（通用版）高考物理一轮复习第十章第3讲电磁感应规律的综合应用课时作业（含解析）.docx

电磁感应规律的综合应用一、选择题(本题共10小题，16题为单选题，710题为多选题)1(2018渭南模拟)如图所示，有理想边界的两个匀强磁场，磁感应强度均为B0.5 T，两边界间距s0.1 m，一边长L0.2 m的正方形线框abcd由粗细均匀的电阻丝围成，总电阻为R0.4 ，现使线框以v2 m/s的速度从位置匀速运动到位置，则下列能正确反映整个过程中线框a、b两点间的电势差Uab随时间t变化的图线是()解析：At在05102 s内，ab切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，由楞次定律判断知感应电流方向沿顺时针方向，则a点的电势高于b点的电势，Uab为正，则ab两端电势差UabEBLv0.50.22 V15102 V；t在5102 s10102 s内，cd边进入磁场后，cd边和ab都切割磁感线，都产生感应电动势，线框中感应电流为零，由右手定则判断可知，a点的电势高于b点的电势，Uab为正，所以UabEBLv0.50.22 V0.20 V20102 V，t在10102 s15102 s内，ab边穿出磁场后，只有cd边切割磁感线，由右手定则知，a点的电势高于b点的电势，Uab为正UabEBLv0.50.22 V5102 V，故整个过程中线框a、b两点的电势差Uab随时间t变化的图线如图A所示，故A项正确2线圈所围的面积为0.1 m2，线圈电阻为1 .规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示则以下说法正确的是()A在时间05 s内，I的最大值为0.1 AB在第4 s时刻，I的方向为正C前2 s内，通过线圈某截面的总电量为0.01 CD第3 s内，线圈的发热功率最大解析：C由图看出，在01 s内图线的斜率最大，B的变化率最大，根据闭合电路欧姆定律得，In，知磁感应强度的变化率越大，则电流越大，磁感应强度变化率最大值为0.1，则最大电流I A0.01 A，故A项错误；在第4 s时刻，穿过线圈的磁场方向向上，磁通量减小，则根据楞次定律判断得知，I的方向为逆时针方向，即为负方向，故B项错误；前2 s内，通过线圈某截面的总电量q C0.01 C，故C项正确；第3 s内，B没有变化，线圈中没有感应电流产生，则线圈的发热功率最小，故D项错误3(2018汕头模拟)如图甲所示，电阻不计、间距为L的光滑平行导轨水平放置，左端连接定值电阻，电阻可忽略的金属杆ab放在导轨上且与导轨接触良好，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中现对金属杆ab施加一外力，使金属杆ab沿导轨向右匀速运动，已知外力对ab杆做功的功率与杆的速率的平方间的关系(Pv2)如图乙所示，该图线斜率为k，则该磁场的磁感应强度为()A. B.C. D.解析：C金属杆ab沿导轨向右匀速运动，拉力做功功率等于克服安培力做功功率，即：PBILv，电流为：I，所以有：Pv2，图像的斜率为k，则有：k，解得：B，A、B、D项错误、C项正确4如图甲，水平放置的平行金属导轨可分别与定值电阻R和平行板电容器C相连，导体棒MN置于导轨上且接触良好，取向右为运动的正方向，导体棒沿导轨运动的位移时间图像如图乙所示；导体棒始终处于垂直纸面向外的匀强磁场中，不计导轨和导体棒电阻，则0t2时间内()A若S接A，电容器a极板始终带负电B若S接A，t1时刻电容器两极板电压最大C若S接B，MN所受安培力方向先向左后向右D若S接B，t1时刻MN所受的安培力最大解析：C在xt图像中，图像的斜率表示导体棒运动的速度，由图乙可知，0t1时间内斜率是正、t1t2时间内斜率为负值，则说明0t2时间内导体棒先向右移动后向左移动若S接A，导体棒通过金属导轨与平行板电容器C连接，0t2时间内导体棒先向右运动后向左运动，根据右手定则可知，感应电流的方向先顺时针后逆时针，可知电容器a极板先带负电后带正电，故A项错误；若S接A，t1时刻导体瞬间静止，即导体棒不切割磁感线，故MN中无感应电动势产生，电容器两极板电压为零，即最小，故B项错误；若S接B，导体棒通过金属导轨与定值电阻R连接，0t2时间内，导体棒先向右运动后向左运动，根据右手定则可知，电流的方向先顺时针后逆时针，由左手定则可知，MN所受安培力方向先向左后向右，故C项正确；若S接B，t1时刻MN瞬间静止，导体棒不切割磁感线，电路中无电流，MN受安培力为零(即最小)，故D项错误5(2018钦州模拟)如图所示，水平放置的平行金属导轨左边接有电阻R，轨道所在处有竖直向下的匀强磁场，金属棒ab横跨导轨，第一次用恒定的拉力F作用下由静止开始向右运动，稳定时速度为2v，第二次保持拉力的功率P恒定，由静止开始向右运动，稳定时速度也为2v，(除R外，其余电阻不计，导轨光滑)，在两次金属棒ab速度为v时加速度分别为a1、a2，则()Aa1a2 Ba1a2Ca1a2 Da1a2解析：C金属棒ab速度为v时受到的安培力为：F安BILBL，因为稳定时速度为2v，所以得：F，所以第一次用恒定的拉力F时，速度为v的时候加速度为a1，有：ma1Ff；因为功率PFv，功率P恒定，所以当速度为v时导轨所受的拉力为速度为2v的时候的两倍，两种情况在稳定的时候速度相同，所以两次在稳定时拉力相同，功率P恒定时速度为v的时候所受的拉力为2F，ma22FF安F，所以a1a213，故C项正确6.如图所示，AB、CD为两个平行的、不计电阻的水平光滑金属导轨，处在方向垂直平面向里，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，与导轨接触良好，并与轻质弹簧组成弹簧振动系统开始时，弹簧处于自然长度，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初始时刻导体棒所受的安培力大小为B从初始时刻至导体棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热为C当导体棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为mv2QD当导体棒再次回到初始位置时，AC间电阻R的热功率为解析：C由FBIL及I，得安培力大小为FA，故A项错误；MN棒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，棒第一次达到最左端的过程中，棒平均速度最大，平均安培力最大，位移也最大，棒克服安培力做功最大，整个回路中产生的焦耳热应大于2Q，故B项错误；MN棒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Q，回路中产生的总焦耳热为2Q.由能量守恒定律得：mv2QEp，此时弹簧的弹性势能Epmv2Q，故C项正确；由于回路中产生焦耳热，棒和弹簧的机械能有损失，所以当棒再次回到初始位置时，速度小于v0，棒产生的感应电动势EBLv0，由电功率公式P知，则AC间电阻R的功率小于，故D项错误7如图，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，右端接一个阻值为R的定值电阻平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中()A流过金属棒的最大电流为B通过金属棒的电荷量为C克服安培力所做的功为mghD金属棒产生的焦耳热为mg(hd)解析：BD根据题意知EBLv，mghmv2，FBIL，可得I，A错误qIt，B正确对整个过程由动能定理得mghWF安mgd0，QWF安mg(hd)，可知C错误，D正确8(2018珠海模拟)如图所示，水平传送带带动两金属杆a、b匀速向右运动，传送带右侧与两光滑平行金属导轨平滑连接，导轨与水平面间夹角为30，两虚线EF、GH之间有垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场宽度为L，两金属杆的长度和两导轨的间距均为d，两金属杆a、b质量均为m，两杆与导轨接触良好，当a进入磁场后恰好做匀速直线运动，当a离开磁场时，b恰好进入磁场，则()A金属杆b进入磁场后做加速运动B金属杆b进入磁场后做匀速运动C两杆在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为D两杆在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为mgL解析：BD由题意可知，金属杆a进入磁场后恰好做匀速直线运动，所受的安培力与重力沿斜面向下的分力大小相等，由于金属杆b进入磁场时速度与a进入磁场时的速度相同，所受的安培力相同，所以两金属杆进入磁场时的受力情况相同，则b进入磁场后所受的安培力与重力沿斜面向下的分力也平衡，所以也做匀速运动，故A项错误、B项正确；两杆穿过磁场的过程中都做匀速运动，根据能量守恒定律得知：回路中产生的总热量为Q2mgsin 30LmgL，故C项错误，D项正确9.(2018临沂模拟)如图所示，两根相距为d的足够长的光滑金属导轨固定在水平面上，导轨电阻不计磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直，长度略大于d的两导体棒M、N平行地放在导轨上，导体棒的电阻均为R、质量均为m，开始两导体棒静止，现给导体棒M一个平行导轨向右的瞬时冲量I，整个过程中导体棒与导轨接触良好，下列说法正确的是()A回路中始终存在逆时针方向的电流B棒N的最大加速度为C回路中的最大电流为D棒N获得的最大速度为解析：BC根据右手定则可知开始回路中电流方向为逆时针，当两个导体棒以相同的速度匀速运动时，回路中的电流强度为零，故A项错误；当M开始运动的瞬间，N的加速度最大；根据动量定理可得Imv，解得v；根据牛顿第二定律可得：ma，解得a，故B项正确；回路中的最大电流为I流，故C项正确；N速度最大时二者的速度相等，根据动量守恒定律可得：mv2mv，解得v，故D项错误10如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成30角固定，轨距为L1 m，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其阻值忽略不计空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B0.5 TP、M间接有阻值R1的定值电阻，Q、N间接变阻箱R.现从静止释放ab，改变变阻箱的阻值R，测得最大速度为vm，得到与的关系如图乙所示若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g取10 m/s2.则()A金属杆中感应电流方向为a指向bB金属杆所受安培力沿斜面向上C定值电阻的阻值为1 D金属杆的质量为0.1 kg解析：BCD由右手定则可知，金属秆中感应电流方向为b指向a，故A项错误；由左手定则可知，金属杆所受安培力沿斜面向上，故B项正确；电路总电阻：R总，通过金属杆ab的电流：I，金属杆受到的安培力：FBIL，当达到最大速度时金属棒受力平衡，由平衡条件得：mgsin ，整理得：，由图示图像可知，图像的斜率：k0.5，纵轴截距：b0.5，由数学知识得：k，b，解得：m0.1 kg，R11 ，故C、D项正确二、计算题(需写出规范的解题步骤)11.(2018哈尔滨模拟)如图所示竖直面内，水平线OO下方足够大的区域内存在水平匀强磁场，磁感应强度为B，一个单匝正方形导体框，边长为L，质量为m，总电阻为r，从ab边距离边界OO为L的位置由静止释放，已知从ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场所用时间为t，重力加速度为g，空气阻力不计，导体框不翻转求：(1)ab边刚进入磁场时，ba间电势差的大小Uba.(2)cd边刚进入磁场时，导体框的速度解析：(1)设ab边刚进入磁场时的速度为v1，根据机械能守恒定律可得：mgLmv根据法拉第电磁感应定律可得产生的感应电动势为：E1BLv1此时的感应电流为：I所以ba间电势差的大小UbaIrE1(2)从ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场的过程中，根据动量定理可得：mgtBLtmv2mv1其中BLt解得：v2gt答案：(1)(2)gt12如图所示，两足够长的平行金属导轨ab、cd，间距L1 m，导轨平面与水平面的夹角37，在a、c之间用导线连接一阻值R3 的电阻，放在金属导轨ab、cd上的金属杆质量m0.5 kg，电阻r1 ，与导轨间的动摩擦因数0.5，金属杆的中点系一绝缘轻绳，轻绳的另一端通过光滑的定滑轮悬挂一质量M1 kg的重物，空间中加有磁感应强度B2 T且与导轨所在平面垂直的匀强磁场，金属杆运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计M正下方的地面上安装有加速度传感器，可用来测量M运动的加速度，现将M由静止释放，重物即将落地时，加速度传感器的示数为2 m/s2，全过程通过电阻R的电荷量为0.5 C，(重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6，cos v370.8)求：(1)重物即将落地时金属杆两端的电压(2)此过程中电阻R上产生的焦耳热(3)若将R更换为一个电容为C1 F的电容器，释放重物后加速度传感器的读数解析：(1)设此时金属杆的速度为v，由法拉第电磁感应定律得金属杆产生的感应电动势为：EBLv由闭合电路欧姆定律得回路中电流为：I所以金属杆受到的安培力为：FBIL方向沿斜面向下对M、m整体分析，由牛顿第二定律得：Mgmgsin 37mgcos 37F(Mm)a1联立解得杆的速度为：v2 m/s电源电动势为：E4 V