1、新人教版高三物理选修 3-2电磁感应规律的综合应用专项练习（带解析） 选择题 (2011 温州模拟 )如图所示电路，两根光滑金属导轨，平行放置在倾角为 的斜面上，导轨下端接有电阻 R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒 ab质量为 m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力 F的作用，金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度 h的过程中，以下说法正确的是 ( ) A作用在金属棒上各力的合力做功为零 B重力做的功等于系统产生的电能 C金属棒克服安培力做的功等于电阻 R上产生的焦耳热 D金属棒克服恒力 F做的功等于电阻 R上产生的焦耳热 答案：选 A、 C. 如图甲所示 ,
2、光滑导轨水平放置在与水平方向成 60角斜向下的匀强磁场中 ,匀强磁场的磁感应强度 B随时间的变化规律如图乙所示 (规定斜向下为正方向 ),导体棒 ab垂直导轨放置 ,除电阻 R的阻值外 ,其余电阻不计 ,导体棒 ab在水平外力作用下始终处于静止状态 .规定 ab 的方向为电流的正方向 ,水平向右的方向为外力的正方向 ,则在 0 t1 时间内 ,能正确反映流过导体棒 ab的电流 i和导体棒ab所受水平外力 F随时间 t变化的图象是 ( ) 答案：选 D. 粗细均匀的电 阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行 .现使线框以同样大小的速度沿四个不同
3、方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边 a、 b两点间的电势差绝对值最大的是 ( ) 答案：选 B. 如图所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨 ab、 cd，表面光滑，处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒 PQ垂直于导轨放在上面，以速度 v向右匀速运动，欲使棒 PQ停下来，下面的措施可行的是 (导轨足够长，棒 PQ有电阻 )( ) A在 PQ右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒 B在 PQ右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒 PQ大的金属棒 C将导轨的 a、 c两端用导线连接起来 D在导轨的 a、 c两端用导线连接一个电容器 答案：选 C. 如图所示，电阻为 R，导线电阻均可忽略，
4、 ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为 m，棒的两端分别与 ab、 cd保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒 ef从静止下滑一段时间后闭合开关 S，则 S闭合后 ( ) A导体棒 ef的加速度可能大于 g B导体棒 ef的加速度一定小于 g C导体棒 ef最终速度随 S闭合时刻 的不同而不同 D导体棒 ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒 答案：选 A、 D. 如右图所示，两竖直放置的平行光滑导轨相距 0.2 m，其电阻不计，处于水平向里的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为 0.5 T，导体棒 ab与 cd的电阻均为 0.1 ，质量均为
5、 0.01 kg.现用竖直向上的力拉 ab棒，使之匀速向上运动，此时 cd棒恰好静止，已知棒与导轨始终接触良好，导轨足够长， g取 10 m/s2，则 ( ) A ab棒向上运动的速度为 1 m/s B ab棒受到的拉力大小为 0.2 N C在 2 s时间内，拉力做功为 0.4 J D在 2 s时间内， ab棒上产生的焦耳热为 0.4 J 答案： B 如右图所示，在光滑水平面上方，有两个磁感应强度大小均为 B、方向相反的水平匀强磁场，如图所示， PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大一个边长为 a，质量为 m，电阻为 R的正方形金属线框垂直磁场方向，以速度 v从图示位置向右运动，当线框中心线 A
6、B运动到与 PQ重合时，线框的速度为 ，则 ( ) A此时线框中的电功率为 4B2a2v2/R B此时线框的加速度为 4B2a2v/(mR) C此过程通过线框截面的电荷量为 Ba2/R D此过程回路产生的电能为 0.75mv2 答案： C 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度 B随时间 t做如图乙变化时，下列选项中能正确表示线圈中感应电动势 E变化的是 ( ) 答案： A 如图所示，用铝板制成 U型框，将一质量为 m的带电小球用绝缘细线悬挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度 v匀速运动，悬挂拉力为
7、 FT，则 ( ) A悬线竖直， FT mg B悬线竖直， FTmg C悬线竖直， FT3a)，在 3t0时刻线框到达 2位置，速度又为 v0，并开始离开匀强磁场此过程中 v-t图象如图 (b)所示，则 ( ) A t 0时，线框右侧边 MN 的两端电压为 Bav0 B在 t0 时刻线框的速度为 v0- C线框完全离开磁场的瞬间位置 3的速度一定比 t0 时刻线框的速度大 D线框从 1位置进入磁场到完全离开磁场位置 3过程中线框中产生的电热为2Fb 答案： D 如图所示，线框由 A位置开始下落，在磁场中受到的安培力如果总小于重力，则它在 A、 B、 C、 D四个位置 (B、 D位置恰好线框有一
8、半在磁场中 )时，加速度关系为 ( ) A.aA aB aC aD B.aA aC aB aD C.aA aC aD aB D.aA aC aB aD 答案：选 B. 如图所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反 .磁感应强度的大小均为 B.磁场区域的宽度均为 2a,一个直径为 2a的导线圆环从图示位置沿 x轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，则感应电流 I与导线圆环移动距离 x的关系图象正确的是 ( ) 答案：选 C. 计算题 (2011 泰安模拟 )(16分 )两根光滑的长直金属导轨 MN、 MN平行置于同一水平面内 ,导轨间距为 L,电阻不计 ,M、 M处接有如图所示的电
9、路 ,电路中各电阻的阻值均为 R,电容器的电容为 C，长度也为 L、电阻值同为 R的金属棒 ab垂直于导轨放置 ,导轨处于磁感应强度为 B、方向竖直向下的匀强磁场中 ,ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触 ,在 ab运动距离为 s的过程中 ,整 个回路中产生的焦耳热为 Q,求 : (1)ab运动速度 v的大小 ; (2)电容器所带的电荷量 q. 答案： (1) (2) （ 2010 江苏卷） 13（ 15分）如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为 L, 一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为 m、有效电阻为 R的导体棒在距磁场上边界 h处静止释放。导体
10、棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为 I。整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。求： （ 1）磁感应强度的大小 B； （ 2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小 v； （ 3）流经电流表电流的最大值 答案：（ 1） （ 2） （ 3） (2011 东营模拟 ) (10分 )如图所示，宽度为 L=0.20 m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，导轨的一端连接阻值为 R=0.9的电阻 .在cd右侧空间存在垂直桌面向上的匀强磁场，磁感应强度 B=0.50 T.一根质量为m=10 g，电阻 r=0.1的导体棒 ab垂直放在导轨上并与导轨接触良好
11、.现用一平行于导轨的轻质细线将导体棒 ab与一钩码相连，将钩码从图示位置由静止释放 .当导体棒 ab到达 cd时，钩码距地面的高度为 h=0.3 m.已知导体棒 ab进入磁场时恰做 v=10 m s的匀速直线运动，导轨电阻可忽略不计，取 g=10 m/s2.求： (1)导体棒 ab在磁场中匀速运动时，闭合回路中产生的感应电流的大小 . (2)挂在细线上的钩码的质量 . (3)求导体棒 ab在磁场中运动的整个过程中电阻 R上产生的热量 . 答案： (1) 1A(2) =0.01 kg(3) 0.477 J （ 2011 大纲版全国 T24）如图，两根足够长的金属导轨 ab、 cd竖直放置，导轨间
12、距离为 L电阻不计。 在导轨上端并接两个额定功率均为 P、电阻均为 R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为 m、电阻可以忽略的金属棒 MN 从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为 g。求： (1)磁感应强度的大小： (2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。 答案： (2) （ 2011 重庆理综 T23）（ 16分）有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如题 23图所示，该机底面固定有间距为 、长度为 的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有
13、电压表和电阻 ,绝缘橡胶带上镀有间距为 的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻，若橡胶带匀速运动时，电压表读数为 ,求： 橡胶带匀速运动的速率； 电阻 R消耗的电功率； 一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。 答案： （ 2011 上海高考物理 T32）电阻可忽略的光滑平行金属导轨长 S=1.15m，两导轨间距 L=0.75 m，导轨倾角为 30，导轨上端 ab接一阻值 R=1.5的电阻，磁感应强度 B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值 r=0.5，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端 ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中
14、金属棒产生的焦耳热 。 (取 )求： (1)金属棒在此过程中克服安培力的功 ； (2)金属棒下滑速度 时的加速度 (3)为求金属棒下滑的最大速度 ，有同学解答如下：由动能定理， 。由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。 答案： 0.4J 3.2m/s2 正确， 27. 4m/s （ 2011 浙江理综 T23）如图甲所示，在水平面上固定有长为 L=2m、宽为 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规律如图乙所示。在 t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以 v0=1m/s
15、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为 =0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为 =0.1/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取 g=10m/s2）。 （ 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。 答案：（ 1）前 1s：匀减速直线运动，后 3s：静止在离左端 0.5m的位置（ 2）前 2s： I=0，后两秒： I=0.2 A 电流方向是顺时针方向（ 3） （ 2011 海南物理 T16）如图， ab和 cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨， MN 和
16、是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为 m和 2m。竖直向上的外力 F作用在杆 MN 上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为 R，导轨间距为 。整个装置处在磁感应强度为 B的匀强磁场中，磁 场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略，重力加速度为 g。在 t=0时刻将细线烧断，保持 F不变，金属杆和导轨始终接触良好。求： （ 1）细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比； （ 2）两杆分别达到的最大速度。 答案：（ 1） （ 2） ， （ 2011 天津理综 T11）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 间距为 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成 角。完全
17、相同的两金属棒 ab、 cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为 m=0.02kg，电阻均为 R=0.1,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 0.2T，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，而棒 cd 恰好能够保持静止。取 g=10 ，问 通过棒 cd的电流 I是多少，方向如何？ 棒 ab受到的力 F 多大？ 棒 cd每产生 的热量，力 F做的功 W是多少？ 答案： 1A， cd棒中的电流方向由 d至 c 0.2N 0.4J （ 2010 天津卷） 11.（ 18分）如图所示，质量 m1=0.1kg，电阻 R1=0.3，长度
18、 l=0.4m的导体棒 ab横放在 U型金属框架上。框架质量 m2=0.2kg，放在 绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数 =0.2，相距 0.4m的 MM、 NN相互平行，电阻不计且足够长。电阻 R2=0.1的 MN 垂直于 MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度 B=0.5T。垂直于 ab施加 F=2N 的水平恒力， ab从静止开始无摩擦地运动，始终与 MM、 NN保持良好接触，当 ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力， g取10m/s2. （ 1）求框架开始运动时 ab速度 v的大小； （ 2）从 ab开始运动到框架开始运动的过程中， M
19、N 上产生的热量 Q=0.1J，求该过程 ab位移 x的大小。 答案：（ 1） （ 2） 如图甲所示，两根质量均为 0.1 kg完全相同的导体棒 a、 b，用绝缘轻杆相连置于由金属导轨 PQ、 MN 架设的斜面上已知斜面倾角 为 53， a、 b导体棒的间距是 PQ、 MN 导轨的间距的一半，导轨间分界线 OO以下有方向垂直斜面向上的匀强磁场当 a、 b导体棒沿导轨下滑时，其下滑速度 v与时间的关系图象如图乙所示若 a、 b导体棒接入电路的电阻均为 1 ，其他电阻不计，取g 10 m/s2， sin 53 0.8， cos 53 0.6，试求： (1)PQ、 MN 导 轨的间距 d； (2)a、 b导体棒与导轨间的动摩擦因数； (3)匀强磁场的磁感应强度 B的大小 答案： (1)1.2 m (2)0.083 (3)0.83 T
