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(二)
(2011朝阳期末)如图所示,在粗糙绝缘水平面上有一正方形闭合金属线框abcd,其边长为l、质量为m,金属线框与水平面的动摩擦因数为μ。虚线框a′b′c′d′内有一匀强磁场,磁场方向竖直向下。开始时金属线框的ab边与磁场的d′c′边重合。
现使金属线框以初速度v0沿水平面滑入磁场区域,运动一段时间后停止,此时金属线框的dc边与磁场区域的d′c′边距离为l。在这个过程中,金属线框产生的焦耳热为。
a. b.c. d.
d(2011房山期末)如图所示,为两个有界匀强磁场,磁感应强度大小均为b,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为l,距磁场区域的左侧l处,有一边长为l的正方形导体线框,总电阻为r,且线框平面与磁场方向垂直,现用外力f使线框以速度v匀速穿过磁场区域,以初始位置为计时起点,规定:电流沿逆时针方向时的电动势e为正,磁感线垂直纸面向里时磁通量φ的方向为正,外力f向右为正。则以下关于线框中的磁通量φ、感应电动势e、外力f和电功率p随时间变化的图象正确的是。
d(2011房山期末)如图甲所示, 光滑且足够长的平行金属导轨mn、pq固定在同一水平面上,两导轨间距l=0.3m。导轨电阻忽略不计,其间连接有固定电阻r=0.
4ω。导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.
2ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度b=0.5t的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。利用一外力f沿水平方向拉金属杆ab,使之由静止开始运动,电压传感器可将r两端的电压u即时采集并输入电脑,获得电压u随时间t变化的关系如图乙所示。
1)试证明金属杆做匀加速直线运动,并计算加速度的大小;[**:学科网zxxk]
2)求第2s末外力f的瞬时功率;
3)如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功为0.3j,求回路中定值电阻r上产生的焦耳热是多少。
1)设路端电压为u,金属杆的运动速度为v,则感应电动势e = blv,……1分。
通过电阻r的电流 ……1分。
电阻r两端的电压u1分。
由图乙可得 u=kt,k=0.10v/s………1分。
解得1分。因为速度与时间成正比,所以金属杆做匀加速运动,加速度。……1分。
用其他方法证明也可以,只要得出加速度a=1m/s2即可给6分)
2)在2s末,速度v2=at=2.0m/s1分。
电动势e=blv2,通过金属杆的电流。
金属杆受安培力 ……1分。
设2s末外力大小为f2,由牛顿第二定律1分。
故2s末时f的瞬时功率 p=f2v2………1分。
p=0.35w1分。
(3) 在2s末, 杆的动能1分。
由能量守恒定律,回路产生的焦耳热 q=w-ek=0.1j ……1分。
根据 q=i2rt,有………1分。
故在r上产生的焦耳热………1分。
(2011昌平期末)如图3所示,在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中,有一个矩形闭合线框abcd,线框平面与磁场垂直。在下列哪种情况,可使线框中产生感应电流。
a.线框沿纸面向右加速运动
b.线框垂直纸面向外运动。
c.线框绕ad边转动。
d.线框绕过d点与纸面垂直的轴,沿纸面顺时针转动[**:学,科,网]
c(2011昌平期末)如图6,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b和下边界d水平。在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平。线圈从水平面a开始下落。
若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时,线圈所受到的磁场力的大小分别为fb、fc和fd,则。
a.fc<fb<fd b.fc<fd<fb
c.fc>fb>fd d. fd>fc>fb
a(2011昌平期末)穿过某闭合回路的磁通量φ随时间t变化的图象分别如图8中的①~④所示,下列说法正确的是
a.图①有感应电动势,且大小恒定不变。
b.图②产生的感应电动势一直在变大。
c.图③在0~t1时间内的感应电动势是t1~t2时间内感应电动势的2倍。
d.图④产生的感应电动势先变大再变小
c(2011昌平期末)如图13所示,水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈abcd,当一竖直放置的条形磁铁的s极从线圈正上方快速靠近线圈时,流过ab边的电流方向为若线圈始终不动,线圈受到的支持力fn与自身重力间的关系是fnmg(选填“>”或“=”
从b到a,>
(2011昌平期末)(3分)用如图14所示的实验装置研究电磁感应现象.当有电流从电流表的正极流入时,指针向右偏转.下列说法哪些是正确的。
a.当把磁铁n极向下插入线圈时,电流表指针向左偏转。
b.当把磁铁n极从线圈中拔出时,电流表指针向左偏转。
c.保持磁铁**圈中静止,电流表指针不发生偏转。
d.磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针向左偏转。
ac(2011昌平期末)(7分)如图17所示,水平u形光滑固定框架,宽度为l=1m,电阻忽略不计,导体棒ab的质量m = 0.2kg、电阻r = 0.5ω,匀强磁场的磁感应强度b = 0.
2t,方向垂直框架平面向上。现用f = 1n的外力由静止开始向右拉ab棒,当ab棒的速度达到5m/s时,求:[**:
z_xx_
1)ab棒所受的安培力的大小;
2)ab棒的加速度大小。
解:(1)根据导体棒切割磁感线的电动势e=blv (1分)
由闭合电路欧姆定律得回路电流 (1分)
ab所受安培力 f安= bil = 0.4n2分)
2)根据牛顿第二定律2分)
得ab杆的加速度a = 3m/s21分)
(2011东城期末)如图甲所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为b,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域在x轴方向宽度均为a,在y轴方向足够宽。现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。若以逆时针方向为电流的正方向,在图乙中,线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是
c(2011东城期末)如图所示,某空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场,分布在半径为a的圆柱形区域内,两个材料、粗细(远小于线圈半径)均相同的单匝线圈,半径分别为r1和r2,且r1>a>r2,线圈的圆心都处于磁场的中心轴线上。若磁场的磁感应强度b随时间均匀减弱,已知,则在任一时刻大小两个线圈中的感应电动势之比为磁场由b均匀减到零的过程中,通过大小两个线圈导线横截面的电量之比为。
(2011东城期末)(12分)如图所示,两根相距为l的金属轨道固定于水平面上,导轨电阻不计;一根质量为m、长为l、电阻为r的金属棒两端放于导轨上,导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ,棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连有阻值为2r的电阻。轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场(a>b),磁感应强度为b。
金属棒初始位于oo’处,与第一段磁场相距2a。求:
1)若金属棒有向右的初速度v0,为使金属棒保持v0的速度一直向右穿过各磁场,需对金属棒施加一个水平向右的拉力。求金属棒不在磁场中受到的拉力f1和在磁场中受到的拉力f2的大小;
2)在(1)的情况下,求金属棒从oo’开始运动到刚离开第n段磁场过程中,拉力所做的功;
3)若金属棒初速度为零,现对其施以水平向右的恒定拉力f,使棒进入各磁场的速度都相同,求金属棒从oo’开始运动到刚离开第n段磁场整个过程中导轨左端电阻上产生的热量。
1)金属棒保持v0的速度做匀速运动。
金属棒不在磁场中。
金属棒在磁场中运动时,电路中的感应电流为i,②
由闭合电路欧姆定律。
由②③可得。
4分)2)金属棒在非磁场区拉力f1所做的功为。
金属棒在磁场区拉力f2所做的功为。
金属棒从oo’开始运动到刚离开第n段磁场过程中,拉力所做的功为。
3分)3)金属棒进入各磁场时的速度均相同,等于从oo’运动2a位移第一次进入磁场时的速度v1,由动能定理有。
要保证金属棒进入各磁场时的初速度(设为v1)都相同,金属棒在磁场中做减速度运动,离开磁场后再做加速度运动。金属棒每经过一段磁场克服安培力所做的功都相同,设为w电;棒离开每一段磁场时速度也相同,设为v2。由动能定理有。
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