高三物理二轮复习 专题10 电磁感应练习.docx
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高三物理二轮复习专题10电磁感应练习
专题十电磁感应
知识内容
考试要求Zxxk.Com][来源:
学科网]
困惑
必考
加试
电磁感应定律
b
楞次定律
c
法拉第电磁感应定律
d
电磁感应现象的两类情况
b
互感和自感
b
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
b
1．法拉第“磁生电”这一伟大的发现引领人类进入了电气时代。
下列实验现象，不属于电磁感应现象的是（ ）
2．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。
如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。
闭合S瞬间，套环立刻跳起。
某同学另找来器材再探究此实验
，他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动。
对比老师演示的实验，这位同学在实验时可能存在的问题是（ ）
A．电源电压低
B．线圈匝数过多
C．线圈接在直流电源上
D．套环的材料与老师的不同
3．如图（a）、（b）所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（ ）
A．电路（a）中，断开S，A将渐渐变暗
B．电路（a）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．电路（b）中，断开S，A将渐渐变暗
D．电路（b）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
4．如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开电键S。
重新闭合电键S，则（ ）
A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮
B．闭合瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮
C．稳定后，L和R两端电势差一定相同
D．稳定后，A1和A2两端电势差一定相同
5．左图是用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。
右图是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化图象。
关于这些图象说法正确的是（）
A．图甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况
B．图乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况
C．图丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况
D．图丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况
6．在“探究电磁感应
的产生条件”实验中，如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B连接到电流表上，线圈A插在
B的里面，下列说法正确的是（）
A．开关闭合瞬间，电流表指针发生偏转
B．开关断开瞬间，电流表指针不发生偏转
C．开关闭合后，将线圈A从B中拔出时，电流表指针
不发生偏转
D．开关闭合后，移动滑动变阻器的滑片P时，电流表
指针不发生偏转
7．在“探究感应电流的方向规律”实验中，竖
直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。
各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，正确的是（ ）
8．下图是做“探究电磁感应的产生条件”实验的器材及示意图。
（1）在图中用实线代替导线把它们连成实验电路。
（2）假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针
向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，
灵敏电流计的指针向________偏转。
（3）某同学在连接好的电路中做实验。
第一次将
螺线管A从螺线管B中快速抽出，第二次将
螺线管A从螺线管B中慢慢抽出，发现灵敏
电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比
第二次的幅度________（填“大”或“小”），原因是线圈中的 （填“磁通量”或“磁通量的变化”或“磁通量变化率”）第一次比第二次的大。
9．如图甲所示，在水平面上固定有长L=2m、宽d=1m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。
在t
=0时刻，质量m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响。
（
1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况；
（2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；
（3）计算4s内回路产生的焦耳热。
10．如图所示
，光滑水平面上停着一辆小车，车上固定一边长L=0.5m的正方形金属线框abcd，线框平面与纸面重合，总电阻R=0.25Ω，线框和车的总质量M=0.5kg。
在小车右侧有一宽度大于L、具有理想边界的匀强磁场，磁感应强度B=1.0T，方向垂直纸面向里。
现给小车一水平向右的初速度，使其向右运动并穿过磁场。
已知线框的ab边刚进磁场时，小车的加速度a=10m/s2。
求：
（1）线框的ab边刚进磁场时，小车的速度大小；
（2）线框穿过磁场的整个过程中，其上产生的焦耳热。
11．如图所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内，间距为L。
导轨上垂直放置两根金属棒ab和cd，质量均为m，电阻均为R。
整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。
开始时ab棒和cd棒均有方向相反的水平初速度，大小分别为v0和2v0。
不计导轨的电阻和摩擦，求：
（1）从两棒开始运动到最终稳定的过程中，回路中产生的焦耳热；
（2）当ab棒的速度大小为0.5v0时，cd棒消耗的电功率。
12．如图所示，水平面上固定两根平行导轨MN、PQ，间距为d，并处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。
两根完全相同的金属杆1和2间隔一定距离均垂直放置在导轨上，与导轨接触良好。
已知两金属杆的质量均为m，电阻均为R，导轨光滑且电阻不计。
现给金属杆1一个方向水平向右、大小为I的瞬间冲量。
（1）求金属杆1获得的初速度大小；
（2）若金属杆2固定，为使两杆在运动过程中不相碰，求两杆开始放置时的距离至少多大？
（3）若金属杆不固定，为使两杆在运动过程中不相碰，求两杆开始放置时的距离至少多大？
13．某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。
一个半径为R=0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上。
转轴的左端有一个半径为r=R/3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。
圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m=0.5kg的铝块。
在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。
a点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连。
测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度。
铝块由静止释放，下落h=0.3m时，测得U=0.15V。
（细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计）
（1）测U时，a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？
（2）求此时铝块的速度大小；
（3）求此下落过程中铝块机械能的损失。
14．为了探究电动机转速与弹簧伸长量之间的关系，小明设计了如图所示的装置。
半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长也为l、电阻为R的金属棒ab一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴OO′上，由电动机A带动旋转。
在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面，大小为B1、方向竖直向下的匀强磁场。
另有一质量为m、电阻为R的金属棒cd用轻质弹簧悬挂在竖直平面内，并与固定在竖直平面内的“U”型导轨保持良好接触，导轨间距为l，底部接阻值也为R的电阻，处于大小为B2、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。
从圆形金属导轨引出
导线和通过电刷从转轴引出导线经开关S与“U”型导轨连接。
当开关S断开，棒cd静止时，弹簧伸长量为x0；当开关S闭合，电动机以某一转速匀速转动，棒cd再次静止时，弹簧伸长量变为x（不超过弹性限度）。
不计其余电阻和摩擦等阻力，求此时
（1）通过棒cd的电流Icd；
（2）电动机对该装置的输出功率P；
（3）电动机转动角速度ω与弹簧伸长量
x之间的函数关系。
15．为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置。
如图所示，自行车后轮由半径r1=5.0×10-2m的金属内圈、半径r2=0.40m的金属外圈和绝缘辐条构成。
后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间
均串联有一电阻值为R的小灯泡。
在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B=0.10T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁
场，其内半径为r1、外半径为r2，张角θ=
。
后轮以角速度ω=2πrad/s相对于转轴转动。
若不计其它电阻，忽略磁场的绝缘效应。
（1）当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；
（2）当金属条ab进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；
（3）从金属条ab进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间t变化的图象；
（4）若选择的是“1.5V，0.3A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？
有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度ω和张角θ等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价。
16．小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l=0.50m，倾角θ=53º，导轨上端串接一个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。
一位健身者用恒力F=80N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。
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。
重力加速度g=10m/s2，sin53º=0.8，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）CD棒进入磁场时所受的安培力
F的大小；
（3）在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q。
17．某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置，如图所示。
竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨，间距为L。
导轨间加有方向垂直导轨平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。
绝缘火箭支撑在导轨间，总质量为m，其中燃料质量为m′，燃料室中的金属棒EF的电阻为R，并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触。
引燃火箭下方的推进剂，迅速推动刚性金属棒CD（电阻可忽略且和导轨接触良好）向上运动，当回路CEFDC面积减少量达到最大值ΔS，用时Δt，此过程激励出强电流，产生电磁推力加速火箭。
在Δt时间内，电阻R上产生的焦耳热使燃料燃烧形成高温高压气
体。
当燃烧室下方的可控喷气孔打开后。
喷出燃气进一步加速火
箭。
（1）求回路在Δt时间内感应电动势的平均值及通过金属棒EF的电荷量，并判断金属棒EF中的感应电流方向；
（2）经Δt时间火箭恰好脱离导轨，求火箭脱离时的速度大小v0；（不计空气阻力）
（3）火箭脱离导轨时，喷气孔打开，在极短的时间内喷射出质量为m′的燃气，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度为u，求喷气后火箭增加的速度Δv。
（提示：
可选喷气前的火箭为参考系）
参考答案
1．ABD
2．AD
3．AD
4．BC
5．BC
6．A
7．CD
8．
（1）略
（2）右（3）大，磁通量变化率
9．
（1）0～1s内做匀减速直线运动，1～4s内静止
（2）0～2s内I=0，2～4s内I=0.2A，方向顺时针
（3）0.04J
10．
（1）5m/s
（2）4J
11．
（1）
mv02
（2）0或
12．
（1）
（2）
（3）
13．
（1）正极
（2）2m/s（3）0.5J
14．
（1）
（2）
（3）
15．
（1）0.049V，b→a
（2）略（3）略（4）增大B，增大r2，增大ω，减小r1均可以，但每个量的改变均有一定的限度
16．
（1）2.4m/s
（2）48N（3）26.88J
17．
（1）
，E→F
（2）
－gΔt（3）
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