2017-2018学年高中物理 暑假作业 电磁感应的综合问题 新人教版选修3-2.doc
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电磁感应的综合问题一、单选题1.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(单位时间内通过管内某横截面的流体的体积).为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道,其中空的部分的长、宽、高分别为图中的、流量计的两端与输送流体的管道相连(图中虚线),图中流量计的上、下两面是金属材料,前、后两面是绝缘材料,现给流量计所在处加磁感应强度为的匀强磁场,磁场方向垂直于前、后两面,当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两面分别与一串联了电阻的电流表的两端连接, 表示测得的电流值,已知流体的电阻率为,不计电流表的内阻,则可求得流量为( )A. B. C. D. 2.如图所示,一闭合金属圆环用绝缘细绳挂于O点,将圆环拉离平衡位置并释放,圆环摆动过程中经过匀强磁场区域,则(空气阻力不计)( )A.圆环向右穿过磁场后,还能摆至原高度B.在进入和离开磁场时,圆环中均有感应电流C.圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大,感应电流也越大D.圆环最终将静止在平衡位置3.如图甲所示,光滑平行且足够长的金属导轨、所在平面与水平面成角, 、两端接有阻值为的定值电阻,阻值为的金属棒垂直导轨放置,其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上。从时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力,由静止开始沿导轨向上运动,运动过程中棒始终与导轨垂直且接触良好,通过的感应电流随时间变化的图象如图乙所示。下面分别给出了穿过回路的磁通量、磁通量的变化率、电阻两端的电势差和通过棒上某横截面的总电荷量随时间变化的图象,其中正确的是( )A. B.C. D.4.如图所示,在方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场中,沿水平面固定一个字型金属框架,已知,导体棒在框架上从点开始在外力作用下,沿垂直方向以速度匀速向右平移,使导体棒和框架始终构成等腰三角形回路。已知框架和导体棒的材料和横截面积均相同,其单位长度的电阻均为,框架和导体棒均足够长,导体棒运动中始终与磁场方向垂直,且与框架接触良好。关于产生的电动势、回路中的电流、通过横截面的电荷量、回路消耗的电功率随时间变化关系的图象,可能正确的是( )A. B.C. D.5.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数,线圈面积,线圈的电阻,线圈外接一个阻值的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。下列说法正确的是( )A.线圈两端的电压逐渐增大B.电阻上消耗的功率为C.线圈电阻消耗的功率为D.前4内通过的电荷量为6.美国研发的强力武器轨道电磁炮在试射中,将炮弹以5倍音速,击向200公里外目标,射程为海军常规武器的10倍,且破坏力惊人。电磁炮原理如图所示,若炮弹质量为m,水平轨道长L,宽为d,轨道摩擦不计,炮弹在轨道上做匀加速运动。要使炮弹达到5倍音速(设音速为v),则( )A.炮弹在轨道上的加速度为B.磁场力做的功为C.磁场力做功的最大功率为D.磁场力的大小为二、多选题7.如图甲所示,一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内,线框的右边紧贴着磁场边界, 时刻对线框施加一水平向右的外力,让线框从静止开始做匀加速直线运动,在时刻穿出磁场;图乙为外力随时间变化的图象,若线框质量为、电阻为,图象中的、也为已知量,由此可知( )A.线框穿出磁场时的速度B.线框穿出磁场时的速度C.匀强磁场的磁感应强度D.匀强磁场的磁感应强度8.如图,在方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场中,沿水平面固定一个字型金属框架,已知,导体棒在框架上从点开始在外力作用下,沿垂直方向以速度匀速向右平移,使导体棒和框架始终构成等腰三角形回路。已知框架和导体棒的材料和横截面积均相同,其单位长度的电阻均为,框架和导体棒均足够长,导体棒运动中始终与磁场方向垂直,且与框架接触良好。关于回路中的电流和消耗的电功率随时间变化关系的下列四个图象中可能正确的是( )A. B.C. D.9.如图所示,固定的竖直光滑型金属导轨,间距为,上端接有阻值为的电阻,处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为的匀强磁场中,质量为、电阻为的导体棒与劲度系数为的固定轻弹簧相连放在导轨上,导轨的电阻忽略不计。初始时刻,弹簧处于伸长状态,其伸长量为,此时导体棒具有竖直向上的初速度。在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。则下列说法正确的是( )A.初始时刻导体棒受到的安培力大小B.初始时刻导体棒加速度的大小C.导体棒往复运动,最终静止时弹簧处于压缩状态D.导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻上产生的焦耳热10.如图甲所示,在光滑水平面上用恒力F拉质量为l kg的单匝均匀正方形铜线框,在位置1以速度v0=3m/s进人匀强磁场时开始计时,此时线框中感应电动势为lV,在t=3s时线框到达位置2开始离开匀强磁场此过程中线框v-t图象如图乙所示,那么( )A.t=0时,线框右侧边铜线两端MN间的电压为0.75VB.恒力F的大小为0.5NC.线框进人磁场与离开磁场的过程中线框内感应电流的方向相同D.线框完全离开磁场瞬间的速度大小为2m/s11.间距为的无限长光滑金属导轨水平放置,导轨中间分布有磁感应强度为的匀强磁场,磁场边界为正弦曲线,一长为、粗细均匀的导体棒以的速度匀速向右滑动,如图所示。定值电阻的阻值为,导体棒的总电阻为,导轨电阻不计,则下列分析正确的是( )A.电流表示数为B.电压表的示数是0.5VC.导体棒运动到图示虚线CD位置时,导体棒的瞬时电流从C到DD.导体棒上消耗的热功率为0.2W12.如图所示,两根光滑、足够长的平行金属导轨固定在水平面上.滑动变阻器接入电路的电阻值为R(最大阻值足够大),导轨的宽度L=0.5m,空间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度的大小B=1T.内阻r=1的金属杆在F=5N的水平恒力作用下由静止开始运动.经过一段时间后,金属杆的速度达到最大速度vm,不计导轨电阻,则有( )A.R越小,vm越大B.金属杆的最大速度大于或等于20m/sC.在金属杆达到最大速度之前,恒力F所做的功等于电路中消耗的电能D.金属杆达到最大速度后,金属杆中电荷沿杆长度方向定向移动的平均速率ve与恒力F成正比13.为了监测某化工厂的含有离子的污水排放情况,技术人员在排污管中安装了监测装置,该装置核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔,其宽和高分别为b和c,左、右两端开口与排污管相连,如图所示。在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小B匀强磁场,在空腔前、后两个侧面上各有长为a相互平行且正对电极M和N,M和N与内阻为R的电流表相连(图中未画出)。当污水从左向右流经该装置时,电流表将显示出污水排放情况。下列说法中正确是( )A.M板比N板电势低B.污水中离子浓度越高,则电流表示数越小C.污水流速越大,则电流表示数越大D.若只增大所加磁场磁感应强度,则电流表示数也增大三、计算题14.如图所示,一根足够长的粗金属棒固定放置,它的端连一个定值电阻,定值电阻的另一端连接在金属轴上,另外一根长为的金属棒,端与轴相连, 端与棒上的一点接触,此时与间的夹角为。空间存在着方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为。现使棒以为轴逆时针匀速转动半周,角速度大小为,转动过程中与棒接触良好,两金属棒及导线的电阻都可忽略不计。(1).求出电阻中有电流存在的时间;(2).求出这段时间内流过电阻的总电量;(3).写出这段时间内电阻两端的电压随时间变化的关系式。15.平行金属导轨在水平面内固定,导轨间距,导轨右端接有电阻的小灯泡,导轨电阻不计,如图甲所示。在导轨的矩形区域内有竖直向上的匀强磁场, 、间距,此区域磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示,垂直导轨跨接一电阻的金属棒,金属棒与导轨间的动摩擦因数。在时刻,给金属棒施加一向右的恒力 (未知),使金属棒从静止开始运动, 时恰好到达处。在内小灯泡发光亮度始终没变化(取) ,求:(1).此段时间内流过灯泡的电流;(2). 导体棒的质量;(3).内整个系统产生的热量。 参考答案一、单选题1.答案:A解析:导电液体流动(流速设为)时,相当于导体切割磁感线,产生感应电动势,通过外电阻形成闭合电路,内电路电阻,电流.流量.2.答案:B解析:A、由于从左侧摆到右侧的过程中,圆环中磁通量发生变化,因而产生感应电流,由于电阻的存在,圆环中将产生焦耳热,根据能量守恒知圆环的机械能将不守恒,故在左侧圆环的高度将低于起始时右侧的高度,A不符合题意;B、由楞次定律,只有进入与离开磁场时,穿过圆环的磁通量才发生变化,因此产生感应电流,B符合题意.C、圆环进入磁场后,由于没有磁通量的变化,因而圆环中没有感应电流,不受磁场力作用,只在重力作用下,离平衡位置越近,则速度越大,C不符合题意;D、圆环只有在进或出磁场时,才有机械能的转化;当完全在磁场中来回摆动时,则没有感应电流,从而只受重力,所以圆环不可能静止在平衡位置,D不符合题意;故答案为:B.3.答案:B解析:回路中的感应电动势为: ,感应电流为: ,由图可知: ,即,故有: ,所以图象B正确;4.答案:D解析:本题考查电磁感应定律、电阻定律、欧姆定律、电功率等,意在考查考生对电 磁感应与电路综合问题的分析计算能力。由知,导体棒产生的感应电动势与成正比,又,则与成正比,A项错;由电阻定律可知,回路的总电阻,由欧姆定律可知,感应电流大小恒定,B项错;由可知,通过横截面的电荷量与成正比,C项错;由可知,功率与成正比, 与成正比,故D项正确。5.答案:C6.答案:C二、多选题7.答案:AC解析:时刻,感应电动势,感应电流,安培力,由牛顿第二定律得, ;线框边长: ,线框离开磁场前瞬间速度: ,由牛顿第二定律知: ,解以上各式式得: .本题是力电综合问题,涉及的规律较多,中间变量也较多,列式后联立解方程组即可8.答案:AD解析:由题意可知,导体棒切割磁感线的有效长度为,故,时刻时,总电阻,故为一定值,A正确,B错误.根据能量守恒定律可知,外力功率与安培力的功率相等,即,其中、为定值,所以,C错误,D正确.9.答案:BC10.答案:ABD11.答案:AB12.答案:BD13.答案:ACD三、计算题14.答案:(1). (2). (3).当导体棒转过角度 时,由正弦定理,有,又,得15.答案:(1). (2). (3).- 配套讲稿:
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