高三物理一轮复习 跟踪演练 强化提升 第十章 电磁感应 第3讲 电磁感应规律的综合应用.doc

电磁感应规律的综合应用跟踪演练强化提升【课堂达标检测】1.(多选)如图所示,闭合小金属环从高h处的光滑曲面右上端无初速度滚下,又沿曲面的另一侧上升,则() a.若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于hb.若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于hc.若是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于hd.若是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于h【解析】选b、d。若磁场为匀强磁场,则小金属环中无感应电流,所以小金属环的机械能守恒,选项b正确、a错误;若磁场为非匀强磁场,则小金属环中磁通量发生变化,产生感应电流,所以小金属环的机械能通过感应电流做功转化为内能,选项d正确、c错误。2. (多选)(2017郑州模拟)水平固定放置的足够长的u形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,如图所示,在导轨上放着金属棒ab,开始时ab棒以水平初速度v0向右运动,最后静止在导轨上,就导轨光滑和粗糙两种情况比较,这个过程()a.产生的总内能相等b.通过ab棒的电荷量相等c.电流所做的功相等d.安培力对ab棒所做的功不相等【解析】选a、d。产生的总内能等于金属棒减少的动能,选项a正确;两种情况下,当金属棒速度相等时,在粗糙导轨上滑行时的加速度较大,所以导轨光滑时金属棒滑行得较远,根据q=it=rtt=r=bsr可知,导轨光滑时通过ab棒的电荷量较大,选项b错误;因为电流所做的功等于克服安培力做的功,两个过程中,金属棒减少的动能相等,所以导轨光滑时克服安培力做的功等于导轨粗糙时克服安培力做的功与克服摩擦力做功之和,故选项c错误、d正确。【加固训练】如图所示,间距为l、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端用一阻值为r的电阻连接,导轨上横跨一根质量为m、电阻也为r的金属棒,金属棒与导轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为b的匀强磁场中。现使金属棒以初速度v0沿导轨向右运动,若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q。下列说法正确的是()a.金属棒在导轨上做匀减速运动b.整个过程中电阻r上产生的焦耳热为mv022 c.整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为qrbl d.整个过程中金属棒克服安培力做功为mv022 【解析】选d。由牛顿第二定律可得b2l2vr=ma,金属棒做a减小的减速运动,a错。由能量守恒定律可知,克服安培力做功等于电阻r和金属棒上产生的焦耳热之和,w安=12mv2=q,因此b错,d正确。整个过程中通过金属棒的电量q=2r=blx2r,得金属棒位移x=2qrbl,c错。3. (多选)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的匀强磁场,磁感应强度为b,一根质量为m的金属杆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,则导学号42722234()a.如果b增大,vm将变大b.如果变大,vm将变大c.如果r变大,vm将变大d.如果m变小,vm将变大【解析】选b、c。金属杆在下滑过程中先做加速度减小的加速运动,速度达到最大后做匀速运动。所以当f安=mgsin时速度最大,f安=bil=,所以vm=,分析各选项知b、c正确。【金榜创新预测】4.(多选)如图所示,边长为l、不可形变的正方形导线框内有半径为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b=kt(常量k0)。回路中滑动变阻器r的最大阻值为r0,滑片p位于滑动变阻器中央,定值电阻r1=r0、r2=r02。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() a.r2两端的电压为u7 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】选a、c。根据串、并联电路特点,虚线mn右侧回路的总电阻r=74r0。回路的总电流i=ur=4u7r0,通过r2的电流i2=i2=2u7r0,所以r2两端电压u2=i2r2=2u7r0r02=17u,选项a正确;根据楞次定律知回路中的电流为逆时针方向,即流过r2的电流方向向左,所以电容器b极板带正电,选项b错误;根据p=i2r,滑动变阻器r的热功率p=i2r02+(i2)2r02=58i2r0,电阻r2的热功率p2=(i2)2r2=18i2r0=15p,选项c正确;根据法拉第电磁感应定律得,线框中产生的感应电动势e=t=bts=kr2,选项d错误。5.在如图所示的竖直平面内,一个直角三角形金属线框顶点c与mn重合,在水平线mn的下方有足够大的匀强磁场,线框由静止释放,沿轴线bc方向竖直落入磁场中。忽略空气阻力,从释放到线框完全进入磁场过程中,关于线框运动的v-t图象,可能正确的是() 【解析】选c。三角形线框进入磁场的过程,切割磁场的有效长度l一直增大,线框进入磁场过程受到的安培力f=bil=b2l2vr,安培力增大,由牛顿第二定律得mg-b2l2vr=ma,线框由静止做加速运动,由于l、v不断增大,加速度减小,故线框进入磁场过程做加速度减小的加速运动,当安培力等于重力后,l继续增大,将做减速运动,由图可知,选项c正确。6.如图所示,一光滑金属直角形导轨aob竖直放置,ob边水平。导轨单位长度的电阻为,电阻可忽略不计的金属杆cd搭在导轨上,接触点为m、n。t=0时, mo=no=l,b为一匀强磁场,方向垂直纸面向外。(磁场范围足够大,杆与导轨始终接触良好,不计接触电阻) (1)若使金属杆cd以速率v1匀速运动,且速度始终垂直于杆向下,求金属杆所受到的安培力随时间变化的表达式。(2)在第(1)问的基础上,已知杆的质量为m,重力加速度为g,则求t时刻外力f的瞬时功率。【解析】(1)金属杆切割磁感线产生感应电动势e=blv1i=erf安=ilb又因为l=2(l+2v1t)r=2(l+2v1t)解得:f安=