《高考物理二轮复习 第十章 电磁感应 提能增分练（二）电磁感应中的电路、动力学和能量问题-人教版高三全册物理试题.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮复习 第十章 电磁感应 提能增分练（二）电磁感应中的电路、动力学和能量问题-人教版高三全册物理试题.doc（9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、提能增分练(二)电磁感应中的电路、动力学和能量问题A级夺高分1. (多选)(2017宁夏石嘴山三中模拟)如图所示，足够长的平行光滑导轨固定在水平面上，导轨间距为L1 m，其右端连有定值电阻R2 ，整个装置处于垂直导轨平面向里，磁感应强度B1 T的匀强磁场中，一质量m2 kg的金属棒在恒定的水平拉力F10 N的作用下，在导轨上由静止开始向左运动，运动中金属棒始终与导轨垂直，导轨以及金属棒的电阻不计，下列说法正确的是()A产生的感应电流方向在金属棒中由a指向bB金属棒向左先做加速运动后做减速运动直到静止C金属棒的最大加速度为5 m/s2D水平拉力的最大功率为200 W解析：选ACD金属棒向左运动时
2、，穿过闭合回路的磁通量垂直纸面向里增大，根据楞次定律可得，感应电流的方向在金属棒中由a指向b，A正确；根据左手定则可知，金属棒受到向右的安培力，因为金属棒是从静止开始运动的，所以刚开始时安培力小于拉力，金属棒做加速运动，随着速度的增大，安培力增大，故加速度减小，当安培力等于拉力时，加速度为零，开始做匀速直线运动，故金属棒先做加速度减小的加速运动后做匀速运动，B错误；当金属棒速度为零时，安培力为零，所受合力最大，加速度最大，根据牛顿第二定律可得最大加速度为a m/s25 m/s2，C正确；当拉力和安培力相等时，速度最大，有：F安F，解得最大速度为：vm20 m/s，则水平拉力的最大功率为：PFv
3、m10 20 W200 W，D正确。2. (多选)(2017海南文昌中学模拟)如图所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v1、v2的速度沿光滑水平导轨(电阻不计)匀速滑到ab位置，若v1v212，则在这两次过程中()A回路电流I1I212B产生的热量Q1Q214C通过任一截面的电荷量q1q211D外力的功率P1P212解析：选AC两种情况下产生的感应电动势分别为E1BLv1，E2BLv2，电阻都为R，故回路电流为I1，I2，故电流之比为，A正确；两种情况下所用时间，故产生的热量，B错误；两种情况下磁通量变化量相同，故通过任一截面的电荷量qtt，故通过任一截面的电荷量q1q211，C正确；由
4、于金属棒做匀速运动，外力的功率等于回路中的电功率，故，D错误。3(多选)(2017潍坊联考)如图所示，在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，沿水平面固定个V字型金属框架CAD，已知A，导体棒EF在框架上从A点开始在拉力F作用下，沿垂直EF方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架始终构成等腰三角形回路。已知框架和导体棒的材料和横截面积均相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，导体棒运动过程中始终与磁场方向垂直，且与框架接触良好。关于回路中的电流I、拉力F和电路消耗的电功率P与水平移动的距离x变化规律的图像中正确的是()解析：选ACD设导体棒运动时间为t时，通过的位移为xvt，则
5、连入回路的导体棒的长度为：L2xtan ，则回路的总电阻为：R总R，则电流为：I，式中各量均一定，则I为一定值，故A正确，B错误；由平衡条件知，外力F大小等于安培力大小，则F安FBILBI2vttan，F与t成正比，故C正确；运动距离为x时的功率为：PI2R总I2R，则P与x成正比，故D正确。4. (多选)(2017西藏日喀则检测)半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终与圆环保持良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由确定，如图所示。
6、则()A0时，杆产生的电动势为2BavB时，杆产生的电动势为BavC时，杆受到的安培力大小为D0时，杆受到的安培力大小为解析：选AC0时，杆产生的电动势EBLv2Bav，故A正确；时，根据几何关系得出此时杆的有效切割长度是La，所以杆产生的电动势为EBav，故B错误；时，电路中总电阻是R总aR0，I所以杆受到的安培力大小FBIL，故C正确；0时，电路中总电阻(2)aR0，所以杆受的安培力大小FBILB2a，故D错误。5. (多选)(2017河北武邑中学模拟)如图所示，一矩形铜制线圈(线圈的高度为l)从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域(区域上下边界间的距离为3l)，然后穿出磁场区域继续下落
7、，则下列说法正确的是()A若线圈进入磁场过程是做匀速运动，则离开磁场过程一定是做减速运动B若线圈进入磁场过程是做加速运动，则离开磁场过程一定是做加速运动C若线圈进入磁场过程是做减速运动，则离开磁场过程一定是做加速运动D若线圈进入磁场过程是做减速运动，则离开磁场过程一定是做减速运动解析：选AD线圈从高处自由下落，以一定的速度进入磁场过程中，会受到重力和向上的安培力，线圈全部进入磁场后，磁通量不变，不产生感应电流，不受安培力，只受重力，在磁场内部会做匀加速运动，所以线圈出磁场时的速度大于进磁场的速度。若线圈进入磁场过程是做减速运动，说明重力小于安培力，完全在磁场中运动时做匀加速直线运动，离开磁场时
8、线圈的速度增大，产生的感应电流增大，所受的安培力增大，安培力仍然大于重力，所以也做减速运动，故D正确C错误；若线圈进入磁场过程是做匀速运动，说明重力等于安培力，离开磁场时，安培力增大，则安培力将大于重力，线圈会做减速运动，故A正确；若线圈进入磁场过程是做加速运动，说明重力大于安培力，离开磁场时安培力变大，安培力与重力大小关系无法确定，线圈的运动情况不能确定，故B错误。6(多选)(2017济南针对训练)如图所示的竖直平面内，水平条形区域和内有大小相等，方向垂直竖直面向里的匀强磁场，其宽度均为d，和之间有一宽度为h的无磁场区域，hd。一质量为m、边长为d的正方形线框由距区域上边界某一高度处静止释放
9、，在穿过两磁场区域的过程中，通过线框的电流及其变化情况相同。重力加速度为g，空气阻力忽略不计。则下列说法正确的是()A线框进入区域时与离开区域时的电流方向相同B线框进入区域时与离开区域时所受安培力的方向相同C线框有可能匀速通过磁场区域D线框通过区域和区域产生的总热量为Q2mg(dh)解析：选BD由楞次定律可知，线框进入区域时感应电流为逆时针方向，而离开区域时的电流方向为顺时针方向，故选项A错误；由楞次定律可知，线框进入区域时与离开区域时所受安培力的方向相同，均向上，选项B正确；因穿过两磁场区域的过程中，通过线框的电流及其变化情况相同，则可知线框进入区域时一定是做减速运动，选项C错误；线框离开磁
10、场区域的速度应等于离开磁场区域的速度，则在此过程中，线圈的机械能的减小量等于线框通过区域产生的电能，即Q2mg(dh)，则线框通过区域和区域产生的总热量为Q2Q22mg(dh)，选项D正确。7. (2015海南高考)如图，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连，整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下。一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。导轨和导体棒的电阻均可忽略。求(1)电阻R消耗的功率；(2)水平外力的大小。解析：(1)导体
11、棒切割磁感线产生的电动势EBlv由于导轨与导体棒的电阻均可忽略，则R两端电压等于电动势：UE则电阻R消耗的功率PR综合以上三式可得PR。(2)设水平外力大小为F，由能量守恒定律得FvPRmgv故得Fmgmg。答案：(1)(2)mgB级冲满分8. (多选)(2017湖南师大附中等四校联考)如图所示，AB、CD为两个平行的水平光滑金属导轨，处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中；AB、CD的间距为L，左右两端均接有阻值为R的电阻；质量为m、长为L且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，甲、乙为两根相同的轻质弹簧，弹簧一端与导体棒MN中点连接，另一端均被固定；导体棒MN与导轨接触良好；开始时，弹簧均
12、处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中AC间的电阻R上产生的焦耳热为Q，则()A初始时刻导体棒MN所受的安培力大小为B从初始时刻至导体棒MN第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热大于C当导体棒MN第一次到达最右端时，每根弹簧具有的弹性势能为mvQD当导体棒MN再次回到初始位置时，AC间电阻R的热功率为解析：选ABC由FBIL及I，得安培力大小为FA，故A正确；由题，导体棒MN第一次运动至最右端的过程中，AC间电阻R上产生的焦耳热为Q，回路中产生的总焦耳热为2Q，由于安培力始终对MN做负功，产生焦耳热，MN第一次达到最左端
13、的过程中，平均速度最大，平均安培力最大，位移也最大，MN克服安培力做功最大，整个回路中产生的焦耳热应大于2QQ，故B正确；由能量守恒得知，当MN第一次达到最右端时，MN的机械能全部转化为整个回路中的焦耳热和甲、乙弹簧的弹性势能，又甲、乙两弹簧的弹性势能相等，所以甲具有的弹性势能为mvQ，故C正确；当MN再次回到初始位置时，速度小于v0，MN产生的感应电动势小于BLv0，则AC间电阻R的功率小于，故D错误。9(2017杭州高级中学模拟)一平行金属导轨在水平面内固定，导轨间距L0.5 m，导轨右端接有电阻RL4 的小灯泡，导轨电阻不计，如图甲。在导轨的MNQP矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，MN、
14、PQ间距d3 m，此区域磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示，垂直导轨跨接一质量m1 kg的金属杆，其电阻r1 ，金属杆与导轨间的动摩擦因数为0.2，在t0时刻，给金属棒杆一速度v02 m/s，同时施加一向右的外力F，使其从GH处向右运动，在02 s内小灯泡发光亮度始终没变化，(g取10 m/s2)(1)通过计算分析2 s内金属杆的运动情况；(2)计算2 s内外力F的大小；(3)计算2 s内整个系统产生热量。解析：(1)金属杆未进入磁场时，不受安培力，做匀加速运动。02 s内灯泡亮度一直不变，则知t1 s时，金属杆刚好进入磁场，且进入磁场后做匀速运动。在t1 s前和1 s后回路中感生电动势相
15、等，在1 s前E1dL230.5 V3 V；1 s后由E2BLv3 V，可得v3 m/s；金属杆在磁场外运动的加速度为a m/s21 m/s2；所以金属杆先以加速度a1 m/s2做匀加速运动1 s，再以v3 m/s做匀速运动1 s。(2)金属杆未进入磁场01 s时，根据牛顿第二定律可知：Fmgma，解得F3 N；金属杆进入磁场时，电路中总电阻：R总RLr5 由上述可知感应电动势为E2E13 V通过灯泡的电流为：I0.6 A，由平衡条件得，12 s内：FmgBIL2.6 N。(3)2 s内整个系统产生的焦耳热为：Q1I2(Rr)t0.6252 J3.6 J2 s内金属杆的位移：st1vt21 m
16、31 m5.5 m摩擦生热：Q2mgs0.21105.5 J11 J2 s内整个系统产生热量QQ1Q214.6 J。答案：(1)先以加速度a1 m/s2做匀加速运动1 s，再以v3 m/s做匀速运动1 s(2)01 s，F3 N；12 s，F2.6 N(3)14.6 J10. (2016全国丙卷)如图，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1kt，式中k为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边
17、界MN(虚线)与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B0，方向也垂直于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t0时刻恰好以速度v0越过MN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计。求：(1)在t0到tt0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；(2)在时刻t(tt0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。解析：(1)在金属棒越过MN之前，t时刻穿过回路的磁通量为ktS设在从t时刻到tt的时间间隔内，回路磁通量的变化量为，流过电阻R的电荷量为q。由法拉第电磁感应定律有由欧姆定律有i由电流的定义有i联立式得|q|t由式得，
18、在t0到tt0的时间间隔内，流过电阻R的电荷量q的绝对值为|q|。(2)当tt0时，金属棒已越过MN。由于金属棒在MN右侧做匀速运动，有fF式中，f是外加水平恒力，F是匀强磁场施加的安培力。设此时回路中的电流为I，F的大小为FB0Il此时金属棒与MN之间的距离为sv0(tt0)匀强磁场穿过回路的磁通量为B0ls回路的总磁通量为t式中，仍如式所示。由式得，在时刻t(tt0)穿过回路的总磁通量为tB0lv0(tt0)kSt在t到tt的时间间隔内，总磁通量的改变量为t(B0lv0kS)t由法拉第电磁感应定律得，回路感应电动势的大小为t由欧姆定律有I联立式得f(B0lv0kS)。答案：(1)(2)B0lv0(tt0)kSt(B0lv0kS)