北京市各区2023年高三物理模拟试题分类汇编:
选修3-2电磁感应(一)
(2011丰台二模) 如图所示,匀强磁场中有两条水平放置的电阻可忽略的光滑平行金属轨道,轨道左端接一个阻值为r的电阻,r两端与电压传感器相连。一根导体棒(电阻为r)垂直轨道放置,从t=0时刻起对其施加一向右的水平恒力f,使其由静止开始向右运动。用电压传感器瞬时采集电阻r两端的电压u,并用计算机绘制出u---t图象。
若施加在导体棒上的水平恒力持续作用一段时间后撤去,那么计算机绘制的图象可能是。
答案:a (2011海淀二模)如图2所示,一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间,铝框可以绕竖直的转轴自由转动。转动手柄使磁铁绕竖直的转轴旋转,观察到铝框会随之转动。
对这个实验现象的描述和解释,下列说法中正确的是。
a.铝框的转动方向与蹄形磁铁的转动方向一定是相同的。
b.铝框的转动快慢与蹄形磁铁的转动快慢总是一致的。
c.铝框转动到其平面与磁场方向垂直的位置时,铝框中的感应电流最大。
d.铝框转动到其平面与磁场方向平行的位置时,铝框两个竖直边受到的磁场力均为零。
答案:a(2011东城二模)如图所示,相距为d的两水平虚线p1、p2表示方向垂直纸面向里的匀强磁场的上下边界,磁场的磁感应强度为b。正方形线框abcd的边长为l(la.线框克服安培力所做的功为mgd
b.线框克服安培力所做的功为mgl
c.线框的最小速度为。
d.线框的最小速度为。
(2011朝阳二模)如图所示的电路中,a1、a2是完全相同的灯泡,线圈l的自。
感系数较大,它的电阻与定值电阻r相等。下列说法正确。
的是( )a.闭合开关s,a1先亮、a2后亮,最后它们一样亮。
b.闭合开关s,a1、a2始终一样亮。
c.断开开关s,a1、a2都要过一会才熄灭。
d.断开开关s,a2立刻熄灭,a1过一会才熄灭。
答案:c (2011朝阳二模)如图甲所示,电路的左侧是一个电容为c的电容器,电路的右侧是一个环形导体,环形导体所围的面积为s。在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示。
则在0一t0时间内电容器。
a.上极板带正电,所带电荷量为。
b.上极板带正电,所带电荷量为。
c.上极板带负电,所带电荷量为。
d.上极板带负电,所带电荷量为。
答案:a (2011西城二模)一个足够长的竖直放置的磁铁结构如图所示。在图1中磁铁的两个磁极分别为同心的圆形和圆环形。
在两极之间的缝隙中,存在辐射状的磁场,磁场方向水平向外,某点的磁感应强度大小与该点到磁极中心轴的距离成反比。用横截面积一定的细金属丝制成的圆形单匝线圈,从某高度被无初速释放,在磁极缝隙间下落的过程中,线圈平面始终水平且保持与磁极共轴。线圈被释放后,a.线圈中没有感应电流,线圈做自由落体运动。
b.在图1俯视图中,线圈中感应电流沿逆时针方向。
c.线圈有最大速度,线圈半径越大,最大速度越小。
d.线圈有最大速度,线圈半径越大,最大速度越大。
答案:d (2011海淀二模)(16分)如图10所示,由粗细均匀、同种金属导线构成的长方形线框abcd放在光滑的水平桌面上,线框边长分别为l和2l,其中ab段的电阻为r。在宽度为2l的区域内存在着磁感应强度为b的匀强磁场,磁场的方向竖直向下。
线框在水平拉力的作用下以恒定的速率v通过匀强磁场区域,线框平面始终与磁场方向垂直。求:
1)**框的cd边刚进入磁场时,ab边两端的电压uab;
2)为维持线框匀速运动,水平拉力f的大小;
3)**框通过磁场的整个过程中,bc边金属导线上产生的电热qbc。
答案:(16分)
解:(1)cd边进入磁场时产生的感应电动势为。
2分)整个回路的电阻 r总=6r1分)
回路中的电流。
2分)ab边两端电压的大小为。
2分)2)为维持线框匀速运动,外力应始终等于安培力,即:f=f安 (2分)
线框所受安培力为。
水平拉力2分)
3)整个线框通过磁场的过程中所经历的时间为。
(2分)整个过程中bc段金属导线上产生的电热为。
3分)用其他方法计算正确的同样给分。
(2011石景山一模)如图1所示,光滑平行金属导轨mn、pq所在平面与水平面成θ角,m、p两端接有阻值为r的定值电阻。阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置,其它部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为b的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上。
从t = 0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力f,由静止开始沿导轨向上运动,运动中棒始终与导轨垂直,且接触良好,通过r的感应电流随时间t变化的图象如图2所示。下面分别给出了穿过回路abpm的磁通量、磁通量的变化率、棒两端的电势差和通过棒的电荷量q随时间变化的图象,其中正确的是。
答案:b (2011西城二模)(16分)如图所示,两根足够长的光滑平行导轨与水平面成θ=60°角,导轨间距为l。将直流电源、电阻箱和开关串联接在两根导轨之间。
整个装置处在磁感应强度为b的匀强磁场中。质量为m的导体棒mn垂直导轨水平放置在导轨上,导体棒与两根导轨都接触良好。重力加速度为g。
1)若磁场方向垂直导轨平面向上,当电阻箱接入电路的电阻为r1时,闭合开关后,导体棒mn恰能静止在导轨上。请确定mn中电流i1的大小和方向;
2)若磁场方向竖直向上,当电阻箱接入电路的电阻为r2时,闭合开关后,导体棒mn也恰能静止在导轨上,请确定mn中的电流i2的大小;
3)导轨的电阻可忽略,而电源内阻、导体棒mn的电阻均不能忽略,求电源的电动势。
答案:(16分)
1)磁场方向垂直于轨道面时,mn受力如答图1所示。(1分)
根据物体平衡条件可得。
f1= mgsin2分)
又安培力 f1=bi1l2分)
解得电流强度 i11分)
电流方向由m指向n2分)
2)磁场方向竖直向上时,mn受力如答图2所示。(1分)
根据物体平衡条件可得。
f2cosθ=mgsin2分)
又安培力 f2=bi2l
解得1分)3)设除电阻箱外,电路中其他电阻为r(定值)。
根据闭合电路欧姆定律,当电阻箱接入电路的电阻为r1时,有i1= (1分)
当电阻箱接入电路的电阻为r2时,有 i2= (1分)
解得 e2分)
(2011昌平二模)(18分)轻质细线吊着一质量为m=0.64kg、边长为l=0.8m、匝数n=10的正方形线圈abcd,线圈总电阻为r=1ω。
边长为l/2正方形磁场区域对称分布**圈下边的两侧,如图(甲)所示。磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化如图(乙)所示,从t=0开始经t0时间细线开始松驰,取g=10m/s2。求:
在0~4s内,穿过线圈abcd磁通量的变化及线圈中产生的感应电动势e;
在前4s时间内线圈abcd的电功率;
求t0的值。
答案:(18分)
解:⑴ 2分)
解得:=0.16wb (2分)
由法拉第电磁感应定律得: (2分)
解得:e =0.4v (2分)
2分)代入数据得:p=0.16w2分)
⑶ 分析线圈受力可知,当细线松弛时有: (2分)
4t (2分)
由图像知:b=1+0.5t,解得:t0=6s (2分)
(2011东城一模)如图所示,正方形闭合导线框处在磁感应强度恒定的匀强磁场中,c、e、d、f为线框中的四个顶点,图(a)中的线框绕e点转动,图(b)中的线框向右平动,磁场足够大。下列判断正确的是。
a.图(a)线框中有感应电流产生,c点电势比d点低。
b.图(a)线框中无感应电流产生,c、d两点电势相等。
c.图(b)线框中有感应电流产生,c点电势比d点低。
d.图(b)线框中无感应电流产生,c、d两点电势相等。
(2011西城一模)如图所示的电路可以用来“研究电磁感应现象”。干电池、开关、线圈a、滑动变阻器串联成一个电路,电流计、线圈b串联成另一个电路。线圈a、b套在同一个闭合铁芯上,且它们的匝数足够多。
从开关闭合时开始计时,流经电流计的电流大小i随时间t变化的图象是。
答案:b (2011海淀零模)如图5所示,水平面内两根光滑的平行金属导轨,左端与电阻r相连接,匀强磁场b竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好。若对金属棒施加一个水平向右的外力f,使金属棒从a位置由静止开始向右做匀加速运动并依次通过位置b和c。
若导轨与金属棒的电阻不计,a到b与b到c的距离相等,则下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是。
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