3年高考（新课标）高考物理大一轮复习 第九章 第3讲 电磁感应规律的综合应用练习.doc

【3年高考】（新课标）2016版高考物理大一轮复习 第九章 第3讲 电磁感应规律的综合应用练习1.(2014安徽理综,20,6分)英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场b,环上套一带电荷量为+q的小球。已知磁感应强度b随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是() a.0b.r2qkc.2r2qkd.r2qk2.(2012课标,20,6分)如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行。已知在t=0到t=t1的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中的感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头所示方向相同,则i随时间t变化的图线可能是() 3.(2012福建理综,18,6分)如图甲,一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落,穿过一根竖直悬挂的条形磁铁,铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合。若取磁铁中心o为坐标原点,建立竖直向下为正方向的x轴,则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是() 4.(2013课标,17,6分)如图,在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和mn,其中ab、ac在a点接触,构成“v”字形导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使mn向右匀速运动,从图示位置开始计时,运动中mn始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线,可能正确的是() 5.(2013课标,16,6分)如图,在光滑水平桌面上有一边长为l、电阻为r的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(dl)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。下列v-t图象中,可能正确描述上述过程的是() 6.(2013天津理综,3,6分)如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为mn的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于mn。第一次ab边平行mn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;第二次bc边平行mn进入磁场,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()a.q1q2,q1=q2b.q1q2,q1q2c.q1=q2,q1=q2d.q1=q2,q1q27.(2012江苏单科,13,15分)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为,磁场均沿半径方向。匝数为n的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为b、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电阻为r。求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小em;(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小f;(3)外接电阻上电流的有效值i。8.(2014安徽理综,23,16分)如图1所示,匀强磁场的磁感应强度b为0.5 t,其方向垂直于倾角为30的斜面向上。绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨mpn(电阻忽略不计),mp和np长度均为2.5 m,mn连线水平,长为3 m。以mn中点o为原点、op为x轴建立一维坐标系ox。一根粗细均匀的金属杆cd,长度d为3 m、质量m为1 kg、电阻r为0.3 ,在拉力f的作用下,从mn处以恒定速度v=1 m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)。g取10 m/s2。(1)求金属杆cd运动过程中产生的感应电动势e及运动到x=0.8 m处电势差ucd;(2)推导金属杆cd从mn处运动到p点过程中拉力f与位置坐标x的关系式,并在图2中画出f-x关系图象;(3)求金属杆cd从mn处运动到p点的全过程产生的焦耳热。9.(2014天津理综,11,18分)如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角=30的斜面上,导轨电阻不计,间距l=0.4 m。导轨所在空间被分成区域和,两区域的边界与斜面的交线为mn,中的匀强磁场方向垂直斜面向下,中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为b=0.5 t。在区域中,将质量m1=0.1 kg,电阻r1=0.1 的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑。然后,在区域中将质量m2=0.4 kg,电阻r2=0.1 的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域的磁场中,ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,取g=10 m/s2。问(1)cd下滑的过程中,ab中的电流方向;(2)ab刚要向上滑动时,cd的速度v多大;(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的距离x=3.8 m,此过程中ab上产生的热量q是多少。10.(2013广东理综,36,18分)如图(a)所示,在垂直于匀强磁场b的平面内,半径为r的金属圆盘绕过圆心o的轴转动,圆心o和边缘k通过电刷与一个电路连接。电路中的p是加上一定正向电压才能导通的电子元件。流过电流表的电流i与圆盘角速度的关系如图(b)所示,其中ab段和bc段均为直线,且ab段过坐标原点。0代表圆盘逆时针转动。已知:r=3.0 ,b=1.0 t,r=0.2 m。忽略圆盘、电流表和导线的电阻。图(a)图(b)(1)根据图(b)写出ab、bc段对应的i与的关系式;(2)求出图(b)中b、c两点对应的p两端的电压ub、uc;(3)分别求出ab、bc段流过p的电流ip与其两端电压up的关系式。1.d变化的磁场使回路中产生的感生电动势e=s=kr2,则感生电场对小球的作用力所做的功w=qu=qe=qkr2,选项d正确。2.a线框abcd中电流i大小相同,iab=icd,而ab边与直线电流i之间的作用力大于cd边与直线电流i之间的作用力。且直线电流之间同向相吸异向相斥。依据楞次定律,当直导线中i向上且均匀减小时,线框中产生adcba方向的电流且恒定,此时线框受到安培力的合力向左;当直导线中电流i向下且增加时,线框中依然产生adcba方向的电流且恒定,此时线框受到安培力的合力向右。则可以判断a图正确。3.b条形磁铁的磁感线分布示意图如图所示。铜环由静止开始下落过程中磁通量的变化率是非均匀变化的,故环中产生的感应电动势、环中的感应电流也是非均匀变化的,a错误。在关于o点对称的位置上磁场分布对称,但环的速率是增大的,则环在o点下方的电流最大值大于在o点上方电流的最大值,故c错误。由于穿过闭合铜环的磁通量在o点上方是向上增大而在o点下方是向上减小的,故环中电流方向经过o点时是要改变的,d错误。可知b选项正确。4.a设金属棒mn匀速运动的速度为v,初始时刻金属棒mn距a点的距离为l,则t时刻金属棒mn切割磁感线的有效长度l=2(l+vt) tan 设导轨单位长度的电阻为r0,则组成闭合回路的总电阻r=2r0=2(l+vt)r0(+tan )电动势e=blv=2bv(l+vt) tan i=为恒量故a正确,b、c、d错误。5.d导线框刚进入磁场时速度设为v0,此时产生的感应电动势e=blv0,感应电流i=,线框受到的安培力f=bli=。由牛顿第二定律f=ma知,=ma,由楞次定律知线框开始减速,随v减小,其加速度a减小,故进入磁场时做加速度减小的减速运动。当线框全部进入磁场开始做匀速运动,在出磁场的过程中,仍做加速度减小的减速运动,故只有d选项正确。6.a第一次ab边是电源,第二次bc边是电源。设线框ab、bc边长分别为l1、l2,第一次时线框中产生的热量q1=rt=()2r=l1,同理第二次时线框中产生的热量q2=l2,由于l1l2,所以q1q2。通过线框导体横截面的电荷量q=n=,故q1=q2,a选项正确。7.答案(1)2nbl2(2)(3)解析(1)bc、ad边的运动速度v=感应电动势em=4nblv解得em=2nbl2(2)电流im=,安培力f=2nbiml解得f=(3)一个周期内,通电时间t=tr上消耗的电能w=rt且w=i2rt解得i=8.答案见解析解析(1)金属杆cd在匀速运动中产生的感应电动势e=blv(l=d),解得e=1.5 v(d点电势高)当x=0.8 m时,金属杆在导轨间的电势差为零。设此时杆在导轨外的长度为l外,则l外=d-d、op=,得l外=1.2 m由楞次定律判断d点电势高,故cd两端电势差ucd=-bl外v,即ucd=-0.6 v(2)杆在导轨间的长度l与位置x关系是l=d=3-x对应的电阻rl为rl=r,电流i=杆受的安培力f安=bil=7.5-3.75x根据平衡条件得f=f安+mg sin f=12.5-3.75x(0x2)画出的f-x图象如图所示。(3)外力f所做的功wf等于f-x图线下所围的面积,即wf=2 j=17.5 j而杆的重力势能增加量ep=mg sin 故全过程产生的焦耳热q=wf-ep=7.5 j9.答案(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 j解析(1)由右手定则可知ab中电流方向由a流向b。(2)开始放置ab刚好不下滑时,ab所受摩擦力为最大静摩擦力,设其为fmax,有fmax=m1g sin 设ab刚好要上滑时,cd棒的感应电动势为e,由法拉第电磁感应定律有e=blv设电路中的感应电流为i,由闭合电路欧姆定律有i=设ab所受安培力为f安,有f安=ilb此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件有f安=m1g sin +fmax综合式,代入数据解得v=5 m/s(3)设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为q总,由能量守恒有m2gx sin