2015北京各区县高三物理模拟题分类汇编12-电磁感应

2015北京各区县高三物理模拟题分类汇编12—电磁感应dRBdL绝缘橡胶带传送带运动方向金属条金属电极V（15海淀一模）18．某校科技小组的同学设计了一个传送带测速仪，测速原理如图所示。在传送带一端的下方固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直传送带平面（纸面）向里、有理想边界的匀强磁场，且电极之间接有理想电压表和电阻R，传送带背面固定有若干根间距为d的平行细金属条，其电阻均为r，传送带运行过程中始终仅有一根金属条处于磁场中，且金属条与电极接触良好。当传送带以一定的速度匀速运动时，电压表的示数为U。则下列说法中正确的是A．传送带匀速运动的速率为BLUB．电阻R产生焦耳热的功率为rRU2C．金属条经过磁场区域受到的安培力大小为rRBUdD．每根金属条经过磁场区域的全过程中克服安培力做功为RBLUd（15海淀一模反馈）18．某校科技小组的同学设计了一个传送带测速仪，测速原理如图所示，在传送带下方固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直传送带平面（纸面）向里的匀强磁场，且电极间接有理想电压表和电阻R，传送带背面固定有若干根间距为d的平行细金属条，传送带运行过程中磁场中始终仅有一根金属条，且金属条随传送带通过磁场区域时与电极接触良好。不计金属条的电阻，若传送带匀速运动时，电压表读数为U。则下列说法中不正确的是A．传送带匀速运动的速率为BLUB．金属条每次经过磁场区域全过程中，电阻R产生焦耳热为RU2C．金属条经过磁场区域的过程中其受到的安培力大小为RBULD．金属条每次经过磁场区域全过程中，克服安培力做功为RBLUd（15海淀一模）19．如图所示，一根空心铝管竖直放置，把一枚小圆柱形的永磁体从铝管上端由静止释放，经过一段时间后，永磁体穿出铝管下端口。假设永磁体在铝管内下落过程中始终沿着铝管的轴线运动，不与铝管内壁接触，且无翻转。忽略空气阻力，则下列说法中正确的是dRBdL绝缘橡胶带传送带运动方向金属条金属电极V2015北京各区县高三物理模拟题分类汇编12—电磁感应空心铝管永磁体空心铝管永磁体A．若仅增强永磁体的磁性，则其穿出铝管时的速度变小B．若仅增强永磁体的磁性，则其穿过铝管的时间缩短C．若仅增强永磁体的磁性，则其穿过铝管的过程中产生的焦耳热减少D．在永磁体穿过铝管的过程中，其动能的增加量等于重力势能的减少量（15海淀一模反馈）19-1．如图所示，一根空心铝管竖直放置，把一枚小圆柱形的永磁体从距离铝管上端为h处由静止释放，经过一段时间后，永磁体穿出铝管下端口。假设永磁体在铝管内下落过程中始终沿着铝管的轴线运动，不与铝管内壁接触，且无翻转。忽略空气阻力，则下列说法中正确的是A．若仅增大h，则永磁体穿出铝管时的速度一定变大B．若仅增大h，则永磁体穿过铝管的过程中产生的焦耳热减少C．在永磁体穿过铝管的过程中，永磁体一定做匀加速运动D．在永磁体穿过铝管的过程中，一定有机械能转换成电能（15西城一模）16．如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是（15东城一模）24．（20分）（1）如图所示匝数n=60的线圈绕在变压器的闭合铁芯上，通过A、B两端在线圈内通有随时间变化的电流。有两个互相连接的金属环，细环的电阻是粗环的3倍，将细环套在铁芯的另一端。已知某一时刻细环和粗环的连接处CD间的电压U=0.2V，并知道粗环的电阻R=1.0Ω，求此时刻线圈AB的感应电动势。（CD间距很小；可认为磁感线都集中在铁芯内）（2）变压器的线圈是由金属线绕制成的，若在短时间内吸热过多来不及散热就会损坏。现对粗细均匀的电阻线通以直流电的情况进行讨论：设通电产生的焦耳热与电阻线升高的温度之间满足如下关系：QkcmT，其中c表示物体的比热，m为物体的质量，TIIIIABCDNSNSSNSNA/kgBCD2015北京各区县高三物理模拟题分类汇编12—电磁感应表示升高的温度，k为大于1的常数。请你选择一些物理量，通过论述和计算证明“为避免升温过快，若电流越大，电阻线应该越粗”。（说明自己所设物理量的含义）（3）下面请根据以下微观模型来研究焦耳热，设有一段横截面积为S，长为l的直导线，单位体积内自由电子数为n，每个电子电量为e，质量为m。在导线两端加电压U时，电子定向运动，在运动过程中与金属离子碰撞，将动能全部传递给离子，就这样将由电场得到的能量变为相撞时产生的内能。“金属经典电子论”认为，电子定向运动是一段一段加速运动的接替，各段加速都是从定向速度为零开始。根据统计理论知，若平均一个电子从某一次碰撞后到下一次碰撞前经过的时间为t，一秒钟内一个电子经历的平均碰撞次数为t2，请利用以上叙述中出现的各量表示这段导体发热的功率P。（15朝阳一模）22．（16分）如图所示，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，两条光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.40m，左端接有阻值R=0.40Ω的电阻。一质量m=0.10kg、阻值r=0.10Ω的金属棒MN放置在导轨上。金属棒在水平向右的拉力F作用下，沿导轨做速度v=2.0m/s的匀速直线运动。求：（1）通过电阻R的电流I；（2）拉力F的大小；（3）撤去拉力F后，电阻R上产生的焦耳热Q。（15丰台一模）22.（16分）如图所示，在倾角为30°的斜面上，固定一宽度为L=0.25m的足够长平行金属光滑导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器。电源电动势为E=3.0V，内阻为r=1.0Ω。一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.80T。导轨与金属棒的电阻不计，取g=10m/s2。（1）如要保持金属棒在导轨上静止，滑动变阻器接入到电路中的阻值是多少；（2）如果拿走电源，直接用导线接在两导轨上端，滑动变阻器阻值不变化，求金属棒所能达到的最大速度值；（3）在第（2）问中金属棒达到最大速度前，某时刻的速度为10m/s，求此时金属棒的加速度大小。θθabErBR2015北京各区县高三物理模拟题分类汇编12—电磁感应（15丰台一模）24.(20分)变化的磁场可以激发感生电场，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为两个电磁铁，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室内做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，在两极间产生一个由中心向外逐渐减弱、而且变化的磁场，这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是在同一平面内的一系列同心圆，产生的感生电场使电子加速。图1中上部分为侧视图、下部分为俯视图。已知电子质量为m、电荷量为e，初速度为零，电子圆形轨道的半径为R。穿过电子圆形轨道面积的磁通量Φ随时间t的变化关系如图2所示，在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子加速过程中忽略相对论效应。（1）求在t0时刻后，电子运动的速度大小；（2）求电子在整个加速过程中运动的圈数；（3）电子在半径不变的圆形轨道上加速是电子感应加速器关键技术要求。试求电子加速过程中电子轨道处的磁感应强度随时间变化规律。当磁场分布不均匀时，可认为穿过一定面积的磁通量与面积的比值为平均磁感应强度B。请进一步说明在电子加速过程中，某一确定时刻电子轨道处的磁感应强度与电子轨道内的平均磁感应强度的关系。(15石景山一模)22．（16分）如图所示，由粗细均匀、同种金属导线构成的正方形线框abcd放在光滑的水平桌面上，线框边长为L，其中ab段的电阻为R。在宽度也为L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度v通过匀强磁场区域，线框始终与磁场方向垂直且无转动。求：（1）在线框的cd边刚进入磁场时，bc边两端的电压Ubc；（2）为维持线框匀速运动，水平拉力的大小F；（3）在线框通过磁场的整个过程中，bc边金属导线上产生的热量Qbc。Φtt0Φ00图1图2SN真空室电子轨道电子枪图1vLabcdBL2015北京各区县高三物理模拟题分类汇编12—电磁感应K12abRMNPQE（15顺义一模）19．飞机场安检系统中的安检门可以检测出旅客是否带有金属物体,其基本原理如图所示,闭合电键后，当金属物体靠近线圈时，电路中电流发生变化，而非金属物体靠近时则对电路中的电流没有影响，其原因是A．金属物体密度大于非金属物体B．金属物体导热性能强于非金属物体C．金属物体反射电磁波的能力强于非金属物体D．金属物体能形成涡流使线圈中的磁通量发生变化（15顺义一模）23.（18分）如图，在竖直向下的磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L=0.4m。一质量为m=0.2kg、电阻R0=0.5Ω的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。若轨道左端P点接一电动势为E=1.5V、内阻为r=0.1Ω的电源和一阻值R=0.3Ω的电阻。轨道左端M点接一单刀双掷开关K，轨道的电阻不计。求：（1）单刀双掷开关K与1闭合瞬间导体棒受到的磁场力F；（2）单刀双掷开关K与1闭合后导体棒运动稳定时的最大速度vm；（3）导体棒运动稳定后，单刀双掷开关K与1断开，然后与2闭合，求此后能够在电阻R上产生的电热QR和导体棒前冲的距离X。（15通州一模）24．“自发电”地板是利用游人走过此处，踩踏地板发电。地板下有一发电装置，如图1所示，装置的主要结构是一个截面半径为r、匝数为n的线圈，无摩擦地套在磁场方向呈辐射状的永久磁铁槽中。磁场的磁感线沿半径方向均匀对称分布，图2为横截面俯视图。轻质地板四角各连接有一个劲度系数为k的复位弹簧（图中只画出其中的两个），轻质硬杆P将地板与线圈连接，从而带动线圈上下往返运动（线圈不发生形变）便能发电。若线圈所在位置磁感应强度大小为B，线圈的总电阻为R0，现用它向一个电阻为R的小灯泡供电。为便于研究，将某人走过时对板的压力使线圈发生的位移x随时间t变化的规律简化为图3所示。（弹簧始终处在弹性限度内，取线圈初始位置x=0，竖直向下为位移的正方向。线圈运动的过程中，线圈所在处的磁场始终不变）。金属非金属电源电流表线圈图1图2图3图42015北京各区县高三物理模拟题分类汇编12—电磁感应（1）请在图4所示坐标系中画出线圈中感应电流i随时间t变化的图象，取图2中逆时针电流方向为正方向，要求写出相关的计算和判定的过程。（2）t=t0/2时地板受到的压力。（3）求人一次踩踏地板所做的功。(15延庆一模)22.（16分）如图所示，MN、PQ为竖直放置的两根足够长平行光滑导轨，相距为d=0.5m，M、P之间连一个R=1.5Ω的电阻，导轨间有一根质量为m=0.2kg，电阻为r=0.5Ω的导体棒EF，导体棒EF可以沿着导轨自由滑动，滑动过程中始终保持水平且跟两根导轨接触良好。整个装置的下半部分处于水平方向且与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B=2T。取重力加速度g=10m/s2，导轨电阻不计。（1）若导体棒EF从磁场上方某处沿导轨下滑，进入匀强磁场时速度为v=2m/s，a．求此时通过电阻R的电流大小和方向b．求此时导体棒EF的加速度大小（2）若导体棒EF从磁场上方某处由静止沿导轨自由下滑，进入匀强磁场后恰好做匀速直线运动，求导体棒EF开始下滑时离磁场的距离。（15房山一模）24．（20分）法拉第在研究电磁感应现象的过程中发现：“电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比”。这就是著名的法拉第电磁感应定律，请根据定律完成下列问题。（1）如图所示，固定于水平面上的金属框架abcd，处在竖直向下的匀强磁场中。金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。框架的ab与dc平行，bc与ab、dc垂直。MN与bc的长度均为l，在运动过程中MN始终与bc平行，且与框架保持良好接触。磁场的磁感应强度为B。请根据法拉第电磁感应定律，证明金属棒MN中的感应电动势E=Blv；（2）为进一