物理高考模拟试题分类汇编电磁感应.docx

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物理高考模拟试题分类汇编电磁感应

电磁感应

1.【2011•西城一模】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

1.【答案】C

2.【2011•西城一模】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。

已知线框ab边长为L1，ad边长为L2，线框质量为m，总电阻为R。

现无初速地释放线框，在下落过程中线框所在平面始终与磁场垂直，且线框的ab边始终与PP′平行。

重力加速度为g。

若线框恰好匀速进入磁场，求：

（1）dc边刚进入磁场时，线框受安培力的大小F；

（2）dc边刚进入磁场时，线框速度的大小υ；

（3）在线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中，重力做的功W。

2.【解析】

（1）由于线框匀速进入磁场，所以线框进入磁场时受安培力的大小F=mg

（2）线框dc边刚进入磁场时，

感应电动势E=BL1v

感应电流

dc边受安培力的大小F=BIL1

又F=mg

解得线框速度的大小v=

（3）在线框从开始下落到dc边刚进入磁场的过程中，重力做功W1，根据动能定理得

W1=

在线框从dc边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程中，重力做功W2，

W2=mgL2

所以W=W1+W2=+mgL2

3.【2011•承德模拟】在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定导体环中电流的正方向如图1所示，磁场向上为正．当磁感应强度B随时间t按图2变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是：

3.【答案】C

4.【2011•福州模拟】如图1所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，

则在时刻（）

A．线圈中的感应电动势最小

B．线圈中的感应电流最大

C．穿过线圈的磁通量最大

D．穿过线圈磁通量的变化率最小

4.【答案】B

5.【2011•福州模拟】如图14所示两根电阻忽略不计的相同金属直角导轨相距为l，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面，且都是足够长，两金属杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。

回路总电阻为R，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。

现使杆ab受到F=5.5+1.25t（N）的水平外力作用，从水平导轨的最左端由静止开始向右做匀加速直线运动，杆ad也同时从静止开始沿竖直导轨向下运动。

已知g取10m/s2，求：

（1）磁感应强度B的大小；

（2）cd杆下落过程达最大速度时，ab杆的速度大小。

5.【解析】

（1）对ab杆：

f1=μmabg=5N……

当时，……………

得m/s2……………………

所以杆由静止开始以m/s2的加速度

沿导轨匀加速运动

………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………

根据牛顿第二定律－f1=maba……………………………………

联立以上各式，解得

……………………………………

代入数据，解得B=0.5T……………………………………………………………

（2）当cd杆下落过程达到最大速度时，cd杆平衡………

………………………………………………………………

联立以上两式并代入数据，解得……………………………………

6.【2011•甘肃模拟】如图a所示，虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场，直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω匀速转动。

设线框中感应电流方向以逆时针为正，那么在图b中能正确描述线框从图a中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流随时间变化情况的是（）

6.【答案】A

7.【2011•惠州模拟】在质量为的小车上,竖直固定着一个质量为，高、总电阻、匝矩形线圈，且小车与线圈的水平长度相同。

现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动，速度为，随后穿过与线圈平面垂直，磁感应强度的水平有界匀强磁场，方向垂直纸面向里，如图

（1）所示。

已知小车运动（包括线圈）的速度随车的位移变化的图象如图

（2）所示。

求:

（1）小车的水平长度和磁场的宽度

（2）小车的位移时线圈中的电流大小以及此时小车的加速度

（3）线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量

7.【解析】

（1）由图可知，从开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，受安培力作用，小车做减速运动，速度随位移减小，当时，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。

当时，线圈开始离开磁场，则

（2）当时，由图象中可知线圈右边切割磁感线的速度

由闭合电路欧姆定律得线圈中的电流

解得

此时线圈所受安培力

小车的加速度

（3）由图象可知，线圈左边离开磁场时，小车的速度为。

线圈进入磁场和离开磁场时，克服安培力做功，线卷的动能减少，转化成电能消耗在线圈上产生电热。

解得线圈电阻发热量Q=57.6J

8.【2011•海淀一模】在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场B1中，线框平面与磁场垂直，圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根体棒，导体棒与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场B2中，该磁场的磁感应强度恒定，方向垂直导轨平面向下，如图10甲所示。

磁感应强度B1随时间的变化关系如图10乙所示，0~1.0s内磁场方向垂直线框平面向下。

若导体棒始终保持静止，并设向右为静摩擦力的正方向，则导体所受的摩擦力随时间变化的图象是图11中的（）

8.【答案】D

9.【2011•海淀一模】光滑平先金属导轨M、N水平放置，导轨上放置一根与导轨垂直的导体棒PQ。

导轨左端与由电容为C的电容器、单刀双掷开关和电动势为E的电源组成的电路相连接，如图13所示。

在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）。

先将开关接在位置，使电容器充电并达到稳定后，再将开关拨到位置，导体棒将会在磁场的作用下开始向右运动，设导轨足够长，则以下说法中正确的是（）

A．空间存在的磁场方向竖直向下

B．导体棒向右做匀加速运动

C．当导体棒向右运动的速度达到最大时，电容器的电荷量为零

D．导体棒运动的过程中，通过导体棒的电荷量Q

9.【答案】AD

10【2011•海淀一模】如图19甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。

金属线圈所围的面积S=200cm2，匝数n=1000，线圈电阻r=1.0Ω。

线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R=4.0Ω。

匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图19乙所示，求：

（1）在t=2.0s时刻，通过电阻R的感应电流大小；

（2）在t=5.0s时刻，电阻R消耗的电功率；

（3）0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量。

10.【解析】

（1）根据法拉第电磁感应定律，0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流。

t1=2.0s时的感应电动势

根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流

解得I1=0.2A

（2）由图象可知，在4.0s~6.0s时间内，线圈中产生的感应电动势

根据闭合电路欧姆定律，t2=5.0s时闭合回路中的感应电流

=0.8A

电阻消耗的电功率P2=I22R=2.56W

（3）根据焦耳定律，0~4.0s内闭合电路中产生的热量

Q1=I12（r＋R）Δt1=0.8J

4.0~6.0s内闭合电路中产生的热量

Q2=I22（r＋R）Δt2=6.4J

0~6.0s内闭合电路中产生的热量

Q=Q1＋Q2=7.2J

11.【2011•海淀一模】磁悬浮列车是一种高速运载工具，它由两个系统组成。

一是悬浮系统，利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减小阻力。

另一是驱动系统，即利用磁场与固定在车体下部的感应金属线圈相互作用，使车体获得牵引力，图22就是这种磁悬浮列车电磁驱动装置的原理示意图。

即在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN，轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2，且B1和B2的方向相反，大小相等，即B1=B2=B。

列车底部固定着绕有N匝闭合的矩形金属线圈abcd（列车车厢在图中未画出），车厢与线圈绝缘。

两轨道间距及线圈垂直轨道的ab边长均为L，两磁场的宽度均为线圈的ad边长度相同。

当两磁场B1和B2同时沿轨道向右运动时，线圈会受到向右的磁场力，带动列车沿轨道运动。

已知列车车厢及线圈的总质量为M，整个线圈的电阻为R。

（1）假设用两磁场同时水平向右以速度做匀速运动来起动列车，为使列车能随磁场运动，求列车所受的阻力大小应满足的条件；

（2）设列车所受阻力大小恒为f，假如使列车水平向右以速度v做匀速运动，求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量；

（3）设列车所受阻力恒为f，假如用两磁场由静止开始向右做匀加速运动来起动列车，当两磁场运动的时间为t1时，列车正在向右做匀加速直线运动，此时列车的速度为，求从两磁场开始运动到列车开始运动所需要的时间t0。

11.【解析】

（1）列车静止时，电流最大，列车受到的电磁驱动力最大设为Fm，此时，线框中产生的感应电动势E1=2NBLv0

线框中的电流I1=

整个线框受到的安培力Fm=2NBI1L

列车所受阻力大小为

（2）当列车以速度v匀速运动时，两磁场水平向右运动的速度为v′，金属框中感应电动势

金属框中感应电流

又因为

求得

当列车匀速运动时，金属框中的热功率为P1=I2R

克服阻力的功率为P2=fv

所以可求得外界在单位时间内需提供的总能量为

E=I2R+fv=

（3）根据题意分析可得，为实现列车最终沿水平方向做匀加速直线运动，其加速度必须与两磁场由静止开始做匀加速直线运动的加速度相同，设加速度为a，则t1时刻金属线圈中的电动势

金属框中感应电流

又因为安培力

所以对列车，由牛顿第二定律得

解得

设从磁场运动到列车起动需要时间为t0，则t0时刻金属线圈中的电动势

金属框中感应电流

又因为安培力

所以对列车，由牛顿第二定律得

解得

12.【2011•焦作模拟】如图所示，等腰梯形内分布着垂直纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为3L，高为L，底角为45°。

有一边长也为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过磁场区域，在t=0时刻恰好位于如图所示的位置。

若以顺时针方向为导线框中电流正方向，在下面四幅图中能正确表示导线框中电流和位移关系的是

12.【答案】A

13.【2011•济南模拟】如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度朝两个方向匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中

A.导体框所受安培力方向相同

B.导体框中产生的焦耳热相同

C.导体框ad边两端电势差相等

D.通过导体框截面的电荷量相同

13.【答案】CD

14.【2011•济南模拟】如图甲所示，不