1、优质文档优质文档专题十 电磁感应与能量变化一、单项选择题1(仿 2013 新课标全国高考，17T)边长为 a 的闭合金属正三角形框架，左边竖直且与磁场右边界平行，完全处于垂直于框架平面向里的匀强磁场中现把框架匀速水平向右拉出磁场，如图 5 所示，则下列图象与这一过程相符合的是 ( )图 5解析 该过程中，框架切割磁感线的有效长度等于框架与磁场右边界两交点的间距，根据几何关系有 l 有 x，所以 E 电动势 Bl 有 v Bvxx，选项233 233A 错误， B 正确；F 外力 x2，选项 C 错误；P 外力功率 F 外力B2l2有 vR 4B2x2v3RvF 外力 x2，选项 D 错误答案
2、B2(仿 2013 新课标全国高考，16T)如图 6 所示，水平虚线 MN 的上方有一垂直纸面向里的匀强磁场，矩形导线框 abcd 从 MN 下方某处以 v0 的速度竖直上抛，向上运动高度 H 后垂直进入匀强磁场，此过程中导线框的 ab 边始终与边界 MN 平行不计空气阻力，在导线框从抛出到速度减为零的过程中，以下四个图象中可能正确反映导线框的速度与时间关系的是 ( )优质文档优质文档图 6解析 线框进磁场前为匀减速运动，进磁场后受到重力和向下的安培力，mg ma，因其向上减速运动， v 减小，a 减小，可知 C 项正确B2l2vR答案 C3(仿 2013 山东高考，18T)矩形导线框 abc
3、d 放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图 7 甲所示磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度 B 随时间变化的图象如图乙所示t0 时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在 04 s 时间内，导线框 ad 边所受安培力随时间变化的图象( 规定向左为安培力的正方向)可能是下图中的 ( )图 7优质文档优质文档解析 根据图乙，又 E S 和 I 可知，在 04 s 时间内的感应电流t Bt ER大小恒定根据楞次定律可知，在 02 s 时间内， 电流顺时针方向；在 24 s时间内，电流逆时针方向；根据左手定则可知 ad 边所受安培力方向：在 01 s 时间向左，在 12 s 时间向右，在
4、 23 s 时间向左，在 34 s 时间向右从而排除 A、C 选项尽管电流大小不变，可 FcdBL cdI，B 均匀变化时，安培力均匀变化，因此 B 错，D 对答案 D二、不定项选择题4(仿 2013 安徽高考，16T)如图 8 所示，足够长的 U 型光滑金属导轨平面与水平面成 角(090) ，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接触良好，ab 棒接入电路的电阻为 R，当流过 ab 棒某一横截面的电荷量为 q时，ab 棒的速度大小为 v，则 ab 棒在这一过程中 ( )A运动的
5、平均速度大小为 v12B下滑的位移大小为qRBL图 8优质文档优质文档C产生的焦耳热为 qBLvD受到的最大安培力大小为B2L2vR解析 本题考查金属棒切割磁感线的电磁感应现象，意在考查考生应用法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律、能量守恒定律解决电磁感应综合问题的能力分析 ab 棒的受力情况，有 mgsin ma，分析可得 ab 棒做加速度B2L2vR减小的加速运动，故其平均速度不等于初末速度的平均值，A 错误；设 ab 棒沿斜面下滑的位移为 x，则电荷量 qIt t ，解得位移 xt 1R R BxLR，B 正确；根据能量守恒定律可知，产生的焦耳热 等于 ab 棒机械能的减少qRBL量，Q m
6、v2，ab 棒受到的最大安培力 为 ，C 错误， D 正确mgqRsin BC 12 B2L2vR答案 BD5(仿 2013 天津高考，3T)如图 9 所示，在矩形有界匀强磁场区域 ABCD 内有一质量可以忽略不计、电阻为 R 的闭合导线框 abcd.线框在外力 F 的作用下，从图示位置匀速向右离开磁场若第一次用 0.3 s时间拉出，电路中的电流为 I1，cd 边受的安培力为F1，外力所做的功为 W1，通过导线截面的电荷量为 q1；第二次用 0.9 s 时间拉出，电路中的电流为 I2，cd 边受的安培力为 F2，外力所做的功为 W2，通过导线截面的电荷量为 q2，则( ) AI 1 I23 1
7、 BF 1F 211CW 1W 231 Dq 1q 213解析 设线框 ad 边的长度为 s，由 线框匀速运动时有 v .第一次用 0.3 s 拉st图 9优质文档优质文档出线框、第二次用 0.9 s 拉出线框，两次的时间比为 .t1t2 13设线框 ab 边的长度为 L，则感应电动势为 EBLv，感 应电流为 I ，解上述ER各式得 I ，所以两次的电流之比为 ，故 选 A.BLsRt I1I2 31cd 边受安培力 为 F 安 BIL，解上述各式得 F ，所以两次所受安培力之B2L2sRt比为 ，故不选 B.F1F2 31拉力做的功为 WFs，解上述各式得 W ，所以两次做功之比为 B2L
8、2s2Rt W1W2，故选 C.31流过的电荷量为 qIt，解上述各式得 q ，所以两次的 电荷量比为 ，BLsR q1q2 11故不选 D.答案 AC三、计算题6(仿 2013 新课标全国高考，25T)如图 10 所示，两根竖直放置在绝缘面上的金属框架框架的上端接有电容为 C 的电容器框架上有一质量为 m、长为 l 的金属棒，平行于地面放置，与框架接触良好无摩擦，棒离桌面高度为 h.磁感应强度为 B 的匀强磁场与框架平面相垂直，开始时电容器不带电自静止起将棒释放，求棒从释放到落到地面所需要的时间？解析 设金属棒下滑的速度大小为 v，则感应电动势为：E Blv 平行板电容器两板间的电势差为 UE 图 10优质文档优质文档设此时电容器极板上积累的电荷为 Q，按定义有：C QU联立式得 QCBlv 设在时间间隔(t，t t)内流经金属棒的电荷量为 Q，按定 义电流为I QtQ 也是 t 电容器极板上增加的 电荷量，由式得 QCBl v 式中 v 为速度的 变化量，按定义有 a vt对金属棒由牛顿第二定律得 BIlmgma 联立式解得 a mgm B2l2C由式知金属棒向下做匀加速直线运动由位移公式得 h at212 10 联立式得金属棒到地面所用时间为t . 2h（m CB2l2）mg答案 2h（m CB2l2）mg
