高考物理一轮总复习 9.4电磁感应规律的综合应用（二）（动力学和能量）限时规范特训.doc

【金版教程】2016高考物理一轮总复习 9.4电磁感应规律的综合应用（二）（动力学和能量）限时规范特训限时：45分钟满分：100分一、选择题(本题共7小题，每小题8分，共56分)1. 2014甘肃天水模拟如图所示，边长为l的正方形导线框质量为m，由距磁场h高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为l，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为 ( )a. 2mglb. 2mglmghc. 2mglmgh d. 2mglmgh解析：设ab刚进入磁场时的速度为v1，cd刚穿出磁场时的速度v2，线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2l，由题意得，mvmghmvmg2lmvq，解得，q2mglmgh，c项正确。答案：c2. 如图所示，足够长的u形光滑金属导轨所在平面与水平面成角(090)，其中mn与pq平行且间距为l，磁感应强度大小为b的匀强磁场方向垂直导轨所在平面斜向上，导轨电阻不计，金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，棒ab接入电路的电阻为r，当流过棒ab某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在下滑过程中()a. 运动的加速度大小为b. 下滑位移大小为c. 产生的焦耳热为qblvd. 受到的最大安培力大小为sin解析：由牛顿第二定律可知mgsinma，金属棒做变加速运动，选项a错；由qitt得x，选项b对。由动能定理可知mgxsinqmv2，把x代入式中得到q，选项c错；安培力最大为mgsin，选项d错。答案：b3. 2014泰安模拟如图所示，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c. 整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为d. 整个过程中金属棒克服安培力做功为解析：由牛顿第二定律可得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mv2q，因此b错，d正确。整个过程中通过金属棒的电量q，得金属棒位移x，c错。答案：d4. 2014湖北孝感月考竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道，如图所示，轨道下半部分处在两个水平向里的匀强磁场中，磁场的边界分别是ya、yb、yc的直线(图中虚线所示)。一个小金属环从抛物线上yd处由静止释放，金属环沿抛物线下滑后环面总保持与磁场垂直，那么产生的焦耳热总量是( )a. mgd b. mg(da)c. mg(db) d. mg(dc)解析：小金属环进入和穿出磁场的过程都要切割磁感线，因此小金属环的机械能不断地转化为电能，电能又转化为内能；最后小金属环在yc的直线与x轴的磁场内往复运动，整个过程中机械能的减小量为emg(dc)，由能的转化与守恒定律可知，产生的焦耳热总量为qemg(dc)，所以d项正确。答案：d5. (多选)如图所示，虚线矩形abcd为匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，圆形闭合金属线框以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动。如图所示给出的是圆形闭合金属线框的四个可能到达的位置，则圆形闭合金属线框的速度可能为零的位置是()解析：因为线框在进、出磁场时，线框中的磁通量发生变化，产生感应电流，安培力阻碍线框运动，使线框的速度可能减为零，故a、d正确。答案：ad6. 2014安徽合肥如图所示，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)的右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)l2解析：对重物和线框系统受力分析，由牛顿第二定律得，mgmgsin(mm)a，解得，a，a项错误；对线框受力分析，由平衡条件得，mgmgsinf安0，又f安bil1，ie/r，ebl1v，联立解得，v，b项错误；线框做匀速运动的总时间为t，c项错误；由能量守恒定律得，该匀速运动过程产生的焦耳热等于系统重力势能的减小，q(mgmgsin)l2，d项正确。答案：d7. 如图所示的甲、乙、丙图中，mn、pq是固定在同一水平面内足够长的平行金属导轨。导体棒ab垂直放在导轨上，导轨都处于垂直水平面向下的匀强磁场中。导体棒和导轨间接触良好且摩擦不计，导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，甲图中的电容器c原来不带电。今给导体棒ab一个向右的初速度v0，在甲、乙、丙图中导体棒ab在磁场中的最终运动状态是()a. 甲、丙中，棒ab最终将以相同速度做匀速运动；乙中ab棒最终静止b. 甲、丙中，棒ab最终将以不同速度做匀速运动；乙中ab棒最终静止c. 甲、乙、丙中，棒ab最终均做匀速运动d. 甲、乙、丙中，棒ab最终都静止解析：甲图中ab棒产生的感应电动势对电容器c充电，c两极板间电势差与感应电动势相同时，电路中没有电流，ab棒做向右的匀速直线运动；乙图中导体棒在初速度作用下，切割磁感线，产生电动势，出现安培力，阻碍其向前运动，其动能转化为热能，最终会静止；而丙图虽在初速度作用下向右运动，但却受到向左的安培力，则杆向右减速运动，然后还要向左运动。当金属杆切割磁感线产生电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，所以金属杆最终处于向左的匀速直线运动。由此得选项b正确，a、c、d错误。答案：b二、非选择题(本题共4小题，共44分)8. (10分)2014浙江杭州模拟如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长为1 m、质量为0.1 kg的导体棒mn，其电阻r为1 ，导体棒架在处于磁感应强度b1 t，竖直放置的框架上，当导体棒上升h3.8 m时获得稳定的速度，导体产生的热量为2 j，电动机牵引导体棒时，电压表、电流表计数分别为7 v、1 a，电动机的内阻r1 ，不计框架电阻及一切摩擦；若电动机的输出功率不变，g取10 m/s2，求：(1)导体棒能达到的稳定速度为多少？(2)导体棒从静止达到稳定所需的时间为多少？解析：(1)电动机的输出功率为puaiair6 wf安bil当导体棒的速度稳定时，由平衡条件得，mg解得，v2 m/s。(2)由能量守恒定律得，ptqmghmv2解得，t1 s。答案：(1)2 m/s(2)1 s9. (11分)如图甲所示，质量m6.0103 kg、边长l0.20 m、电阻r1.0 的正方形单匝金属线框abcd，置于倾角30的绝缘斜面上，ab边沿水平方向，线框的上半部分处在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度b随时间t按图乙所示的规律周期性变化，若线框在斜面上始终保持静止，取g10 m/s2，试求：(1)在02.0102 s内线框中产生的感应电流的大小。(2)在t1.0102 s时线框受到斜面的摩擦力。解析：(1)设线框中产生的感应电动势为e1，感应电流为i1，则e1i1代入数据解得e10.20 v，i10.20 a。(2)此时线框受到的安培力f1b1i1l代入数据得f14.0103 n设此时线框受到的摩擦力大小为ff，则mgsinf1ff0代入数据得ff3.4102 n摩擦力方向沿斜面向上。答案：(1)0.20 a(2)3.4102 n，方向沿斜面向上10. (11分)2014安徽安庆检测如图所示，相距l1 m、电阻不计的平行光滑长金属导轨固定在绝缘水平面上，两导轨左端间接有阻值r2 的电阻，导轨所在区域内加上与导轨所在平面垂直、方向相反的匀强磁场，磁场宽度d均为0.6 m，磁感应强度大小b1 t、b20.8 t。现有电阻r1 的导体棒ab垂直导轨放置且接触良好，当导体棒ab从边界mn进入磁场后始终以速度v5 m/s做匀速运动，求：(1)棒ab在磁场b1中时克服安培力做功的功率；(2)棒ab经过任意一个磁场b2区域过程中通过电阻r的电荷量。解析：(1)在磁场b1中，棒ab切割磁感线产生的电动势e1b1lv感应电流i1安培力fb1i1l克服安培力做功的功率pfv0.67 w(2)在磁场b2中，棒ab切割磁感线产生的电动势e2b2lv感应电流i2棒ab经过任意一个磁场b2区域过程中通过电阻r的电荷量qi2t20.16 c。答案：(1)0.67 w(2)0.16 c11. (12分)2015黄冈联考如图所示，竖直面内的正方形导线框abcd和abcd的边长均为l、电阻均为r，质量分别为2m和m，它们分别系在一跨过两个定滑轮的绝缘轻绳两端，在两导线框之间有一宽度为2l、磁感应强度为b、方向垂直竖直面向里的匀强磁场。开始时abcd的下边与匀强磁场的上边界重合，abcd的上边到匀强磁场的下边界的距离为l。现将系统由静止释放，当abcd刚全部进入磁场时，系统开始做匀速运动。不计摩擦和空气阻力，求：(1)系统匀速运动的速度大小；(2)两导线框在从开始运动至等高的过程中所产生的总焦耳热；(3)导线框abcd通过磁场的时间。解析：(1)如图所示，设两导线框刚匀速运动的速度为v、此时轻绳上