2012届高三物理总复习 9.3电磁感应规律的综合应用章节测试 鲁科版

第三节第三节 电磁感应规律的综合应用电磁感应规律的综合应用 一 单项选择题 1 2011 年福州模拟 如图所示 粗细均匀的 电阻为r的金属圆环 放在图示的匀强磁 场中 磁感应强度为B 圆环直径为L 长为L 电阻为 的金属棒ab放在圆环上 以速度 r 2 v0向左匀速运动 当ab棒运动到图示虚线位置时 金属棒两端电势差为 A 0 B BLv0 C BLv0 D BLv0 1 2 1 3 解析 选 D 当金属棒ab以速度v0向左运动到题图所示虚线位置时 根据公式可得产生的 感应电动势为E BLv0 而它相当于一个电源 并且其内阻为 金属棒两端电势差相当于 r 2 外电路的端电压 外电路半个圆圈的电阻为 而这两个半圆圈的电阻是并联关系 故外电 r 2 路总的电阻为 所以外电路电压为Uba E BLv0 r 4 1 3 1 3 2 2011 年福建上杭质检 一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落 进入 一水平的匀强磁场区域 然后穿出磁场区域继续下落 如图所示 则 A 若线圈进入磁场过程是匀速运动 则离开磁场过程也是匀速运动 B 若线圈进入磁场过程是加速运动 则离开磁场过程也是加速运动 C 若线圈进入磁场过程是减速运动 则离开磁场过程也是减速运动 D 若线圈进入磁场过程是减速运动 则离开磁场过程是加速运动 解析 选 C 从线框全部进入磁场至线框开始离开磁场 线框做加速度为g的匀加速运动 可知线框离开磁场过程中受的安培力大于进入磁场时受的安培力 故只有 C 正确 3 2011 年安徽合肥模拟 如图所示 在一个匀强磁场中有一 U 形导体框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 A ef将减速向右运动 但不是匀减速 B ef将匀速向右运动 最后停止 C ef将匀速向右运动 D ef将做往复运动 解析 选 A 杆ef向右运动 所受安培力F BIl Bl 方向向左 故杆做减速 Blv R B2l2v R 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 4 如图所示 两根平行光滑导轨竖直放置 相距L 0 1 m 处于垂直轨道平面 的匀强磁场中 磁感应强度B 10 T 质量m 0 1 kg 电阻为R 2 的金属杆 ab接在两导轨间 在开关 S 断开时让ab自由下落 ab下落过程中 始终保持与 导轨垂直并与之接触良好 设导轨足够长且电阻不计 取g 10 m s2 当下落 h 0 8 m 时 开关 S 闭合 若从开关 S 闭合时开始计时 则ab下滑的速度v随 时间t变化的图象是下图中的 解析 选 D 开关 S 闭合时 金属杆的速度v 4 m s 感应电动势E BLv 感应电 2gh 流I E R 安培力F BLI 联立解出F 2 N 因为F mg 1 N 故ab杆做减速直线运动 速度减小 安培力也减小 加速度越来越小 最后加速度减为零时做匀速运动 故 D 正 确 5 2011 年北京考试院抽测 如图所示 两根足够长的光滑金属导轨MN PQ平行放置 导 轨平面的倾角为 导轨的下端接有电阻 当空间没有磁场时 使ab以平行导轨平面的 初速度v冲上导轨平面 ab上升的最大高度为H 当空间存在垂直导轨平面的匀强磁场时 再次使ab以相同的初速度从同一位置冲上导轨平面 ab上升的最大高度为h 两次运动中 导体棒ab始终与两导轨垂直且接触良好 关于上述情景 下列说法中正确的是 A 两次上升的最大高度比较 有H h B 两次上升的最大高度比较 有H h C 有磁场时 ab上升过程的最大加速度为gsin D 有磁场时 ab上升过程的最小加速度为gsin 解析 选 D 导体棒第二次上升过程中要克服安培力做功 根据能量守恒可知 将有一部分 机械能转化为焦耳热 所以两次上升的最大高度比较 有h H A B 均错误 有磁场时 ab上升过程中要受到沿斜面向下的安培力 所以其加速度为a gsin 当 B2L2v R B2L2v Rm 导体棒滑到最高点其速度减小到零时加速度最小 大小为gsin 可知 C 错误 D 正确 6 2011 年泉州高三质量检测 某空间中存在一个有竖直边界的水平方向匀 强磁场区域 现将一个等腰梯形闭合导线圈 从图示位置垂直于磁场方向 匀速拉过这个区域 尺寸如图所示 下图中能正确反映该过程线圈中感应 电流随时间变化的图象是 解析 选 A 梯形闭合导线圈从左向右运动L过程中 切割磁感线的导线长度从L线性增大 到 2L 感应电流方向为逆时针 当线圈向右运动到 2L时 只有两腰的部分切割 垂直运 动方向的总长度为L不变 感应电流方向为逆时针 当线圈向右运动到 3L时 切割磁感线 的导线长度从 2L线性增大到 3L 感应电流方向为顺时针 选项 A 正确 7 如图甲所示 正三角形导线框abc放在匀强磁场中静止不动 磁场方向与线框平面垂直 磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示 t 0 时刻 磁感应强度的方向垂直纸面向 里 下图中能表示线框的ab边受到的磁场力F随时间t的变化关系的是 规定水平向左为 力的正方向 解析 选 A 由磁感应强度B随时间t的变化关系可知 在 0 3 s 和 3 5 s 内导线框中均 产生顺时针方向的感应电流 且电流恒定 由F BIL可知 ab边受到的磁场力与磁感应 强度B成正比 变化规律与B相同 所以答案为 A 8 如图所示 一闭合的小金属环用一根绝缘细杆挂在固定点O处 使金属圆环在竖直线 OO 的两侧来回摆动的过程中穿过水平方向的匀强磁场区域 磁感线的方向和水平面垂 直 若悬点摩擦和空气阻力均不计 则 A 金属环每次进入和离开磁场区域都有感应电流 而且感应电流的方向相反 B 金属环进入磁场区域后越靠近OO 线时速度越大 而且产生的感应电流越大 C 金属环开始摆动后 摆角会越来越小 最后停止摆动 D 金属环在摆动过程中 机械能将全部转化为环中的电能 解析 选 A 圆环进入磁场和离开磁场时 环内的磁通量均发生变化 有感应电流产生 由 楞次定律可知 环内的感应电流方向相反 A 正确 当圆环完全进入磁场在磁场中运动时 磁通量没有变化 环内没有感应电流 B 错误 圆环内的感应电流做功 将机械能转化为 电能 所以摆角会越来越小 但当圆环完全在磁场中摆动时 没有感应电流 没有机械能 损失 将一直摆动下去 C D 错误 9 如图所示 平行金属导轨与水平面成 角 导轨与固定电阻R1和R2相连 匀强磁场垂 直穿过导轨平面 有一导体棒ab 质量为m 导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相 等 与导轨之间的动摩擦因数为 导体棒ab沿导轨向上滑动 当上滑的速度为v时 受到安培力的大小为F 则以下说法错误的是 A 电阻R1消耗的热功率为 Fv 3 B 电阻R2消耗的热功率为 Fv 6 C 整个装置因摩擦而消耗的热功率为 mgvcos D 整个装置消耗的机械功率为 F mgcos v 解析 选 A 整个电路消耗的热功率为Fv 根据串 并联电路的特点知电阻R1和R2消耗的 功率相等 都等于总热功率的 所以 A 错误 B 正确 整个装置因摩擦而消耗的热功率为 1 6 fv mgvcos C 正确 整个装置消耗的机械功率等于电热功率与摩擦生热功率之和 为 F mgcos v D 正确 10 2011 年福州四校联考 两根足够长的光滑导轨竖直放置 间距为L 底 端接阻值为R的电阻 将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端 金属棒和导轨接触良好 导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直 如图所示 除电阻R外其余电阻不计 现将金属棒从弹簧原长位置由静止释 放 则 A 释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度g B 金属棒向下运动时 流过电阻R的电流方向为a b C 金属棒的速度为v时 所受的安培力大小为F B2L2v R D 电阻上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 解析 选 C 释放瞬间金属棒只受重力 加速度应为g 故 A 错 金属棒向下运动时 由楞 次定律知闭合回路内电流为顺时针方向 B 错 金属棒的速度为v时 感应电动势为BLv 安培力F BIL 可得 安培力大小为F C 对 金属棒重力势能的减少量等于金属 B2L2v R 棒动能的增量 弹簧弹性势能的增量以及电阻R上产生的热量的和 选项 D 错 二 计算题 11 2011 年漳州四校联考 如图所示 在竖直面内有两平行金属导轨AB CD 导轨间距为 l 电阻不计 一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑动 棒与导轨垂直 并接 触良好 导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场 磁感应强度为B 导轨右边与电路连接 电路中的三个定值电阻阻值分别为 2R R和R 在BD间接有一水平放置的平行板电容器 C 板间距离为d 1 当ab以速度v0匀速向左运动时 电容器中质量为m的带电微粒恰好静止 试判断微粒 的带电性质及带电量的大小 2 ab棒由静止开始 以恒定的加速度a向左运动 讨论电容器中带电微粒的加速度如何 变化 设带电微粒始终未与极板接触 解析 1 棒匀速向左运动 感应电流为顺时针方向 电容器上板带正电 因为微粒受力平 衡 电场力方向向上 场强方向向下 所以微粒带负电 mg q UC d UC IR I E 3R E Blv0 由以上各式求出q 3mgd Blv0 2 经时间t0 微粒受力平衡mg q UC d 而UC Blat0 1 3 解得t0 或t0 3mgd Blaq v0 a 当t t0时 a3 1 g 加速度越来越大 方向向上 t t0 答案 见解析 12 2010 年高考江苏卷 如图所示 两足够长的光滑金属导轨竖直 放置 相距为L 一理想电流表与两导轨相连 匀强磁场与导轨平面 垂直 一质量为m 有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止 释放 导体棒进入磁场后 流经电流表的电流逐渐减小 最终稳定为 I 整个运动过程中 导体棒与导轨接触良好 且始终保持水平 不计 导轨的电阻 求 1 磁感应强度B的大小 2 电流稳定后 导体棒运动速度v的大小 3 流经电流表