09-13年真题12-13年部分城区模拟试题汇编九电磁感应(部分答案)

1/5九、电磁感应1（2010年）在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡1L和2L分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R．闭合开关S后，调整R，使1L和2L发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I．然后，断开S．若t时刻再闭合S，则在t前后的一小段时间内，正确反映流过1L的电流1i、流过2L的电流2i随时间t变化的图像是()2、(2009年19)．如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点（图中未标出）穿出。若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子bA．穿出位置一定在O′点下方B．穿出位置一定在O′点上方C．运动时，在电场中的电势能一定减小D．在电场中运动时，动能一定减小3、(2009年)23．（18分）单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）。由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极a和c,a,c间的距离等于测量管内径D，测量管的轴线与a、c的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时，在电极a、c的间出现感应电东势E，并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q。设磁场均匀恒定，磁感应强度为B。(1)已知330.40,20510,0.12/DmBTQs，设液体在测量管内各处流速相同，试求E的大小（取3.0）(2)一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值。但实际显示却为负值。经检查，原因是误将测量管接反了，既液体由测量管出水口流入，从如水口流出。因为已加压充满管道。不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法；(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为.Ra、c间导电液体的电阻r随液体电阻率色变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。试以E、R。r为参量，给出电极a、c间输出电压U的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。答案：（1）1.0×10-3V（2）见解析（3）(/)EUIrR，见解析4、（2011年）19．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L，小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是2/5A．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈的自然系数较大5、（2012年19.）物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图，她把一个带铁芯的线圈I、开关S和电源用导终连接起来后.将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某司学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均末动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是A.线圈接在了直流电源上.B.电源电压过高.C.所选线圈的匝数过多，D.所用套环的材料与老师的不同6、（2013朝阳二模）如图1所示，虚线MN、M′N′为一匀强磁场区域的左右边界，磁场宽度为L，方向竖直向下。边长为l的正方形闭合金属线框abcd，以初速度v0沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动，经过一段时间线框通过了磁场区域。已知lL，甲、乙两位同学对该过程进行了分析，当线框的ab边与MN重合时记为t=0，分别定性画出了线框所受安培力F随时间t变化的图线，如图2、图3所示，图中S1、S2、S3和S4是图线与t轴围成的面积。关于两图线的判断以及S1、S2、S3和S4应具有的大小关系，下列说法正确的是A．图2正确，且S1S2B．图2正确，且S1=S2C．图3正确，且S3S4D．图3正确，且S3=S47、2013海淀二模查漏补缺)17．如图2所示，MN和PQ为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，垂直导轨放置金属棒ab与导轨接触良好。N、Q端接变压器的初级线圈，变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C。在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场，若用IR、IL、Ic分别表示通过R、L和C的电流，则下列判断中正确的是A．若IR=0、IL=0、IC=0，则ab棒一定处于静止B．若IR≠0、IL≠0、IC=0，则ab棒一定做匀速运动C．若IR≠0、IL≠0、IC=0，则ab棒一定做匀变速运动D．若IR≠0、IL≠0、IC≠0，则ab棒一定在某一中心位置附近做简谐运动8、24A．(20分)据报道，北京首条磁悬浮列车运营线路已经完成前期准备工作，正待命开工。磁悬浮列车它的驱动系统可简化为如图12模型：固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长边MN长为l，平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图甲所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为λ，最大值为B0，即B=B0sin（2πx），如图乙所示。金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移。列车在驱动系统作用下沿Ox方向匀速行驶，速度为v(vv0)。列车所受总阻力虽然很小但不能忽略。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略。（1）可以证明，当线框宽度d=λ/2时，列车可以获得最大驱动力，求驱动力的最大值；（2）由于列车与磁场的相对运动，驱动力大小在随时间变化。写出驱动力大小随时间的变化关系式；（3）为了列车平稳运行，设计方案是在此线框前方合适位置再加一组与线框MNPQ同样的线框M'N'P'Q'，两线框间距离满足一定条件时，列车可以获得恒定的驱动力。求恒定驱动力大小及在两线框不重叠的情况下两组线框的MN与M'N'边的最小距离。（1）为使列车获得最大驱动力，MN、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的位置，这会使得金属框中感应电动势最大，电流最强，也会使得金属框长边受到的安培力最大。此时线框中总的感应电动势为Em=2B0l（v0-v）图2abBMNPQRLC乙x/mB/T0B0-B0λ2λN甲xyzOMPQ图123/5相应的，根据闭合电路欧姆定律Im=RvvBREm)(200设此时现况MN边受到的安培力为Fm，根据安培力公式F=BIl最大驱动力Fm=2B0ImlFm=RvvlB)(40220（2）从MN边在x=0处开始计时，MN边到达x坐标处，磁场向右移动了v0t设此时线框中总的感应电动势为e，则e=2B0l（v0-v）sin（2πtvx0）相应的，感应电流为i=RlB02（v0-v）sin（2πtvx0）驱动力：F=RlB2204（v0-v）sin2（2πtvx0）（3）为了使驱动力不随时间变化，即需要消除牵引力表达式中随时间变化部分，此时只需线框M'N'P'Q'所受力满足F'=RlB2204（v0-v）cos2（2πtvx0）从而使得F总=RlB2204（v0-v）sin2（2πtvx0）+RlB2204（v0-v）cos2（2πtvx0）F总=RlB2204（v0-v）不随时间变化即MN边受力最大时，M'N'受力最小，而MN边受力最小时，M'N'受力最大，即M'N'边与MN边最少相距3λ/49、（2013年门头沟）23.（18分）有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用。图1中，线圈的匝数为n，ab长度为L1，bc长度为L2。图2是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是900。某次测试时，外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动，电刷端和端接电流传感器，电流传感器记录的图象如图3所示(I为已知量)，取边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻。不计线圈转动轴处的摩擦（1）求线圈在图2所示位置时，产生电动势E的大小，并指明电刷和哪个接电源正极；（2）求闭合电路的总电阻和外力做功的平均功率；（3）为了能够获得更多的电能，依据所学的物理知识，请你提出改进该装置的三条建议MNtiab0tMNRP090图2NSadO2NSO1abcdNM图1图30itI4/5解：（1）（1分）（1分）（2分）根据右手定则，M端是电源正极（1分）（2）电流：（1分）（2分）线圈转动一个周期时间内，产生电流的时间是半周期（1分）外力平均功率（2分）（1分）（3）增加磁感应强度；增加线圈匝数；增加磁场区域面积；适当增加线圈面积；变成多组线圈等（6分）（答对一条2分）10、（2013年丰台二模）22.（16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了1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R＝2Ω的电阻。磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度为0.4T。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。金属棒沿导轨由静止开始下滑。(g=10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)判断金属棒下滑过程中产生的感应电流方向；(2)求金属棒下滑速度达到5m/s时的加速度大小；(3)当金属棒下滑速度达到稳定时，求电阻R消耗的功率。11、（西城区2013年高三二模）（16分）如图所示，光滑金属直轨道MN和PQ固定在同一水平面内，MN、PQ平行且足够长，两轨道间的宽度L＝0.50m。平行轨道左端接一阻值R=0.50Ω的电阻。轨道处于磁感应强度大小B＝0.40T，方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。一导体棒ab垂直于轨道放置。导体棒在垂直导体棒且水平向右的外力F作用下向右匀速运动，速度大小v=5.0m/s，导体棒与轨道始终接触良好并且相互垂直。不计轨道和导体棒的电阻，不计空气阻力。求（1）通过电阻R的电流大小I；（2）作用在导体棒上的外力大小F；（3）导体棒克服安培力做功的功率安P。（1）导体棒ab切割磁感线BLvE=1.0V【3分】由闭合电路的欧姆定律A0.2REI【3分】（2）导体棒ab受到安培力N4.0BILF安【2分】由于导体棒ab匀速运动，满足：安FF【2分】所以，作用在导体棒上的外力N4.0F【2分】（3）导体棒克服安培力的功率W0.2vFP安安【4分】vnBLE12221LvREIILnBLR21RIP221221ILnBLP21LnBLEBMabBRFPQN5/512、（2013年西城物理一模）（18分）如图1所示，两根间距为l1的平行导轨PQ和MN处于同一水平面内，左端连接一阻值为R的电阻，导轨平面处于竖直向上的匀强磁场中。一质量为m、横截面为正方形的导体棒CD垂直于导轨放置，棒到导轨左端PM的距离为l2，导体棒与导轨接触良好，不计导轨和导体棒的电阻。（1）若CD棒固定，已知磁感应强度B的变化率tB随时间t的变化关系式为tktBsin，求回路中感应电流的有效值I；（2）若CD棒不固定，棒与导轨间最大静摩擦力为fm，磁感应强度B随时间t变化的关系式为B=kt。求从t=0到CD棒刚要运动，电阻R上产生的焦耳热Q；（3）若CD棒不固定，不计CD棒与导轨间的摩擦；磁场不随时间变化，磁感应强度为B。现对CD棒施加水平向右的外力F，使CD棒由静止开始向右以加速度a做匀加速直线运动。请在图2中定性画出外力F随时间t变化的图象，并求经过时间t0，外力F的冲量大小I。1（2013年东城高三物理第二次综合练习23）如图所示，在质量为M＝0.99kg的小车上，固