高考物理考前冲刺预测专题9:电磁感应.doc
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2011高考物理考前冲刺预测专题9:
电磁感应
一、选择题(共10小题,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。
全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错的或不答的得0分)
1.水平放置的金属框架cdef处于如图1所示的匀强磁场中,金属棒ab置于光滑的框架上且接触良好,从某时刻开始磁感应强度均匀增加,现施加一外力使金属棒ab保持静止,则金属棒ab受到的安培力是( )
A.方向向右,且为恒力
B.方向向右,且为变力
C.方向向左,且为变力
D.方向向左,且为恒力
2.现将电池组、滑线变阻器、带铁心的线圈A、线圈B、电流计及如下图连接,在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转。
由此可以推断( )
A.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转
B.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央
D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向
3.如图2所示,两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中,磁场垂直于导轨所在平面向里,金属棒ab可沿导轨自由滑动,导轨一端跨接一个定值电阻R,导轨电阻不计,现将金属棒沿导轨由静止向右拉、若保持拉力恒定,当速度为v时,加速度为,最终以速度2v做匀速运动;若保持拉力的功率恒定,当速度为v时,加速度为,最终也以2v做匀速运动,则( )
A.
B.
C.
D.
图2
4.电子感应加速度是利用变化磁场产生的电场来加速电子的。
在圆形磁场的两极之间有一环行真空室,用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场,从而在环形室内产生很强的电场,使电子加速,被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动,设法把高能电子引入靶室,横使其进一步加速,在一个半径为r的电子感应加速器中,电子在被加速的t秒内获得的能量为E,这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的,磁通量从零增加到,则下列说法正确的是( )
A.环形室内的感应电动势为
B.电子在被加速的t秒内获得能量为E而底子要绕行周
C.电子在被加速的t秒内获得能量为E的过程中,电场力做功为E
D.电子在被加速的t秒内获得能量为E的过程中,电场力做功为
5.如图3中的甲所示,abcd为导体做成的框架,其平面与水平面成角,质量为m的导体棒PQ与ad、bc接触良好,回路的总电阻为R,整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中,磁场的磁感应强度B随时间t的变化情况如图3中的乙所示(设图甲中B的方向为正方向)。
若PQ始终静止,关于PQ与框架间的摩擦力在0-时间内的变化情况,以下对摩擦力变化情况的判断可能的是( )
A.一直增大 B.一直减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小
6.如图4所示,两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面,导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路,导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧,两棒的中间用细线绑住,它们的电阻均为R,回路上其余部分的电阻不计,在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场,开始时,导体棒处于静止状态,剪断细线后,导体棒在运动过程中( )
A.回路中有感应电动势
B.两根导体棒所受安培力的方向相同
C.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒,机械能守恒
D.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒,机械能不守恒
图4
7.物理实验中,常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电量,如图5所示,探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。
已知线圈的匝数为n,面极为S,线圈与冲击电流计组成的回路总电阻为R。
若将线圈放在被测匀强磁场中,开始线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转1800,冲击电流计测出通过线圈的电量为q,由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为( )
A.
B.
C.图5
D.
8.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框原先整个置于有界匀强磁场内,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行,现使线框沿四个不同方向匀速平移出磁场,如图6所示,线框移出磁场的整个过程( )
A.四种情况下流过ab边的电流的方向都相同
B.①图中流过线框的电量与v的大小无关
C.②图中线框的电功率与v的大小成正比
D.③图中磁场力对线框的功与成正比
图6
9.弹簧的上端固定,下端挂一根质量为m的磁铁,在磁铁下端放一个固定的闭合金属线圈,将磁铁抬到弹簧原长处由静止开始释放,使磁铁上下振动时穿过线圈。
已知弹簧的劲度系数为k,弹簧的伸长量x与弹性势能的关系为,则线圈产生的焦耳热的总量是()
A.0B.C.D.
10.如图7所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd,b、d间连有一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计。
MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R。
整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内),现对MN施力使它沿导轨方向以速度v向右做匀速运动。
令U表示MN两端电压的大小,则()
图7
A.流过固定电阻R的感应电流由b到d
B.流过固定电阻R的感应电流由d到b
C.流过固定电阻R的感应电流由b到d
D.流过固定电阻R的感应电流由d到b
二、填空题(共2小题,共30把答案填在题中的横线上)
11.一种测量血管中血流速度仪器的原理如图8所示,在动脉血管左右两侧安装电极并连接电压表,设血管直径是2.00mm,磁场的磁感应强度为0.080T,电压表测出的电压为0.10mV,则血流速度大小为 m/s(取两位有效数字)
12.有一个被称为“千人震”的趣味物理小实验,实验是用一节电动势为1.5V的新干电池,几根导线,开关和一个用于日光灯上的镇流器,几位做这个实验的同学手拉手成一串,另一同学将电池、镇流器、开关用导线将它们首、尾两位同学两个空着的手相连, 如图9所示,在开关通或断时,就会连成一串的同学都有触电感觉,该实验原理是 ;人有触电感觉时开关是接通还是开关是断开的瞬间 ,因为 。
13.如图10所示,水平铜盘半径为r,置于磁感强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,铜盘绕过中心轴以角速度ω做匀速圆周运动,铜盘的中心及边缘处分别用滑片与一理想变压器的原线圈相连,理想变压器原副线圈匝数比为n,变压器的副线圈与一电阻为R的负载相连,则变压器原线圈两端的电压为______________,通过负载R的电流为____________。
三、计算题(共4小题,共80分解答下列各题时,应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤。
只写最后答案的不得分。
有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
)
14.如图11所示在半径为R的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直纸面向里,圆周正下方有小孔C与平行金属板M、N相通,两板间距为d,两板与电动势为E的电源连接,一带电量为-q、质量为m的带电粒子(重力忽略不计),开始时静止于C孔正下方紧靠N板的A点,经电场加速后从C孔进入磁场,并以最短的时间从C孔射出。
已知带电粒子与筒壁的碰撞无电量损失,且每次碰撞时间极短,碰后以速率返回,求:
(1)筒内磁场的磁感应强度大小;
(2)带电粒子从A点出发至第一次回到A点所经历的时间;
15..如图12所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直,线圈匝数n=40,电阻r=0.1,长=0.05m,宽=0.04m,角速度,磁场的磁感应强度T,线圈两端外接电阻R=9.9,的用电器和一个交流电流表。
求:
(1)线圈中产生的最大感应电动势;
(2)电流表的读数;
(3)用电器的功率
16.如图13所示,平行的光滑金属导轨EF和GH相距L,处于同一竖直平面内,GE间解有阻值为R的电阻,轻质金属杆ab长为2L,近贴导轨数值放置,离b端0.5L处固定有质量为m的小球,整个装置处于磁感应强度为B并与导轨平面垂直的匀强磁场中,当ab杆由静止开始紧贴导轨绕b端向右倒下至水平位置时,球的速度为v,若导轨足够长,导轨及金属杆电阻不计,求在此过程中:
(1)通过电阻R的电量;
(2)R中通过的最大电流强度.
17.如图14所示,磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中有一折成30°角的足够长的金属导轨,导轨平面垂直于磁场方向。
一条长度的直导线MN垂直ob方向放置在轨道上并接触良好。
当MN以v=4m/s从导轨O点开始向右平动时,若所有导线单位长度的电阻。
求:
经过时间后:
(1)闭合回路的感应电动势的瞬时值?
(2)闭合回路中的电流大小和方向?
(3)MN两端的电压
15.解:
(1)感应电动势的最大值:
(2)由欧姆定律得电流的最大值:
=0.16A
电流的有效值=0.11A
(3)用电器上消耗的电功率:
16.解:
(1)ab脱离EF前,电路中的磁通量的变化为
平均感应电动势为,
有
(2)ab脱离EF时,回路中通过电流最大,即,
ab脱离EF后,电路中不在有电流,并且ab倒下过程中只有小球的重力做功,机械能守恒,即
ab上各处切割磁感线的速度是不同的,其等效切割速度应等于ab中点的速度
联立解得
17.解:
(1)经过时间后,MN运动的距离为,由图可知直导线MN在闭合回路中的有效长度为,
此时感应电动势的瞬时值:
(V)
(2)此时闭合回路中的总长度为:
闭合回路中的总电阻:
根据全电路的欧姆定律,电流大小:
(A),由右手定律可得电流方向在闭合回路中是逆时针方向
(3)此时MN中不在闭合回路中的导线MP的长度为
产生的电动势(V)
在闭合回路中的导线PN两端电压(V)
所以MN两端的电压
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