高考物理一轮复习 第9章 电磁感应 第3讲 电磁感应的综合应用课后限时训练 新人教版选修32.doc

电磁感应的综合应用一、选择题(本题共8小题，13题为单选，48题为多选)1(2016山东济南一模)平行导轨固定在水平桌面上，左侧接有阻值为r的电阻，导体棒ab与导轨垂直且接触良好，棒在导轨间的阻值为r，输出功率恒为p的电动机通过水平绳向右拉动ab棒。整个区域存在竖直向上的匀强磁场。若导轨足够长，且不计其电阻和摩擦，则电阻r消耗的最大功率为(b)apbpcpd()2p解析导体棒在水平方向受拉力和安培力，当拉力与安培力平衡时，棒的速度最大，此时电路中的感应电流最大，电阻r上消耗的功率最大，则电路的最大电功率为p，电路中各电阻上的功率与电阻成正比分配，所以，所以prp，b正确。2(2017安徽省高三阶段性测试)一质量为m、电阻为r的金属杆ab，以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30角，两导轨上端用一电阻r相连，如图所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆始终与导轨接触良好，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，则金属杆在滑行过程中(c)a向上滑行与向下滑行的时间相等b向上滑行与向下滑行时电阻r上产生的热量相等c向上滑行与向下滑行时通过金属杆的电荷量相等d向上滑行与向下滑行时金属杆克服安培力做的功相等解析金属杆向上滑行过程中受到的安培力沿斜面向下，设运动的加速度为a1，金属杆向下滑行过程中，受到的安培力沿斜面向上，设运动的加速度为a2，由牛顿第二定律分别有：fmgsinma1和mgsinfma2，可知a1a2，又上滑和下滑位移相等，故金属杆向上滑行的时间小于向下滑行的时间，则选项a错误；金属杆滑行过程中，通过金属杆的电荷量qtt，而s相同，故向上滑行与向下滑行时通过金属杆的电荷量q相等，则选项c正确；电阻r上产生的热量q2rttrqr，而电流，可知金属杆向上滑行和向下滑行时平均速度不同，易知选项b错误；克服安培力做的功w安s，向上滑行和向下滑行时位移大小s相同，安bl，由金属杆向上滑行和向下滑行的平均速度不同可知克服安培力做的功不相等，选项d错误。3(2016陕西渭南教学质量检测)如图所示，纸面内有一矩形导体线框abcd，置于垂直纸面向里、边界为mn的匀强磁场外，线框的ab边平行磁场边界mn，线框以垂直于mn的速度匀速地完全进入磁场，线框上产生的热量为q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1，现将线框进入磁场的速度变为原来的两倍，线框上产生的热量为q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则有(c)aq2qq2q1bq22q1q22q1cq22q1q2q1 dq24q1q22q1解析设ab长为l，ad长为l，则电动势eblv，感应电流i，产生的热量qi2rtr，q与速度成正比，所以q22q1；通过导体横截面的电荷量qt，三式联立解得q，与速度无关，所以q1q2，选项c正确。4(2016山东枣庄期末)如图甲所示，在水平桌面上放置边长l0.2m的正方形闭合金属线圈abcd，线圈的匝数n10匝、质量m0.1kg，总电阻r0.1。线圈与水平桌面之间的动摩擦因数0.2，线圈受水平桌面的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。线圈的右半边处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的左边界mn与线圈ab、cd两边平行且等距。从t0时刻起，匀强磁场的磁感应强度b随时间t的变化规律如图乙所示。取g10m/s2，下列说法正确的是(bc)at1s时刻线圈中的感应电动势的大小e0b线圈开始滑动时，将向左滑动c线圈滑动前，其导线中的电流不变，一直为i0.2ad线圈滑动前，其产生的焦耳热为q8.0103j解析由en可知，t1s时线圈中的感应电动势不为零，a错误。由楞次定律可知：线圈中感应电流的方向为逆时针方向，01s内，由左手定则可知安培力方向向右，整个变化过程中，线圈中的感应电流大小和方向均不变，en10v0.02v，感应电流i0.2a，c正确。当磁感应强度大小为b0.1t时，安培力fbil0.10.20.2n0.004nfm，所以01s内线圈不会滑动；当线圈恰好发生滑动时fbilfmmg，解得b5t，在1s后，安培力方向向左，所以线圈开始滑动时，将向左滑动，b正确。0.1t/s，磁感应强度从0变化到5t所需要的时间：ts50s，线圈滑动前的时间为tt1s51s，线圈滑动前，产生的焦耳热qi2rt0.220.151j0.204j，d错误。5(2016湖北孝感六校教学联盟期末)如图所示，间距为l、足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻r，匀强磁场垂直于导轨所在平面，将ab棒在导轨上无初速度释放，当ab棒下滑到稳定状态时，速度为v，通过电阻r的电荷量为q，电阻r上消耗的功率为p。导轨和导体棒电阻不计。下列判断正确的是(bc)a导体棒的a端比b端电势低bab棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动cab棒由开始释放到达到稳定状态的过程中在导轨上发生的位移为d若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时，电阻r消耗的功率将变为原来的2倍解析由右手定则可知，导体棒下滑过程中a端电势比b端的高，a错误；对棒受力分析，应用牛顿第二定律，有mgsinf安ma，f安，随着速度的增大，加速度减小，b正确；由qt，三式联立解得q，s，c正确；棒下滑达到稳定后，mgsinf安，解得v，电阻r消耗的功率pf安vmgsin，当质量变为原来的2倍，其他条件不变时，r的功率变为原来的4倍，d错误。6(2016河南豫南九校第一次联考)如图所示，足够长的u形光滑金属导轨平面与水平面成角(0，a正确；受到的最大安培力fbil，i，得f，b错误；由q，解得位移s，c正确；因为运动过程中电动势是变化的，所以产生的焦耳热qblvq，d错误。7(2017河南濮阳油田教育中心第一次摸底)如图所示，倾角为的平行金属导轨宽度为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，有一质量为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于斜面的速度v0向上滑行，上滑的最大距离为s，滑回底端的速度为v，下列说法正确的是(ac)a把运动导体棒视为电源，其最大输出功率为()2rb导体棒从开始到滑到最大高度的过程所用时间为c整个过程产生的焦耳热为mvmv22mgscosd导体棒上滑和下滑过程中，电阻r产生的焦耳热相等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i，导体棒最大输出功率为pi2r()2r，故a正确。导体棒从开始到滑到最大高度的过程中做减速运动，随着速度减小，产生的感应电流减小，所受的安培力减小，加速度减小，做加速度逐渐减小的变减速运动，平均速度不等于，则所用时间不等于，故b错误。根据能量守恒得知，整个过程产生的焦耳热为mvmv22mgscos，故c正确。由于导体棒的机械能不断减少，所以下滑与上滑经过同一位置时，上滑速度大，产生的感应电流大，导体棒受到的安培力大，所以上滑过程安培力的平均值大，而两个过程通过的位移大小相等，所以上滑时导体棒克服安培力做功多，整个回路中产生的焦耳热多，则电阻r产生的焦耳热也多，故d错误。8(2016辽宁五校协作体联考)如图，足够长的u形光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中mn与pq平行且间距为l，导轨平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直，导轨电阻不计，其上端所接定值电阻为r，给金属棒ab一沿斜面向上的初速度v0，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为r，当ab棒沿导轨上滑距离为x时，速度减小为零。则下列说法不正确的是(bc)a在该过程中，导体棒所受合外力做功为mvb在该过程中，通过电阻r的电荷量为c在该过程中，电阻r产生的焦耳热为d在导体棒获得初速度时，整个电路消耗的电功率为解析在该过程中，由动能定理可知导体棒所受合外力做功为mv，a正确；由qit，i，e知，通过电阻r的电荷量为q，b错误；设整个回路产生的总焦耳热为q，根据能量守恒得mvmgxsinq，电阻r产生的焦耳热为qrq(mvmgxsin)，故c错误；在导体棒获得初速度时，电路中电动势为eblv0，i，pi2(rr)，d正确。二、非选择题9(2016贵州黔南州三校联考)如图甲所示，空间存在b0.5t、方向竖直向下的匀强磁场，mn、pq是水平放置的平行长直导轨，其间距l0.2m，r是连在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量m0.1kg的导体棒。从零时刻开始，对ab施加一个大小为f0.45n、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，滑动过程中棒始终保持与导轨垂直且良好接触，图乙是棒的vt图象，其中ao是图象在o点的切线，ab是图象的渐近线，除r以外，其余部分的电阻均不计。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知当棒的位移为100m时，其速度达到了最大速度10m/s。求：(1)r的阻值；(2)在棒运动100m过程中电阻r上产生的焦耳热。答案(1)0.4(2)20j解析(1)由图乙得ab棒刚开始运动瞬间a2.5m/s2，则ffma，解得f0.2n。ab棒最终以速度v10m/s匀速运动，则所受到拉力、摩擦力和安培力的合力为零，fff安0。f安bilbl。联立可得r0.4。(2)由功能关系可得(ff)xmv2q，解得q20j。10如图所示，在匀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。解析本题主要考查电磁感应知识和能量守恒定律的使用