2013高考物理二轮专题训练 9-3电磁感应中的综合应用（含解析）

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1、9-3电磁感应中的综合应用一、选择题1(2012山东济宁)如图所示，两足够长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。两金属棒ab、cd的质量之比为2 1。用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后()A金属棒ab、cd都做匀速运动B金属棒ab上的电流方向由b向aC金属棒cd所受安培力的大小等于2F/3D两金属棒间距离保持不变答案BC解析对两金属棒ab、cd 进行受力和运动分析可知，两金属棒最终做加速度相同的匀加速直线运动，且ab棒速度小于cd棒速度，所以两金属棒间距离是变大的，由楞次定律判断金属棒a

2、b上的电流方向由b到a，选项A、D错误，B正确；以两金属棒整体为研究对象有：F3ma，隔离cd金属棒分析：FF安ma，可求得金属棒cd所受安培力的大小F安F，选项C正确。2(2012北京宣武)1 / 21如图所示，竖直光滑的墙面上有一闭合导线框，在导线框的下方有一面积比导线框稍小的磁场区域。导线框从图示位置自由下落，在其整个下落过程中，下列说法正确的是()A导线框做自由落体运动B导线框通过磁场区域后做曲线运动C导线框通过磁场区域时机械能减少D导线框在穿过磁场区域时，下面的导线受到的磁场力向上，上面的导线受到的磁场力向下答案C解析 导线框通过磁场区域时，根据安培定则和左手定则知，导线框要受到竖直

3、向上的安培力作用，导线框既不能做自由落体运动，也不能做曲线运动，A、B错误；导线框通过磁场区域时要克服安培力做功，机械能减少，C正确。根据楞次定律，导线框在穿过磁场区域时，上下两个导线受到的安培力方向都向上，D错误。3(2012浙江杭州)如图所示，两根平行的光滑长直金属导轨，其电阻不计，导体棒ab、cd跨在导轨上，ab的电阻R大于cd的电阻r，当cd在大小为F1的外力作用下匀速向右滑动时，ab在大小为F2的外力作用下保持静止，那么以下说法中正确的是()AUabUcd，F1F2BUabUcd，F1Ucd，F1F2 DUabUcd，F1F2答案D解析cd导体棒在F1的作用下，做切割磁感线运动，成为

4、电源。Ucd即电源的端电压，Uab成为电路外电阻上的分压，等效电路图如图所示。由于导轨的电阻不计，UabUcd。另外，由于cd棒与ab棒中电流大小相等，导体棒有效长度相同，所处磁场相同，故两棒分别受到的安培力大小相等、方向相反。ab、cd两棒均为平衡态，故分别受到的外力F1、F2与两个安培力平衡，即有：F1F2，应选D。4(2012山东潍坊一模)如图所示，水平地面上方矩形虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，两个闭合线圈和分别用同种的导线绕制而成，其中是边长为L的正方形，是长2L、宽L的矩形，将两线圈从图示位置同时由静止释放。线圈下边进入磁场时，立即做一段时间的匀速运动。已知两线圈在整个运动过程

5、中，下边始终平行于磁场上边界，不计空气阻力，则()A下边进入磁场时，也立即做一段时间的匀速运动B从下边进入磁场开始的一段时间内，线圈做加速度不断减小的加速运动C从下边进入磁场开始的一段时间内，线圈做加速度不断减小的减速运动D线圈先到达地面答案C解析线圈的电阻是线圈的倍，线圈中产生的感应电动势是线圈的2倍，线圈中产生的感应电流是线圈的倍，受到的安培力是线圈的倍，但是线圈的重力只是线圈I的倍，因线圈下边进入磁场时，线圈立即做一段时间的匀速运动，所以线圈立即做加速度不断减小的减速运动，选项A、B错误，C正确；因线圈、进入磁场时的速度相同，故线圈后到达地面，选项D错误。5(2012山东济南一模)如图所

6、示，宽度为d的有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面，一质量为m的椭圆形导体框平放在桌面上，椭圆的长轴平行磁场边界，短轴小于d。现给导体框一个初速度v0(v0垂直磁场边界)，已知导体框全部在磁场中的速度为v，导体框全部出磁场后的速度为v1；导体框进入磁场过程中产生的焦耳热为Q1，导体框离开磁场过程中产生的焦耳热为Q2。下列说法正确的是()A导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向B导体框进出磁场都是做匀变速直线运动CQ1Q2DQ1Q2m(vv)答案ACD解析由楞次定律可以判断，导体棒离开磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向，选项A正确；导体棒进出磁场时受到的安培力是变力，做非匀变速

7、直线运动，选项B错误；安培力一直是阻力，故导体框做减速运动，进入磁场的速度大于离开磁场时的速度，进入磁场时产生的焦耳热大于离开磁场时产生的焦耳热，选项C正确；由能量守恒得Q1Q2m(vv)，选项D正确。6. (2012江苏南通启东中学)如图所示，相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场、磁感应强度为B，正方形线圈abcd边长为L(Ld)，质量为m，电阻为R，将线圈在磁场上方高h处静止释放，cd边刚进入磁场时速度为v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，则下列说法正确的是()A线圈进入磁场的过程中，感应电流为逆时针方向B线圈进入磁场的过程中，可能做加速运动C线圈穿越磁场的过程中

8、，线圈的最小速度可能为D线圈从ab边进入磁场到ab边离开磁场的过程，感应电流做的功为mgd答案ACD解析线圈进入磁场的过程中，由右手定则可判断出感应电流为逆时针方向，选项A正确；由于cd边刚离开磁场时速度也为v0，所以线圈进入磁场的过程，只能是减速运动，选项B错误；在线圈进入磁场的减速过程中，BILmg，而I，EBLv，代入上式得v，选项C正确；因为cd边离开磁场时的速度与刚进入磁场时的速度大小相同，所以线框离开磁场的过程与进入磁场的过程完全相同，当ab边离开磁场时的速度大小等于线圈从ab边进入磁场时的速度大小，对线框运用动能定理可知，该过程中感应电流做的功等于线框重力做的功，即为mgd，选项

9、D正确。7(2012湖北襄阳调研)如图甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1、L2之间、L3、L4之间存在匀强磁场，大小均为1T，方向垂直于虚线所在平面。现有一矩形线圈abcd，宽度cdL0.5m，质量为0.1kg，电阻为2，将其从图示位置静止释放(cd边与L1重合)，速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，已知t1t2的时间间隔为0.6s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向。(重力加速度g取10m/s2)则()A在0t1时间内，通过线圈的电荷量为0.25CB线圈匀速运动的速度大小为8

10、m/sC线圈的长度为1mD0t3时间内，线圈产生的热量为4.2J答案AB解析t2t3时间内ab在L3L4内做匀速直线运动，而EBLv2，FBL，Fmg解得：v28m/s，选项B正确。从cd边出L2到ab边刚进入L3一直是匀加速，因而ab刚进磁场时，cd也应刚进磁场，设磁场宽度是d，有：3dv2tgt2，得：d1m，有：ad2d2m，选项C错误，在0t3时间内由能量守恒得：Qmg5dmv1.8J，选项D错误。0t1时间内，通过线圈的电荷量为q0.25C，选项A正确。8(2012甘肃一模)在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示的PQ为两个磁场的边界，磁场

11、范围足够大。用单位长度电阻为R的均匀金属丝制成一个直径为a、质量为m的金属圆环，使其以垂直于磁场方向的水平速度v从图中实线所示位置开始运动，且圆环平面始终垂直于磁场，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，圆环的速度为，则下列说法正确的是()A此时圆环中的电功率为B此时圆环的加速度为C此过程中通过金属丝横截面积的电荷量为D此过程中回路产生的焦耳热为0.75mv2答案BC解析圆环的总电阻为aR，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，圆环中产生的感应电动势为E2BaBav，此时圆环中的电功率为P，选项A错误；圆环所受安培力F安2BIa，此时圆环的加速度a，选项B对；此过程中通过金属丝横截面积的电

12、荷量为q，1BS，20，以上三式联立得，q，选项C正确；根据能量守恒，回路中产生的焦耳热为Qmv2m()20.375mv2，选项D错误。二、非选择题9由于国际空间站的运行轨道上各处的地磁场强弱及方向均有所不同，所以在运行过程中，穿过其外壳的地磁场的磁通量将不断变化，这样将会导致_现象发生，从而消耗国际空间站的能量。为了减少这类消耗，国际空间站的外壳材料的电阻率应尽可能_(填“大”或“小”)一些。答案电磁感应大解析电阻率较大，电阻也较大，同样的电磁感应现象，产生的电动势一定，由P可知，电阻较大时，消耗的电功率较小，可以减少能量消耗。10.如图，线圈匝数n1000匝，电阻r1，横截面积S0.05m

13、2，处于一个均匀变化的磁场中。磁感应强度随时间的变化率0.02T/s，磁场方向与线圈平面垂直。电阻R13，R21，电容器的电容C200F。由此可知电动势E_V，电容器充电的电量Q_C。答案11.5104解析本题考查法拉第电磁感应定律，含容电路的分析。根据法拉第电磁感应定律，电动势En10000.020.05V1V，电容器两端的电压为R1两端的电压，UCU1V，因此电容器的带电量为QCU2001060.75C1.5104C11(2012辽宁大连双基测试)如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L1m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接阻值为R0.40的电阻

14、，质量为m0.01kg、电阻为r0.30的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，取g10m/s2(忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响)，求：(1)磁感应强度B的大小；(2)金属棒ab在开始运动的1.5s内，通过电阻R的电荷量；(3)金属棒ab在开始运动的1.5s内，电阻R上产生的热量。答案(1)0.1T(2)1C(3)0.26J解析(1)金属棒在AB段匀速运动，由题中图象得v7m/sImgBIL解得B0.1T(2)qt解得q1C。(3)对OA段，

15、有Q总mghmv2解得Q总0.455JQRQ总0.26J。 12(2012广东惠州)在质量为M1kg的小车上竖直固定着一个质量m0.2kg、高h0.05m、总电阻R100、n100匝的矩形线圈，且小车与线圈的水平长度l相同。现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动，速度为v110m/s，随后穿过与线圈平面垂直的磁感应强度B1.0T的水平有界匀强磁场，方向垂直纸面向里，如图甲所示。已知小车运动(包括线圈)的速度v随小车的位移x变化的vx图象如图乙所示。求：(1)小车的水平长度l和磁场的宽度d；(2)小车的位移x10cm时线圈中的电流大小I以及此时小车的加速度a；(3)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电

16、阻产生的热量Q。答案(1)10cm25cm(2)0.4A1.67m/s2(3)57.6J解析(1)由图乙可知，从x5cm开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，受安培力作用，小车减速运动，速度v随位移x减小，当x15cm时，线圈完全进入磁场，线圈中感应电流消失，小车做匀速运动。因此小车的水平长度l10cm。当x30cm时，线圈开始离开磁场，则d30cm5cm25cm。(2)当x10cm时，由图象可知，线圈右边切割磁感线的速度v28m/s由闭合电路欧姆定律得，线圈中的电流I0.4A此时线圈所受安培力FnBlh2N小车的加速度a1.67m/s2(3)由图象可知，线圈左边离开磁场时，小车的速度为v32

17、m/s。线圈进入磁场和离开磁场时，克服安培力做功，线圈的动能减少，转化成电能消耗在线圈上产生电热。线圈电阻发热量Q(Mm)(vv)57.6J。13(2012苏北四市三调)如图所示，倾角为的足够长的光滑绝缘斜面上存在宽度均为L的匀强电场和匀强磁场区域，电场的下边界与磁场的上边界相距为L，其中电场方向沿斜面向上，磁场方向垂直于斜面向下、磁感应强度的大小为B。电荷量为q的带正电小球(视为质点)通过长度为4L的绝缘轻杆与边长为L、电阻为R的正方形单匝线框相连，组成总质量为m的“”形装置，置于斜面上，线框下边与磁场的上边界重合。现将该装置由静止释放，当线框下边刚离开磁场时恰好做匀速运动；当小球运动到电场

18、的下边界时刚好返回。已知L1m，B0.8T，q2.2106C，R0.1，m0.8kg，53，sin530.8，g取10m/s2。求：(1)线框做匀速运动时的速度大小；(2)电场强度的大小；(3)经足够长时间后，小球到达的最低点与电场上边界的距离。答案(1)1m/s(2)6106N/C(3)m解析(1)设线框下边离开磁场时做匀速直线运动的速度为v0，则EBLv0，I，FABIL根据平衡条件：FAmgsin可解得v01m/s(2)从线框刚离开磁场区域到小球刚运动到电场的下边界的过程中，由动能定理得：qELmgsin2L0mv解得E6106N/C(3)设经足够长时间后，小球运动的最低点到电场上边界的距离为x，线框最终不会再进入磁场，即运动的最高点是线框的上边与磁场的下边界重合，由动能定理得：qExmgsin(Lx)0可得xm。 希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！