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题型汇总 | 电磁感应中的力学问题,高考真题选择、填空题汇总

2018-12-29 16:51:16   浏览:1293

1.(2015年上海卷)如图,一无限长通电直导线固定在光滑水平面上,金属环质量为0.02kg,在该平面上以v0=2m/s、与导线成60°角的初速度运动,其最终的运动状态是________,环中最多能产生________J的电能。

答案:匀速直线运动; 0.03

解析:金属环最终会沿与通电直导线平行的直线,做匀速直线运动;最终速度v=v0cos60°,由能量守恒定律,得环中最多能产生电能E=ΔEk=0.03J

2.(2012年物理上海卷)正方形导体框处于匀强磁场中,磁场方向垂直框平面,磁感应强度随时间均匀增加,变化率为k。导体框质量为m、边长为L,总电阻为R,在恒定外力F作用下由静止开始运动。导体框在磁场中的加速度大小为____________;导体框中感应电流做功的功率为____________。

答案: F/m,k2L4/R,

解析:线框在磁场中运动时,各个边所受安培力的合力为零,因此线框所受的合外力就是F,根据牛顿第二定律得加速度:a=F/m

线框产生的感应电动势,回路的电流

因此,感应电流做功的功率

3.(2014年理综大纲卷)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率 ( )

A.均匀增大

B.先增大,后减小

C.逐渐增大,趋于不变

D.先增大,再减小,最后不变

【答案】C

【解析】开始时,由于条形磁铁静止,速率为零,无感应电流,也无安培力作用,只受到重力作用,向下加速运动。磁铁穿过闭合电路(竖直圆筒相当于闭合电路),产生感应电流,根据楞次定律,磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的安培力,开始时磁铁的速度小,产生的感应电流也小,安培力也小,磁铁加速运动,随着速度的增大,产生的感应电流增大,安培力也增大,直到安培力等于重力的时候,磁铁匀速运动.所以选项C正确.

4.(2014年理综广东卷)如图8所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块( )

A.在P和Q中都做自由落体运动

B.在两个下落过程中的机械能都守恒

C.在P中的下落时间比在Q中的长

D.落至底部时在P中的速度比在Q中的长

【答案】C

【解析】由于电磁感应,在铜管P中还受到向上的磁场力,而在塑料管中只受到重力,即只在Q中做自由落体运动,故选项A、B错误;在P中加速度较小,选项C正确D错误

5.(2013年天津卷)如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框动abcd。ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平行MN进入磁场.线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则( )

A.Q1>Q2 q1=q2 B.Q1>Q2 q1>q2

C.Q1=Q2 q1=q2 D.Q1=Q2 q1>q2

【答案】A

【解析】本题考察电磁感应相关基础知识及推论。设ab和bc边长分别为lab,lbc,则lab>lbc,由于两次“穿越”过程均为相同速率穿过,若假设穿过磁场区域的速度为v,则有, q1=It = ΔΦ/R=Blab·lbc/R ;

同理可以求得,q2=It = ΔΦ/R=Blab·lbc/R;观察可知 Q1>Q2,q1=q2,A选项正确。

6.(2013年安徽卷)如图所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为0.5m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2kg,接入电路的电阻为1Ω,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8T。将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为( )(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)

A.2.5m/s 1W B.5m/s 1W

C.7.5m/s 9W D.15m/s 9W

答案:B

解析:导体棒MN受重力mg,安培力F和垂直斜面向上的支持力Fn,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN做匀速运动,有F=mgsinθ,又F=BIL,,则=5m/s,灯泡消耗的电功率,故B对,A、C、D错。

7. (2011年理综福建卷)如图,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab棒接入电路的电阻为R,当流过ab棒某一横截面的电量为q时,棒的速度大小为v,则金属棒ab在这一过程中( )

A.运动的平均速度大小为

B.下滑位移大小为

C.产生的焦耳热为qBLv

D.受到的最大安培力大小为

答:B

【解析】分析棒的受力有,可见棒做加速度减小的加速运动,只有在匀变速运动中平均速度才等于初末速度的平均值,A错。

设沿斜面下滑的位移为s,则电荷量,解得位移,B正确。根据能量守恒,产生的焦耳热等于棒机械能的减少量,Q= mgssinθ-。棒受到的最大安培力为

8.(2012年理综山东卷)如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g,下列选项正确的是( )

A.P=2mgvsinθ

B.P=3mgvsinθ

C.当导体棒速度达到时加速度大小为

D.在速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功

答:AC

解析:当速度达到v时开始匀速运动,受力分析可得,导体棒最终以2v的速度匀速运动时,拉力为F=mgsinθ,所以拉力的功率为P=2mgvsinθ,选项A正确B错误。

当导体棒速度达到时安培力,加速度为,选项C正确。

在速度达到2v以后匀速运动的过程中,根据能量守恒定律,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功加上重力做的功,选项D错误。

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