高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題10.13 與實(shí)際相關(guān)的電磁感應(yīng)問(wèn)題千題精練

1、專題10.13 與實(shí)際相關(guān)的電磁感應(yīng)問(wèn)題一選擇題1磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測(cè)線圈，當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)其et關(guān)系如圖所示如果只將刷卡速度改為，線圈中的et關(guān)系圖可能是()【參考答案】d2(2018·長(zhǎng)興中學(xué)高三模擬)1831年，法拉第在一次會(huì)議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)(圖甲)它是利用電磁感應(yīng)原理制成的，是人類歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)圖乙是這個(gè)圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片c、d分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣良好接觸使銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻r中就有電流通過(guò)若所加磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，回路的總電阻恒定，從

2、左往右看，銅盤沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，crd平面與銅盤平面垂直，下列說(shuō)法正確的是()a電阻r中沒(méi)有電流流過(guò)b銅片c的電勢(shì)高于銅片d的電勢(shì) c保持銅盤不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場(chǎng)，則銅盤中有電流產(chǎn)生 d保持銅盤不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場(chǎng)，則crd回路中有電流產(chǎn)生 【參考答案】c3(2018·吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)轉(zhuǎn)筆(pen spinning)是一項(xiàng)用不同的方法與技巧、以手指來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)筆的休閑活動(dòng)轉(zhuǎn)筆深受廣大中學(xué)生的喜愛(ài)，其中也包含了許多的物理知識(shí)，假設(shè)某轉(zhuǎn)筆高手能讓筆繞其上的某一點(diǎn)o做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列有關(guān)該同學(xué)轉(zhuǎn)筆中涉及的物理知識(shí)的敘述正確的是()a筆桿上的點(diǎn)離o點(diǎn)越近

3、的，做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度越小b筆桿上的各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的c若該同學(xué)使用中性筆，筆尖上的小鋼珠有可能因快速的轉(zhuǎn)動(dòng)做離心運(yùn)動(dòng)被甩走d若該同學(xué)使用的是金屬筆桿，且考慮地磁場(chǎng)的影響，由于筆桿中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此金屬筆桿兩端一定不會(huì)形成電勢(shì)差【參考答案】ac【名師解析】筆桿上各點(diǎn)的角速度相同，根據(jù)a2r可知，筆桿上的點(diǎn)離o點(diǎn)越近的，做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度越小，選項(xiàng)a正確；筆桿上的各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由筆桿對(duì)該點(diǎn)的作用力提供的，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；若該同學(xué)使用中性筆，且轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)快，則筆尖上的小鋼珠有可能因快速的轉(zhuǎn)動(dòng)做離心運(yùn)動(dòng)被甩走，選項(xiàng)c正確；若考慮地磁場(chǎng)的影響，由于筆桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能要

4、切割磁感線而使金屬筆桿兩端形成電勢(shì)差，選項(xiàng)d錯(cuò)誤二計(jì)算題1. (15分)（2018江蘇揚(yáng)州期末）實(shí)驗(yàn)小組想要探究電磁剎車的效果，在遙控小車底面安裝寬為l、長(zhǎng)為2.5l的n匝矩形線框abcd，總電阻為r，面積可認(rèn)為與小車底面相同，其平面與水平地面平行，小車總質(zhì)量為m.如圖所示是簡(jiǎn)化的俯視圖，小車在磁場(chǎng)外以恒定的功率做直線運(yùn)動(dòng)，受到地面阻力恒為f，進(jìn)入磁場(chǎng)前已達(dá)到最大速度v，車頭(ab邊)剛要進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)立即撤去牽引力，車尾(cd邊)剛出磁場(chǎng)時(shí)速度恰好為零已知有界磁場(chǎng)寬度為2.5l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向豎直向下求：(1) 進(jìn)入磁場(chǎng)前小車所受牽引力的功率p；(2) 車頭剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流的大小i；

5、(3) 電磁剎車過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱q.【名師解析】. (1) 小車達(dá)最大速度v后，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，牽引力大小等于摩擦力ff(2分) 小車功率與牽引力的關(guān)系pfv(2分)解得pfv.(1分) (3) 根據(jù)能量守恒mv2qf·5l(3分)解得qmv25fl.(2分)2(2016·陜西西工大附中模擬)如圖所示，用水平絕緣傳送帶輸送一正方形單匝閉合銅線框，在輸送中讓線框隨傳送帶通過(guò)一固定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，銅線框在進(jìn)入磁場(chǎng)前與傳送帶的速度相同，穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中將相對(duì)于傳送帶滑動(dòng)。已知傳送帶以恒定速度v0運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框的右邊框剛剛到達(dá)邊界pq時(shí)速度又恰好等于v0。若磁場(chǎng)邊界mn、pq與

6、傳送帶運(yùn)動(dòng)方向垂直，mn與pq的距離為d，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，銅線框質(zhì)量為m，電阻均為r，邊長(zhǎng)為l(l<d)，銅線框與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，且在傳送帶上始終保持前后邊框平行于磁場(chǎng)邊界mn，試求：(1)線框的右邊框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受安培力的大??；(2)線框在進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)加速度的最大值以及速度的最小值；(3)從線框右邊框剛進(jìn)入磁場(chǎng)到穿出磁場(chǎng)后又相對(duì)傳送帶靜止的過(guò)程中，傳送帶對(duì)閉合銅線框做的功。 (2)線框以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)，在進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，受安培力和摩擦力的共同作用做變減速運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入磁場(chǎng)后，在摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其右邊框剛剛到達(dá)pq時(shí)速度又恰好等于v0。因此，線框在剛進(jìn)

7、入磁場(chǎng)時(shí)，所受安培力最大，加速度最大，設(shè)為am；線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)的瞬間速度最小，設(shè)此時(shí)線框的速度為v。線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有fmgmam，解得amg，在線框剛剛完全進(jìn)入磁場(chǎng)又勻加速運(yùn)動(dòng)到達(dá)邊界pq的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理有mg(dl)mvmv2，解得最小速度vmin(3)線框從右邊框進(jìn)入磁場(chǎng)到運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)邊界pq的過(guò)程中線框一直受摩擦力fmg由功的公式wf1fd 得摩擦力做功wf1mgd閉合線框穿出磁場(chǎng)與進(jìn)入磁場(chǎng)的受力情況相同，則完全穿出磁場(chǎng)的瞬間速度亦為最小速度v，然后速度均勻增加到v0，產(chǎn)生的位移一定為xdl(和在磁場(chǎng)中速度v由增加v0到的位移相同)閉合線框在右邊框出磁場(chǎng)到與傳送

8、帶共速的過(guò)程中位移xxld。在此過(guò)程中摩擦力再做功wf2mgd因此，閉合銅線框從剛進(jìn)入磁場(chǎng)到穿出磁場(chǎng)后又相對(duì)傳送帶靜止的過(guò)程中，傳送帶對(duì)閉合銅線框做的功w wf1wf22mgd【參考答案】(1)(2)g(3)2mgd3在生產(chǎn)線框的流水線上，為了檢測(cè)出個(gè)別不合格的未閉合線框，讓線框隨傳送帶通過(guò)一固定勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域（磁場(chǎng)方向垂直于傳送帶平面向下），觀察線框進(jìn)入磁場(chǎng)后是否相對(duì)傳送帶滑動(dòng)就能夠檢測(cè)出未閉合的不合格線框。其物理情景簡(jiǎn)化如下：如圖所示，通過(guò)絕緣傳送帶輸送完全相同的正方形單匝純電阻銅線框，傳送帶與水平方向夾角為，以恒定速度v0斜向上運(yùn)動(dòng)。已知磁場(chǎng)邊界mn、pq與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向垂直，mn與pq間

9、的距離為d，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。線框質(zhì)量為m，電阻為r，邊長(zhǎng)為l（）,線框與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為。閉合線框在進(jìn)入磁場(chǎng)前相對(duì)傳送帶靜止，線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)的瞬間，和傳送帶發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，線框運(yùn)動(dòng)過(guò)程中上邊始終平行于mn，當(dāng)閉合線框的上邊經(jīng)過(guò)邊界pq時(shí)又恰好與傳送帶的速度相同。設(shè)傳送帶足夠長(zhǎng)，且線框在傳送帶上始終保持上邊平行于磁場(chǎng)邊界。求（1）閉合線框的上邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受安培力f安的大??；（2）從閉合線框上邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)至剛要出磁場(chǎng)所用的時(shí)間t；（3）從閉合線框上邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到穿出磁場(chǎng)后又相對(duì)傳送帶靜止的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能e。（2）線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)至線框剛要出磁場(chǎng)的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)量

10、定理：mgsint+ ft-mgcost=0根據(jù)安培力公式得：f=bil 根據(jù)閉合電路歐姆定律得：i=e/r根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：e=blv根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：l=vt由得：t=10s4.（2008·天津）磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下模型，固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框，電阻為r，金屬框置于xoy平面內(nèi)，長(zhǎng)邊mn長(zhǎng)為l平行于y軸，寬度為d的np邊平行于x軸，如題20-a6圖1所示列車軌道沿ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b沿ox方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為，最大值為b0，如題12-a6圖2所示，金屬框

11、同一長(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場(chǎng)以速度v0沿ox方向勻速平移設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi)，mm、pq邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略，并忽略一切阻力列車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿ox方向加速行駛，某時(shí)刻速度為v（vv0）簡(jiǎn)要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理；為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力，寫出mm、pq邊應(yīng)處于磁場(chǎng)中的什么位置及與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式；計(jì)算在滿足第問(wèn)的條件下列車速度為v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大小由于滿足問(wèn)條件，則mm、pq邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為b0且方向總相反，經(jīng)短暫的時(shí)間t，磁場(chǎng)沿ox方向平移的距離為v0t，同時(shí)，金屬框沿ox方向移動(dòng)的距離為vt因?yàn)関0v，所以在t時(shí)間內(nèi)mn邊掃過(guò)磁場(chǎng)的面積s(

12、v0v)lt在此t時(shí)間內(nèi)，mn邊左側(cè)穿過(guò)s的磁通量移進(jìn)金屬框而引起框內(nèi)磁通量變化mnb0l(v0v)t同理，該t時(shí)間內(nèi)，pq邊左側(cè)移出金屬框的磁通引起框內(nèi)磁通量變化pqb0l(v0v)t故在t內(nèi)金屬框所圍面積的磁通量變化mn pq根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小根據(jù)閉合電路歐姆定律有根據(jù)安培力公式，mn邊所受的安培力fmn b0ilpq邊所受的安培力fpq b0il根據(jù)左手定則，mm、pq邊所受的安培力方向相同，此時(shí)列車驅(qū)動(dòng)力的大小ffmnfpq2b0il聯(lián)立解得：5.（2004天津理綜）磁流體發(fā)電是一種新型發(fā)電方式，題13-5圖1和圖2是其工作原理示意圖。圖1中的長(zhǎng)方體是發(fā)電

13、導(dǎo)管，其中空部分的長(zhǎng)、高、寬分別為、，前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可略的導(dǎo)體電極，這兩個(gè)電極與負(fù)載電阻相連。整個(gè)發(fā)電導(dǎo)管處于圖2中磁場(chǎng)線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向如圖所示。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為的高溫、高速電離氣體沿導(dǎo)管向右流動(dòng)，并通過(guò)專用管道導(dǎo)出。由于運(yùn)動(dòng)的電離氣體受到磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速隨磁場(chǎng)有無(wú)而不同。設(shè)發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速處處相同，且不存在磁場(chǎng)時(shí)電離氣體流速為，電離氣體所受摩擦阻力總與流速成正比，發(fā)電導(dǎo)管兩端的電離氣體壓強(qiáng)差維持恒定，求：（1）不存在磁場(chǎng)時(shí)電離氣體所受的摩擦阻力f多大；（2）磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)e的大??；（3）磁流體發(fā)

14、電機(jī)發(fā)電導(dǎo)管的輸入功率p。（3）磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電導(dǎo)管的輸入功率由能量守恒定律得 故。6（2011重慶理綜）有人設(shè)計(jì)了一種可測(cè)速的跑步機(jī)，測(cè)速原理如題13-10圖所示，該機(jī)底面固定有間距為l、長(zhǎng)度為d的平行金屬電極。電極間充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為b、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且接有電壓表和電阻r。絕緣橡膠帶上鍍有間距為d的平行細(xì)金屬條，磁場(chǎng)中始終僅有一根金屬條，且與電極接觸良好，不計(jì)金屬電阻，若橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表讀數(shù)為u，求：橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)的速率；電阻r消耗的電功率；一根金屬條每次經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域克服安培力做的功?！久麕熃馕觥浚?）設(shè)電動(dòng)勢(shì)為e，橡膠帶運(yùn)動(dòng)速率為v。由：eblv，eu得：v（2）設(shè)電功率為p，則p （3）設(shè)電流強(qiáng)度為i，安培力為f，克服安培力做的功為w。i，fbil，wfd得：w7（16分）如圖所示為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置的示意圖，一邊長(zhǎng)為l、截面積為正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面積為a的小噴口，噴口離地面的高度為h。管道中有一絕緣活塞，在活塞的中部和上部分別嵌有兩根金屬棒a、b，其中棒b的兩端與一電壓表相連，整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)棒a中通有垂直紙面的恒定電流i時(shí)，活塞向右勻速推動(dòng)液體人噴口水平射出，液體落地離噴口的水平距離為s。若液體的密度為，不計(jì)所有阻力，求：（1）活塞移動(dòng)的速度；（2）該裝置的功率；（3）磁感強(qiáng)度b的大??；