【创新设计】（广东专用）2014届高考物理一轮复习方案 专题7 电磁感应与力学的综合（含解析）VIP

1 专题专题 七七 专题专题 7 7 电磁感应与力学的综合电磁感应与力学的综合 基础热身 1 2012 济南模拟如图 Z7 1 所示 在粗糙绝缘水平面上有一正方形闭合金属线框 abcd 其边长为l 质量为m 金属线框与水平面的动摩擦因数为 虚线框 a b c d 内有一匀强磁场 磁场方向竖直向下 开始时金属线框的ab边与磁场的 d c 边重合 现使金属线框以初速度v0沿水平面滑入磁场区域 运动一段时间后停止 此时金属线框的dc边与磁场区域的d c 边距离为l 在这个过程中 金属线框产生的焦 耳热为 图 Z7 1 A mv mgl B mv mgl 1 22 0 1 22 0 C mv 2 mgl D mv 2 mgl 1 22 0 1 22 0 2 2012 长春模拟 双选 如图 Z7 2 所示 一个有界匀强磁场区域 磁场方向垂直纸 面向外 一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由图示位置自由下落 当bc边刚进入磁场时 线框恰好做匀速运动 线框边长L小于磁场宽度H 则 图 Z7 2 A 线框进入磁场时 感应电流方向为a b c d a B 线框离开磁场时 受到的安培力方向竖直向上 C 线框bc边刚进入磁场时的感应电流小于线框bc边刚离开时的感应电流 D 线框穿过磁场的过程中机械能守恒 3 双选 如图 Z7 3 所示 两根相互平行的金属导轨水平放置于竖直向下的匀强磁场 中 在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动 当AB在外力F作用下向右运动时 下列说法中正确的是 2 图 Z7 3 A 导体棒CD内有电流通过 方向是D C B 导体棒CD内有电流通过 方向是C D C 磁场对导体棒CD的作用力向左 D 磁场对导体棒AB的作用力向左 4 2012 西安八校联考如图 Z7 4 所示 在竖直平面内有两根平行金属导轨 上端与 电阻R相连 磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面 一质量为m的金属棒以初速度v0 沿导轨竖直向上运动 上升到某一高度后又返回到原处 整个过程金属棒与导轨接触良好 导轨与棒的电阻不计 下列说法正确的是 图 Z7 4 A 回到出发点的速度v大于初速度v0 B 通过R的最大电流上升过程小于下落过程 C 电阻R上产生的热量上升过程大于下落过程 D 所用时间上升过程大于下落过程 技能强化 5 双选 如图 Z7 5 所示 光滑金属导轨AC AD固定在水平面内 并处在方向竖直 向下 大小为B的匀强磁场中 有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上 水平向右运动 最终恰好静止在A点 在运动过程中 导体棒与导轨始终构成等边三角形 回路 且通过A点的总电荷量为Q 已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为R 其余电阻 不计 则 图 Z7 5 A 该过程中导体棒做匀减速运动 B 该过程中接触电阻产生的热量为mv 1 22 0 C 开始运动时 导体棒与导轨所构成回路的面积为S QR B D 当导体棒的速度为v0时 回路中感应电流大小为初始时的一半 1 2 6 2012 郑州质检 双选 如图 Z7 6 所示 两根足够长的平行金属导轨固定在水平面 3 上 匀强磁场方向垂直导轨平面向下 金属棒ab cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无 摩擦滑动 金属棒ab cd的质量之比为 2 1 用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒 cd 经过足够长时间以后 图 Z7 6 A 金属棒ab cd都做匀速运动 B 金属棒ab上的电流方向是由b向a C 金属棒cd所受安培力的大小等于 2F 3 D 两金属棒间距离保持不变 7 2012 广东六校联合考试如图 Z7 7 甲所示 平行金属导轨竖直放置 导轨间距为 L 1 m 上端接有电阻R1 3 下端接有电阻R2 6 虚线OO 下方是垂直于导轨平 面的匀强磁场 现将质量m 0 1 kg 电阻不计的金属杆ab从OO 上方某处垂直导轨由静 止释放 杆下落 0 2 m 过程中始终与导轨保持良好接触 加速度a与下落距离h的关系图 象如图乙所示 求 图 Z7 7 1 磁感应强度B 2 杆下落 0 2 m 过程中通过电阻R2的电荷量q 4 挑战自我 8 光滑平行的金属导轨MN和PQ 间距L 1 0 m 与水平面的夹角 30 匀强 磁场磁感应强度B 2 0 T 垂直于导轨平面向上 M P间接有阻值R 2 0 的电阻 其 他电阻不计 质量m 2 0 kg 的金属杆ab垂直导轨放置 如图 Z7 8 甲所示 用恒力F沿 导轨平面向上拉金属杆ab 由静止开始运动 v t图象如图乙所示 g 10 m s2 导轨足 够长 求 甲 乙 图 Z7 8 1 恒力F的大小 2 金属杆速度为 2 0 m s 时的加速度大小 3 根据v t图象估算在前 0 8 s 内电阻上产生的热量 5 专题 七 1 D 解析 闭合金属线框进入磁场的过程中 一条边切割磁感线 产生感应电流 在磁场中受到安培力 故整个运动过程中有摩擦阻力和安培力做功 由功能关系可得 mv 1 2 mg 2l Q 故金属线框中产生的焦耳热为Q mv 2 mgl 选项 D 正确 2 0 1 22 0 2 BC 解析 线框进入磁场时 线框的bc边切割磁感线 由右手定则可知电流方向 为 a d c b a 选项 A 错误 由楞次定律的推论 来拒去留 可得线框离开磁场时 安培力竖直向上 选项 B 正确 线框匀速进入磁场 由于L H 故线框完全进入磁场后感 应电流消失 线框仅受重力做加速度为g的匀加速运动 当bc边到达磁场下边界时 由于 加速运动线框ad边切割磁感线的速度增大了 故感应电动势增大了 感应电流增大了 选 项 C 正确 线框穿过磁场的过程中有感应电流产生 机械能有一部分转化为电能 选项 D 错误 3 BD 解析 两个导体棒与两根金属导轨构成的闭合回路磁通量增加 利用楞次定 律和安培定则判断回路中感应电流的方向是B A C D B 选项 A 错误 选项 B 正确 根据左手定则可以确定导体棒CD受到的安培力方向向右 导体棒AB受到的安培力方向向 左 选项 C 错误 选项 D 正确 4 C 解析 金属棒在运动过程中 机械能不断转化为热能 所以回到出发点的速度 v小于初速度v0 选项 A 错误 设金属棒运动的速度为v 长度为l 那么感应电动势 E Blv 通过R的电流I 可见 当金属棒运动速度大时 通过R的电流也大 E R Blv R 金属棒运动到同一高度处 上升时的速度大于下降时的速度 故通过R的最大电流上升过 程大于下落过程 选项 B 错误 同一高度处金属棒上升时受到的安培力大于下降时受到的 安培力 由于上升和下降的高度相同 所以上升过程克服安培力所做的功大于下降时克服 安培力做的功 故电阻R上产生的热量上升过程大于下落过程 选项 C 正确 金属棒的上 升过程的加速度大于下落时的加速度 故上升过程所用时间小于下落过程所用时间 选项 D 错误 5 BC 解析 由 ma可知该过程中l v均在减小 故a减小 选项 A 错 B2l2v R 误 由能量守恒定律可知Q热 mv 选项 B 正确 I BS Q I t 联立 1 22 0 tR 得S 选项 C 正确 当v v0时 l l0 由I 知 I 选项 D 错误 QR B 1 2 E R Blv R I0 2 6 BC 解析 对两金属棒ab cd进行受力和运动分析可知 两金属棒最终将做加速 度相同的匀加速直线运动 且金属棒ab的速度小于金属棒cd的速度 所以两金属棒间距 离是变大的 由楞次定律判断金属棒ab上的电流方向是由b到a 选项 A D 错误 选项 B 正确 以两金属棒整体为研究对象有 F 3ma 隔离金属棒cd分析 F F安 ma 可求 得金属棒cd所受安培力的大小F安 F 选项 C 正确 2 3 7 1 2 T 2 0 05 C 解析 1 由图象知 杆自由下落距离是 0 05 m 当地重力加速度g 10 m s2 则杆 进入磁场时的速度v 1 m s 2gh 由图象知 杆进入磁场时加速度a g 10 m s2 由牛顿第二定律得mg F安 ma 6 回路中的电动势E BLv 杆中的电流I E R并 R并 R1R2 R1 R2 F安 BIL B2L2v R并 解得B 2 T 2mgR并 L2v 2 杆在磁场中运动产生的平均感应电动势E t 杆中的平均电流 I E R并 通过杆的电荷量Q t I 通过R2的电荷量q Q 0 05 C R1 R1 R2 8 1 18 N 2 2 0 m s2 3 3 84 J 解析 1 由题图乙知 金属杆运动的最大速度为vm 4 m s 此时金属杆受力如图所 示 由平衡条件有 F mgsin F安 其中F安 B2L2vm R 解得 F 18 N 2 由牛顿第二定律有 F F安 mgs