2020高三物理电磁感应专题练习

电磁感应作业11.目前金属探测器已经广泛应用于各种安检、高考及一些重要场所。关于金属探测器的下列有关论述正确的是()A．金属探测器可用于月饼生产中，用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中B．金属探测器能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物，是因为探测器的线圈中能产生涡流C．使用金属探测器的时候，应该让探测器静止不动，探测效果会更好D．能利用金属探测器检测考生是否携带手机等违禁物品，是因为探测器的线圈中通有直流电2．[多选]如图甲所示，边长L＝0.4m的正方形线框总电阻R＝1Ω(在图中用等效电阻画出)，方向垂直纸面向外的磁场充满整个线框平面。磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，则下列说法中正确的是()A．回路中电流方向沿逆时针方向B．线框所受安培力逐渐减小C．5s末回路中的电动势为0.08VD．0～6s内回路中产生的电热为3.84×10－2J3.(·桐乡凤鸣高级中学期中)某实验小组利用如图所示装置，探究感应电流的产生条件。图中A是螺线管，条形磁铁的S极置于螺线管内，磁铁保持静止状态，B为灵敏电流计，开关K处于断开状态，电路连接和各仪器均正常。下列关于实验现象的说法错误的是()A．K闭合前，通过螺线管的磁通量为零B．K闭合瞬间，通过螺线管的磁通量不变C．K闭合瞬间，灵敏电流计指针不发生偏转D．K闭合，抽出磁铁过程中，灵敏电流计指针发生偏转4.[多选]如图所示，是研究自感通电实验的电路图，L1、L2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开开关S。重新闭合开关S，则()A．闭合瞬间，L1立刻变亮，L2逐渐变亮B．闭合瞬间，L2立刻变亮，L1逐渐变亮C．稳定后，L和R两端电势差一定相同D．稳定后，L1和L2两端电势差不相同5.涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法中正确的是()A．涡流的磁场总是与线圈的磁场方向相反B．涡流的大小与通入线圈的交流电频率无关C．待测工件可以是塑料或橡胶制品D．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力6.实验装置如图所示，在铁芯F上绕着两个线圈A、B。如果通过线圈A中的电流i和时间t的关系如各选项图所示，在t1～t2这段时间内，A、B、C、D四种情况中，在线圈B中观察不到感应电流的是()7．[多选]如图所示是一个非接触式电源供应系统，左侧线圈连接小灯泡，右侧线圈接电源。它是基于电磁感应原理，可以实现无线电力传输。下列说法正确的是()A．只要右侧线圈中输入电流，左侧小灯泡中就会有电流B．只有右侧线圈中输入变化的电流，左侧小灯泡中才会有电流C．右侧线圈中电流越大，左侧线圈中感应电动势越大D．右侧线圈中电流变化越快，左侧线圈中感应电动势越大8.铺设海底金属油气管道时，焊接管道需要先用感应加热的方法对焊口两侧进行预热，将被加热管道置于感应线圈中，当感应线圈中通以电流时管道发热。下列说法中正确的是()A．管道发热是由于线圈中的电流直接流经管道引起的B．感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热加热管道的C．感应线圈中通以恒定电流时也能在管道中产生电流D．感应线圈中通以正弦交流电在管道中产生的涡流也是交流电9.[多选]如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为L，电阻不计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒的质量分别为ma＝m，mb＝2m，电阻值分别为Ra＝R，Rb＝2R。b棒静止放置在水平导轨上足够远处，与导轨接触良好且与导轨垂直；a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放，运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g，则()A．a棒刚进入磁场时回路中的感应电流为BL2ghRB．a棒刚进入磁场时，b棒受到的安培力大小为B2L22gh3RC．a棒和b棒最终稳定时的速度大小为2gh3D．从a棒开始下落到最终稳定的过程中，a棒上产生的焦耳热为29mgh10.[多选]如图所示，在电阻不计的边长为L的正方形金属框abcd的cd边上接两个相同的电阻，平行金属板e和f通过导线与金属框相连，金属框内两虚线之间有垂直于纸面向里的磁场，同一时刻各点的磁感应强度B大小相等，B随时间t均匀增加，已知ΔBΔt＝k，磁场区域面积是金属框面积的二分之一，金属板长为L，板间距离为L。质量为m，电荷量为q的粒子从两板中间沿中线方向以某一初速度射入，刚好从f板右边缘射出。不计粒子重力，忽略边缘效应。则()A．金属框中感应电流方向为abcdaB．粒子带正电C．粒子初速度为L2kqmD．粒子在e、f间运动增加的动能为14kL2q11.[多选]某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用。他将一条形磁铁放在水平转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边，当转盘(及磁铁)转动时，引起磁感应强度传感器测量值周期性地变化，该变化的周期与转盘转动周期一致。经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图象。该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈，当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时，按照这种猜测()A．在t＝0.1s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化B．在t＝0.15s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化C．在t＝0.1s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值D．在t＝0.15s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值12.[多选]现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，它的基本原理如图甲所示。上、下是电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动，电磁铁线圈中电流产生的感生电场可使电子加速，电磁铁线圈电流按如图乙所示的正弦规律变化，其正方向规定为图甲所示的方向。图甲中上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，要电子沿逆时针方向加速运动后击靶，则电子枪向环形真空室注入电子的时刻为()A．t＝0B．t＝T4C．t＝T2D．t＝3T412345678910111213.(2019·绍兴调研)如图(a)所示，两根足够长的平行光滑导轨间距为d，倾角为α，轨道顶端连有一阻值为R的定值电阻，用力将质量为m、电阻也为R的导体棒CD固定于离轨道顶端l处。整个空间存在垂直轨道平面向上的磁场，磁感应强度B的变化规律如图(b)所示(图中B0、t1已知)，在t＝t1时刻撤去外力，之后导体棒下滑距离x后达到最大速度，导体棒与导轨接触良好，不计导轨电阻，重力加速度为g。求：(1)0～t1时间内通过导体棒CD的电流大小和方向；(2)导体棒CD的最大速度vm；(3)导体棒CD加速运动的时间和该过程中导体棒产生的焦耳热Q。14.(2018·宁波十校联考)如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高度均为d，两者间距也为d，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，质量为m的水平金属杆从距磁场Ⅰ上边界h处由静止释放，进入磁场Ⅰ时的速度大小和进入磁场Ⅱ时的速度大小相等。金属杆在导轨间的电阻为r，与导轨接触良好且始终保持水平，导轨上端连接一个定值电阻R，不计其余电阻和空气阻力，重力加速度为g。求：(1)金属杆离开每个磁场区域时的速度大小；(2)穿过每个磁场区域过程中金属杆上产生的焦耳热；(3)求穿过每个磁场区域所需的时间。15．(2018·金华十校联考)如图所示，水平面上有一个质量为m，边长为L，电阻为R的正方形金属框abcd。金属框ab边与磁场边缘平行，以初速度v0垂直磁场边缘进入矩形匀强磁场区域Ⅰ，磁场区域Ⅰ的水平面光滑，金属框进入磁场区域Ⅰ过程中，金属框的速度v与金属框ab边进入磁场的位移x的关系是v＝v0－kx(x＜L，k已知)。当金属框ab边刚进入磁场区域Ⅱ后，就受到恒定的摩擦力，动摩擦因数为μ，金属框cd边离开磁场区域Ⅱ时恰好静止。磁场区域Ⅰ的磁场方向垂直水平面向下，磁场区域Ⅱ的磁场方向垂直水平面向上，两磁场区域的磁感应强度大小相等，两磁场区域的宽度均为d(d＞L)。求：(1)磁场区域Ⅰ的磁感应强度B；(2)从金属框ab边刚进入磁场区域Ⅱ到金属框cd边离开磁场区域Ⅱ的时间t；(3)从金属框ab边刚进入磁场区域Ⅰ到金属框cd边离开磁场区域Ⅱ的过程中克服安培力所做的功。16.如图所示，一对平行的粗糙金属导轨固定于同一水平面上，导轨间距L＝0.2m，左端接有阻值R＝0.3Ω的电阻，右侧平滑连接一对弯曲的光滑轨道。水平导轨的整个区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小B＝2.0T。一根质量m＝0.4kg，电阻r＝0.1Ω的金属棒ab垂直放置于导轨上，在水平向右的恒力F作用下从静止开始运动，当金属棒通过位移x＝9m时离开磁场，在离开磁场前已达到最大速度。当金属棒离开磁场时撤去外力F，接着金属棒沿弯曲轨道上升到最大高度h＝0.8m处。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.1，导轨电阻不计，棒在运动过程中始终与轨道垂直且与轨道保持良好接触，取g＝10m/s2。求：(1)金属棒运动的最大速率v；(2)金属棒在磁场中速度为v2时的加速度大小；(3)金属棒在磁场区域运动过程中，电阻R上产生的焦耳热。17．(2019·“超级全能生”联考)如图所示，一个半径为r＝0.4m的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长为r的金属棒ab的a端位于圆心，b端与圆形导轨接触良好。从a端和圆形金属导轨分别引出两条导线与倾角为θ＝37°、间距为l＝0.5m的平行金属导轨相连。质量m＝0.1kg、电阻R＝1Ω的金属棒cd垂直导轨放置在平行导轨上，并与导轨接触良好，且棒cd与两导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5。导轨间另一支路上有一规格为“2.5V0.3A”的小灯泡L和一阻值范围为0～10Ω的滑动变阻器R0。整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B＝1T。金属棒ab、圆形金属导轨、平行导轨及导线的电阻不计，从上往下看金属棒ab做逆时针转动，角速度大小为ω。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2。(1)当ω＝40rad/s时，求金属棒ab中产生的感应电动势E1，并指出哪端电势较高；(2)在小灯泡正常发光的情况下，求ω与滑动变阻器接入电路的阻值R0间的关系；(已知通过小灯泡的电流与金属棒cd是否滑动无关)(3)在金属棒cd不发生滑动的情况下，要使小灯泡能正常发光，求ω的取值范围。18．(2018·桐乡模拟)“电磁炮”如图甲所示，其原理结构可简化为如图乙所示的模型：两根无限长、光滑的平行金属导轨MN、PQ固定在水平面内，相距为l。“电磁炮”弹体为质量为m的导体棒ab，垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，弹体在轨道间的电阻为R。整个装置处于竖直向下匀强磁场中，磁感应强度大小为B。“电磁炮”电源的电压能自行调节，用以保证“电磁炮”匀加速发射，其中可控电源的内阻为r。不计空气阻力，导轨的电阻不计。(1)要使炮弹向右发射，判断通过弹体电流的方向；(2)若弹体从静止加速到v过程中，通过弹体的电流为I，求该系统消耗的总能量；(3)把此装置左端电源换成电容为C的电容器，导轨与水平面成θ放置(如图丙所示)，弹体由静止释放，某时刻速度为v1，求此过程安培力的冲量；(4)弹体的速度从v1变化到v2的过程中，电容器吸收的能量ΔE。19．(2018·浙江省“七彩阳光”联盟联考)如图所示，间距为L的平行光滑导轨P、Q，位于大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，质量为m、电阻为R、长度也为L的两相同导体棒ab和cd分别垂直于导轨放置，导体棒cd右侧存在阻尼介质，受到的阻尼力与棒cd运动速度大小成正比，比例系数k＝B2L22R。t＝0时，棒ab以初速度v0向右运动；当棒ab的位移为x0时，两导体棒速度达到相同。不计导轨电阻及阻尼介质对电路的影响，导轨足够长。求：(1)t＝0时导体棒ab和cd的加速度；(2)棒ab的位移为x0时导体棒cd的位移x和速度v的大小