2017年高三物理一模 电磁感应专题汇编

`1上海市各区县2017届高三物理试题电磁感应专题分类精编一、选择题1、（2017宝山第9题）如图所示，直导线MN与闭合线框abcd位于同一平面，要使导线框中产生方向为abcd的感应电流，则直导线中电流方向及其变化情况应为（）（A）电流方向为M到N，电流逐渐增大（B）电流方向为N到M，电流逐渐增大（C）电流方向为M到N，电流大小不变（D）电流方向为N到M，电流逐渐减小2、（2017虹口第6题、杨浦区第8题）如图所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流，若（）（A）金属环向上运动，则环中产生顺时针方向的感应电流（B）金属环向下运动，则环中产生顺时针方向的感应电流（C）金属环向左侧直导线靠近，则环中产生逆时针方向的感应电流（D）金属环向右侧直导线靠近，则环中产生逆时针方向的感应电流3、（2017静安第12题）左图虚线上方是有界匀强磁场，扇形导线框绕垂直于框面的轴O以角速度逆时针匀速转动，线框中感应电流方向以逆时针为正，则能正确反映线框转动一周感应电流随时间变化的图像是（）4、（2017黄浦第12题）如图所示，I、III为两匀强磁场区，I区域的磁场方向垂直纸面向里，III区域的磁场方向垂直纸面向外，磁感强度均为B，两区域中间为宽l的无磁场区II，有边长为L=2l的正方形金属框abcd置于I区域，ab边与磁场边界平行，以I、II区域分界处为坐标原点O。现使金属框向右匀速移动，在ab边从x=0到x=3l的过程中，能定性描述线框中感应电流随位置变化关系的是（）MNadcb左右`25、（2017闵行第10题）如图所示，条形磁铁放在光滑的斜面上（斜面固定不动），用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为F1；当导线中通有电流时，发现弹簧的伸长量减小，设此时磁铁对斜面的压力为F2。则（）（A）F1F2，A中电流方向向内（B）F1F2，A中电流方向向外（C）F1F2，A中电流方向向内（D）F1F2，A中电流方向向外6、（2017浦东新区第5题）“研究感应电流方向”的实验装置如图所示，下列对实验现象描述正确的（）（A）条形磁铁N极朝下，插入螺线管的过程中，通过电流计G的感应电流方向为a→b（B）条形磁铁S极朝下，插入螺线管的过程中，通过电流计G的感应电流方向为b→a（C）条形磁铁N极朝下，拔出螺线管的过程中，通过电流计G的感应电流方向为a→b（D）条形磁铁S极朝下，拔出螺线管的过程中，通过电流计G的感应电流方向为a→b二、填空Oil2l3l4lxOil2l3l4lxOil2l3l4lxOil2l3l4lx（A）（B）（C）（D）badcBBIIIIIIOxGab`31、（2017奉贤第16题）如图所示，竖直放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与弹性环轴线重合，现将弹性圆环均匀向外扩大，则穿过弹性圆环的磁通量将（选填“增大”、“不变”或“减小”），从上向下看，弹性圆环中的电流方向为（选填“顺时针”、“没有”或“逆时针”），弹性圆环受到的安培力方向为（选填“沿半径向外”、“没有”或““沿半径向内”）。三、计算1、（2017宝山第19题）如图所示，质量为m的跨接杆可以无摩擦地沿水平的平行导轨滑行，两轨间宽为L，导轨与电阻R连接，放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。杆从x轴原点以大小为v0、水平向右的初速度滑行，直至停止，已知杆在整个运动过程中速度v和位移x的函数关系是v＝v0－B2L2mRx。杆及导轨的电阻均不计。（1）试求杆所受的安培力F随其位移x变化的函数式；（2）证明杆在整个运动过程中动能的增量ΔEk等于安培力所做的功WF；（3）求出杆在整个运动过程上通过电阻R的电量。Rx0v0`42、（2017奉贤第20题）如图所示，足够长的光滑金属导轨EF、PQ固定在竖直面内，轨道间距L=1m，底部接入一阻值为R=0.4Ω的定值电阻，上端开口，处于垂直导轨面向外的磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中。一质量为m=0.5kg的金属棒ab与导轨接触良好，ab连入导轨间的电阻r=0.1Ω，电路中其余电阻不计。现用一质量为M=2kg的物体通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与ab相连。在电键S打开的情况下，由静止释放M，当M下落高度h=1.0m时细绳突然断了，此时闭合电键S。运动中ab始终垂直导轨，并接触良好。不计空气阻力，取g=10m/s2。求：（1）当M下落高度h=1.0m时，ab速度的大小；（2）请说明细绳突然断后ab棒的大致运动情况；（3）当ab棒速度最大时，定值电阻R的发热功率。3、（2017虹口第17题）某同学设计了电磁健身器，简化装置如图所示。两根平行金属导轨相距l＝0.50m，`5倾角θ＝53°，导轨上端接一个R＝0.05Ω的电阻。在导轨间长d＝0.56m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0T。质量m＝4.0kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与轻的拉杆GH相连。CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s＝0.24m。一位健身者用F＝80N的恒力沿绳拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，不计其它电阻、摩擦力，以及拉杆和绳索的质量。求：（1）CD棒进入磁场时速度v的大小；（2）通过数据计算，说明CD棒进入磁场后的运动情况。（3）若某位健身者的力气比较大，使用这套健身器材为了能达到较好的锻炼效果，是否一定要对装置做出改进或调节？给出理由。（4）某健身者锻炼过程中，没有保持80N的恒定拉力。若测出CD棒到达磁场上边缘时的速度为2m/s，CD棒每次上升过程中，电阻产生的焦耳热Q＝22.4J。这位健身者为了消耗8000J的热量，约需完成以上动作多少次？4、（2017黄浦第20题）如图所示，足够长、固定的直角金属轨道左侧倾角θ1=20°，右侧倾角θ2=70°，轨道宽均为L=0.6m。整个装置位于B=1T匀强磁场中，磁场方向垂直于右侧轨道平面向上。金属棒ab、RBθCDθHGdsl`6cd分别垂直于轨道放在左、右两侧轨道上。t=0时刻由静止释放两棒，同时在cd棒上施加一平行于右侧轨道的外力F，使cd开始沿右侧轨道向下做加速度a=0.5m/s2的匀加速运动。已知ab、cd棒的质量m1=0.25kg、m2=0.1kg，电阻R1=1.5Ω、R2=0.5Ω，其余电阻不计，两棒与轨道间的动摩擦因数均为μ=0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力的大小。（重力加速度g取10m/s2，sin70°=0.94，cos70°=0.34）（1）请通过分析、计算、推理，说明ab棒会始终静止在左侧轨道上的理由。（2）请通过分析、计算、推理，描述施加在cd棒上的外力F随时间t的变化情况。5、（2017嘉定长宁第17题）如图所示，一对足够长平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距为L，左侧接两个阻值为R、额定功率为P的相同灯泡甲和乙，其中乙灯泡处于断开状态。有一质量为m、电阻为r的金属棒静止且与两轨道垂直地放在轨道上，轨道的电阻忽略不计。整个装置处于垂直轨道平面竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场中。现用一恒定的外力沿轨道方向拉金属棒，最终甲灯泡刚好正常发光，请回答如下问题：（1）简述金属棒做什么运动？（2）最终金属棒运动的速度是多少？（3）在甲灯泡正常发光后，闭合开关K，则在闭合K的瞬间金属棒的加速度是多少？（4）在甲灯泡正常发光后，闭合开关K，再经过足够长的时间，灯泡甲的电功率为多大？6、（2017静安第20题）如图所示，在竖直平面内有一质量为M的Π形线框abcd，水平边bc长为L，电阻为r，竖直边ab与cd的电阻不计；线框的上部处于与线框平面垂直的匀强磁场Ⅰ区域中，磁感应强度为B1，磁场Ⅰ区域的水平下边界（图中虚线）与bc边的距离为H。质量为m、电阻为3r的金属棒20°70°Babcd`7PQ用可承受最大拉力为3mg的细线悬挂着，静止于水平位置，其两端与线框的两条竖直边接触良好，并可沿着竖直边无摩擦滑动。金属棒PQ处在磁感应强度为B2的匀强磁场Ⅱ区域中，B2的方向与B1相同。现将Π形线框由静止释放，当bc边到达磁场Ⅰ区域的下边界时，细线刚好断裂，重力加速度为g。则从释放Π形线框至细线断裂前的整个过程中：（1）感应电流的最大值是多少？（2）Π形线框下落的最大速度是多少？（3）金属棒PQ产生的热量是多少？（4）请分析说明：Π形线框速度和加速度的变化情况，求出加速度的最大值和最小值。7、（2017浦东新区第19题）如图（a）所示，宽度为L的足够长光滑金属导轨水平固定在磁感应强度为B、范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上。现有一根质量为m、电阻为R的金属棒MN放置在金属导轨上，金属棒MN始终与导轨接触良好且垂直，不计导轨电阻。`8（1）若金属棒MN在水平向右的力F的作用下以速度v向右匀速运动，请判断通过MN棒的电流方向，并利用能的转化和能量守恒定律，通过推导证明棒MN产生的感应电动势E=BLv；（2）若金属棒MN在水平恒力F的作用下由静止开始运动，试从速度、加速度两个角度通过分析、推理、计算来描述金属棒MN的运动状态；（3）若给金属棒MN向右的初速度同时施加一水平外力，使金属棒MN向右做匀减速直线运动，此过程中，外力随时间的变化关系图线如图（b）所示（以初速度方向为正方向），图线与横、纵坐标交点分别为t0、F0。求金属棒MN的加速度大小a和初速度v0。答案：一、选择1、（2017宝山第9题）B2、（2017虹口第6题、杨浦第8题）D3、（2017静安第12题）A4、（2017黄浦第12题）A5、（2017闵行第10题）C6、（2017浦东新区第5题）C二、填空1、（2017奉贤第16题）减小顺时针沿半径向内三、计算FNMB图（a）图（b）t0tF0F0`91、（2017宝山第19题）（14分）（1）（4分）BILF，F＝B2L2vR，F＝B2L2R（v0－B2L2mRx）（2）（6分）2021mvEk，当0v时x最大，设最大值为Mx，MxmRLBv2200，220LBmRvxM，021180cos)(21MFxFFW，220022)0(21LBmRvRvLBWF，2021mvWF，FkWE（3）（4分）BLvIR，QIt，BLvBLxQtRR，所以，MBLxQR，Q＝mv0BL2、（2017奉贤第20题）（1）根据机械能守恒定律，对M、N系统减少的重力势能等于系统增加的动能，得到21(1)()()222()2(20.5)10123/220.5MmghMmvMmghvmsMm（分）（分）（2）先向上做加速度减小的减速运动（2分），到速度为零后向下做加速度减小的加速运动，最终匀速运动。（2分）（3）向下匀速时：222222()0.5100.510/0.51BLvmgRrmgvmsRrBL23m/s故整个过程中向下匀速时速度最大，最大速度为10m/s（2分）20.5110100.40.11000.440BLvIARrPIRw（2分）答：（1）当M下落高度h=1.0m时，ab速度的大小为3.46m/s；（2）先向上做加速度减小的减速运动，到速度为零后向下做加速度减小的加速运动，最终匀速运动。（3）当ab棒速度最大时，定值电阻R的发热功率为40W。3、（2017虹口第17题）（14分）（1）CD棒进入磁场前，牛顿定律：F–mgsinθ＝ma（1分）`10解出：a＝Fm－g·sinθ＝20－10×0.8＝12m/s（1分）由匀变速公式2as＝vt2－v02，解出v＝2as＝2×12×0.24m/s＝2.4m/s（1分）（2）CD棒刚进入磁场时，感应电动势E＝Blv＝2.4V，