高中物理--选修3-2电磁感应综合提高题

高中物理选修3-2电磁感应综合提高题第一类问题：电磁感应中的电路问题例题1：（09·山东·21）如图9－2－2所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是(ACD)A．感应电流方向不变B．CD段直导线始终不受安培力C．感应电动势最大值Em＝BavD．感应电动势平均值E=πBav/4解决问题的方法、步骤：(1)找到“等效电源”，分清内外电路和内、外阻大小(2)必要时画出等效电路图(3)运用闭合电路欧姆定律进行相关计算第二类问题：与牛顿运动定律相结合例题2:（09·福建·18）如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为u。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则此过程（BD）A.杆的速度最大值为B.流过电阻R的电量为C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D.恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量解决问题的方法、步骤：(1)认真分析物体的受力情况和初始条件(2)画出物体的受力图(3)运用牛顿运动定律分析物体的运动情况和变化情况（可能达到的稳定状态）(4)单独列方程求解第三类问题：与做功、能量转化相结合例题3：5.(合肥35中2009届高三10月月考物理试卷)水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程(AC)A．安培力对ab棒所做的功不相等B．电流所做的功相等C．产生的总内能相等D．通过ab棒的电量相等解决问题的主要方法Ⅰ、运用功的定义求解Ⅱ、运用功能关系求解Ⅲ、运用能的转化及守恒定律求解第四类问题：与图像问题相结合例题4:10(郴州市2009届高三调研试题)．如图甲所示，一个闭合矩形金属线圈abcd从一定高度释放，且在下落过程中线圈平面始终在竖直平面上。在它进入一个有直线边界的足够大的匀强磁场的过程中，取线圈dc边刚进磁场时t＝0，则描述其运动情况的图线可能是图乙中的(ABC)图像问题一般有两类，一是由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像；二是由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应物理量。第五类问题：电磁感应中导体棒类问题vvvtovtDABBooottC×××××××××乙甲习题1、（05·全国Ⅰ·19）图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（B）习题2、如图,A、B是相同的导线制成的两个互联金属圆环,半径rA=2rB,两圆环间用电阻不计的导线连接,当均匀变化的磁场垂直穿过大环时,a、b两点间电压为U；若让同一均匀变化的磁场垂直穿过B环,则a、b两点间的电压（）A、2UB、U/2C、4UD、U/4习题3、（09·广东物理·18）（15分）如图18（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图18（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计。求0至t1时间内（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。ABab习题4（2008年北京朝阳区二模）如图所示，一质量为m的金属杆ab，以一定的初速度v0从一光滑平行金属轨道的底端向上滑行，轨道平面与水平面成θ角，两导轨上端用一电阻R相连，磁场方向垂直轨道平面向上，轨道与金属杆ab的电阻不计并接触良好。金属杆向上滑行到某一高度后又返回到底端，在此过程中（B）A．上滑过程通过电阻R的电量比下滑过程多B．上滑过程金属杆受到的合外力的冲量比下滑过程大C．上滑过程金属杆受到的安培力的冲量比下滑过程大D．上滑过程和下滑过程金属杆的加速度的最小值出现在同一位置习题5、10（2008届山东泰安市高三期末考试）足够长的光滑金属导轨MN、PQ水平平行固定，置于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放两条金属杆ab、cd，两杆平行且与导轨垂直接触良好。设导轨电阻不计，两杆的电阻为定值。从某时刻起给ab施加一与导轨平行方向向右的恒定拉力F作用，则以下说法正确的是（BD）A．cd向左做加速运动B．ab受到的安培力始终向左C．ab一直做匀加速直线运动D．ab、cd均向右运动，运动后的速度始终不会相等，但最终速度差为一定值习题6.（08·山东·22）两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放．则(AC)A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→bC．金属棒的速度为v时．所受的安培力大小为F=D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少BRabθ习题7、（山东省宁津一中2009届高三测试卷．物理．7）如图15所示，一矩形线框竖直向上进入有水平边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，线框在磁场中运动时只受重力和磁场力，线框平面始终与磁场方向垂直。向上经过图中1、2、3位置时的速率按时间依次为v1、v2、v3，向下经过图中2、1位置时的速率按时间依次为v4、v5，下列说法中一定正确的（AC）A．v1＞v2B．v2＝v3C．v2＝v4D．v4＜v5习题8、（05·上海物理·22）(14分)如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距m1，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为W8，求该速度的大小；(3)在上问中，若R＝2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向．(g取10rn／s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)习题9、（08·上海·10）如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图像是(A)习题10、（08·广东·18）（17分）如图（a）所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L=0.3m．导轨左端连接R＝0.6的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2m．细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为t=0.3,导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度r=1.0m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场（t=0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图（b）中画出．图15123v1v2v3v4v5例1、解析：在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确。根据左手定则可以判断，受安培力向下，B不正确。当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为a，这时感应电动势最大E=Bav，C正确。感应电动势平均值211224BaEBavatv，D正确。考点：楞次定律、安培力、感应电动势、左手定则、右手定则提示：感应电动势公式Et只能来计算平均值，利用感应电动势公式EBlv计算时，l应是等效长度，即垂直切割磁感线的长度。例2解析：当杆达到最大速度vm时，022rRvdBmgFm得22dBrRmgFvm，A错；由公式rRBdLrRSBrRq，B对；在棒从开始到达到最大速度的过程中由动能定理有：KfFE安，其中mgWf，QW安，恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和，C错；恒力F做的功与安倍力做的功之和等于于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和，D对。8、解析：（1）金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律：mamgmgcossin①由①式解得a＝10×(O.6－0.25×0.8)m／s2=4m／s2②(2)设金属棒运动达到稳定时，速度为v，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡0cossinFmgmg③此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率：PFv④由③、④两式解得sm10sm)8.025.06.0(102.08FPv⑤(3)设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为BvBlIR⑥RIP2⑦由⑥、⑦两式解得820.4101PRBTTvl⑧磁场方向垂直导轨平面向上9、解析：在x=R左侧，设导体棒与圆的交点和圆心的连线与x轴正方向成θ角，则导体棒切割有效长度L=2Rsinθ，电动势与有效长度成正比，故在x=R左侧，电动势与x的关系为正弦图像关系，由对称性可知在x=R右侧与左侧的图像对称。10、解析：0－t1（0－0.2s）A1产生的感应电动势：VBDvE18.00.13.06.0电阻R与A2并联阻值：2.0rRrRR并所以电阻R两端电压072.018.03.02.02.0ErRRU并并通过电阻R的电流：ARUI12.06.0072.01t1－t2（0.2－0.4s）E=0,I2=0t2－t3（0.4－0.6s）同理：I3=0.12A