高考物理 专题11 电磁感应 备考强化训练30 电磁感应定律 动生电动势——切导的直线运动(一)新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc
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1、强化训练30 电磁感应定律 动生电动势(一)本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于通过训练,更加熟练地掌握运用法拉第电磁感应定律、或 、右手定则等确定动生电动势的大小和方向。通过理论和实际的结合,不仅加深了对法拉第电磁感应定律的理解,也极大地提高我们分析问题、解决问题的能力。全卷15题,总计129分,选做题13道备用。一、破解依据欲解“感应电动势的大小”一类问题,大致可用以下几条依据:产生感应电流的条件:穿过回路的“磁通量发生变化”。回路是“闭合”的。动生电动势大小:其中,n为回路匝数,为回路面积的变化率。方向判定:“手心对N极、拇
2、指表运动、四指示动(生)电(流)”右手定则。 与“手心对N极、四指表通电、拇指示受力” 左手定则显著不同。,其中E、 B、v等两两垂直,可视为“有效(切割)长度”部分或整体回路在垂直于磁场方向的 “投影长度”。,其中与均两两垂直。方向:“手心对N极、拇指表运动、四指示动(生)电(流)”右手定则。 与“手心对N极、四指表通电、拇指示受力” 左手定则显著不同。此类问题常涉及外电路变换、变化以及电流、电压、功率、效益等,则需综合应用“恒定电流”的有关概念和规律。亦常涉及功能联系(如动能定理)、能量转化和守恒,则宜采用相应手段处理。二、 精选习题选择题(每小题5分,共50分)(15德州二模)如图-1所
3、示,在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN、PQ,电阻忽略不计,导轨间距离为L,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面。质量均为m的两根金属a、b放置在导轨上,a、b接入电路的电阻均为R。轻质弹簧的左端与b杆连接,右端固定。开始时a杆以初速度向静止的b杆运动,当a杆向右的速度为时,b杆向右的速度达到最大值,此过程中a杆产生的焦耳热为Q,两杆始终垂直于导轨并与导轨接触良好,则b杆达到最大速度时Ab杆受到弹簧的弹力为Ba杆受到的安培力为Ca、b杆与弹簧组成的系统机械能减少量为QD弹簧具有的弹性势能为图-1(17全国)如图-2,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场
4、垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是APQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向BPQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向CPQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向DPQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向 图-2(16四川)如图-3所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,
5、外力F与金属棒速度v的关系是FF0kv(F0、k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为FA,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图像可能正确的有()图-3图-4.( 15济南二模)如图-5所示的竖直平面内,水平条形区域I和内有方向垂直竖直面向里的匀强磁场,其宽度均为d,I和之间有一宽度为h的无磁场区域,hd。一质量为m、边长为d的正方形线框由距区域I上边界某一高度处静止释放,在穿过两磁场区域的过程中,通过线框的电流及其变化情况相同。重力加速度为g,空气阻力忽略不计。则下列说法正确的是( )A线框进入区域I时与离开区域I时的电流方
6、向相同B线框进入区域时与离开区域时所受安培力的方向相同C线框有可能匀速通过磁场区域ID线框通过区域I和区域产生的总热量为Q=2mg(d+h) 图-5.(17天津) 如图-6所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是(Aab中的感应电流方向由b到aBab 中的感应电流逐渐减小Cab所受的安培力保持不变Dab所受的静摩擦力逐渐减小图-6. (15盐城).如图-7所示,两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B,磁场区域的
7、宽度均为a。正三角形导线框ABC从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是()图-7 (15东城区二练)如图-8所示,水平放置的光滑平行金属导轨MN,PQ处于竖直向下的足够大的匀强磁场中,导轨间距为L,导轨的右端接有阻值为R的电阻,一根质量为m,电阻为r的金属棒垂直导轨放置,并与导轨接触良好。现使金属棒以一定初速度向左运动,它先后通过位置a,b后,到达位置c处刚好静止。已知磁场的磁感应强度为B,金属棒通过a、b处的速度分别为间距离等于b,c间距离,导轨的电阻忽略不计。下列说法中正确的是 A金属棒运动到a处时的加
8、速度大小为B金属棒运动到b处时通过电阻的电流方向由N指向Q C金属棒在ab过程中与bc过程中通过电阻的电荷量相等D金属棒在a处的速度va是其在b处速度vb的倍图-8(15成都三诊)如图-9所示,矩形平面导线框abcd位于坚直平面内,水平边ab长,竖直边bc和,线框质量为m,电阻为R。线框下方有一磁感应强度为B、方向与线框平面垂直的匀强磁场区域,该区域的上、下边界PP和QQ均与ab平行,两边界间的距离为H,H。让线框从dc边距边界PP的距离为h处自由下落,已知在dc边进入磁场后、ab边到达边界PP前的边速度为,则( )图-9A当dc边刚进磁场时,线框速度为B当ab边刚到达边界PP时,线框速度为C
9、当dc边刚到达边界QQ时,线框速度为D从线框开始下落到dc边刚到达边界QQ的过程中,线框产生的焦耳热为(15衡水).如图-10所示,正方形导线框ABCD、abcd的边长均为L,电阻均为R,质量分别为2m和m,它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端,且正方形导线框与定滑轮处于同一竖直平面内。在两导线框之间有一宽度为2L、磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。开始时导线框ABCD的下边与匀强磁场的上边界重合,导线框abcd的上边到匀强磁场的下边界的距离为L。现将系统由静止释放,当导线框ABCD刚好全部进入磁场时,系统开始做匀速运动。不计摩擦和空气阻力,则 ( )图-10A.两线框刚开始做
10、匀速运动时轻绳上的张力=mgB系统匀速运动的速度大小;C两线框从开始运动至等高的过程中所产生的总焦耳热D导线框abcd通过磁场的时间10. (17全国)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直边长为0.1 m、总电阻为0.005 的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行,如图-11(a)所示已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t0时刻进入磁场线框中感应电动势随时间变化的图线如图-11(b)所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正)下列说法正确的是()图-11A磁感应强度的大小为0.5 TB导线框运动速度的大小为0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向
11、外D在t0.4 s至t0.6 s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1 N计算题(共70分)(15海南)(10分)如图-12,两平行金属导轨位于同一水平面上,相距,左端与一电阻R相连;整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向竖直向下。一质量为m的导体棒置于导轨上,在水平外力作用下沿导轨以速度匀速向右滑动,滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为,重力加速度大小为g,导轨和导体棒的电阻均可忽略。求:(1)电阻R消耗的功率;(2)水平外力的大小。图-12(16全国)(12分)如图-13所示,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度
12、为l的金属杆置于导轨上t0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为.重力加速度大小为g.求:(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;(2)电阻的阻值 图-1313(15天津)(18分)如图-14所示,“凸”字形硬质金属线框质量为m,相邻各边互相垂直,且处于同一竖直平面内,ab边长为l,cd边长为2l,ab与cd平行,间距为2l。匀强磁场区域的上下边界均水平,磁场方向垂直于线框所在平面。开始时,
13、cd边到磁场上边界的距离为2l,线框由静止释放,从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前,线框做匀速运动,在ef、pq边离开磁场后,ab边离开磁场之前,线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q。线框在下落过程中始终处于原竖直平面内,且ab、cd边保持水平,重力加速度为g;求:(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的 几倍(2)磁场上下边界间的距离H图-1414(17江苏)(16分)如图-15所示,两条相距的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为的电阻.质量为的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域的磁感应强度大小为、方向竖直向下.当该
14、磁场区域以速度匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为.导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求:(1)刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小;(2)刚扫过金属杆时,杆的加速度大小;(3)刚要离开金属杆时,感应电流的功率.图-1515(16全国)(14分)如图-16,两固定的绝缘斜面倾角均为,上沿相连两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B
15、,方向垂直于斜面向上,已知两根导线刚好不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为,重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑求:()(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小;(2)金属棒运动速度的大小图-16选做题16(15广东七校)如图-17,导线ab、cd跨接在电阻不计,足够长光滑的导轨上,ab的电阻为2R,cd电阻为R,整个装置放置于匀强磁场中。当cd在外力F1作用下,匀速向右运动时,ab在外力F2的作用下保持静止。则F1、F2及两导线的端电压Uab、Ucd的关系为( )图-17AF1 F2 BF1F2 CUab Ucd DUabUcd17.(15盐城).两根电阻不计的平行
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