高考物理一輪復(fù)習(xí)專題10.13與實(shí)際相關(guān)的電磁感應(yīng)問(wèn)題千題精練

PAGEPAGE6專題10.13與實(shí)際相關(guān)的電磁感應(yīng)問(wèn)題一．選擇題1．磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測(cè)線圈，當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．其E－t關(guān)系如圖所示．如果只將刷卡速度改為eq\f(v0,2)，線圈中的E－t關(guān)系圖可能是()【參考答案】D2．(2018·長(zhǎng)興中學(xué)高三模擬)1831年，法拉第在一次會(huì)議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)(圖甲)．它是利用電磁感應(yīng)原理制成的，是人類歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)．圖乙是這個(gè)圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣良好接觸．使銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻R中就有電流通過(guò)．若所加磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，回路的總電阻恒定，從左往右看，銅盤沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，CRD平面與銅盤平面垂直，下列說(shuō)法正確的是()A．電阻R中沒(méi)有電流流過(guò)B．銅片C的電勢(shì)高于銅片D的電勢(shì)C．保持銅盤不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場(chǎng)，則銅盤中有電流產(chǎn)生D．保持銅盤不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場(chǎng)，則CRD回路中有電流產(chǎn)生【參考答案】C3．(2018·吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)轉(zhuǎn)筆(PenSpinning)是一項(xiàng)用不同的方法與技巧、以手指來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)筆的休閑活動(dòng)．轉(zhuǎn)筆深受廣大中學(xué)生的喜愛(ài)，其中也包含了許多的物理知識(shí)，假設(shè)某轉(zhuǎn)筆高手能讓筆繞其上的某一點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列有關(guān)該同學(xué)轉(zhuǎn)筆中涉及的物理知識(shí)的敘述正確的是()A．筆桿上的點(diǎn)離O點(diǎn)越近的，做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度越小B．筆桿上的各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的C．若該同學(xué)使用中性筆，筆尖上的小鋼珠有可能因快速的轉(zhuǎn)動(dòng)做離心運(yùn)動(dòng)被甩走D．若該同學(xué)使用的是金屬筆桿，且考慮地磁場(chǎng)的影響，由于筆桿中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此金屬筆桿兩端一定不會(huì)形成電勢(shì)差【參考答案】AC【名師解析】筆桿上各點(diǎn)的角速度相同，根據(jù)a＝ω2r可知，筆桿上的點(diǎn)離O點(diǎn)越近的，做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度越小，選項(xiàng)A正確；筆桿上的各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由筆桿對(duì)該點(diǎn)的作用力提供的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若該同學(xué)使用中性筆，且轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)快，則筆尖上的小鋼珠有可能因快速的轉(zhuǎn)動(dòng)做離心運(yùn)動(dòng)被甩走，選項(xiàng)C正確；若考慮地磁場(chǎng)的影響，由于筆桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能要切割磁感線而使金屬筆桿兩端形成電勢(shì)差，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．二．計(jì)算題1.(15分)（2018江蘇揚(yáng)州期末）實(shí)驗(yàn)小組想要探究電磁剎車的效果，在遙控小車底面安裝寬為L(zhǎng)、長(zhǎng)為2.5L的N匝矩形線框abcd，總電阻為R，面積可認(rèn)為與小車底面相同，其平面與水平地面平行，小車總質(zhì)根據(jù)閉合電路歐姆定律得：I=E/R…⑦根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：E=BLv…⑧根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：L=vt…⑨由⑤⑥⑦⑧⑨得：t==10s…⑩4.（2008·天津）磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具．它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下模型，固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長(zhǎng)邊MN長(zhǎng)為l平行于y軸，寬度為d的NP邊平行于x軸，如題20-A6圖1所示．列車軌道沿Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為λ，最大值為B0，如題12-A6圖2所示，金屬框同一長(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場(chǎng)以速度v0沿Ox方向勻速平移．設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi)，MM、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略，并忽略一切阻力．列車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時(shí)刻速度為v（v＜v0）．⑴簡(jiǎn)要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理；⑵為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力，寫(xiě)出MM、PQ邊應(yīng)處于磁場(chǎng)中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式；⑶計(jì)算在滿足第⑵問(wèn)的條件下列車速度為v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大?。怯捎跐M足⑵問(wèn)條件，則MM、PQ邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0且方向總相反，經(jīng)短暫的時(shí)間Δt，磁場(chǎng)沿Ox方向平移的距離為v0Δt，同時(shí)，金屬框沿Ox方向移動(dòng)的距離為vΔt．因?yàn)関0＞v，所以在Δt時(shí)間內(nèi)MN邊掃過(guò)磁場(chǎng)的面積S＝(v0－v)lΔt在此Δt時(shí)間內(nèi)，MN邊左側(cè)穿過(guò)S的磁通量移進(jìn)金屬框而引起框內(nèi)磁通量變化ΔΦMN＝B0l(v0－v)Δ同理，該Δt時(shí)間內(nèi)，PQ邊左側(cè)移出金屬框的磁通引起框內(nèi)磁通量變化ΔΦPQ＝B0l(v0－v)Δ故在Δt內(nèi)金屬框所圍面積的磁通量變化ΔΦ＝ΔΦMN＋ΔΦPQ根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小根據(jù)閉合電路歐姆定律有根據(jù)安培力公式，MN邊所受的安培力FMN＝B0IlPQ邊所受的安培力FPQ＝B0Il根據(jù)左手定則，MM、PQ邊所受的安培力方向相同，此時(shí)列車驅(qū)動(dòng)力的大小F＝FMN＋FPQ＝2B0Il聯(lián)立解得：5.（2004天津理綜）磁流體發(fā)電是一種新型發(fā)電方式，題13-5圖1和圖2是其工作原理示意圖。圖1中的長(zhǎng)方體是發(fā)電導(dǎo)管，其中空部分的長(zhǎng)、高、寬分別為、、，前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可略的導(dǎo)體電極，這兩個(gè)電極與負(fù)載電阻相連。整個(gè)發(fā)電導(dǎo)管處于圖2中磁場(chǎng)線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為的高溫、高速電離氣體沿導(dǎo)管向右流動(dòng)，并通過(guò)專用管道導(dǎo)出。由于運(yùn)動(dòng)的電離氣體受到磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速隨磁場(chǎng)有無(wú)而不同。設(shè)發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速處處相同，且不存在磁場(chǎng)時(shí)電離氣體流速為，電離氣體所受摩擦阻力總與流速成正比，發(fā)電導(dǎo)管兩端的電離氣體壓強(qiáng)差維持恒定，求：（1）不存在磁場(chǎng)時(shí)電離氣體所受的摩擦阻力F多大；（2）磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E的大小；（3）磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電導(dǎo)管的輸入功率P。（3）磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電導(dǎo)管的輸入功率由能量守恒定律得故。6．（2011重慶理綜）有人設(shè)計(jì)了一種可測(cè)速的跑步機(jī)，測(cè)速原理如題13-10圖所示，該機(jī)底面固定有間距為L(zhǎng)、長(zhǎng)度為d的平行金屬電極。電極間充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且接有電壓表和電阻R。絕緣橡膠帶上鍍有間距為d的平行細(xì)金屬條，磁場(chǎng)中始終僅有一根金屬條，且與電極接觸良好，不計(jì)金屬電阻，若橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表讀數(shù)為U，求：⑴橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)的速率；⑵電阻R消耗的電功率；⑶一根金屬條每次經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域克服安培力做的功?！久麕熃馕觥浚?）設(shè)電動(dòng)勢(shì)為E，橡膠帶運(yùn)動(dòng)速率為v。由：E＝BLv，E＝U得：v＝eq\F(U,BL)（2）設(shè)電功率為P，則P＝eq\F(U2,R)（3）設(shè)電流強(qiáng)度為I，安培力為F，克服安培力做的功為W。I＝eq\F(U,R)，F(xiàn)＝BIL，W＝Fd得：W＝eq\F(BLUd,R)7．（16分）如圖所示為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置的示意圖，一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、截面積為正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面積為A的小噴口，噴口離地面的高度為h。管道中有一絕緣活塞，在活塞的中部和上部分別嵌有兩根金屬棒a、b，其中棒b的兩端與一電壓表相連，整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)棒a中通有垂直紙面的恒定電流I時(shí)，活塞向右勻速推動(dòng)液體人噴口水平射出，液體落地離噴口的水平距離為s。若液體的密度為ρ，不計(jì)所有阻力，求：（1）活塞移動(dòng)的速度；（2）該裝置的功率；（3）磁感強(qiáng)度B的大?。唬?）若在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)電壓表的讀數(shù)變小，試分析其可能的原因。（2）設(shè)裝置功率為P，Δt時(shí)間內(nèi)有質(zhì)量的液體從噴口射出④⑤∴P=∴⑥(3)∵P