电容器两端的电压、导体棒所受的安培力、通过导体棒的电荷量和导体棒的速度．则下列图象表示这些物理量随时间变化的关系中可能正确的是()A．B．C．D．20.如图所示，abcd为水平放置的平行“l”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计．已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)．则()A．电路中感应电动势的大小为B．电路中感应电流的大小为C．金属杆所受安培力的大小为D．金属杆的发热功率为第Ⅱ卷二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)21.如图所示装置，导体棒AB、CD在相等的外力作用下，沿着光滑的轨道各朝相反方向以0.1 m/s 的速度匀速运动．匀强磁场垂直纸面向里，磁感强度B＝4 T，导体棒有效长度都是L＝0.5 m，电阻R＝0.5 Ω，导轨上接有一只R′＝1 Ω的电阻和平行板电容器，它的两板间距相距1 cm，试求：电容器极板间的电场强度的大小和方向？22.如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5 m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1 Ω.质量为0.2 kg的导体棒MN垂直于导轨放置，距离顶端1 m，接入电路的电阻为1 Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示．先固定导体棒MN,2 s后让MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光．重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6.求：(1)1 s时流过小灯泡的电流大小和方向；(2)小灯泡稳定发光时消耗的电功率；(3)小灯泡稳定发光时导体棒MN运动的速度．23.如图所示，两根完全相同的“V”字形导轨OPQ与KMN倒放在绝缘水平面上，两导轨都在竖直平面内且正对、平行放置，其间距为L，电阻不计．两条导轨足够长，所形成的两个斜面与水平面的夹角都是α.两个金属棒ab和a′b′的质量都是m，电阻都是R，与导轨垂直放置且接触良好．空间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.(1)如果两条导轨皆光滑，让a′b′固定不动，将ab释放，则ab达到的最大速度是多少？(2)如果将ab与a′b′同时释放，它们所能达到的最大速度分别是多少？24.如图所示，间距l＝0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内，在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1＝0.4 T、方向竖直向上和B2＝1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场．电阻R＝0.3 Ω、质量m1＝0.1 kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好．一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2＝0.05 kg 的小环．已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动．不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长．取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(1)小环所受摩擦力的大小；(2)Q杆所受拉力的瞬时功率．答案解析1.【答案】A【解析】设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BS cosθ，对A选项，S增大，θ减小，cosθ增大，则Φ增大，A正确；对B选项，B减小，θ减小，cosθ增大，Φ可能不变，B错误；对C选项，S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；对D选项，S增大，B增大，θ增大，cosθ减小，Φ可能不变，D错误；故只有A正确．2.【答案】C【解析】通电直导线产生稳定的磁场，离导线越远磁场越弱，磁感线越稀疏，故当线框远离通电直导线时，穿过线框的磁感线的条线越来越少，所以磁通量逐渐减小，故只有选项C正确．3.【答案】A【解析】当金属棒做匀速直线运动时，金属棒消耗的功率最大，此时有：mg＝BIL＝.若MN的质量增大到原来的2倍，则v增大到原来的2倍，根据能量守恒定律，电阻R上消耗的功率等于重力的功率，即P＝mgv，则使R消耗的电功率增大到4P，故A正确．使磁感应强度B增大到原来的2倍，则速度变为原来的，根据P＝mgv知，电功率变为原来的，故B错误．使MN和导轨间距同时增大到原来的2倍．则速度变为原来的，根据P＝mgv知，电功率变为原来的，故C错误．使电阻R的阻值减到原来的一半，则速度变为原来的，根据P＝mgv知，电功率变为原来的，故D错误．4.【答案】D【解析】设BD＝L.在线圈进入磁场一半的过程中，切割的有效长度均匀增大，感应电动势均匀增大，则感应电流均匀增大，当BD刚进入磁场时，感应电流最大为I1＝i0；在线圈进入磁场全部过程中，切割的有效长度均匀减小，感应电动势均匀减小，则感应电流均匀减小至零；线圈通过两个磁场的分界线时，切割的有效长度先均匀增大，感应电流均匀增大，当BD通过磁场分界线时，感应电流最大为I2＝2i0，后均匀减小至零；在线圈出磁场一半的过程中，在线圈全部出磁场的过程中，切割的有效长度先均匀增大后均匀减小，感应电流先均匀增大后均匀减小，此过程感应电流最大为I3＝i0，故D正确，B错误．5.【答案】D【解析】根据楞次定律，感应电流在回路中产生的磁通量总是反抗(或阻碍)原磁通量的变化，所以用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥；由于B环不是闭合回路，因此没有感应电流．6.【答案】D【解析】根据电磁感应定律可知，导体棒在磁场中切割磁感应线产生的最大感应电动势E＝BLv m，在磁场中运动时因受安培力作用而做减速运动，所以在刚开始运动时速度最大，所以最大电动势为BLv0，所以选项A错误；通过导体棒的电荷量Q＝·Δt＝＝，所以选项B错误；根据动能定理可知W安－mgh＝0－mv02，故可知克服安培力所做的功为mv02－mgh，所以选项C错误；克服安培力做的功转化为电能通过电路转化为焦耳热，所以选项D正确．7.【答案】B【解析】突然断开S，线圈将产生自感现象，且与电灯构成一闭合回路，此时通过电灯的电流向上，与断开前的电流方向相反；因线圈直流电阻比灯泡大，断开前通过线圈是电流小于通过灯泡的电流，即电灯会突然比原来暗一下再熄灭，B正确，A、C、D错误．8.【答案】C【解析】所有磁感线都从条形磁铁内部通过，且与外部磁感线方向相反，所以外部磁感线越多，磁通量越小，C对．9.【答案】C【解析】给甲一个冲量使其获得速度v而开始运动，回路中产生顺时针方向的感应电流，根据左手定则，甲棒受到向左的安培力而减速，乙棒受到向右的安培力而加速，根据能量守恒定律，故甲棒减小的动能等于系统增加的内能和乙棒增加的动能之和，故A、B、D错误，C正确．10.【答案】A【解析】雷达是利用电磁波发射与接收频率，从而确定间距，不属于涡流，故A错误；真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在冶炼炉中产生涡流，从而产生大量的热量，故B正确；探雷器中变化电流遇到金属物体，在金属物体上产生涡流，故C正确；金属探测器中变化电流遇到金属物体，在金属物体上产生涡流，故D正确．11.【答案】D【解析】在拉力F作用下，cd棒向右运动，同时开始切割磁感线，产生感应电动势，并在ab和cd 构成的回路形成感应电流，cd棒受到向左的安培力，ab棒受到向右的安培力，使得ab棒开始加速运动，ab棒切割磁感线产生与cd棒反向的感应电流．cd棒随速度增大，所受安培力增大，加速度逐渐减小，运动稳定后，整个电路的电动势为Ecd－Eab＝BLv cd－BLv ab＝BL(v cd－v ab)，当电动势不再变化时，即v cd－v ab不再变化，即两棒的加速度相等，选项A、B错．对ab棒要向右加速，安培力必然向右，因此电流方向由b到a，选项C错．由于两棒电流相同，磁场相同，因此安培力相同，所以有aab＝，acd＝，根据acd＝aab可得F安＝F，选项D对．12.【答案】C【解析】13.【答案】D【解析】每2秒约3圈，则1圈需要s，那么圈需要s；在s的时间内，闭合线圈的磁通量变化量约为10－4Wb，根据法拉第电磁感应定律得：E＝n＝V＝6×10－4V，故D正确，A、B、C错误．14.【答案】B【解析】当磁铁N极向右靠近线圈时，线圈中向上的磁场增加，由楞次定律知感应电流的磁场阻碍原磁通量的增加，所以感应电流顺时针方向；当磁铁N极向右远离线圈时，线圈中向上的磁场减小，感应电流的磁场向上，所以感应电流逆时针方向，选项A错误，B正确；N极靠近线圈时，线圈的感应电流总要阻碍磁极的相对运动，给磁极向左的作用力，那么磁极给线圈向右的作用力，线圈静止不动，是因为受到了向左的摩擦力，当N极远离线圈，线圈的感应电流总要阻碍磁极的相对运动，给磁极向左的作用力，那么磁极给线圈向右的作用力，线圈静止不动，是因为受到了向左的摩擦力，所以整个过程线圈所受的摩擦力一直向左，选项C、D均错误．故选B.15.【答案】B【解析】S闭合且稳定时，通过含电流表G1、G2的两条支路的电流均由左向右，断开S，L中产生自感电动势，由“增反减同”可知，自感电动势E自的方向一定与原电流方向相同，显然，断开S后，在E自的作用下，题图回路中将继续形成沿顺时针方向的电流，这时流经含有电流表G2支路的电流方向已变为由右向左了．由于这段时间E自是逐渐减小的，故电流也是逐渐减小的，综上所述选B.16.【答案】C【解析】根据转动切割感应电动势公式E＝BL2ω，L＝，求出感应电动势，由欧姆定律求解感应电流．根据法拉第定律求解磁感应强度随时间的变化率.从静止开始绕过圆心O以角速度ω匀速转动时，线框中产生的感应电动势大小为E＝BL2ω＝B0()2ω＝，感应电流为I＝＝，根据法拉第定律得E＝＝S＝π()2＝联立得＝，故选C.17.【答案】B【解析】回路中的感应电动势为：E＝，感应电流：I＝＝，由图可知I＝kt，即＝kt，故有：＝kRt，所以图象B对；由于产生的感应电动势是逐渐增大的，而A图描述磁通量与时间关系中斜率不变，产生的感应电动势不变，故A、C错误；通过导体棒的电量为：Q＝It＝kt2，故Q －t图象为双曲线，并非过原点的直线，故D错误．18.【答案】C【解析】条形磁铁外部磁感线靠近两极密，中间稀疏，故磁通量先变小后变大．19.【答案】C【解析】将开关S由1掷到2时，由于电容器放电，所以在导体棒中有向下的电流，导体棒受安培力作用向右运动，当导体棒切割磁感线产生的电动势等于电容器两端电压时，电路中电流为零，于是安培力为零，导体做匀速运动，电容器带电量及两板电压保持不变．此过程中安培力的变化及速度的变化都不是线性变化，所以选项C正确．20.【答案】B【解析】电路中的感应电动势E＝Blv，感应电流I＝＝＝，故A错误，B正确；金属杆所受安培力大小F＝BI＝，故C错误；金属杆的发热功率P＝I2R＝I2r＝，故D错误．21.【答案】20 V/m方向b→a【解析】导体AB、CD在外力的作用下做切割磁感线运动，使回路中产生感应电流．I＝＝＝A＝0.2 A电容器两端电压等于R′两端电压UC＝UR′＝0.2×1 V＝0.2 V根据匀强电场的强度公式E＝＝20 V/m回路电流流向D→C→R′→A→B→D，所以，电容器b极板电势高于a极板电势，故电场强度方向b→a.22.【答案】(1)0.1 A，方向为逆时针(2)1 W(3)5 m/s【解析】(1)在0～2 s的时间内，MN静止，故由电磁感应定律可得，电动势E＝＝＝0.2 V，再由欧姆定律得，电流I＝＝＝0.1 A，由于磁场是逐渐变大的，磁通量是增加的，故产生感应电动势的磁场是相反的，即沿斜面向上，由右手定则可判断出回路中的电流方向为逆时针方向．(2)2 s后，MN由静止释放时，此时它受到的安培力为F＝BIL＝0.8 T×0.1 A×0.5 m＝0.04 N，而导体棒的重力沿斜面向下的分量为mg sin 37°＝0.2 kg×10 N/kg×0.6＝1.2 N，故导体棒会向下运动；待小灯泡稳定发光时，说明MN在某一速度下运动时，它受到的力是平衡的．由导体棒的受力平衡可得：F＝mg sin 37°－μmg cos 37°＝0.2 kg×10 N/kg×(0.6－0.5×0.8)＝0.4 N；故安培力的大小为F＝0.4 N，设平衡时电路中的电流为I1，由公式F＝BI1L，得电路中的电流为I1＝＝＝1 A，故小灯泡稳定发光时消耗的电功率P＝IR＝(1 A)2×1 Ω＝1 W；(3)设平衡时导体棒的运动速度为v，则根据E1＝BLv，I1＝＝得，1 A＝，解得v＝5 m/s.23.【答案】(1)(2)【解析】(1)ab运动后切割磁感线，产生感应电流，而后受到安培力，当受力平衡时，加速度为0，速度达到最大，受力情况如图所示．则：mg sinα＝F安cosα又F安＝BILI＝E感＝BLv m cosα联立上式解得v m＝(2)若将ab、a′b′同时释放，因两边情况相同，所以达到的最大速度大小相等，这时ab、a′b′都产生感应电动势而且是串联．所以mg sinα＝F安′cosαF安′＝BI′LI′＝所以v m′＝.24.【答案】(1)0.2 N(2)2 W【解析】(1)设小环受到的摩擦力大小为F f，由牛顿第二定律有：m2g－F f＝m2a解得F f＝0.2 N(2)设通过K杆的电流为I1，根据平衡有：F f＝B1I1l设回路总电流为I，总电阻为R总，，因为I＝2I1R总＝R设Q杆下滑速度大小为v，产生的感应电动势为E，有I＝E＝B2LvF＋m1g sinθ＝B2IL拉力的瞬时功率为P＝Fv联立以上方程得到P＝2 W.。
新课标物理一轮复习过关检测第九章电磁感应(1)含答案
最新高三一轮复习单元过关检测卷—物理电磁感应考试时间：100分钟；满分：100分班级姓名.第I卷（选择题）一、单项选择题（本题共7小题，每小题3分, 共21分）1.如图所示，导线ab、cd跨接在电阻不计的光滑导轨上，ab的电阻为2R，cd的电阻为R．当cd在外力F1作用下向右运动时，ab在外力F2的作用下保持静止．则下列说法正确的是（）2.如图所示，A为水平放置的橡胶圆盘，在其侧面带有负电荷一Q，在A正上方用丝线悬挂一个金属圆环B（丝线未画出），使B的环面在水平面上与圆盘平行，其轴线与橡胶盘A的轴线O1O2重合．现使橡胶盘A南静止开始绕其轴线O l O2按图中箭头方向加速转动，则（）A．金属圆环B有扩大半径的趋势，丝线受到拉力增大B．金属圆环B有缩小半径的趋势，丝线受到拉力减小C．金属圆环B有扩大半径的趋势，丝线受到拉力减小D．金属圆环B有缩小半径的趋势，丝线受到拉力增大3.如图所示，一条形磁铁从静止开始穿过采用双线绕成的闭合线圈，条形磁铁在穿过线圈过程中可能做( )A．减速运动B．匀速运动C．自由落体运动D．非匀变速运动4.如图所示，两平行光滑金属导轨CD、PQ间距为L，与电动势为E、内阻为r的电源相连，质量为m 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计。
在空间施加匀强磁场可以使ab 棒静止，则磁场的磁感强度的最小值及其方向分别为 （ ）A ．El r R mg )(+，水平向右 B ．()sin θ+mg R r El ，垂直于回路平面向下C ．El mgR θtan ，竖直向下D ．El mgR θsin ，垂直于回路平面向下5.如图所示，在平面直角坐标系xOy 的第一、三象限内有垂直该坐标平面向里的匀强磁场，二者磁感应强度相同，圆心角为90°的扇形导线框OPQ 以角速度ω绕O 点在图示坐标平面内沿顺时针方向匀速转动．规定与图中导线框的位置相对应的时刻为t=0，导线框中感应电流逆时针为正．则关于该导线框转一周的时间内感应电流i 随时间t 的变化图象，下列正确的是（ ） BC6.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A 、线圈B 、电流计及电键如图所示连接，下列说法中正确的是（ ）7.有一只粗细均匀、直径为d 、电阻为r 的光滑金属圆环水平放置在磁感应强度大小为B 、方向竖直向下的匀强磁场中，其俯视图如图所示．一根长为d 、电阻为的金属棒始终紧贴圆环以速度v 匀速平动，当ab 棒运动到圆环的直径位置时，下列说法正确的是（ ）棒两端电压为棒中的电流为棒受安培力为8.（多选）用一根横截面积为S、电阻率为p的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径．如图所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率()0Bk kt∆=<∆，则（）A．圆环中产生逆时针方向的感应电流B．圆环具有扩张的趋势C．圆环中感应电流的大小为2krSpD.图中a、b两点间的电压20.25U k rπ=9.（多选）两个有界匀强磁场方向均垂直纸面，但方向相反，磁感应强度大小均为B，宽度分别为L和2L。
2021年高三物理一轮复习 第9章 第3讲 电磁感应的综合问题练习
2021年高三物理一轮复习第9章第3讲电磁感应的综合问题练习一、选择题(每题5分,共15分)1.(xx河南六市二联,5)如图所示,有界匀强磁场区域的半径为r,磁场方向与导线环所在平面垂直,导线环半径也为r,沿两圆的圆心连线方向从左侧开始匀速穿过磁场区域,在此过程中。
关于导线环中的感应电流i随时间t的变化关系,下列图像中(以逆时针方向的电流为正)最符合实际的是( )2.(xx北京海淀期末,9)如图所示,固定在水平面上的光滑平行金属导轨,间距为L,右端接有阻值为R的电阻,空间存在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场。
质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连,放在导轨上。
初始时刻,弹簧恰处于自然长度。
给导体棒水平向右的,导体棒开始沿导轨往复运动,在此过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。
初速度v已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等,不计导轨电阻,则下列说法中正确的是( )A.导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左B.导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压U=BLv0C.导体棒开始运动后速度第一次为零时,系统的弹性势能E p=mD.金属棒最终会停在初始位置,在金属棒整个运动过程中,电阻R上产生的焦耳热Q=m3.(xx浙江提优卷一,17)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.二、非选择题(15分)4.(xx浙江课程改革协作校期中,17)如图甲所示,空间存在一有界匀强磁场,磁场的左边界如虚线所示,虚线右侧足够大区域存在磁场,磁场方向竖直向下。
在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框,ab边长为L=0.2 m,线框质量m=0.1 kg、电阻R=0.1 Ω,在水平向右的外力F作用下,以初速度v0=1 m/s匀加速进入磁场,外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示,以线框右边进入磁场时开始计时,求:(1)匀强磁场的磁感应强度B;(2)线框进入磁场的过程中,通过线框截面的电荷量q;(3)若线框进入磁场过程中F做功为W F=0.27 J,求在此过程中线框产生的焦耳热Q。