2017年高考物理二轮复习专题09电磁感应及综合应用押题专练含解析

专题09 电磁感应及综合应用1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1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()图1A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导线流进电流表答案D2如图2所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长是L，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场若外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P，线框磁通量的变化率为，通过导体横截面的电荷量为q，(其中Pt图像为抛物线)则这些量随时间变化的关系正确的是()图2答案BD解析线框做匀加速运动，其速度vat，感应电动势EBLv线框进入磁场过程中受到的安培力F安BIL由牛顿第二定律得：Fma则Fmat，故A错误；感应电流I线框的电功率PI2Rt2，故B正确；线框的位移xat2，BBBLat，故C错误；电荷量qItttt2，故D正确3如图3所示，两根足够长的平行金属导轨倾斜放置，导轨下端接有定值电阻R，匀强磁场方向垂直导轨平面向上现给金属棒ab一平行于导轨的初速度v，使金属棒保持与导轨垂直并沿导轨向上运动，经过一段时间金属棒又回到原位置不计导轨和金属棒的电阻，在这一过程中，下列说法正确的是()图3A金属棒上滑时棒中的电流方向由b到aB金属棒回到原位置时速度大小仍为vC金属棒上滑阶段和下滑阶段的最大加速度大小相等D金属棒上滑阶段和下滑阶段通过棒中的电荷量相等答案AD4如图4所示，螺线管横截面积为S，线圈匝数为N，电阻为R1，管内有水平向右的磁场，磁感应强度为B.螺线管与足够长的平行金属导轨MN、PQ相连并固定在同一平面内，与水平面的夹角为，两导轨间距为L.导轨电阻忽略不计导轨处于垂直斜面向上、磁感应强度为B0的匀强磁场中金属杆ab垂直导轨，杆与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦滑动已知金属杆ab的质量为m，电阻为R2，重力加速度为g.忽略螺线管磁场对金属杆ab的影响，忽略空气阻力图4(1)螺线管内方向向右的磁场B不变，当ab杆下滑的速度为v时，求通过ab杆的电流的大小和方向；(2)当ab杆下滑的速度为v时，螺线管内方向向右的磁场才开始变化，其变化率k(k0)讨论ab杆加速度的方向与k的取值的关系答案(1)，方向为ba(2)k，加速度方向向下. 解析(1)切割磁感线产生的感应电动势E1B0Lv则电流的大小I根据右手定则知，通过ab的电流方向为ba.当mgsin B0IL时，加速度方向向下即k，加速度方向向下5如图5所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场边界的间距为L.一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行t0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置)，导线框的速度为v0.经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置)，导线框的速度刚好为零此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置(不计空气阻力)，则()图5A上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等B上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多C上升过程中，导线框的加速度逐渐减小D上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率答案BC6半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图6所示整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)直导体棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加速度大小为g.求：图6(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率答案(1)方向为CD大小为(2) (2)根据能量守恒定律，外力的功率P等于安培力与摩擦力的功率之和，即PBIrvFfv，而Ffmg解得P.7如图41026，POQ是折成60角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨，导轨关于竖直轴线对称，OPOQL.整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律为BB0kt(其中k为大于0的常数)一质量为m、长为L、电阻为R、粗细均匀的导体棒锁定于OP、OQ的中点a、b位置当磁感应强度变为B0后保持不变，同时将导体棒解除锁定，导体棒向下运动，离开导轨时的速度为v.导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度为g.求导体棒：图41026(1)解除锁定前回路中电流的大小及方向；(2)滑到导轨末端时的加速度大小；(3)运动过程中产生的焦耳热解析(1)导体棒解除锁定前，闭合回路的面积不变，且k由法拉第电磁感应定律知ESkL2由闭合电路欧姆定律知I由楞次定律知，感应电流的方向为顺时针方向(或ba)(3)由能量守恒知mghmv2QhL解得Qmv2答案(1)ba(2)g(3)mv28如图41027所示，在倾角37的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域MNPQ，磁感应强度B的大小为5 T，磁场宽度d0.55 m，有一边长L0.4 m、质量m10.6 kg、电阻R2 的正方形均匀导体线框abcd通过一轻质细线跨过光滑的定滑轮与一质量为m20.4 kg的物体相连，物体与水平面间的动摩擦因数0.4，将线框从图示位置由静止释放，物体到定滑轮的距离足够长(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：图41027(1)线框abcd还未进入磁场的运动过程中，细线中的拉力为多少？(2)当ab边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，求线框刚释放时ab边距磁场MN边界的距离x多大？(3)在(2)问中的条件下，若cd边恰离开磁场边界PQ时，速度大小为2 m/s，求整个运动过程中ab边产生的热量为多少？解析(1)m1、m2运动过程中，以整体法有m1gsin m2g(m1m2)aa2 m/s2以m2为研究对象有FTm2gm2a(或以m1为研究对象有m1gsin FTm1a)FT2.4 N(3)线框从开始运动到cd边恰离开磁场边界PQ时：m1gsin (xdL)m2g(xdL)(m1m2)vQ解得：Q0.4 J所以QabQ0.1 J答案(1)2.4 N(2)0.25 m(3)0.1 J 9如图41028甲，电阻不计的轨道MON与PRQ平行放置，ON及RQ与水平面的倾角53，MO及PR部分的匀强磁场竖直向下，ON及RQ部分的磁场平行轨道向下，磁场的磁感应强度大小相同，两根相同的导体棒ab和cd分别放置在导轨上，与导轨垂直并始终接触良好棒的质量m1.0 kg，R1.0 ，长度L1.0 m与导轨间距相同，棒与导轨间动摩擦因数0.5，现对ab棒施加一个方向水向右，按图乙规律变化的力F，同时由静止释放cd棒，则ab棒做初速度为零的匀加速直线运动，g取10 m/s2.图41028(1)求ab棒的加速度大小；(2)求磁感应强度B的大小；(3)若已知在前2 s内F做功W30 J，求前2 s内电路产生的焦耳热；(4)求cd棒达到最大速度所需的时间解析(1)对ab棒：FfmgvatFBILFfmaFm(ga)由图象已知量，代入数据得：a1 m/s2(4)设当时间为t时，cd棒达到最大速度，FNBILmgcos 53FfFNmgsin 53fmgsin 53(mgcos 53)解得：t5 s答案(1)1 m/s2(2)2 T(3)18 J(4)5 s- 9 -