2017_2018学年高考物理第14周电磁感应周末培优新人教版.docx

第14周 电磁感应（测试时间：45分钟，总分：70分）班级：_ 姓名：_ 座号：_ 得分：_一、选择题（每小题2分，共24分，共12小题，第18小题为单选题，第912小题为多选题，选对一个1分，选错一个扣2分，最低得分0分）1一飞机下有一沿竖直方向固定的金属杆，若仅考虑地磁场的影响，不考虑磁偏角影响，当飞机水平飞行经过蚌埠上空，下列说法正确的是A由东向西飞行时，金属杆上端电势比下端电势高B由西向东飞行时，金属杆上端电势比下端电势高C由南向北飞行时，金属杆上端电势比下端电势高D由北向南飞行时，金属杆上端电势比下端电势高【答案】B【解析】蚌埠上空，地磁场的水平分量方向从南向北，根据右手定则可得B正确。2物理学是科学家们智慧的结晶，科学家们在物理学的发展过程中做出了重大的贡献，下列叙述符合史实的是A伽伸略通过理想斜面实验得出结论“力是改变物体运动的原因”B牛顿发现了万有引力定律并利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量C法拉第首先发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应D安培发现了右手定则，用于判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向【答案】A【名师点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。3如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中APQ中电流一直增大BPQ中电流一直减小C线框消耗的电功率先增大后减小D线框消耗的电功率先减小后增大【答案】C大到，从而可以判断电流先减小后增大，故A、B项错误。电源的内阻为，PQ从靠近ad向bc靠近过程中，外电路的并联等效电阻从零增大到又减小到零，外电路的电阻等于电源内阻的时候消耗的功率最大，所以外电路的功率应该先增大后减小，故C正确D项错误。4用一段横截面半径为R、电阻率为、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为R(RR)的圆环。圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中，圆环的圆心始终在N极的轴线上，圆环所在位置的磁感应强度大小均为B。圆环在加速下落过程中某一时刻的速度为v，忽略电感的影响，则A此时在圆环中产生了（俯视）逆时针的感应电流B此时圆环受到竖直向下的安培力作用C此时圆环的加速度D如果径向磁场足够深，则圆环的最大速度【答案】D其中质量为：联立以上解得：，故C错误；当圆环做匀速运动时，安培力与重力相等速度最大，即有mg=F，可得：，解得：，故D正确。5如图所示，质量m=0.5 kg、长L=1 m的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架向下（磁场范围足够大），右侧回路电源电动势E=8 V，内电阻r=1 ，额定功率为8 W、额定电压为4 V的电动机正常工作，（g=10 m/s2）则A回路总电流为2 AB电动机的额定电流为4 AC流经导体棒的电流为4 AD磁感应强度的大小为1.5 T【答案】D【解析】电动机的正常工作时，有：，代入数据解得：，通过电源的电流为：，故AB错误；导体棒静止在导轨上，由共点力的平衡可知，安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力，即：，流过导体棒的电流I为：，故C错误；由安培力的公式：，解得：，故D正确。6如图所示，质量为m=0.5 kg、电阻为r=1 的轻杆ab可以无摩擦地沿着水平固定导轨滑行，导轨足够长，两导轨间宽度为L=1 m，导轨电阻不计，电阻R1=1.5 ，R2=3 ，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B=1 T。杆从x轴原点O以水平速度v0=6 m/s开始滑行，直到停止下来。下列说法不正确的是Aa点电势高于b点电势B在杆的整个运动过程中，电流对电阻R1做的功为9 JC整个运动过程中，杆的位移为6 mD在杆的整个运动过程中，通过电阻R1的电荷量为2 C【答案】B 7如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L，纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t=0时刻恰好位于如图所示的位置，以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流位移（Ix）关系的是A BC D【答案】B8如图所示，等腰直角三角形区域内有垂直于纸面向内的匀强磁场，左边有一形状完全相同的等腰直角三角形导线框，线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域，规定线框中感应电流逆时针方向为正方向，线框刚进入磁场区域时感应电流为i0，直角边长为L。其感应电流i随位移x变化的图象正确的是A BC D【答案】C【解析】线框进入磁场的位移为0L的过程中，三角形切割磁感线的有效长度先减小，当右边和斜边切割长度相等时感应电流为零，接着又反向增大，根据右手定则可知感应电流方向先是逆时针，后是顺时针；以后在L2L过程中有效切割长度逐渐减小到零，则感应电流逐渐减小到零，所以C正确，ABD错误。9如图所示，水平放置的光滑金属长导轨MM和NN之间接有电阻R，导轨左、右两区域分别存在方向相反且与导轨平面垂直的匀强磁场，设左、右区域磁场的磁感应强度大小分别为B1和B2，虚线为两区域的分界线。一根阻值也为R的金属棒ab放在导轨上并与其垂直，导轨电阻不计。若金属棒ab在外力F的作用下从左边的磁场区域距离磁场边界x处匀速运动到右边的磁场区域距离磁场边界x处，下列说法中正确的是A当金属棒通过磁场边界时，通过电阻R的电流反向B当金属棒通过磁场边界时，金属棒受到的安培力反向C金属棒在题设的运动过程中，通过电阻R的电荷量等于零D金属棒在题设的运动过程中，回路中产生的热量等于Fx【答案】AC10如图所示，水平放置的U形框架上接一个阻值为R0的电阻，放在垂直纸面向里的、场强大小为B的匀强磁场中，一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F的作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计。下列说法正确的是A此时AC两端电压为UAC=2BLvB此时AC两端电压为C此过程中电路产生的电热为D此过程中通过电阻R0的电荷量为【答案】BDQ=Fdmv2Wf，故C错误；根据电磁感应定律得：，根据电流定义式：，解得：，故D正确。【名师点睛】本题要理解并掌握感应电动势公式，公式E=BLv中，L是有效的切割长度，即为与速度垂直的方向导体的长度。也可画出等效电路，来区分外电压和内电压。11如图所示，电阻不计间距为L的光滑平行金属导轨水平放置，导轨左端接有阻值为R的电阻连接，以导轨的左端为原点，沿导轨方向建立x轴，导轨处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一根电阻也为R，质量为m的金属杆垂直于导轨放置于处，不计金属杆与轨道间的接触电阻，现给金属杆沿x轴正方向的初速度，金属杆刚好能运动到2处，在金属杆运动过程中A通过电阻R的电荷量B金属杆克服安培力所做的功为C金属杆上产生的焦耳热为D金属杆运动到1.5处的速度大小为【答案】ABD速度减为0经过的时间为，通过的位移为；根据动量定理可得，即：，所以有：，解得，所以金属杆运动到处时速度大小为，D正确。【名师点睛】对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。12如图甲所示，电阻不计且间距为L=1 m的光滑平行金属导轨竖直放置，上端连接阻值为R=2 的电阻，虚线OO下方有垂直于导轨平面向内的匀强磁场。现将质量为m=0.3 kg、电阻不计的金属杆ab从OO上方某处由静止释放，下落过程中与导轨保持良好接触且始终水平。在金属杆ab下落0.3 m的过程中，其加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示。已知ab进入磁场时的速度v0=2.0 m/s，取g=10 m/s2。则下列说法正确的是A进入磁场后，金属杆ab中电流的方向由a到bB匀强磁场的磁感应强度为2.0 TC金属杆ab下落0.3m时，其速度为1.0 m/sD金属杆ab下落0.3m的过程中，R上产生的热量为0.75 J【答案】ACD向由a到b，故A正确；由乙图知，刚进入磁场时，金属杆的加速度大小，方向竖直向上，由牛顿第二定律得：，设杆刚进入磁场时的速度为，则有，联立得，代入得：，故B错误；下落时，通过ah图象知a=0，表明金属杆受到的重力与安培力平衡有，其中，联立得，故C正确；从开始到下落的过程中，由能的转化和守恒定律有，代人数值有，故D正确。二、填空题（共2小题，共8分）13（4分）如图所示，倾角为的平行金属导轨宽度L，电阻不计，底端接有阻值为R的定值电阻，处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中。有一质量m，长也为L的导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为r，它与导轨之间的动摩擦因数为，现让导体棒从导轨底部以平行斜面的速度v0向上滑行，上滑的最大距离为s，滑回底端的速度为v，把运动导体棒视为电源，其最大输出功率为_，导体棒从开始到回到底端产生的焦耳热为_。【答案】 【解析】刚开始上滑时速度最大，导体棒产生的感应电动势最大，输出的功率最大，最大感应电流为；导体棒最大输出功率为P=I2R=()2R，根据能量守恒得知，导体棒从开始到回到底端产生的焦耳热为。14（4分）如图1所示，光滑的平行竖直金属导轨AB、CD相距L，在A、C之间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间abcd矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为5d的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒放在磁场下边界ab上（与ab边重合），现用一个竖直向上的力F拉导体棒，使它由静止开始运动，已知导体棒离开磁场前已开始做匀速直线运动，导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触，导轨电阻不计，F随导体棒与初始位置的距离x变化的情况如图2所示，导体棒离开磁场时速度大小为_，导体棒经过磁场的过程中，电阻R产生焦耳热为_。【答案】 设回路产生的总焦耳热为Q，根据功能关系可得：Q=WFmg5dmv2，而拉力做功为：WF=2mgd+3mg4d=14mgd，电阻R产生焦耳热为：联立解得：。三、计算题（共3小题，共38分）15（8分）如图所示，在同一水平面上放置平行长直导轨，导轨I部分相距L=0.4 m，导轨II部分相距L/2，其上平行静止地分别放置可在导轨上无摩擦滑动的金属棒ab和cd，两棒质量均为m=0.1 kg，电阻均为R=1 W，棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，导轨处于磁场方向竖直向下，大小为B=1 T的匀强磁场中，现使金属棒ab以v0=10 m/s的初速向右开始运动，问：（1）cd棒的最大加速度多大？（2）若ab棒在导轨I部分时，cd棒已趋于稳定速度，求此时cd棒的稳定速度多大？（3）在cd棒趋于稳定速度后，ab棒进入导轨II部分运动，则ab棒在滑行过程中还能产生的热量是多少？（4）在cd棒趋于稳定速度后，ab棒恰进入导轨II部分时，令cd棒突然停止运动，ab棒继续运动直至停止的过程中，通过其横截面的电荷量为1 C，那么，ab棒在导轨上滑行的最大距离是多少？（假设两棒一直没有相碰）【答案】（1）4 m/s2 （2）4 m/s （3）0.033 J （4）7.5 m最大加速度为（1分）（2）当cd棒趋于稳定速度时，此时有2vab=vcd，由I相同得Fab=2Fcd根据动量定理得：Fabt=mv0mvab，Fcdt=mvcd0（1分）联立以上可得：，（1分）（3）运动过程中两棒总动量守恒：mvab+mvcd=2mv，代入数据解得：v=3m/s回路总热量为：（1分）ab棒的热量为：（1分）（4）ab棒在运动过程中产生的电动势为：通过的电荷量为：（1分）代入数据解得：（1分）16（14分）如图1所示，匝正方形线框用细线悬挂于天花板上且处于静止状态，线框平面在纸面内，线框的边长为，总电阻为，线框的下半部分（总面积的一半）处于垂直纸面向里的有界匀强磁场，磁场的上、下边界之间的距离为（），磁场的磁感应强度按照图2变化， 时刻，悬线的拉力恰好为零，图中的已知。在时刻剪断细线，线框刚要完全穿过磁场时，加速度为零，线框在穿过磁场的过程中始终在纸面里，且不发生转动，重力加速度为，求（1）线框的总质量？（2）时间内，通过某一匝线框截面的电荷量？（3）线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热？【答案】（1） （2） （3）联立解得：（1分）（2）过横截面积的电荷量：（1分）产生的平均感应电流为：（1分）所以通过一匝线框横截面的电荷量为：（1分）（3）设刚完全穿出来时速度为v，线框的上边缘离开磁场时加速度为零，则此刻有重力等于安培力：（1分）产生的感应电流为：（1分）穿过磁场过程中根据动能定理：（1分）其中（1分）克服安培力做的功：（1分）联立解得：（2分）17（16分）如图所示，两根固定的光滑的绝缘导轨的水平部分与倾斜部分平滑连接，两导轨的间距L=0.5 m，导轨的倾斜部分与水平面成=53角。在导轨的倾斜部分方向垂直于斜面向上、磁感应强度大小为B=1 T、边长为L的正方形的匀强磁场区域abcd，导轨的水平部分有n个相同的方向竖直向上，磁感应强度大小均为B=1 T、边长为L的正方形匀强磁场区域，磁场左、右两侧边界均与导轨垂直，在导轨的水平部分中相邻两个磁场区域的间距也为L。现有一质量m=0.5 kg，电阻r=0.2 ，边长也为L的质量分布均匀的正