《优化探究新课标2017届高三物理一轮复习第9章电磁感应第3讲电磁感应规律的综合应用知能提升演练.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《优化探究新课标2017届高三物理一轮复习第9章电磁感应第3讲电磁感应规律的综合应用知能提升演练.doc（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、电磁感应规律的综合应用 随堂反馈1(2015高考山东卷)如图甲所示，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压uab为正，下列uabt图象可能正确的是()解析：电流产生的磁场与电流的大小成正比，而感应电动势E，即磁场的变化率表示E的大小因此在t0时刻，i变化率最大，即最大，uab为最大值，B错误.00.25T0与0.5T00.75T0电流变化相同，uab也相同，A、D错误，C正确答案：C2.(多选)如图所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内
2、有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为Bkt(常量k0)回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1R0、R2.闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则()AR2两端的电压为B电容器的a极板带正电C滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D正方形导线框中的感应电动势为kL2解析：由题图知外电路结构为R2与R的右半部并联，再与R的左半部、R1相串联，故R2两端电压U2U，A正确因k0，由楞次定律知线框内感应电流沿逆时针方向，故电容器b极板带正电，B错误滑动变阻器右侧部分电流、电压均与R2相同，左侧部分电阻与R2相同，电
3、流是R2中电流的2倍，由PI2R可知总功率是R2的5倍，所以C正确由法拉第电磁感应定律可知En，其中S为有效面积，Sr2，得Ekr2，所以D错误答案：AC3.如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个电阻为R的灯泡，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于导轨所在平面向上，垂直导轨的导体棒ab电阻为r，导轨和导线电阻不计在导体棒ab的下滑过程中()A感应电流在导体棒ab中的方向为从a到bB导体棒受到的安培力方向沿斜面向下，大小保持恒定C导体棒的机械能一直减少D导体棒克服安培力做的功等于灯泡消耗的电能解析：导体棒ab下滑过程中，由右手定则判断感应电流I在导体棒ab中的方向为从b到a，A错误；由左手
4、定则判断导体棒ab受沿斜面向上的安培力F安，由分析知，导体棒ab开始速度增大，感应电动势增大，感应电流增大，安培力增大，当F安mgsin 时达到最大速度vm，之后做匀速直线运动，速度不再增大，安培力不变，故B错误；由于下滑过程导体棒ab切割磁感线产生感应电动势，回路中有灯泡、电阻消耗电能，机械能不断转化为内能，所以导体棒的机械能不断减少，故C正确；根据功能关系有克服安培力做的功等于整个回路消耗的电能，包括灯泡和导体棒消耗的电能，故D错误答案：C4(多选)(2015湖北十三校二联)如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域，MN和M
5、N是匀强磁场区域的水平边界，边界的宽度为s，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直现让金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的vt图象(其是OA、BC、DE相互平行)已知金属线框的边长为L(Ls)、质量为m、电阻为R，当地的重力加速度为g，图象中坐标轴上所标出的字母v1、v2、t1、t2、t3、t4均为已知量(下落过程中bc边始终水平)根据题中所给条件，以下说法正确的是()At2时刻是线框全部进入磁场瞬间，t4时刻是线框全部离开磁场瞬间B从bc边进入磁场起一直到ad边离开磁场为止，感应电流所做的功为mgsCv1的大小可能为D线框穿出磁场过
6、程中流经线框横截面的电荷量比线框进入磁场过程中流经线框横截面的电荷量多解析：分析题给条件可知：线框进入磁场之前，做自由落体运动，即匀加速直线运动；线框的bc边进入磁场后，ad边进入磁场前，bc边受向上的安培力，加速度a，做加速度越来越小的变减速运动；当线框全部进入磁场中后，线框受安培力为零，又做匀加速直线运动，加速度为g；当bc边出磁场，只有ad边在磁场中时，ad边受向上的安培力，a，做加速度越来越小的变减速运动；当线框全部出磁场之后，其只受重力，又做匀加速直线运动，加速度为g.对照图乙可知，t2时刻是线框全部进入磁场瞬间，t4时刻是线框全部离开磁场瞬间，A正确由能量关系可得，从bc边进入磁场
7、到ad边出磁场的过程中感应电流做的功为Wmg(sL)，B错由qn可知，线框穿出磁场过程中流经线框横截面的电荷量与线框进入磁场过程中流经线框横截面的电荷量相等，D错当线框速度为v1时，其所受安培力若正好与重力相平衡，则有F安mg，即mg，得v1，C正确答案：AC5.如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l0.5 m，左端接有阻值R0.3 的电阻一质量m0.1 kg、电阻r0.1 的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x9 m时撤去外力，棒继续
8、运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功WF.解析：(1)设棒匀加速运动的时间为t，回路的磁通量变化量为，回路中的平均感应电动势为，由法拉第电磁感应定律得其中Blx设回路中的平均电流为，由闭合电路欧姆定律得通过电阻R的电荷量qt又由运动学规律得t联立式，代入数据得q4.5 C(2)设撤去外力时棒的速度为v，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v22ax设棒在撤去外力后的运动过程中
9、安培力做功为W，由动能定理得W0mv2撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2W联立式，代入数据得Q21.8 J(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221可得Q13.6 J在棒运动的整个过程中，由功能关系可知WFQ1Q2由式得WF5.4 J答案：(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J课时作业一、单项选择题1.如图所示是两个相互连接的金属圆环，小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一，磁场垂直穿过大金属环所在区域当磁感应强度随时间均匀变化时，在大环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为()A.EBEC.EDE解析：a、b间的电势差等于路端电压，而小环电阻占电路总电阻
10、的，故UabE，B正确答案：B2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如图变化时，在图中正确表示线圈感应电动势E变化的是()解析：在第1 s内，由楞次定律可判定电流为正，其产生的感应电动势E1S，在第2 s和第3 s内，磁场B不变化，线圈中无感应电流在第4 s和第5 s内，B减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动势E2S，由于B1B2，t22t1，故E12E2，由此可知，A选项正确答案：A3.如图所示，有两根与水平方向成角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面
11、的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m的金属杆(电阻忽略不计)从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则()A如果B增大，vm将变大B如果增大，vm将变大C如果R变小，vm将变大D如果m变小，vm将变大解析：金属杆从轨道上由静止滑下，经足够长时间后，速度达最大值vm，此后金属杆做匀速运动杆受重力mg、轨道的支持力FN和安培力F，如图所示而F，对金属杆有mgsin ，即vm.由此式可知，B增大，vm减小；增大，vm增大；R变小，vm变小；m变小，vm变小因此选项A、C、D错，选项B正确答案：B二、多项选择题4.(2016焦作一模)如图所示，两根足够长的光滑
12、金属导轨水平平行放置，间距为l1 m，cd间、de间、cf间分别接着阻值R10 的电阻一阻值R10 的导体棒ab以速度v4 m/s匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小B0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场下列说法中正确的是()A导体棒ab中电流的流向为由b到aBcd两端的电压为1 VCde两端的电压为1 VDfe两端的电压为1 V解析：用右手定则可知ab中电流方向为ab，A错误导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势EBlv，ab为电源，cd间电阻R为外电路负载，de和cf间电阻中无电流，de间无电压，因此cd和fe两端电压相等，即UR1 V，B、D正确，C错误答案：B
13、D5.如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长是L，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场若外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P，线框磁通量的变化率为，通过导体横截面的电荷量为q，则这些量随时间变化的关系正确的是(其中Pt图象为抛物线)()解析：线框做匀加速运动，其速度vat，感应电动势EBLv，线框进入磁场过程中受到的安培力F安BIL，由牛顿第二定律得Fma，则Fma，故A错误；线框中的感应电流I，线框的电功率PI2Rt2，B正确；线框的位移xat2，磁通量的变化
14、率BBBLat，C错误；电荷量qtttt2，D正确答案：BD6(2015山西四校三联)如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B.现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以初速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中()A通过R的电流方向由外向内B通过R的电流方向由内向外CR上产生的热量为D流过R的电荷量为解析：cd棒运动至ab处的过程中，闭合回路中的磁通量减小，再由楞次定律及安培定则可知，回路中电流方向为逆时针方向(从上向下看)，则通过R的电流
15、为由外向内，故A对，B错通过R的电荷量为q，D错金属棒做匀速圆周运动，回路中产生正弦式交变电流，可得产生感应电动势的最大值为EmBLv0，有效值为UEm，所以R上产生的热量为Qt，C对答案：AC7(2015河北唐山2月调研)如图所示，两端与定值电阻相连的光滑平行金属导轨倾斜放置，其中R1R22R，导轨电阻不计，导轨宽度为L，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B.导体棒ab的电阻为R，垂直导轨放置，与导轨接触良好释放后，导体棒ab沿导轨向下滑动，某时刻流过R2的电流为I，在此时刻()A重力的功率为6I2RB导体棒ab消耗的热功率为4I2RC导体棒受到的安培力的大小为2BILD导体棒的速度大小
16、为解析：本题考查导体棒切割磁感线的电磁感应问题导体棒ab向下滑动切割磁感线产生感应电动势，R1与R2并联接在ab两端，R1R22R，设当ab棒速度为v时，流过R2的电流为I，由闭合电路欧姆定律知2I，解得v，此时ab棒重力的功率为Pmgvsin mgsin ，ab棒消耗的热功率为P(2I)2R4I2R，ab棒受到的安培力大小为FB2IL2BIL.综上知B、C正确，A、D错误答案：BC8.(2016开封名校联考)如图所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计有一垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，宽度为L，ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良
17、好的金属杆开始，将开关S断开，让ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是()解析：设闭合S时，ab的速度为v，则EBLv，I，F安BIL.若F安mg，则选项A正确；若F安mg，则选项D正确；金属杆不可能做匀变速直线运动，故选项B不可能答案：ACD9(2015湖北八校二联)如图，xOy平面为光滑水平面，现有一长为d、宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度BB0cos x(式中B0为已知量)，规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为R.t0时刻MN边恰好
18、在y轴处，则下列说法正确的是()A外力F为恒力Bt0时，外力大小FC通过线框的瞬时电流iD经过t，线框中产生的电热Q解析：因线框沿x轴方向匀速运动，故FF安，由图中磁场分布知F安的大小是变化的，故F不是恒力，A错t0时，x0处，BB0，xd处，BB0，由EBLv，又MN、PQ两边均切割磁感线且产生的感应电动势方向相同，则E2B0Lv，I0，F安2B0I0L，而FF安，故B对因线框做匀速直线运动，则有xvt，BB0cos，又E2BLv，故i，C对由电流的瞬时值表达式可知此电流为交流电，有效值I，又QI2Rt，故经过t，线框中产生的电热Q，D对答案：BCD10如图所示，相距为L的两条足够长的平行金
19、属导轨右端连接有一定值电阻R，整个装置被固定在水平地面上，整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两根质量均为m、电阻都为R、与导轨间的动摩擦因数都为的相同金属棒MN、EF垂直放在导轨上现在给金属棒MN施加一水平向左的作用力F，使金属棒MN从静止开始以加速度a做匀加速直线运动若重力加速度为g，导轨电阻不计，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，则下列说法正确的是()A从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为tB若从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为T，则此过程中流过电阻R的电荷量为qC若从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为T，则金属棒E
20、F开始运动时，水平拉力F的瞬时功率为P(mamg)aTD从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动的过程中，两金属棒产生的热量相等解析：设EF刚开始运动时其电流大小为I，则通过MN的电流为2I，由题意有BILmg根据闭合电路欧姆定律得E2I(R0.5R)3IR又EBLv，vat联立解得t，故选项A正确；MN棒在T时间内通过的位移为xaT2根据，Qt，BLx，得通过MN棒的电荷量为Q，由于两棒的电阻都为R，则此过程中流过电阻R的电荷量为qQ，故选项B正确；金属棒EF开始运动时，由BILmg得I金属棒MN所受的安培力大小为F安B2IL以MN为研究对象：FmgF安ma拉力的功率为PFv又vaT解得P(
21、ma3mg)aT，故选项C错误；由于MN棒相当于电源，通过MN的电流是EF电流的2倍，根据QI2Rt可知，MN产生的热量是EF的4倍故选项D错误答案：AB三、非选择题11(2014高考浙江卷)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示一个半径为R0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上转轴的左端有一个半径为r的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m0.5 kg的铝块在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B0.5 Ta点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连测量a、
22、b两点间的电势差U可算得铝块速度铝块由静止释放，下落h0.3 m时，测得U0.15 V(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g取10 m/s2)(1)测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失解析：(1)由右手定则知，金属棒产生的感应电动势的方向由O A，故A端电势高于O端电势，与a点相接的是电压表的“正极”(2)由电磁感应定律得UEBR2UBR2vrR所以v2 m/s(3)Emghmv2E0.5 J答案：(1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J12(2014高考江苏卷)如图所示，在匀
23、强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g.求：(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数；(2)导体棒匀速运动的速度大小v；(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.解析：(1)在绝缘涂层上导体受力平衡，有mgsin mgcos 解得tan (2)在光滑导轨上感应电动势EBLv感应电流I安培力F安BIL导体受力平衡时有F安mgsin 解得v(3)摩擦生热Q摩mgdcos 由能量守恒定律得3mgdsin QQ摩mv2解得Q2mgdsin 答案：(1)tan (2)(3)2mgdsin 12