(科学备考 必考)高考物理大二轮复习 电磁感应(含2014试题)(5)

t=0时刻，接通开关S1，经过一段时间，在t=t1时刻，再接通开关S2，则能较准确表示电阻R两端的电势差Uab随时间t变化的图线是

[答案] 37.9．A

[解析] 37.在t=0时刻，接通开关S1，因绕在铁芯上的线圈L的自感作用，通过电阻R的电流逐渐增大，经过一段时间后，线圈自感作用消失，通过电阻R的电流达到最大值并保持不变；在t=t1时刻，再接通开关S2，线圈L及电阻R将被短路，因线圈的自感作用，通过线圈L及电阻R的电流将在原来的基础上逐渐减小，直至减小为零，故电阻R两端的电压Uab随时间t变化的图线如选项A所示。

38.(北京市西城区2014届高三上学期期末考试) 如图所示，一个正方形导线框abcd，边长为L，质量为m。将线框从距水平匀强磁场上方h处由静止释放，在线框下落过程中，不计空气阻力，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当ab边刚进入磁场时，线框速度为v。在线框进入磁场的整个过程中，下列说法正确的是

A．线框可能做加速度减小的加速运动 B．线框可能做加速度减小的减速运动 C．安培力对线框的冲量大小一定为

D．线框克服安培力做功一定为

[答案] 38.15．ABD

[解析] 38.若ab边进入磁场的瞬间mg=FA，则线框处于匀速运动状态；若ab边进入磁场的瞬间mg> FA，根据牛顿第二定律可得

，则线框可能加速度减小的加速运动，A

，则线框可

项正确；若ab边进入磁场的瞬间mg< FA，根据牛顿第二定律可得

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能加速度减小的减速运动，Ｂ项正确；由功能关系可得，解得线框克服

安培力做功为，故Ｄ项正确。由动量定理可得，故Ｃ项错。

39.(北京市西城区2014届高三上学期期末考试) 如图所示，固定于水平面上的金属架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。t=0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B随时间t变化的示意图为

[答案] 39.12. C

[解析] 39.通过闭合回路的磁通量不变，则MN棒中不产生感应电流，有 B0l2＝Bl(l+vt) ，解得B=

，故只有Ｃ项符合要求。

40.(2014江苏，13，15分)如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。求: (1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ; (2)导体棒匀速运动的速度大小v;

(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q。

[答案] 40. (1)tan θ (2)

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(3)2mgd sin θ-[解析] 40.(1)在绝缘涂层上 受力平衡mg sin θ=μmg cos θ 解得μ=tan θ (2)在光滑导轨上 感应电动势E=BLv

感应电流I=

安培力F安=BIL

受力平衡F安=mg sin θ

解得v=

(3)摩擦生热Q摩=μmgd cos θ

由能量守恒定律得3mgd sin θ=Q+Q摩+mv2

解得Q=2mgd sin θ-

41.(2014福建，22，20分)如图,某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道,管道的长为L、宽为d、高为h,上下两面是绝缘板,前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板,两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于磁感应强度大小为B,方向沿z轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体(有大量的正、负离子),且开关闭合前后,液体在管道进、出口两端压强差的作用下,均以恒定速率v0沿x轴正向流动,液体所受的摩擦阻力不变。

(1)求开关闭合前,M、N两板间的电势差大小U0; (2)求开关闭合前后,管道两端压强差的变化Δp;

(3)调整矩形管道的宽和高,但保持其它量和矩形管道的横截面积S=dh不变,求电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比d/h的值。

[答案] 41. (1)Bdv0 (2) (3)

[解析] 41.(1)设带电离子所带的电量为q,当其所受的洛仑兹力与电场力平衡时,U0保持恒定,有

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qv0B=q①

得U0=Bdv0②

(2)设开关闭合前后,管道两端压强差分别为p1、p2,液体所受的摩擦阻力均为f,开关闭合后管道内液体受到安培力为F安,有 p1hd=f③

p2hd=f+F安④ F安=BId⑤ 根据欧姆定律,有

I=⑥

两导体板间液体的电阻

r=ρ⑦

由②③④⑤⑥⑦式得

Δp=⑧

(3)电阻R获得的功率为 P=I2R⑨

P=R⑩

当=时

电阻R获得的最大功率

Pm=

42.(2014安徽，23，16分)如图1所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.5 T,其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上。绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计),MP和NP长度均为2.5 m,MN连线水平,长为3 m。以MN中点O为原点、OP为x轴建立一维坐标系Ox。一根粗细均匀的金属杆CD,长度d为3 m、质量m为1 kg、电阻R为0.3 Ω,在拉力F的作用下,从MN处以恒定速度v=1 m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)。g取10 m/s2。

(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8 m处电势差UCD;

(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式,并在图2中画出F-x关系图象;

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(3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热。

[答案] 42.见解析

[解析] 42.(1)金属杆CD在匀速运动中产生的感应电动势 E=Blv(l=d),解得E=1.5 V (D点电势高)

当x=0.8 m时,金属杆在导轨间的电势差为零。设此时杆在导轨外的长度为l外,则

l外=d-d、OP=,得l外=1.2 m

由楞次定律判断D点电势高,故CD两端电势差 UCD=-Bl外v,即UCD=-0.6 V

(2)杆在导轨间的长度l与位置x关系是l=d=3-x

对应的电阻Rl为Rl=R,电流I=

杆受的安培力F安=BIl=7.5-3.75x 根据平衡条件得F=F安+mg sin θ F=12.5-3.75x(0≤x≤2)

画出的F-x图象如图所示。

(3)外力F所做的功WF等于F-x图线下所围的面积,即

WF=×2 J=17.5 J

sin θ

而杆的重力势能增加量ΔEp=mg

故全过程产生的焦耳热Q=WF-ΔEp=7.5 J

43.(2014浙江，24，20分)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=0.1 m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=0.5 kg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=0.5 T。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=0.3

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