江苏省2012届高三高考物理一轮复习精选精练跟踪练习第九章第3单元 电磁感应规律的综合应用

用心 爱心 专心1 第九章第九章 第第 3 3 单元单元 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 本题共 5 小题 每小题 7 分 共 35 分 1 如图 1 所示 竖直平面内有一金属环 半径为a 总电阻为 R 指拉直时两端的电阻 磁感应强度为B的匀强磁场垂直 穿过环平面 在环的最高点A用铰链连接长度为 2a 电阻 为 的导体棒AB AB由水平位置紧贴环面摆下 当摆到竖 R 2 直位置时 B点的线速度为v 则这时AB两端的电压大小 为 A B C D Bav Bav 3 Bav 6 2Bav 3 2 如图 2 所示 用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和 2L的两 只闭合线框a和b 以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁 场区域中匀速地拉到磁场外 不考虑线框的动能 若外力对环 做的功分别为Wa Wb 则Wa Wb为 A 1 4 B 1 2 C 1 1 D 不能确定 3 如图 3 所示 两光滑平行金属导轨间距为L 直导线MN垂直跨 在导轨上 且与导轨接触良好 整个装置处于垂直纸面向里的 匀强磁场中 磁感应强度为B 电容器的电容为C 除电阻R外 导轨和导线的电阻均不计 现给导线MN一初速度 使导线MN 向右运动 当电路稳定后 MN以速度v向右做匀速运动 则 A 电容器两端的电压为零 B 电阻两端的电压为BLv C 电容器所带电荷量为CBLv D 为保持MN匀速运动 需对其施加的拉力大小为 B2L2v R 4 如图 4 所示 有一用铝板制成的 U 型框 将一质量为m的带 电小球用绝缘细线悬挂在框中 使整体在匀强磁场中沿垂直 于磁场方向向左以速度v匀速运动 悬挂拉力为FT 则 A 悬线竖直 FT mg B 悬线竖直 FT mg C 悬线竖直 FT mg D 无法确定FT的大小和方向 用心 爱心 专心2 5 如图 5 甲所示 光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为 60 的斜向下的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图 5 乙所示 规定斜向下为正方向 导 体棒ab垂直导轨放置 除电阻R的阻值外 其余电阻不计 导体棒ab在水平外力F作 用下始终处于静止状态 规定a b的方向为电流的正方向 水平向右的方向为外力F 的正方向 则在 0 t1时间内 图 6 中能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab 所受水平外力F随时间t变化的图象是 二 多项选择题 本题共 4 小题 每小题 7 分 共 28 分 每小题有多个选项符合题意 全 部选对的得 7 分 选对但不全的得 3 分 错选或不答的得 0 分 6 如图 7 所示 有两根和水平方向成 角的光滑平行的金属轨道 上 端接有可变电阻R 下端足够长 空间有垂直于轨道平面的匀强磁场 磁感应强度为B 一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下 经过 足够长的时间后 金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm 则 用心 爱心 专心3 A 如果B增大 vm将变大 B 如果 变大 vm将变大 C 如果R变大 vm将变大 D 如果m变小 vm将变大 7 如图 8 所示的电路中 两根光滑金属导轨平行放置在倾角为 的斜面上 导轨下端接有电阻R 导轨电阻不计 斜面处在竖直 向上的磁感应强度为B的匀强磁场中 电阻可略去不计的金属棒 ab质量为m 受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用 金属棒沿导轨匀速下滑 则它在下滑h高度的过程中 以下说法 正确的是 A 作用在金属棒上各力的合力做功为零 B 重力做功将机械能转化为电能 C 重力与恒力F做功的代数和等于电阻R上产生的焦耳热 D 金属棒克服安培力做功等于重力与恒力F做的总功与电阻R上产生的焦耳热之和 8 如图 9 所示 光滑的 形金属导体框竖直放置 质量为m的金属棒MN与框架接触 良好 磁感应强度分别为B1 B2的有界匀强磁场方向相反 但均垂直于框架平面 分 别处在abcd和cdef区域 现从图示位置由静止释放金属棒MN 当金属棒进入磁场B1 区域后 恰好做匀速运动 以下说法中正确的有 A 若B2 B1 金属棒进入B2区域后将加速下滑 B 若B2 B1 金属棒进入B2区域后仍将保持匀速下滑 C 若B2B1 金属棒进入B2区域后可能先减速后匀速下滑 9 2009 福建高考 如图 10 所示 固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的 间距为d 其右端接有阻值为R的电阻 整个装置处在竖直向上的磁感应强度大小为B 的匀强磁场中 一质量为m 质量分布均匀 的导体杆ab垂直于导轨放置 且与两导轨 保持良好接触 杆与导轨之间的动摩擦因数为 当杆在水平向左 垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离l时 速度恰好达到最大 运动过程中杆始终与导轨 保持垂直 设杆接入电路的电阻为r 导轨电阻不计 重力加速度大小为g 则此过程 用心 爱心 专心4 A 杆的速度最大值为 F mg R B2d2 B 流过电阻R的电荷量为 Bdl R r C 恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D 恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 三 计算题 本题共 3 小题 共 37 分 解答时请写出必要的文字说明 方程式和重要 的演算步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数 值和单位 10 11 分 如图 11 甲所示 用粗细均匀的导线制成的一只圆形金属圈 现被一根绝缘丝 线悬挂在竖直平面内处于静止状态 已知金属圈的质量为m 半径为r 导线的电阻率 为 截面积为S 金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中 磁 感应强度B随时间t的变化满足B kt k为常量 如图 11 乙所示 金属圈下半部分 在磁场外 若丝线所能承受的最大拉力FTm 2mg 求 从t 0 时刻起 经过多长时间 丝线会被拉断 用心 爱心 专心5 11 12 分 如图 12 所示 两平行长直金属导轨置于竖直平面内 间距 为L 导轨上端有阻值为R的电阻 质量为m的导体棒垂直跨放在导 轨上 并搁在支架上 导轨和导体棒电阻不计 接触良好 且无摩 擦 在导轨平面内有一矩形区域的匀强磁场 方向垂直于纸面向里 磁感应强度为B 开始时导体棒静止 当磁场以速度v匀速向上运动 时 导体棒也随之开始运动 并很快达到恒定的速度 此时导体棒仍 处在磁场区域内 试求 1 导体棒的恒定速度 2 导体棒以恒定速度运动时 电路中消耗的电功率 用心 爱心 专心6 12 14 分 在拆装某种大型电磁设备的过程中 需将设备内部的处于强磁场中的线圈先闭 合 然后再提升直至离开磁场 操作时通过手摇轮轴A和定滑轮O来提升线圈 假设 该线圈可简化为水平长为L 上下宽度为d的矩形线圈 其匝数为n 总质量为M 总 电阻为R 磁场的磁感应强度为B 如图 13 所示 开始时线圈的上边缘与有界磁场的 上边缘平齐 若转动手摇轮轴A 在时间t内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁 场 求此过程中 1 流过线圈中每匝导线横截面的电荷量是多少 2 在转动轮轴时 人至少需做多少功 不考虑摩擦影响 用心 爱心 专心7 第九章 第 3 单元 电磁感应规律的综合应用 参考答案与详细解析 一 单项选择题 本题共 5 小题 每小题 7 分 共 35 分 1 解析 摆到竖直位置时 AB切割磁感线的瞬时感应电动势E B 2a v Bav 由 1 2 闭合电路欧姆定律 UAB Bav 故选 A E R 2 R 4 R 4 1 3 答案 A 2 解析 根据能量守恒可知 外力做的功等于产生的电能 而产生的电能又全部转 化为焦耳热 Wa Qa Wb Qb BLv 2 Ra L v B 2Lv 2 Rb 2L v 由电阻定律知Rb 2Ra 故Wa Wb 1 4 A 项正确 答案 A 3 解析 当导线MN匀速向右运动时 导线MN产生的感应电动势恒定 稳定后 电 容器既不充电也不放电 无电流产生 故电阻两端无电压 电容器两极板间电压 U E BLv 所带电荷量Q CU CBLv 故 A B 错 C 对 MN匀速运动时 因无电流而不 受安培力 故拉力为零 D 错 答案 C 4 解析 设两板间的距离为L 由于向左运动的过程中竖直板切割磁感线 产生 动生电动势 由右手定则判断下板电势高于上板 动生电动势大小E BLv 即带电小球处 于电势差为BLv的电场中 所受电场力F电 qE电 q q qvB E L BLv L 设小球带正电 则所受电场力方向向上 用心 爱心 专心8 同时小球所受洛伦兹力F洛 qvB 方向由左手定则判断竖直向下 即F电 F洛 所以 FT mg 同理分析可知当小球带负电时 FT mg 故无论小球带什么电 FT mg 选项 A 正确 答案 A 5 解析 由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为b a 由法拉第电磁感应定律 可判定回路中电流大小恒定 故 A B 错 由F安 BIL可得F安随B的变化而变化 在 0 t0时间内 F安方向向右 故外力F与F安等值反向 方向向左为负值 在t0 t1时间 内 F安方向改变 故外力F方向也改变为正值 故 C 错误 D 正确 答案 D 二 多项选择题 本题共 4 小题 每小题 7 分 共 28 分 每小题有多个选项符合题意 全 部选对的得 7 分 选对但不全的得 3 分 错选或不答的得 0 分 6 解析 以金属杆为研究对象 受力如图所示 根据牛顿第二定律得 mgsin F安 ma 其中F安 B2L2v R 当a 0 时 v vm 解得vm mgRsin B2L2 结合此式分析即得 B C 选项正确 答案 BC 7 解析 由于金属棒匀速下滑 故作用在棒上的各个力的合力做功为零 故 A 对 克 服安培力做功将机械能转化为电能 故 B 错误 列出动能定理方程WG WF W安 0 变形 可得WG WF W安 可知 C 正确 D 错误 答案 AC 8 解析 若B2 B1 金属棒进入B2区域后 磁场反向 回路电流反向 由左手定 则知 安培力并没有反向 大小也没有变 故金属棒进入B2区域后 mg 0 仍将 B2 1L2v R 保持匀速下滑 B 对 若B20 金属棒进入B2区域后可能先加速后匀速下滑 BLv R B2L2v R B2 2L2v R 故 C 也对 同理 若B2 B1 金属棒进入B2区域后mg 0 可能先减速后匀速下滑 B2 2L2v R 故 D 也对 答案 BCD 9 解析 当杆的速度达到最大时 安培力F安 杆受力平衡 故F mg B2d2v R r 用心 爱心 专心9 F安 0 所以v A 错 流过电阻R的电荷量为 F mg R r B2d2 q B 对 根据动能定理 恒力F 安培力 摩擦力做功的代数 R r B S R r Bdl R r 和等于杆动能的变化量 由于摩擦力做负功 所以恒力F 安培力做功的代数和大 于杆动能的变化量 C 错 D 对 答案 BD 三 计算题 本题共 3 小题 共 37 分 解答时请写出必要的文字说明 方程式和重要 的演算步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数 值和单位 10 解析 设金属圈受重力mg 拉力FT和安培力F的作用处于静止状态 则 FT mg F 又F 2BIr 金属圈中的感应电流I E R 由法拉第电磁感应定律得 E t t B t r2 2 金属圈的电阻R 2 r S 又B kt FTm 2mg 由以上各式求得t 2mg k2Sr2 答案 2mg k2Sr2 11 解析 1 设棒速为v 有 E BL v v F安 BIL BLE R B2L2 v v R 棒受力平衡有 mg F安 联立得 v v mgR B2L2 方向向上 2 P E2