【三维设计】2013届高考物理一轮复习 第十章 第3单元 电磁感应规律的综合应用提升练习 粤教版（广东专用）

用心 爱心 专心 1 20132013 届高考物理届高考物理 三维设计三维设计 粤教版广东专用 一轮复习课下 粤教版广东专用 一轮复习课下 提升练习 第十章提升练习 第十章 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 1 1 如图如图 1 1 所示 匀强磁场的磁感应强度为所示 匀强磁场的磁感应强度为B B 方向竖直向下 在磁场 方向竖直向下 在磁场 中有一个边长为中有一个边长为L L的正方形刚性金属框 的正方形刚性金属框 abab边的质量为边的质量为m m 电阻为 电阻为R R 其 其 他三边的质量和电阻均不计 他三边的质量和电阻均不计 cdcd边上装有固定的水平轴 将金属框自水边上装有固定的水平轴 将金属框自水 平位置由静止释放 第一次转到竖直位置时 平位置由静止释放 第一次转到竖直位置时 abab边的速度为边的速度为v v 不计一 不计一 切摩擦 重力加速度为切摩擦 重力加速度为g g 则在这个过程中 下列说法正确的是 则在这个过程中 下列说法正确的是 图图 1 1 A A 通过 通过abab边的电流方向为边的电流方向为a a b b B B abab边经过最低点时的速度边经过最低点时的速度v v 2 2g gL L C C a a b b两点间的电压逐渐变大两点间的电压逐渐变大 D D 金属框中产生的焦耳热为 金属框中产生的焦耳热为mgLmgL mvmv2 2 1 1 2 2 解析 解析 abab边向下摆动过程中 磁通量逐渐减小 根据楞次定律及右手定则可知感应电流边向下摆动过程中 磁通量逐渐减小 根据楞次定律及右手定则可知感应电流 方向为方向为b b a a 选项 选项 A A 错误 错误 abab边由水平位置到达最低点过程中 机械能不守恒 所以选项边由水平位置到达最低点过程中 机械能不守恒 所以选项 B B 错误 金属框摆动过程中 错误 金属框摆动过程中 abab边同时受安培力作用 故当重力与安培力沿其摆动方向分力边同时受安培力作用 故当重力与安培力沿其摆动方向分力 的合力为零时 的合力为零时 a a b b两点间电压最大 选项两点间电压最大 选项 C C 错误 根据能量转化和守恒定律可知 金属框错误 根据能量转化和守恒定律可知 金属框 中产生的焦耳热应等于此过程中机械能的损失 故选项中产生的焦耳热应等于此过程中机械能的损失 故选项 D D 正确 正确 答案 答案 D D 2 2 双选双选 矩形线圈矩形线圈abcdabcd 长 长abab 2020 cmcm 宽 宽bcbc 1010 cmcm 匝数 匝数 n n 200200 线圈回路总电阻 线圈回路总电阻R R 5 5 整个线圈平面内均有垂直于线圈 整个线圈平面内均有垂直于线圈 平面的匀强磁场穿过 若匀强磁场的磁感应强度平面的匀强磁场穿过 若匀强磁场的磁感应强度B B随时间随时间t t的变化规的变化规 律如图律如图 2 2 所示 则所示 则 图图 2 2 A A 线圈回路中感应电动势随时间均匀变化 线圈回路中感应电动势随时间均匀变化 B B 线圈回路中产生的感应电流为 线圈回路中产生的感应电流为 0 40 4 A A C C 当 当t t 0 30 3 s s 时 线圈的时 线圈的abab边所受的安培力大小为边所受的安培力大小为 0 0160 016 N N D D 在 在 1 1 minmin 内线圈回路产生的焦耳热为内线圈回路产生的焦耳热为 4848 J J 解析 由解析 由E E n n nSnS可知 由于线圈中磁感应强度的变化率可知 由于线圈中磁感应强度的变化率 t t B B t t B B t t T sT s 0 50 5 T sT s 为常数 则回路中感应电动势为为常数 则回路中感应电动势为E E n n 2 2 V V 且恒定 且恒定 2 20 0 5 5 1 10 0 2 2 0 0 3 3 t t 不变 故选项不变 故选项 A A 错误 回路中感应电流的大小为错误 回路中感应电流的大小为I I 0 40 4 A A 选项 选项 B B 正确 当正确 当t t 0 30 3 s s 时 时 E E R R 磁感应强度磁感应强度B B 0 20 2 T T 则安培力为 则安培力为F F nBIlnBIl 200 0 2 0 4 0 2200 0 2 0 4 0 2 N N 3 23 2 N N 故选项 故选项 C C 错错 误 误 1 1 minmin 内线圈回路产生的焦耳热为内线圈回路产生的焦耳热为Q Q I I2 2RtRt 0 40 42 2 5 60 5 60 J J 4848 J J 选项 选项 D D 正确 正确 答案 答案 BDBD 用心 爱心 专心 2 3 3 如图如图 3 3 所示 线框由所示 线框由A A位置开始下落 在磁场中受到的安培力位置开始下落 在磁场中受到的安培力 如果总小于重力 则它在如果总小于重力 则它在A A B B C C D D四个位置四个位置 B B D D位置恰好线框位置恰好线框 图图 3 3 有一半在磁场中有一半在磁场中 时 加速度关系为时 加速度关系为 A A a aA A a aB B a aC C a aD D B B a aA A a aC C a aB B a aD D C C a aA A a aC C a aD D a aB B D D a aA A a aC C a aB B a aD D 解析 线框在解析 线框在A A C C位置时只受重力作用 加速度位置时只受重力作用 加速度a aA A a aC C g g 线框在 线框在B B D D位置时均受两位置时均受两 个力的作用 其中安培力向上 重力向下 由于重力大于安培力 所以加速度向下 大小为个力的作用 其中安培力向上 重力向下 由于重力大于安培力 所以加速度向下 大小为 a a g g F F m m F FB B 所以 所以a aD D a aB B a aD D 答案 答案 B B 4 4 双选双选 如图如图 4 4 所示 两根水平放置的相互平行的金属导轨所示 两根水平放置的相互平行的金属导轨 abab cdcd 表面光滑 处在竖直向上的匀强磁场中 金属棒 表面光滑 处在竖直向上的匀强磁场中 金属棒PQPQ垂直垂直于于 导轨放在上面 以速度导轨放在上面 以速度v v向右匀速运动 欲使棒向右匀速运动 欲使棒PQPQ停下来 下面停下来 下面的的 措施可行的是措施可行的是 导轨足够长 棒导轨足够长 棒PQPQ有电阻有电阻 图图 4 4 A A 在 在PQPQ右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒 B B 在 在PQPQ右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒PQPQ大的多属棒大的多属棒 C C 将导轨的 将导轨的a a c c两端用导线连接起来两端用导线连接起来 D D 将导轨的 将导轨的a a c c两端和两端和b b d d两端分别用导线连接起来两端分别用导线连接起来 解析 在解析 在PQPQ棒右侧放金属棒时 回路中会有感应电流 使金属棒加速 棒右侧放金属棒时 回路中会有感应电流 使金属棒加速 PQPQ棒减速 当棒减速 当 获得共同速度时 回路中感应电流为零 两棒都将匀速运动 获得共同速度时 回路中感应电流为零 两棒都将匀速运动 A A B B 项错误 当一端或两端用项错误 当一端或两端用 导线连接时 导线连接时 PQPQ的动能将转化为内能而最终静止 的动能将转化为内能而最终静止 C C D D 两选项正确 两选项正确 答案 答案 CDCD 5 5 如图如图 5 5 所示 用粗细相同的铜丝做成边长分别为所示 用粗细相同的铜丝做成边长分别为L L和和 2 2L L的两只闭的两只闭 合线框合线框a a和和b b 以相同的速度从磁感应强度为 以相同的速度从磁感应强度为B B的匀强磁场区域中匀速地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拉到磁场外 不考虑线框的动能 若外力对环做的功分别为W Wa a W Wb b 则 则 W Wa a W Wb b为为 图图 5 5 A A 1 41 4 B B 1 21 2 C C 1 11 1 D D 不能确定 不能确定 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 耳热耳热 用心 爱心 专心 3 W Wa a Q Qa a W Wb b Q Qb b B BL Lv v 2 2 R Ra a L L v v B B 2 2L Lv v 2 2 R Rb b 2 2L L v v 由电阻定律知由电阻定律知R Rb b 2 2R Ra a 故 故W Wa a W Wb b 1 41 4 A A 项正确 项正确 答案 答案 A A 6 6 如图如图 6 6 所示 图中两条平行虚线之间存在匀强磁场 虚线间的距离为所示 图中两条平行虚线之间存在匀强磁场 虚线间的距离为l l 磁场方向垂 磁场方向垂 直纸面向里 直纸面向里 abcdabcd是位于纸面内的梯形线圈 是位于纸面内的梯形线圈 adad与与bcbc间的距离也为间的距离也为 l l t t 0 0 时刻 时刻 bcbc边与磁场区域边界重合边与磁场区域边界重合 如图如图 现令线圈以恒定的速度 现令线圈以恒定的速度 v v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域 取沿沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域 取沿a a b b c c d d a a的感应的感应 电流为正 则在线圈穿越磁场区域的过程中 感应电流电流为正 则在线圈穿越磁场区域的过程中 感应电流I I随时间随时间t t变化的变化的 图线可能是图图线可能是图 7 7 中的中的 图图 6 6 图图 7 7 解析 当线圈进入磁场的过程中 由楞次定律可判断感应电流的方向为解析 当线圈进入磁场的过程中 由楞次定律可判断感应电流的方向为a a d d c c b b a a 与规定的电流正方向相反 所以电流值为负值 当线圈出磁场的过程中 由楞次定律可 与规定的电流正方向相反 所以电流值为负值 当线圈出磁场的过程中 由楞次定律可 判断感应电流的方向为判断感应电流的方向为a a b b c c d d a a 与规定的电流方向相同 所以电流值为正值 又两 与规定的电流方向相同 所以电流值为正值 又两 种情况下有效切割磁感线的长度均不断增加 则感应电动势逐渐增大 感应电流逐渐增大 种情况下有效切割磁感线的长度均不断增加 则感应电动势逐渐增大 感应电流逐渐增大 所以所以 B B 选项正确 选项正确 答案 答案 B B 7 7 如图 如图 8 8 所示 竖直平面内有一金属环 半径为所示 竖直平面内有一金属环 半径为a a 总电阻为 总电阻为R R 指拉直时两端的电阻指拉直时两端的电阻 磁感应强度为磁感应强度为B B的匀强磁场垂直穿过环平面 与环的最高点的匀强磁场垂直穿过环平面 与环的最高点A A铰链连接的长度为铰链连接的长度为 2 2a a 电阻为 电阻为 的导体棒的导体棒ABAB由水平位置紧贴环面摆下 当摆到竖直位置时 由水平位置紧贴环面摆下 当摆到竖直位置时 B B点的线速度为点的线速度为v v 则这时 则这时ABAB R R 2 2 两端的电压大小为两端的电压大小为 用心 爱心 专心 4 图图 8 8 A A B B B Ba av v 3 3 B Ba av v 6 6 C C D D BavBav 2 2B Ba av v 3 3 解析 摆到竖直位置时 解析 摆到竖直位置时 ABAB切割磁感线的瞬时感应电动势切割磁感线的瞬时感应电动势E E B B 2 2a a v v BavBav 由闭 由闭 1 1 2 2 合电路欧姆定律 合电路欧姆定律 U UAB AB BavBav A A 对 对 E E R R 2 2 R R 4 4 R R 4 4 1 1 3 3 答案 答案 A A 8 8 如图 如图 9 9 所示所示 有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域 直 有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域 直角角 边长为边长为L L 磁感应强度大小为 磁感应强度大小为B B 方向垂直纸面向外 一边长为 方向垂直纸面向外 一边长为 L L 总电阻为 总电阻为R R的正方形闭合导线框的正方形闭合导线框abcdabcd 从图示位置开始沿 从图示位置开始沿x x轴正方向以速度轴正方向以速度v v垂直磁场垂直磁场 匀速穿过磁场区域 取电流沿匀速穿过磁场区域 取电流沿a a b b 图图 9 9 c c d d a a的方向为正 则图的方向为正 则图 1010 中表示线框中感应电流中表示线框中感应电流i i随随bcbc边位置坐标边位置坐标x x变化的图像正确变化的图像正确 的是的是 图图 1010 解析 在进入磁场的过程中 线框切割磁感线的有效长度越来越大 产生的感应电动势 解析 在进入磁场的过程中 线框切割磁感线的有效长度越来越大 产生的感应电动势 感应电流越来越大 穿过线圈的磁通量越来越大 由楞次定律可判断出感应电流沿顺时针方感应电流越来越大 穿过线圈的磁通量越来越大 由楞次定律可判断出感应电流沿顺时针方 向 即为正值 在出磁场的过程中 线框切割磁感线的有效长度越来越大 则感应电流越来向 即为正值 在出磁场的过程中 线框切割磁感线的有效长度越来越大 则感应电流越来 越大 穿过线圈的磁通量越来越小 由楞次定律可判断 感应电流为逆时针方向 即为负值 越大 穿过线圈的磁通量越来越小 由楞次定律可判断 感应电流为逆时针方向 即为负值 综上所述 综上所述 C C 正确 正确 用心 爱心 专心 5 答案 答案 C C 9 9 如图如图 1111 所示 在水平桌面上放置两条相距所示 在水平桌面上放置两条相距l l 电阻不计的平行 电阻不计的平行 光滑金属导轨光滑金属导轨abab cdcd 阻值为 阻值为R R的电阻与导轨的的电阻与导轨的a a c c端相连 质量为端相连 质量为 m m 电阻不计的滑杆 电阻不计的滑杆MNMN垂直于导轨并可在导轨上滑动 整个装置放置于垂直于导轨并可在导轨上滑动 整个装置放置于 竖直方向的匀强磁场中 磁感应强度的大小为竖直方向的匀强磁场中 磁感应强度的大小为B B 滑杆的中点系一不可伸 滑杆的中点系一不可伸 图图 1111 长的轻绳 绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后 与另一质量也为长的轻绳 绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后 与另一质量也为m m的物块相连 绳处于拉直的物块相连 绳处于拉直 状态 现从静止开始释放物块 若当物块下落高度状态 现从静止开始释放物块 若当物块下落高度h h 时恰好达到最大速度 用时恰好达到最大速度 用g g表表 2 2m m2 2g gR R2 2 B Bl l 4 4 示重力加速度 则下列说法错误的是示重力加速度 则下列说法错误的是 A A 物块最大速度为 物块最大速度为 2 2m mg gR R B Bl l 2 2 B B 物块最大速度为 物块最大速度为 m mg gR R B Bl l 2 2 C C 在此过程中电阻 在此过程中电阻R R放出的热量为放出的热量为 m m3 3g g2 2R R2 2 B Bl l 4 4 D D 物块达到最大速度时刻 电阻 物块达到最大速度时刻 电阻R R消耗的功率为消耗的功率为 m m2 2g g2 2R R B Bl l 2 2 解析 当绳上的拉力与物块的重力相等时 物块的速度最大 此时解析 当绳上的拉力与物块的重力相等时 物块的速度最大 此时MNMN杆受到的安培力杆受到的安培力 等于物块的重力 即等于物块的重力 即 mgmg 所以 所以v vm m 此时 此时R R消耗的功率消耗的功率P P F F安 安v vm m mgvmgvm m B B2 2l l2 2v vm m R R m mg gR R B B2 2l l2 2 选项 选项 B B D D 正确 根据能的转化与守恒定律得正确 根据能的转化与守恒定律得mghmgh Q Q 2 2m m v vm m2 2 则 则Q Q m m2 2g g2 2R R B B2 2l l2 2 1 1 2 2 m m3 3g g2 2R R2 2 B Bl l 4 4 选项选项 C C 也正确 也正确 答案 答案 A A 1010 双选双选 2011 2011 山东高考山东高考 如图如图 1212 所示 两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻所示 两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻 不计 两质量 长度均相同的导体棒不计 两质量 长度均相同的导体棒c c d d 置于边界水平的匀强磁场上方同一高度 置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h h处 磁处 磁 场宽为场宽为 3 3h h 方向与导轨平面垂直 先由静止释放 方向与导轨平面垂直 先由静止释放c c c c刚进入磁场即匀速运动 此时再由静刚进入磁场即匀速运动 此时再由静 止释放止释放d d 两导体棒与导轨始终保持良好接触 用 两导体棒与导轨始终保持良好接触 用a ac c表示表示c c的加速度 的加速度 E Ek kd d表示表示d d的动能 的动能 x xc c x xd d分别表示分别表示c c d d相对释放点的位移 图相对释放点的位移 图 1313 中正确的是中正确的是 图图 1212 用心 爱心 专心 6 图图 1313 解析 解析 c c棒在未进入磁场前做自由落体运动 加速度为重力加速度 进入磁场后 棒在未进入磁场前做自由落体运动 加速度为重力加速度 进入磁场后 d d棒棒 开始做自由落体运动 在开始做自由落体运动 在d d棒进入磁场前的这段时间内 棒进入磁场前的这段时间内 c c棒运动了棒运动了 2 2h h 此过程 此过程c c棒做匀速棒做匀速 运动 加速度为零 运动 加速度为零 d d棒进入磁场后 棒进入磁场后 c c d d棒均以相同速度切割磁感线 回路中没有感应电棒均以相同速度切割磁感线 回路中没有感应电 流 它们均只受重力直至流 它们均只受重力直至c c棒出磁场 而且棒出磁场 而且c c棒出磁场后不再受安培力 也只受重力 故棒出磁场后不再受安培力 也只受重力 故 B B 正确 正确 A A 错 错 d d棒自开始下落到棒自开始下落到 2 2h h的过程中 只受重力 机械能守恒 动能与位移的关系是的过程中 只受重力 机械能守恒 动能与位移的关系是 线性的 在线性的 在c c棒出磁场后 棒出磁场后 d d棒切割磁感线且受到比重力大的安培力 完成在磁场余下的棒切割磁感线且受到比重力大的安培力 完成在磁场余下的 2 2h h 的位移 动能减小 安培力也减小 合力也减小 在的位移 动能减小 安培力也减小 合力也减小 在E Ek kd d x xd d图像中图像中E Ek kd d的变化趋势越来越慢 的变化趋势越来越慢 在在d d棒出磁场后 只受重力 机械能守恒 棒出磁场后 只受重力 机械能守恒 E Ek kd d x xd d图像中的关系又是线性的 且斜率与最初图像中的关系又是线性的 且斜率与最初 相同 均等于重力 故相同 均等于重力 故 D D 正确 正确 C C 错 错 答案 答案 BDBD 11 11 如图如图 1414 所示 足够长的光滑平行导轨所示 足够长的光滑平行导轨MNMN PQPQ倾斜放置 两倾斜放置 两 导轨间距离为导轨间距离为L L 1 01 0 m m 导轨平面与水平面间的夹角为 导轨平面与水平面间的夹角为 30 30 磁感 磁感 应强度为应强度为B B的匀强磁场垂直于导轨平面向上 导轨的的匀强磁场垂直于导轨平面向上 导轨的M M P P两端连接两端连接 阻值为阻值为R R 3 03 0 的电阻 金属棒的电阻 金属棒abab垂直于导轨放置并用细线通过垂直于导轨放置并用细线通过 光滑定滑轮与重物相连 金属棒光滑定滑轮与重物相连 金属棒abab的质量的质量m m 0 200 20 kgkg 电阻 电阻r r 0 500 50 重 重 图图 1414 物的质量物的质量M M 0 600 60 kgkg 如果将金属棒和重物由静止释放 金属棒沿斜面上滑的距离与时间的 如果将金属棒和重物由静止释放 金属棒沿斜面上滑的距离与时间的 关系如表所示 不计导轨电阻 关系如表所示 不计导轨电阻 g g取取 1010 m sm s2 2 求 求 时间时间t t s s 0 00 10 10 20 20 30 30 40 40 50 50 60 6 上滑距离上滑距离 m m 0 00 050 050 150 150 350 350 700 701 051 051 401 40 1 1 abab棒的最终速度是多少 棒的最终速度是多少 2 2 磁感应强度磁感应强度B B的大小是多少 的大小是多少 3 3 当金属棒当金属棒abab的速度的速度v v 2 2 m sm s 时 金属棒时 金属棒abab上滑的加速度大小是多少 上滑的加速度大小是多少 解析 解析 1 1 由表中数据可以看出最终由表中数据可以看出最终abab棒将匀速运动棒将匀速运动 v vm m 3 53 5 m sm s s s t t 2 2 棒受力如图 棒受力如图 用心 爱心 专心 7 由平衡条件可得由平衡条件可得 F FT T F F mgmgsin30 sin30 F FT T MgMg F F B BL L B BL Lv vm m R R r r 联立解得 联立解得 B B T T 5 5 3 3 当速度为当速度为 2 2 m sm s 时 安培力