物理高考模拟试题分类汇编：电磁感应

1电磁感应1.【2011•西城一模】在图2所示的四个情景中，虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。A、B中的导线框为正方形，C、D中的导线框为直角扇形。各导线框均绕轴O在纸面内匀速转动，转动方向如箭头所示，转动周期均为T。从线框处于图示位置时开始计时，以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流i的正方向。则在图2所示的四个情景中，产生的感应电流i随时间t的变化规律如图1所示的是1.【答案】C2.【2011•西城一模】如图所示，矩形单匝导线框abcd竖直放置，其下方有一磁感应强度为B的有界匀强磁场区域，该区域的上边界PP′水平，并与线框的ab边平行，磁场方向与线框平面垂直。已知线框ab边长为L1，ad边长为L2，线框质量为m，总电阻为R。现无初速地释放线框，在下落过程中线框所在平面始终与磁场垂直，且线框的ab边始终与PP′平行。重力加速度为g。若线框恰好匀速进入磁场，求：（1）dc边刚进入磁场时，线框受安培力的大小F；（2）dc边刚进入磁场时，线框速度的大小υ；（3）在线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中，重力做的功W。2.【解析】（1）由于线框匀速进入磁场，所以线框进入磁场时受安培力的大小F=mg（2）线框dc边刚进入磁场时，感应电动势E=BL1v感应电流REIdc边受安培力的大小F=BIL1又F=mg解得线框速度的大小v=212LBmgR（3）在线框从开始下落到dc边刚进入磁场的过程中，重力做功W1，根据动能定iOtT/2T图1APOBPOBBCDPOBPOB图2adbcPP′BL1L22理得W1=221mv在线框从dc边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程中，重力做功W2，W2=mgL2所以W=W1+W2=4142232LBRgm+mgL23.【2011•承德模拟】在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定导体环中电流的正方向如图1所示，磁场向上为正．当磁感应强度B随时间t按图2变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是：3.【答案】C4.【2011•福州模拟】如图1所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，则在t时刻（）A．线圈中的感应电动势最小B．线圈中的感应电流最大C．穿过线圈的磁通量最大D．穿过线圈磁通量的变化率最小4.【答案】B5.【2011•福州模拟】如图14所示两根电阻忽略不计的相同金属直角导轨相距为l，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面，且都是足够长，两金属杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。回路总电阻为R，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。现使杆ab受到F=5.5+1.25t（N）的水平外力作用，从水平导轨的最左端由静止开始向右做匀加速直线运动，杆ad也同时从静止开始沿竖直导轨向下运动。已知2,0.1,0.4,0.5.AlmmkgRg取10m/s2，求：（1）磁感应强度B的大小；（2）cd杆下落过程达最大速度时，ab杆的速度大小。......I０-I０i/A012345A......I０-I０i/A012345C......I０-I０i/A012345D......I０-I０i/A0t/s12345Bt/st/st/sBI图1图2......B0-B0B/T0t/s123453tRatlB25.1225.【解析】（1）对ab杆：f1=μmabg=5N……当0t时，01abFfam……………得5.0am/s2……………………所以ab杆由静止开始以5.0am/s2的加速度沿导轨匀加速运动BIlF安………………………………EBlv…………………………………………………………………………REI…………………………………………………………………………RatlBF22安…………………………………………………………………根据牛顿第二定律安FF－f1=maba……………………………………联立以上各式，解得……………………………………代入数据，解得B=0.5T……………………………………………………………（2）当cd杆下落过程达到最大速度时，cd杆平衡2cdmgfF安………RvlBLIBF22安………………………………………………………………联立以上两式并代入数据，解得m/s8.0v……………………………………6.【2011•甘肃模拟】如图a所示，虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场，直角扇形导4线框绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω匀速转动。设线框中感应电流方向以逆时针为正，那么在图b中能正确描述线框从图a中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流随时间变化情况的是（）6.【答案】A7.【2011•惠州模拟】在质量为kgM1的小车上,竖直固定着一个质量为kgm2.0，高mh05.0、总电阻100R、100n匝矩形线圈，且小车与线圈的水平长度l相同。现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动，速度为smv/101，随后穿过与线圈平面垂直，磁感应强度TB0.1的水平有界匀强磁场，方向垂直纸面向里，如图（1）所示。已知小车运动(包括线圈)的速度v随车的位移s变化的sv图象如图(2)所示。求:（1）小车的水平长度l和磁场的宽度d（2）小车的位移cms10时线圈中的电流大小I以及此时小车的加速度a（3）线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量Q7.【解析】(1)由图可知，从cms5开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，受安培力作用，小车做减速运动，速度v随位移s减小，当cms15时，线圈完全进入磁场，线圈中感应电流消失，小车做匀速运动。因此小车的水平长度cml10。当cms30时，线圈开始离开磁场，则cmcmd25)530(图aωOB图bi0tAi0tBi0tCi0tD5（2）当cms10时，由图象中可知线圈右边切割磁感线的速度smv/82由闭合电路欧姆定律得线圈中的电流RnBhvREI2解得AAI4.0100805.01100此时线圈所受安培力NNnBIhF205.04.01100小车的加速度22/67.1/2.12)(smsmmMFa（3）由图象可知，线圈左边离开磁场时，小车的速度为smv/23。线圈进入磁场和离开磁场时，克服安培力做功，线卷的动能减少，转化成电能消耗在线圈上产生电热。))((212321vvmMQ解得线圈电阻发热量Q=57.6J8.【2011•海淀一模】在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场B1中，线框平面与磁场垂直，圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根体棒ab，导体棒与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场B2中，该磁场的磁感应强度恒定，方向垂直导轨平面向下，如图10甲所示。磁感应强度B1随时间t的变化关系如图10乙所示，0~1.0s内磁场方向垂直线框平面向下。若导体棒始终保持静止，并设向右为静摩擦力的正方向，则导体所受的摩擦力f随时间变化的图象是图11中的（）8.【答案】D9.【2011•海淀一模】光滑平先金属导轨M、N水平放置，导轨上放置一根与导轨垂直的导体棒PQ。导轨左端与由电容为C的电容器、单刀双掷开关和电动势为E的电源组成的电路相连接，如图13所示。在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）。先将开关接在位置a，使电容器充电并达到稳定后，再将开关拨到位置b，导体棒将会在磁场的作用下开始向右运动，设导轨足够长，则以下说法中正确的是（）6A．空间存在的磁场方向竖直向下B．导体棒向右做匀加速运动C．当导体棒向右运动的速度达到最大时，电容器的电荷量为零D．导体棒运动的过程中，通过导体棒的电荷量QCE9.【答案】AD10【2011•海淀一模】如图19甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S=200cm2，匝数n=1000，线圈电阻r=1.0Ω。线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R=4.0Ω。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图19乙所示，求：（1）在t=2.0s时刻，通过电阻R的感应电流大小；（2）在t=5.0s时刻，电阻R消耗的电功率；（3）0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量。10.【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律，0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流。t1=2.0s时的感应电动势10411)(tSBBntΦnE根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流rREI11解得I1=0.2A（2）由图象可知，在4.0s~6.0s时间内，线圈中产生的感应电动势246222tΦΦntΦnE根据闭合电路欧姆定律，t2=5.0s时闭合回路中的感应电流rREI22=0.8A7电阻消耗的电功率P2=I22R=2.56W（3）根据焦耳定律，0~4.0s内闭合电路中产生的热量Q1=I12(r＋R)Δt1=0.8J4.0~6.0s内闭合电路中产生的热量Q2=I22(r＋R)Δt2=6.4J0~6.0s内闭合电路中产生的热量Q=Q1＋Q2=7.2J11.【2011•海淀一模】磁悬浮列车是一种高速运载工具，它由两个系统组成。一是悬浮系统，利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减小阻力。另一是驱动系统，即利用磁场与固定在车体下部的感应金属线圈相互作用，使车体获得牵引力，图22就是这种磁悬浮列车电磁驱动装置的原理示意图。即在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN，轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2，且B1和B2的方向相反，大小相等，即B1=B2=B。列车底部固定着绕有N匝闭合的矩形金属线圈abcd（列车车厢在图中未画出），车厢与线圈绝缘。两轨道间距及线圈垂直轨道的ab边长均为L，两磁场的宽度均为线圈的ad边长度相同。当两磁场B1和B2同时沿轨道向右运动时，线圈会受到向右的磁场力，带动列车沿轨道运动。已知列车车厢及线圈的总质量为M，整个线圈的电阻为R。（1）假设用两磁场同时水平向右以速度0v做匀速运动来起动列车，为使列车能随磁场运动，求列车所受的阻力大小应满足的条件；（2）设列车所受阻力大小恒为f，假如使列车水平向右以速度v做匀速运动，求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量；（3）设列车所受阻力恒为f，假如用两磁场由静止开始向右做匀加速运动来起动列车，当两磁场运动的时间为t1时，列车正在向右做匀加速直线运动，此时列车的速度为1v，求从两磁场开始运动到列车开始运动所需要的时间t0。11.【解析】（1）列车静止时，电流最大，列车受到的电磁驱动力最大设为Fm，此时，线框中产生的感应电动势E1=2NBLv0线框中的电流I1=RE1整个线框受到的安培力Fm=2NBI1L列车所受阻力大小为RvLBNFf0222mm4（2）当列车以速度v匀速运动时，两磁场水平向右运动的速度为v′，金属框中感应电动势)(2vvNBLE金属框中感应电流RvvNBLI)(28又因为fNBILF2求得2224LBNfRvv当列车匀速运动时，金属框中的热功率为P1=I2R克服阻力的功率为P2=fv所以可求得外界在单位时间内需提供的总能量为E=I2R+fv=22224LBNRffv（3）根据题意分析可得，为实现列车最终沿水平方向做匀加速直线运动，其加速度必须与两磁场由静止开始做匀加速直线运动的加速度相同，设加速度为a，则t1时刻金属线圈中的电动势)(211vatNBLE金属框中感应电流RvatLNBI)(211又因为安培力RvatLBNNBILF)(4211222所以对列车，由牛顿第二定律得MafRvatLBN)(411222解得MRtLBNvLBNfRa1222122244设从磁场运动到列车起动需要时间为t0，则t0时刻金属线圈中的电动势002NBLatE金属框中感应电流RNBLatI002又