高考物理一轮复习 重点强化练7 电磁感应定律的综合应用 新人教版.doc

重点强化(七)电磁感应定律的综合应用(限时：45分钟)一、选择题(8小题，每小题6分，14为单选题，58为多选题)1如图1所示，在一匀强磁场中有一u型导线框bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，r为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体的电阻都可不计开始时，给ef一个向右的初速度，则() 【导学号：84370461】图1aef将减速向右运动，但不是匀减速bef将匀减速向右运动，最后静止cef将匀速向右运动def将做往复运动a杆ef向右运动，所受安培力fbilbl，方向向左，故杆做减速运动；v减小，f减小，杆做加速度逐渐减小的减速运动，a正确2如图2所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为l和2l的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为b的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，若外力对环做的功分别为wa、wb，则wawb为()图2a14b12c11 d不能确定a根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热，则waqa，wbqb，由电阻定律知rb2ra，故wawb14，a正确3如图3所示的电路中，l为自感线圈，其直流电阻与电阻r相等，c为电容器，电源内阻不可忽略当开关s由闭合变为断开瞬间，下列说法中正确的是()图3a通过灯a的电流由c到dba灯突然闪亮一下再熄灭cb灯无电流通过，不可能变亮d电容器立即放电b当开关s由闭合变为断开时，线圈中产生自感电动势，与灯泡a和电阻r构成闭合回路放电，由于断开开关前流过线圈的电流大于流过灯泡a的电流，故a灯突然闪亮一下再熄灭，电流从d到c流过灯泡a，故d点电势比c点高，故a错误，b正确；当开关s由闭合变为断开时，外电路的总电流减小，故内电压减小，根据闭合电路欧姆定律，电源的输出电压增加，故电容器充电，有充电电流，故b灯有电流通过，电流方向由a到b，故c、d错误故选b.4在水平桌面上，一个面积为s的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度b随时间t的变化关系如图4甲所示，01 s内磁场方向垂直线框平面向下，圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为l、电阻为r，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，如图乙所示，若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是下图中的(设向右的方向为静摩擦力的正方向)()甲 乙图4b对棒受力分析，棒受的静摩擦力ff安bil，电动势es，感应电流i，01 s和34 s内的感应电流大小和方向相同，电流从下向上通过导体棒，安培力向左，静摩擦力向右，为正；12 s和45 s内，感应电流为零，导体棒不受安培力，也不受静摩擦力；23 s和56 s内，电流从上向下流过导体棒，安培力向右，静摩擦力向左，为负，大小和01 s内相同，所以b正确5(2018保定模拟)如图5甲所示，正三角形导线框位于圆形有界匀强磁场中，磁场方向与导线框所在平面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度b随时间变化的规律如图乙所示下面说法正确的是() 甲 乙图5a0 s1 s时间内和5 s6 s时间内，导线框中的电流方向相同b0 s1 s时间内和1 s3 s时间内，导线框中的电流大小相等c3 s5 s时间内，ab边受到的安培力沿纸面且垂直ab边向上d1 s3 s时间内，ab边受到的安培力不变ac0 s1 s时间内穿过线圈的磁通量向外增加；5 s6 s时间内穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知导线框中的电流方向相同，选项a正确；bt图象的斜率等于磁感应强度的变化率，故0 s1 s时间内和1s3 s时间内，感应电动势的大小不等，感应电流不相等，选项b错误；3 s5 s时间内，磁通量向里增加，产生的感应电流为逆时针方向，则由左手定则可知，ab边受到的安培力沿纸面且垂直ab边向上，选项c正确；1 s3 s时间内，感应电流大小不变，而磁场向外减弱，根据fbil可知，ab边受到的安培力要变化，选项d错误故选a、c.6如图6所示，上下边界间距为l、方向水平向里的匀强磁场区域位于地面上方高l处质量为m、边长为l、电阻为r的正方形线框在距离磁场的上边界l处，沿水平方向抛出，线框的下边界进入磁场时加速度为零则线框从抛出到触地的过程中() 【导学号：84370462】图6a沿水平方向的分运动始终是匀速运动b磁场的磁感应强度为c产生的焦耳热为2mgld运动时间为2acd线框进入磁场后竖直的两条边以v0水平垂直切割磁感线，两边产生的总电动势为零，线框的电动势就是下边产生的，eblv.由于竖直的两边中电流方向相反，安培力抵消，线框水平方向受合力为零，水平方向做匀速直线运动，a正确；eblvbl，电流i，由mgbil，三式联立解得b，b错误；因为线框和磁场一样宽，所以线框匀速进磁场，匀速出磁场，对线框穿过磁场的过程应用动能定理，mg2lw克安0，w克安2mgl，而产生的焦耳热等于克服安培力做的功，所以产生的焦耳热为2mgl，c正确；lgt，t1，2lvt2t2，t2，所以总时间tt1t22，d正确7(2018无锡模拟)如图7所示，在电阻不计的边长为l的正方形金属框abcd的cd边上接两个相同的电阻，平行金属板e和f通过导线与金属框相连，金属框内两虚线之间有垂直于纸面向里的磁场，同一时刻各点的磁感应强度b大小相等，b随时间t均匀增加，已知bb0kt(k0)，磁场区域面积是金属框面积的二分之一，金属板长为l，板间距离为l.质量为m，电荷量为q的粒子从两板中间沿中线方向以某一初速度射入，刚好从f板右边缘射出不计粒子重力，忽略边缘效应则()图7a金属框中感应电流方向为abcdab粒子带正电c.d粒子在e、f间运动增加的动能为kl2qac根据楞次定律，原磁场向里均匀增加，感应磁场向外，利用右手螺旋定则可知，感应电流方向为abcda，a正确；由题知粒子受电场力向下，而电场方向向上(由a知，f板电势高)，故粒子带负电，b错误；粒子在两板间做类平抛运动，且两板间电势差为，由平抛运动规律，lv0t，at2，a，解得v0，c正确；粒子在e、f间运动增加的动能等于电场力做的功，则ekqkl2q，d错误故选a、c.8(2018武汉模拟)如图8所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2l的某矩形区域内(长度足够大)，该区域的上、下边界mn、ps是水平的有一边长为l的正方形导线框abcd从距离磁场上边界mn的某高度处由静止释放穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达ps时线框刚好做匀速直线运动从线框的ab边到达mn时开始计时，以mn上某点为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，向上为力的正方向则关于线框中的感应电流i和线框所受到的安培力f与ab边的位置坐标x关系的图线中，可能正确的是()图8ad由于ab边向下运动，由右手定则可以判断出，线框在进入磁场时，其感应电流的方向为abcd，沿逆时针方向，故在图象中，在0l的这段距离内，电流是正的；线框完全进入磁场后，穿过线框的磁通量没有变化，故其感应电流为0；经分析知线框在进入磁场过程和在磁场中运动过程均做加速运动，则线框的ab边从磁场的下边界出来时的速度要比cd边刚进入磁场时的大，故cd边刚进磁场时，线框的感应电流要比ab边出磁场时的感应电流小，又感应电流的方向与ab边刚入磁场时相反，故a正确，b错误由于ab边穿出磁场时速度较大，产生的感应电流较大，且电流与线框的速度成正比，即线框受到的安培力与线框的速度也成正比，故电流逐渐增大，安培力也逐渐增大在0l段，由前面分析知，感应电流小于i0，因此安培力小于mg，根据左手定则知安培力方向向上，在l2l段，线框内感应电流为0，所以安培力为0，在2l 3l段，线框做匀速直线运动，故受力平衡，即安培力等于重力，方向向上，故c错误，d正确二、计算题(3小题，共52分)9(16分)(2018大连模拟)如图9所示，间距为l的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成：倾斜部分与水平部分平滑相连，倾角为，在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻质量为m、电阻也为r的金属杆mn垂直导轨跨放在导轨上，在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为b的匀强磁场；在水平导轨区域加另一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小也为b的匀强磁场闭合开关s，让金属杆mn从图示位置由静止释放，已知金属杆运动到水平导轨前，已达到最大速度，不计导轨电阻且金属杆始终与导轨接触良好，重力加速度为g.求：图9(1)金属杆mn在倾斜导轨上滑行的最大速率vm；(2)金属杆mn在倾斜导轨上运动，速度未达到最大速度vm前，当流经定值电阻的电流从零增大到i0的过程中，通过定值电阻的电荷量为q，求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热q；(3)金属杆mn在水平导轨上滑行的最大距离xm. 【导学号：84370463】解析(1)金属杆mn在倾斜导轨上滑行的速度最大时，其受到的合力为零，对其受力分析，可得：mgsin bil0根据欧姆定律可得：i解得：vm.(2)设在这段时间内，金属杆运动的位移为x，由电流的定义可得：qt根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律得：解得：x设电流为i0时金属杆的速度为v0，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律，可得：i0此过程中，电路产生的总焦耳热为q总，由功能关系可得：mgxsin q总mv定值电阻产生的焦耳热qq总解得：q.(3)由牛顿第二定律得：bilma由法拉第电磁感应定律、欧姆定律可得：i可得：vmvtmv，即xmmvm得：xm.答案(1)(2)(3)10(16分)(2018郑州模拟)如图10所示，两根足够长的光滑平行金属导轨mn、pq电阻不计，其间距为l，两导轨及其构成的平面与水平面成角两根用细线连接的金属杆ab、cd分别垂直导轨放置，平行斜面向上的外力f作用在杆ab上，使两杆静止已知两金属杆ab、cd的质量分别为m和2m，两金属杆的电阻都为r，并且和导轨始终保持良好接触，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为b.某时刻将细线烧断，保持杆ab静止不动，重力加速度为g.图10(1)求细线烧断后外力f的最小值f1和最大值f2；(2)当外力f时，求cd杆的速度大小；(3)从细线烧断到cd杆达到最大速度，杆ab产生的电热为q，求cd杆在此过程中经过的位移解析(1)细线烧断瞬间，外力f取得最小值f1，对杆ab：f1mgsin cd杆到达最大速度vm时，外力f取得最大值f2，对杆ab：f2mgsin f安对cd杆，因其匀速运动，则f安2mgsin 显然f安f安代入可得f23mgsin .(2)当外力f时，对杆abfmgsin f安2mgsin 可得f安mgsin 又知f安bil其中i可得此时cd杆的速度v.(3)由于两杆电阻相等，所以产生的电热相等cd杆达到最大速度前，电路产生的总电热为2q，设cd杆达到最大速度前经过的位移为x，由能量守恒可知2mgsin x(2m)v2qcd杆最后匀速时f安2mgsin bili联立解得x.答案(1)mgsin 3mgsin (2)(3)11(20分)(2018沈阳模拟)如图11所示，光滑绝缘的水平面上一个倒放的“曰”字型导线框，四周abfe为正方形，每边长度为l，中间的导线cd距离右侧边ab的距离为l.上下横边ae、bf不计电阻，每条竖直边ab、cd、ef的电阻都是r.虚线右侧存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为b，磁场边界与导线框的竖边平行现在让导线框以速度v0匀速垂直进入磁场区域忽略一切阻力试分析：图11(1)导线框匀速进入磁场过程中所需外力的情况，并计算所需外力的大小和方向；(2)线框匀速进入过程中电路中产生的焦耳热q；(3)分析、计算线框匀速进入磁场过程中ef边消耗的电功率多大. 【导学号：84370464】解析(1)ab 边切割磁感线时：eblv，电路总电阻为r总riab边受到安培力大小：f安bil，方向向左导线框匀速运动，外力与安培力等大反向：f外，方向向右ab、cd两个边都进入磁场时，同时产生电动势，并联的电动势仍为e，电源内阻变为，外电阻