（新课标）2017版高考物理一轮复习 热点专题突破（五）电磁感应综合问题专练.doc

热点专题突破(五)电磁感应综合问题专练 (限时：45分钟)一、单项选择题1如图甲所示，水平面上的平行导轨mn、pq上放着两根导体棒ab、cd，两棒间用绝缘丝线系住。开始时匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度b随时间t的变化如图乙所示。i和ft分别表示流过导体棒中的电流和丝线的拉力。则在t0时刻()ai0，ft0 bi0，ft0ci0，ft0 di0，ft02如图甲所示，在第一象限有磁感应强度大小为bx(t)(0x1 m)、方向垂直纸面向里的磁场，一边长为l1 m的正方形线圈abcd的电阻为r1 。现使线圈从图示位置以速度v4 m/s匀速向右通过磁场区域，uab表示线圈a、b两端的电势差，表示线圈中的磁通量，s表示线圈ab边的位移，则图乙中可能正确的是()甲乙3. (2016青岛质检)如图甲所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为b，方向相反且垂直纸面，mn、pq为其边界，oo为其对称轴。一导线折成边长为l的正方形闭合线框abcd，线框在外力作用下由纸面内图示位置从静止开始向右做匀加速运动，若以逆时针方向为电流的正方向，则从线框开始运动到ab边刚进入到pq右侧磁场的过程中，能反映线框中感应电流随时间变化规律的图象是()甲乙4.如图所示，光滑斜面的倾角为，斜面上放置一矩形导体线框abcd，ab边的边长为l1，bc边的边长为l2，线框的质量为m，电阻为r，线框通过绝缘细线绕过光滑的滑轮与重物相连，重物质量为m，斜面上ef线(ef平行底边)的上方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为b，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的ab边始终平行底边，则下列说法正确的是()a线框进入磁场前运动的加速度为b线框进入磁场时匀速运动的速度为c线框做匀速运动的总时间为d该匀速运动过程产生的焦耳热为(mgmgsin )l25如图所示，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mgh d金属棒产生的焦耳热为mg(hd)二、多项选择题6.如图所示，水平放置的相距为l的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab。导轨的一端连接电阻r，其他电阻均不计，磁感应强度为b的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力f作用下由静止开始向右运动。则()a随着ab运动速度的增大，其加速度也增大b外力f对ab做的功等于电路中产生的电能c当ab做匀速运动时，外力f做功的功率等于电路中的电功率d无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能7(2016江西联考)如图甲所示，光滑绝缘水平面上，虚线mn的右侧存在磁感应强度b2 t的匀强磁场，mn的左侧有一质量m0.1 kg的矩形线圈 abcd，bc边长l10.2 m，电阻r2 。t0时，用一恒定拉力f拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间 1 s，线圈的bc边到达磁场边界mn，此时立即将拉力f改为变力，又经过1 s，线圈恰好完全进入磁场，整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图像如图乙所示。则()a恒定拉力大小为0.05 nb线圈在第2 s内的加速度大小为1 m/s2c线圈ab边长l20.5 md在第2 s内流过线圈的电荷量为0.2 c8.如图所示，相距为l的两条足够长的平行金属导轨，与水平面的夹角为，导轨上固定有质量为m、电阻为r的两根相同的导体棒，导体棒mn上方轨道粗糙、下方轨道光滑，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为b。将两根导体棒同时释放后，观察到导体棒mn下滑而ef保持静止，当mn下滑速度最大时，ef与轨道间的摩擦力刚好达到最大静摩擦力，下列叙述正确的是()a导体棒mn的最大速度为b导体棒ef与轨道之间的最大静摩擦力为mgsin c导体棒mn受到的最大安培力为mgsin d导体棒mn所受重力的最大功率为三、计算题9如图所示，p、q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距l10.5 m，处在竖直向下、磁感应强度大小b10.5 t的匀强磁场中。导体杆ef垂直于p、q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动。质量为m0.1 kg的正方形金属框abcd置于竖直平面内，其边长为l20.1 m，每边电阻均为r0.1 。线框的两顶点a、b通过细导线与导轨相连。磁感应强度大小b21 t 的匀强磁场垂直金属框abcd向里，金属框恰好处于静止状态。不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力，g取10 m/s2，求：(1)通过ab边的电流iab；(2)导体杆ef的运动速度v。10(2016常州检测)如图所示，水平面内有两根足够长的平行导轨l1、l2，其间距d0.5 m，左端接有c2 000 f的电容。质量m20 g的导体棒可在导轨上无摩擦滑动，导体棒和导轨的电阻不计。整个空间存在着垂直导轨所在平面的匀强磁场，磁感应强度b2 t。现用一沿导轨方向向右的恒力f10.44 n 作用于导体棒，使导体棒从静止开始运动，经t时间后到达b处，速度v5 m/s。此时，突然将拉力方向变为沿导轨向左，大小变为f2，又经2t时间后导体棒返回到初始位置a处，整个过程电容器未被击穿。求：(1)导体棒运动到b处时，电容c的常电量；(2)t的大小；(3)f2的大小。11.如图所示，足够长的粗糙斜面与水平面成37放置，在斜面上虚线aa和bb与斜面底边平行，且间距为d0.1 m，在aabb围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为b1 t；现有一质量为m10 g，总电阻为r1 ，边长也为d0.1 m的正方形金属线圈mnpq，其初始位置pq边与aa重合，现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动，当金属线圈从最高点返回到磁场区域时，线圈刚好做匀速直线运动。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为0.5，不计其他阻力，求：(取sin 370.6, cos 370.8)(1)线圈向下返回到磁场区域时的速度；(2)线圈向上离开磁场区域时的动能；(3)线圈向下通过磁场过程中，线圈电阻r上产生的焦耳热。1解析：选ct0时刻，磁场变化，磁通量变化，故i0；由于b0，故ab、cd所受安培力均为零，丝线的拉力为零，c正确。2解析：选a0s1 m，uab3s(v)；1 ms2 m，uabs1(v)，故a正确，b错误；0s1 m，(wb); 1 ms2 m，(wb)，故c、d错误。3. 解析：选b在ab边运动到mn边界的过程中电动势e2blv2blat，电流it，c、d错误；ab边从mn边界运动到pq边界的过程中，电动势eblvblat，电流it，即刚过mn边界时电动势减小一半，电流减小一半，故b正确。4.解析：选d由牛顿第二定律，mgmgsin (mm)a，解得线框进入磁场前运动的加速度为，选项a错误；由平衡条件，mgmgsin f安0，f安bil1，i，ebl1v，联立解得线框进入磁场时匀速运动的速度为v，选项b错误；线框做匀速运动的总时间为t，选项c错误；由能量守恒定律，该匀速运动过程产生的焦耳热等于系统重力势能的减小，为(mgmgsin )l2，选项d正确。5解析：选d金属棒滑下过程中，根据动能定理有mghmv，根据法拉第电磁感应定律有emblvm，根据闭合电路欧姆定律有im，联立得im，a错误；根据q可知，通过金属棒的电荷量为，b错误；金属棒运动的全过程根据动能定理得mghwfw安0，所以克服安培力做的功小于mgh，故c错误；由wfmgd，金属棒克服安培力做的功完全转化成电热，由题意可知金属棒与电阻r上产生的焦耳热相同，设金属棒上产生的焦耳热为q，故2qw安，联立得qmg(hd)，d正确。6.解析：选cd设ab的速度为v，运动的加速度a，随着v的增大，ab由静止先做加速度逐渐减小的加速运动，当a0后做匀速运动，则a错误；由能量守恒知，外力f对ab做的功等于电路中产生的电能和ab增加的动能之和，ab克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能，则b错误，d正确；当ab做匀速运动时，fbil，外力f做功的功率等于电路中的电功率，则c正确。7解析：选abd在第1 s末，i1，ebl1v1，v1at1，fma1，联立得f0.05 n，a项正确；在第2 s内，由图像分析知线圈做匀加速直线运动，第2 s末i2，ebl1v2，v2v1a2t2，解得a21 m/s2，b项正确；在第2 s内，vv2a2l2，得l21 m，c项错误；q0.2 c，d项正确。8.解析：选ac由题意可知，导体棒mn切割磁感线，产生的感应电动势为eblv，回路中的电流i，mn受到的安培力fbil，随着速度的增长，mn受到的安培力逐渐增大，加速度逐渐减小，故mn沿斜面做加速度减小的加速运动，当mn受到的安培力大小等于其重力沿轨道方向的分力时，速度达到最大值，此后mn做匀速运动。故导体棒mn受到的最大安培力为mgsin ，导体棒mn的最大速度为，a、c正确；由于当mn下滑速度最大时，ef与轨道间的摩擦力刚好达到最大静摩擦力，由力的平衡知识可知ef与轨道之间的最大静摩擦力为2mgsin ，b错误；由pmgvsin 可知导体棒mn所受重力的最大功率为，d错误。9解析：(1)设通过正方形金属框的总电流为i，ab边的电流为iab，dc边的电流为idc，有iabi，idci金属框受重力和安培力，处于静止状态，有mgb2iabl2b2idcl2联立解得i10 a，iab7.5 a(2)设导体杆切割磁感线产生的电动势为e，则eb1l1v设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为r，则rr根据闭合电路欧姆定律，有i解得v m/s3 m/s答案：(1)7.5 a(2)3 m/s10解析：(1)当导体棒运动到b处时，电容器两端电压为ubdv20.55 v5 v此时电容器的带电量qcu2 0001065 c1102 c(2)棒在f1作用下有f1bidma1又i，a1联立解得：a120 m/s2则t0.25 s(3)由(2)可知棒在f2作用下，运动的加速度a2，方向向左又a1t2将相关数据代入解得f20.55 n。答案：(1)1102 c(2)0.25 s (3)0.55 n