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2016年海南单招物理模拟试题:电磁感应中切割类问题


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2016 年海南单招物理模拟试题:电磁感应中切割类问题
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1:如图所示,两根足够长的光滑金属导轨 MN、PQ 平行放置,导轨平面与水平面的夹角为 θ,导轨的下端接有 电阻。当导轨所在空间没有磁场时,使导体棒 ab 以平行导轨平面的初速度 v 0 冲上导轨平面,ab 上升的最大高 度为 H;当导轨所在空间存在方向与导轨平面垂直的匀强磁场时, 再次使 ab 以相同的初速度从同一位置冲上导轨 平面,ab 上升的最大高度为 h。两次运动中导体棒 ab 始终与两导轨垂直且接触良好。关于上述情景,下列说法 中 正确的是 ( )

A、两次上升的最大高度比较,有 H=h B、两次上升的最大高度比较,有 H<h C、无磁场时,导轨下端的电阻中有电热产生 D、有磁场时,导轨下端的电阻中有电热产生

2:如图所示,竖直放置在匀强磁场中的固定光滑长直导轨,自身的电阻不计。磁场方向垂直于纸面向里,磁感 应强度 B=0.50T。两导体棒 ab、cd 的长都和导轨宽度相同,为 l=0.20m,电阻均为 r=0.10Ω,重量均为 G=0.10N, 导体棒与导轨接触良好。现用竖直向上的推力 F 推 ab,使它匀速上升,此时观察到 cd 处于静止。下列说法正确 的是

A、ab 受到的推力 F 大小为 0.10N; B、ab 上升的速度为 2.0m/s; C、2.0s 内回路中产生的电能为 0.40J; D、2.0s 内 cd 上产生的电热为 0.40J。

3: 如图所示, C 是一只电容器, 先用外力使金属杆 ab 贴着水平平行金属导轨在匀强磁场中沿垂直磁场方向运动, 到有一定速度时突然撤销外力.不计摩擦,则 ab 以后的运动情况可能是( )

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A、减速运动到停止 B、来回往复运动 C、匀速运动 D、加速运动

4:如图所示,在空间存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为 B 。一水平放置的长度为 L 的金属杆 ab 与圆 弧形金属导轨 P、Q 紧密接触,P、Q 之间接有电容为 C 的电容器。若 ab 杆绕 a 点以角速度 ω 沿逆时针方向匀 速转动,则下列说法正确的是

A、电容器与 a 相连的极板带正电 B、金属杆 ab 所受的安培力是阻力 C、电容器的带电量是 CBL ω∕2 A、电容器与 a 相连的极板带正电 B、金属杆 ab 所受的安培力是阻力 C、电容器的带电量是 CBL ω∕2 D、金属杆中的电流方向为从 b 流向 a
2 2

D、金属杆中的电流方向为从 b 流向 a

5:如图 12-8 所示,用一块金属板折成横截面为“

”形的金属槽放置在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,并以速

度 v 1 向右匀速运动,从槽口右侧射入的带电微粒的速度是 v 2,如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动,则微 粒做匀速圆周运动的轨道半径 r 和周期 T 分别为( )

图 12-8 A、

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B、 C、 D、

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6:如图所示,两条平行金属导轨 ab、cd 置于磁感应强度 B=0.5T 的匀强磁场中,两导轨间的距离 l=0.6m,导轨 间连有电阻 R。金属杆 MN 垂直置于导轨上,且与轨道接触良好,现使金属杆 MN 沿两条导轨向右匀速运动,产 生的感应电动势为 3V。 由此可知, 金属杆 MN 滑动的速度大小为 m/s; 通过电阻 R 的电流方向为 (填 “a R c”或“c R a”) 。

7:如图 15 所示,正方形导线框边长为 L,质量为 m,电阻为 R。从某一高度竖直落入磁感应强度为 B 的水平匀 强磁场中,磁场宽度亦为 L,线框落入磁场时恰好匀速,且匀速通过磁场区域,则线框自高度 h=________由静 止开始下落,线框在磁场中匀速运动的速度是________,穿过磁场区域所用时间为________,全过程产生的电

能为________。

8:金属杆 ABC 处于磁感强度 B=1T 的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里(如图所示)。已知 AB=BC=20cm,当金 属杆在图中标明的速度方向运动时,测得 A、C 两点间的电势差是 3.0V,则可知移动速度 v=____,其中 A、B 两 点间的电势差 U A B = ____。

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9:正方形导线框处于匀强磁场中,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_______________。

10:如图所示,平行金属导轨间距为 d,一端跨接一阻值为 R 的电阻,匀强磁场磁感强度为 B,方向垂直轨道所 在平面,一根长直金属棒与轨道成 60°角放置,当金属以垂直棒的恒定速度 v 沿金属轨道滑行时,电阻 R 中的电

流大小为________,方向为________。 (不计轨道与棒的电阻)

11:如图所示,水平 U 形光滑框架,宽度为 1m,电阻忽略不计,ab 杆的电阻是 0.1Ω,定值电阻 R 是 0.3Ω。匀 强磁场的磁感应强度 B=0.5T,方向垂直框架向上,现用力 F 拉动 ab 杆由静止开始向右加速前进 2m 时以 2m/s

的速度作匀速运动。求此时:a、b 间的电势差是多少?并判断哪一点电势高?

12:一个边长 L=0.5m 的正方形金属框 abcd,质量 m=0.1kg,整个回路的电阻 R=0.5 ,放在倾角为 30°的光滑 不导电的斜面上, 斜面上有一段宽 L=0.5m 的匀强磁场, B=0.5T, 方向垂直于斜面`向上, 金属框由静止开始下滑, 沿斜面下滑了一段距离 后进入磁场区,如图所示,求:

(1)金属框进入磁场区域时可能作什么运动?为什么?

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(2)欲使线框匀速穿过磁场区域,金属框应从何处下滑?(即 (3)在(2)的情况下,金属框穿过磁场过程中产生多少热量? =?)

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13:如图所示,两条足够长的光滑平行金属导轨水平放置,导轨所在的区域有垂直导轨平面的匀强磁场(图中 未画出) 。两导体棒 a、b 质量分别为 m a、 m b;电阻分别为 R a、R b(导轨电阻不计) ,初始时导体棒 a、b 均 垂直于导轨静止放置,某一瞬时给 b 一个垂直于棒向右的冲量 I,使其沿导轨向右运动,待运动稳定后,求:这

一过程中导体棒 a 中产生的焦耳热。

14:如图所示,足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 竖直放置,一个磁感应强度 B=0.50T 的匀强磁场垂直穿过 导轨平面,导轨的上端 M 与 P 间连接阻值为 R=0.30Ω 的电阻,导轨宽度 L=0.40m。电阻为 r=0.20Ω 的金属棒 ab 紧贴在导轨上,导轨电阻不计,现使金属棒 ab 由静止开始下滑,通过传感器记录金属棒 ab 下滑的距离,其 下滑距离与时间的关系如下表所示。 (g=10m/s ) 求: (1)在前 0.4s 的时间内,金属棒 ab 电动势的平均值; (2)金属棒的质量 m;
2

(3)在前 0.7s 的时间内,电阻 R 上产生的热量 Q R 0 0.10 0.20 0.40

时 间 t(s)

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15:如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 间距离 L=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面 与水平面成 30°角。完全相同的两金属棒 ab、cd 分别垂直导轨放置,且都与导轨始终有良好接触。已知两金属 棒质量均为 m=0.02kg,电阻相等且不可忽略。整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度 B=0.2T,金属棒 ab 在平行于导轨向上的力 F 作用下,沿导轨向上匀速运动,而金属棒 cd 恰好能够保持静止。取 g=10m/s ,求:

(1)通过金属棒 cd 的电流大小、方向; (2)金属棒 ab 受到的力 F 大小; (3)若金属棒 cd 的发热功率为 0.1W,金属棒 ab 的速度。

答案部分

1、D 有磁场时导体棒向上冲的过程中会切割磁感线产生感应电流, 则电阻中会产生热量使机械能减小则两次上升的最 大高度比较,有 ,ABC 都错 D 对

2、B,C 导体棒 cd 所受安培力方向向上,大小与其重力相等,F1=mg=0.1N,导体棒 ab 所受安培力与 cd 安培力相反,反 向向下,大小为 0.1N,所以推力 F=0.2N,A 错;由 BIL=0.1N,电流 I=1A,由 I=BLV/2r,v=2.0m/s,B 对;2.0s 内回 路中产生的电能 0.40J,C 对;cd 棒产生的电热与 ab 产生的相同为 0.2J,D 错;

3、C

试题分析:因为电路中没有电流通过,所以撤去外力后,ab 所受合力为零,故做匀速直线运动,C 正确

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考点:考查了导体切割磁感线运动 点评:由于电容器的作用是隔直流,通交流,所以电路中没有电流,故导体棒不会受到安培力做用

4、A,C 根据右手定则,电流方向 a→b,电容器与 a 相连的极板带正电,A 正确

D 错误;由于电路中没有电流,不受安培力作用,B 错误;导体棒 ab 产生的电动势 量是 Q=CE=CBL ω∕2,C 正确。
2

,电容器的带电

5、B 金属板折成“ ”形的金属槽放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,并以速度 v 1 向右匀速运动时,左板将切割磁 ,微粒做匀速圆

感线,上、下两板间产生电势差,由右手定则可知上板为正,下板为负,

周运动,则重力等于电场力,方向相反,故有

向心力由洛伦兹力提供,所以



,周期

,故 B 项正确.

6、 10;cRa (每空 3 分)

试题分析:根据电磁感应定律,导体棒垂直切割磁感线产生的感应电动势 算得速度

,计

,根据安培右手定则,磁感线穿过右手手心,大拇指指向导体棒运动方向,四指所指即电

流方向,据此判断感应电流从 M 流向 N,导体棒相当于电源,M 为负极,N 为正极,所以流过电阻 R 的电流方 向为 cRa。 考点:电磁感应定律 安培右手定则

7、 m gR /2B L

2

2

4 4

mgR/B L

2 2

2B L /mgR

2 3

2mgL

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线框落入磁场时恰好匀速, 有:

, 所以可得线框在磁场中匀速运动的速度是 v= mgR/B

2 2 3

L ,线框开始做自由落体运动,所以

m gR /2B L ,穿过磁场区域所用时间为

2

2

4 4

2B L

2

/mgR,因为线框进入磁场为匀速过程,所以全过程产生的电能为 2mgL
2 2 4 4

故答案为:m gR /2B L

mgR/B L

2 2

2B L /mgR

2 3

2mgL

8、 10m/s,2V

切割磁感线的速度竖直向上,有效长度为 为 20cm,电压为 2V

,速度为 10m/s,AB 段切割磁感线的有效长度

9、





试题分析:导体框四个边所受安培力的合力为零,故可知其在磁场中的加速度为

;导体框中的电流为

,故感应电流做功的功率为 考点:欧姆定律、电功率、电磁感应定律

10、

、下

试题分析:棒中产生的感应电动势为 右手定则可以判断出电阻 R 中电流方向向下。

,通过 R 的电流为

;由

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考点:导体切割磁感线时的感应电动势

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点评:本题要注意切割的有效长度不是 d,是与运动方向垂直的长度,即为



11、 (1)b 点电势高(2)1.25N 方向水平向左(3)2.5C

(1)电动势

;电路中电流 。由感应电流方向 a→b,故 b 点电势高。

;a、b 间的电势差

(2)ab 杆所受的安培力

。方向水平向左。

(3)通过 ab 杆的电量



本题考查了导体棒切割磁感线形成的闭合回路,以及电路中瞬时和平均物理量的求法,

12、 (1)

(2)1.6m

(3) 0.5J

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13、 I="mbvb Q 总= Qa= 略 " mbvb=(ma+mb)v 共

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14、 (1)

(2)

(3)0.58J

根据法拉第电磁感应定律求解;再根据牛顿第二定律求出质量;再根据能量守恒求出热量 Q。 (1) 前 0.4S 内磁通量的变化量 ΔΦ=BΔS=BLh=0.24Wb

ab 棒电动势的平均值

(2)从表格中数据可知,0.3s 后棒作匀速运动,速度

由:







解得 (3)棒在下滑过程中,有重力和安培力做功,克服安培力做的功等于回路的焦耳热。则:

解得 Q=0.58J

15、 (1) I=1A 电流方向由 d 至 c (2) F=0.2N (3) v="2m/s"

试题分析: (1)金属棒 cd 在安培力和重力导轨支持力作用下静止,正交分解后平行导轨方向有 F 金属棒 cd 受到的安培力 F =BIL

=mgsin30°

代入数据,解得 I=1A 根据楞次定律可知,金属棒 cd 中的电流方向由 d 至 c (2)金属棒 ab 与 cd 受到的安培力大小相等:F =F

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对金属棒 ab,由共点力平衡有 F=mgsin30°+F 代入数据解得 F=0.2N (3)金属棒发热功率 P=I R 金属棒 ab 匀速运动的速度大小为 v 时,其产生的感应电动势 E=BLv
2

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由闭合电路欧姆定律知 I= 代入数据解得 v=2m/s 考点:受力分析 闭合电路欧姆定律 电磁感应


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