(江蘇專版)2018年高考物理第二輪復(fù)習(xí)第17講電磁感應(yīng)之電磁推理課后練習(xí)

1、第17講 電磁感應(yīng)之電磁推理題一：如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里的勻強磁場，兩個邊長不等的正方形單匝閉合線圈，分別由同種材料、不同粗細的均勻?qū)Ь€繞制而成，使兩線圈在距離磁場上邊界 h高處由靜止開始自由下落并進入磁場，磁場上、下邊界間距為d,兩線圈最后落到地面上。 在運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁 場上邊界，則下列說法中正確的是（） X K M X M X X：X kkkxM i 1:M M * * 黑 y ,黑黑贏晟、鼻晨3A.兩線圈中產(chǎn)生的焦耳熱可能相等B.兩線圈剛進入磁場時受到的安培力一定不相等C.整個過程中兩線圈的重力做功的功率一定

2、相等D.兩線圈落地時的速度大小不相等題二：如圖所示，水平地面上方矩形虛線區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，兩個閉合單匝線圈分別用同樣的導(dǎo)線繞制而成，其中線圈I是邊長為L的正方形，線圈H是長 2L、寬L的矩形。將兩線圈從同一高度同時由靜止釋放，線圈I下邊進入磁場時，立即做勻速運動。已知兩線圈在整個運動過程中，下邊始終平行于磁場上邊界，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）A.線圈n剛進入磁場時也做勻速運動B.線圈n進入磁場的過程，可能做加速度不斷減小的加速運動C.線圈n進入磁場的過程，可能做加速度不斷減小的減速運動D.線圈n比線圈I先到達地面題三：如圖所示，一個很長的豎直放置的圓柱形磁鐵，在其外部產(chǎn)生

3、一個中心輻射的磁場（磁k 場水平向外），其大小為B -（其中r為輻射半徑一一考查點到圓柱形磁鐵中心軸線的距離，k為常數(shù)）。一個與磁鐵同軸的圓形鋁環(huán)的半徑為R （大于圓柱形磁鐵的半徑），彎成鋁環(huán)的鋁絲的橫截面積為 So圓形鋁環(huán)通過磁場由靜止開始下落，下落過程中圓環(huán)平面始終 水平，已知鋁絲電阻率為 ，密度為 0,則圓形鋁環(huán)下落的最終速度為 。題四：某興趣小組設(shè)計了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場均沿半徑方向。匝數(shù)為 N的矩形線圈abcd的邊長ab cd l、bc ad 2l。線圈以角速度 繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，bc和ad邊同時進入磁場。在磁場中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強度大小

4、均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直。線圈的總電阻為r,外接電阻為 Ro求：(1)線圈切割磁感線時，感應(yīng)電動勢的大小Em ；(2)線圈切割磁感線時，bc邊所受安培力的大小 F 。題五：如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度 B為0.5 T。其方向垂直于傾角為30。的斜面向上。絕緣斜面上固定有光滑金屬導(dǎo)軌MPN電阻忽略不計)，Mffl NP的長度均為2.5 m , MN連線水平，長為3 m。以M時點O為原點、0以x軸建立一維坐標(biāo)系 Ox。一根粗細均勻的 金屬桿CD長度d為3 m、質(zhì)量m為1 kg、電阻R為0.3 ,在拉力F的作用下，從 MN 處以恒定的速度v 1 m/s ,在導(dǎo)軌上沿x軸正向運動(金屬桿

5、與導(dǎo)軌接觸良好)。g取10m/s2。(1)求金屬桿CD運動過程中產(chǎn)生白感應(yīng)電動勢E及運動到x 0.8m處時的電勢差UCD;(2)推導(dǎo)金屬桿 CD從MNfe運動到P點過程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式，并在圖2中 畫出F x關(guān)系圖象；(3)求金屬桿CD從MNfe運動到P點的全過程產(chǎn)生的焦耳熱。題六：如圖所示，在水平面上有一個由固定的兩根光滑金屬桿制成的37。的導(dǎo)軌A5口 BQ在導(dǎo)軌上放置一根和 。述直的金屬桿 CD導(dǎo)軌和金屬桿是用同種材料制成的，且粗細均相 同。單位長度的電阻值均為 0.1 Q/m ,整個裝置位于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B= 0.2 T ,現(xiàn)給棒CD一個水平向右白外力，

6、使 CD棒從t 0時刻從O點開始向右做勻加 速直線運動，運動中 CD棒始終垂直于 OB加速度大小為1 m/s 2。求：(1) t=4 s時，回路中的電流大??；(2) t =4 s時，CD棒上安培力的功率。X X 就 D M X題七：現(xiàn)代科學(xué)研究中常用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場加速電子的設(shè)備。電子感應(yīng)加速器主要有上、 下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成。當(dāng)電磁鐵繞組通以變化的電流時，產(chǎn)生變化的磁場，穿過真空盒所包圍的區(qū)域內(nèi)的磁通量也隨時間變化，這時真空盒空間內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)渦旋電場，電子將在渦旋電場的作用下加速。如圖所示(上圖為側(cè)視圖、 下圖為俯視圖)，若電子被“約束”在半徑為R的圓周上運

7、動，當(dāng)電磁鐵繞組通有圖中所示的電流時()真空室 電電A.若電子沿逆時針運動，保持電流的方向不變，當(dāng)電流增大時，電子將加速 B.若電子沿順時針運動，保持電流的方向不變，當(dāng)電流增大時，電子將加速 C.若電子沿逆時針運動，保持電流的方向不變，當(dāng)電流減小時，電子將加速 D.被加速時電子做圓周運動的周期不變題八：某同學(xué)設(shè)計了一利用渦旋電場加速帶電粒子的裝置，基本原理如圖甲所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極， 磁極之間有一個環(huán)形真空室，帶電粒子在真空室內(nèi)做圓周運動，電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場使粒子加速。(上部分為側(cè)視圖，下部分為俯視圖)若粒子質(zhì)量為 m ,電荷量為q,初速度為零，穿過粒

8、子圓形軌道面積的磁通量 中隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，在 10時刻后，粒子軌道處的磁感應(yīng)強度為B ,粒子始終在半徑為R的圓形軌道上運動，粒子加速過程中忽略相對論效應(yīng)，不計粒子的重力，下I乙A.若被加速的粒子為電子，沿如圖所示逆時針方向加速，則應(yīng)在線圈中通以由a到b的電流B.若被加速的粒子為正電子，沿如圖所示逆時針方向加速，則應(yīng)在線圈中通以由a到b的電流C.在t0時刻后，粒子運動的速度大小為qBRmD.在10時刻前，粒子每加速一周增加的動能為q 0to題九：如圖(a)所示，斜面傾角為 37。，一寬為l 0.43 m的有界勻強磁場垂直于斜面向 上，磁場邊界與斜面底邊平行。在斜面上由靜止釋放一正方

9、形金屬線框，線框沿斜面下滑， 下邊與磁場邊界保持平行。取斜面底邊所在水平面為零勢能面，從線框開始運動到恰好完全進入磁場的過程中，線框的機械能E和位移s之間的關(guān)系如圖(b)所示，圖中、均為直線段。已知線框的質(zhì)量為 m 0.1kg,電阻為R 0.06 ,重力加速度取g 10m/s2。(sin37 0.6, cos37 0.8)求：(1)金屬線框與斜面間的動摩擦因數(shù)；(2)金屬線框剛進入磁場到完全進入磁場所用的時間；(3)金屬線框穿越磁場的過程中，線框中產(chǎn)生的最大電功率(本小題計算結(jié)果保留兩位有 效數(shù)字)。ydt E/J幺小0900R0 0-36 j/m 圖(a )圖(h )題十：如圖所示，光滑斜面

10、的傾角 30 ,在斜面上放置一矩形線框 abcd, ab邊的邊長 li 1m , bc邊的邊長12 0.6m,線框的質(zhì)量 m 1kg,電阻R 0.1 ,線框通過細線 與重物相連，重物質(zhì)量 M 0.2 kg ,斜面上ef線(ef / gh/ ab)的右方有垂直斜面向上 的勻強磁場，磁感應(yīng)強度 B 0.5 T。如果線框從靜止開始運動，進入磁場最初一段時間是 勻速的，ef線和gh線的距離s 11.4 m (取g 10m/s2)。求：(1)線框進入磁場時勻速運動的速度大??；(2) ab邊由靜止開始運動到 gh線處所用的時間to電磁感應(yīng)之電磁推理 題一 ：AD 詳解：設(shè)正方形線圈的邊長為 L,導(dǎo)線橫截面

11、積為 S,材料的密度為 1,電阻率為 2,則 線圈質(zhì)量為m 4 1LS,電阻為R 4 2 L。線圈進入磁場前的過程由機械能守恒定律有Smgh 1mv2 ,得v1 J2gh ,進入磁場時一條邊切割磁感線，感應(yīng)電動勢為E BLv1 ,感應(yīng)電流為IBS須感應(yīng)電流在磁場中受到的安培力大小為F BILB2LS,須,所以安培力的大小取決于線圈的邊長與導(dǎo)線橫截面積的乘積，兩線圈所受安培力有可能相等，B錯誤；線圈進入磁場的過程根據(jù)牛頓第二定律有B2LS 2ghB2 2ghmg F ma ,即 4 1LSg 4 1 LSa ,得 a g ,所以進入磁4 216 1 2場的過程中加速度大小只與線圈材料本身的性質(zhì)有

12、關(guān)，兩線圈的邊長不相等， 進入磁場過程兩線圈的速度變化量不相等， 線圈全部進入磁場后的加速度又等于重力加速度，所以兩個線1圈落地前的速度大小不相等，D正確；由功能關(guān)系有 mg（h d） = -mv2 Q ,線圈進入磁場過程產(chǎn)生的焦耳熱取決于線圈質(zhì)量和落地速度大小，可能相等，A正確；重力做功的功率P mgv,可能相等，C錯誤。題二：C詳解：設(shè)線圈I的質(zhì)量為 解 電阻為R,則線圈n的質(zhì)量為1.5m 電阻為1.5 R,兩線圈剛進 入磁場時的速度相等，設(shè)為 V。 B212v,線圈n剛進入磁場時所由題意可知，線圈I進入磁場時受力平衡，則mg= BIL = B-L-v 4B212v 受的安培力F= 4B

13、L v ,安培力大于重力，線圈n剛進入磁場的一段時間做加速度不斷減R1.5RD項錯。小的減速運動，C項正確；兩線圈剛進入磁場時的速度相等，故線圈I先到達地面,題三：一0gR-k2詳解：當(dāng)圓形鋁環(huán)加速度為零時，有最大速度vm,2. 2此時安培力F BIL vmRo條件可知mg F ,得vm題四：（1） 2NBl2mgR0oLSg WB2L2B2L24N2B2l3(2R rogR2k2 詳解：（1） bc、ad邊的運動速度v -,感應(yīng)電動勢 Em 4NBlv , 2解得 Em 2NBl2 。電流Im -Em,安培力F 2NBIml ,解得F r R題五：(1) 1.5 V (D點電勢高)，一0.6

14、 V(2) F詳解(3) 7.5 J2 2,34N B l OR r12.5 3.75x(0 x 2),圖象見E Bdv=1.5 V。 (D 點電勢詳解：(1)金屬桿CD在勻速運動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 高)當(dāng)x 0.8 m時，金屬桿在導(dǎo)軌間的電勢差為零，設(shè)此時桿在導(dǎo)軌外的長度為l外，則OP x，2 MN 2 ，一l外 d(1 op ) , OP JMP()，得 l外 1.2 m。由楞次定律判斷 D點電勢高，故 CD兩端電勢差UCDBl外v0.6 V 。 一 OP x(2)桿在導(dǎo)軌間的長度l與位置x關(guān)系是ld OP- 3OP_ l _. BlvR R,電流I ,桿受的安培力為F安BIl 7.5

15、 dRi3x,對應(yīng)的電阻Ri為 23.75x ,根據(jù)平衡條件得Fx圖象如圖所示。(3)外力F所做白功 W等于Fx圖線下所圍的面積，即5 12.522J17.5J 。F F安 mgsin 12.5 3.75x(0 x 2),畫出的而桿的重力勢能增加量EP mgOPsin ,全過程產(chǎn)生的焦耳熱 Q WFEP 7.5 Jo題六：(1) 2 A (2) 9.6 W詳解：(1) t=4 s時，磁場的磁感應(yīng)強度為 0.2 T ,金屬桿CD的速度V at, CD移動的12x距離為x at2, CD割磁感線的長度為 L xtan37 , OC勺距離為y ,此時2cos37回路中的總電阻為R (x y L) 0

16、.1,由閉合電路的歐姆定律可得E BLvR R(2)導(dǎo)體棒受到的安培力 F BLI ,則安培力的功率為 P Fv 9.6 Wo題七：A詳解：當(dāng)電磁鐵繞組通有題圖中所示的電流時，由安培定則可知將產(chǎn)生向上的磁場，當(dāng)電磁鐵繞組中電流增大時， 根據(jù)楞次定律和安培定則可知，這時真空盒空間內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感生電場，電子沿逆時針方向運動，電子將加速，選項A正確，選項B、C錯誤；由于電子被“約束”在半徑為 R的圓周上運動，被加速時電子做圓周運動的周期減小，選項D錯誤。題八：ACD詳解：若被加速的粒子為電子， 沿如圖所示逆時針方向加速，根據(jù)左手定則可知磁場方向豎直向上，由右手螺旋定則可知，應(yīng)在線圈中通以由a到

17、b的電流，選項 A正確，B錯誤；在一- 姆 qBR 、一 一，一，t0時刻后，由牛頓第二te律可知 qvB m一,解得v ,即粒子運動的速度大小為 rmqBR ,選項C正確；在10時刻前，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E 0 ,則粒子每加速一mtoto周增加的動能為Ek Eq q-0,選項D正確。to題九：(1) 0.5 (2) 0.125 s(3) 0.43 W詳解：(1)進入磁場前線框減少的機械能等于克服摩擦力所做的功E Wf1,而 E1 0.900 J 0.756 J 0.144J,Wfmgs1cos37，聯(lián)立解得 0.5。(2)金屬線框進入磁場的過程中，減小的機械能等于克服摩擦力和安培力所做的功，

18、機械能仍均勻減小，因此安培力也為恒力，線框做勻速運動，則v2 2asp其中2a g sin 37 g cos37 2 m/s ,可得 v1 1.2 m/s。E2 Wf2 Wa (f Fa)%,其中 E2 0.756 J 0.666 J 0.09 J ,解得 s2 0.15 m , t s2 0.125 s。 V1已212 2(3)線框剛出磁場時速度最大，線框內(nèi)的電功率最大Pm I2R v2,由Rv2 v12 2a(l s2),可解得 v2 1.6 m/s。線框勻速進入磁場時，F(xiàn)amg cos37 mg sin 37 ,可求出Fa 0.2 N ,一一, B2L2v又因為Fa 1 ,聯(lián)立可得Pm0.43 W 。RMg T ,線框abcd受題十：(1) 6 m/s (2) 2.5sEBl1vRR詳解：(1)因為線框進入磁場過程做勻速運動，所以重物受力平衡 力平衡T mg sin F。 ab邊進入磁場，電動勢 E Bl1v ,感應(yīng)電流_B212v培力 Fa BIl1 ,