【红对勾】2012高考物理 电磁感应规律的综合应用课时作业

用心 爱心 专心 1 课时作业课时作业 2929 电磁感应规律的综合应用电磁感应规律的综合应用 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 8 8 64 图 1 1 如图 1 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 整个装置处于垂直于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向右做匀速运动时 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 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 对电容器 不充电也不放电 无电流产生 故电阻两端没有电压 电容器两板间的电压为U E BLv 所带电荷量Q CU CBLv C 正确 因匀速运动后MN所受合力为 0 且此时无电流 故不受 安培力即无需拉力便可做匀速运动 D 错 答案 C 2 粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框 原先整个置于有界匀强磁场内 磁场方向垂 直于线框平面 其边界与正方形线框的边平行 现使线框沿四个不同方向匀速平移出磁场 如图 2 所示 线框移出磁场的整个过程 图 2 A 四种情况下流过ab边的电流的方向都相同 B 图中流过线框的电量与v的大小无关 用心 爱心 专心 2 C 图中线框的电功率与v的大小成正比 D 图中磁场力对线框做的功与v2成正比 解析 根据右手定则或楞次定律可知 A 正确 流过线框的电量q It t 故 Blv R Bll R BS R B 正确 电功率P Fv IlB v P正比于v2 故 C 不正确 磁场力对线框做功 B2l2v2 R W F l IlB l W正比于v 故 D 不正确 正确答案为 A B B2l2vl R B2lSv R 答案 AB 图 3 3 2010 江苏盐城调研 两金属棒和三根电阻丝如图 3 连接 虚线框内存在均匀变化 的匀强磁场 三根电阻丝的电阻大小之比R1 R2 R3 1 2 3 金属棒电阻不计 当S1 S2 闭合 S3断开时 闭合的回路中感应电流为I 当S2 S3闭合 S1断开时 闭合的回路中感 应电流为 5I 当S1 S3闭合 S2断开时 闭合的回路中感应电流是 A 0 B 3I C 6I D 7I 解析 当S1 S2闭合 S3断开时 闭合回路中感应电流为I 则回路的感应电动势为 I 当S2 S3闭合 S1断开时 闭合回路中感应电流为 5I 5I 当S1 S3闭 U R1 R2 U R3 R2 合 S2断开时 闭合的回路中感应电流是I 7I 所以 D 正确 U U R3 R1 答案 D 4 2009 福建高考 图 4 如图 4 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 现杆在水平向左 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 3 A 杆的速度最大值为 F mg R B2d2 B 流过电阻R的电量为 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 解析 图 5 本题考查电磁感应中的电路 力与运动 能量转换及电量计算等知识点 意在考查考生 对电磁感应电路的分析 电磁感应中受力分析和运动情况分析以及对电磁感应中功能关系的 正确理解和应用 A 选项中 当杆达到最大速度v时 其受力情况如图 5 所示 在水平方向 受拉力F 安培力F安 滑动摩擦力f mg 三个力的合力为零 B2d2v R r F mg 0 解得v B 选项中 平均电动势为 平 B2d2v R r F mg R r B2d2E t 均电流为 通过的电量q t 而 B S Bdl I E R r R r tI R r 则q C 选项中 由动能定理得WF Wf W安 Ek D 选项中 由前式可得 R r Bdl R r WF W安 Ek Wf Ek 本题正确选项为 BD 答案 BD 图 6 5 如图 6 所示 有两根和水平面成 角的光滑平行的金属轨道 上端有可变电阻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 金属杆的速度会趋于一个最大速度vm 则 A 如果B增大 vm将变大 B 如果 增大 vm将变大 C 如果R增大 vm将变大 D 如果m变小 vm将变大 解析 当金属杆速度达到最大时 其加速度为零 应有 mgsin BL 由此可判 BLvm R 断 增大 vm变大 B 对 R增大 vm变大 C 对 B增大 vm将变小 A 错 m变小 vm 用心 爱心 专心 4 将变小 D 错 答案 BC 图 7 6 如图 7 所示 固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻 但表面粗糙 导 轨左端连接一个电阻R 质量为m的金属棒 电阻也不计 放在导轨上 并与导轨垂直 整个 装置放在匀强磁场中 磁场方向与导轨平面垂直 用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动 的过程中 恒力F做的功等于电路产生的电能 恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能 克服安培力做的功等于电路中产生的电能 恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和 以上结论正确的有 A B C D 解析 在此运动过程中做功的力是拉力 摩擦力和安培力 三力做功之和为棒ab动能 增加量 其中安培力做功将机械能转化为电能 故选项 C 正确 答案 C 图 8 7 如图 8 所示 粗细均匀的电阻丝绕制的矩形导线框abcd处于匀强磁场中 另一种材 料的导体棒MN可与导线框保持良好接触并做无摩擦滑动 当导体棒MN在外力作用下从导线 框左端开始做切割磁感线的匀速运动一直滑到右端的过程中 导线框上消耗的电功率的变化 情况可能为 A 逐渐增大 B 先增大后减小 C 先减小后增大 D 先增大后减小 再增大再减小 解析 导体棒MN在框架上做切割磁感线的匀速运动 相当于电源 其产生的感应电动 势相当于电源的电动势E 其电阻相当于电源的内阻r 线框abcd相当于外电路 等效电路 用心 爱心 专心 5 如图 9 所示 图 9 由于MN的运动 外电路的电阻是变化的 设MN左侧电阻为R1 右侧电阻为R2 导线框 的总电阻为R R1 R2 所以外电路的并联总电阻 R外 R1R2 R1 R2 R1R2 R 由于R1 R2 R为定值 故当R1 R2时 R外最大 在闭合电路中 外电路上消耗的电功率P外是与外电阻R外有关的 P外 2 R外 E R外 r E2 R外 r 2 R外 4r 图 10 可见 当R外 r时 P外有最大值 P外随R外的变化图象如图 10 所示 下面根据题意 结合图象讨论P外变化的情况有 1 若R外的最大值Rmaxr 且R外的最小值Rminr 则导线框上消耗的电功率是先减小后增大 综上所述 B C D 均可选 答案 BCD 图 11 8 2010 安徽高考 如图 11 所示 水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强 磁场 两个边长相等的单匝闭合正方形线圈 和 分别用相同材料 不同粗细的导线绕制 用心 爱心 专心 6 为细导线 两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落 再进入磁场 最后落到 地面 运动过程中 线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界 设线圈 落地时的速度大小分别为v1 v2 在磁场中运动时产生的热量分别为Q1 Q2 不计空 气阻力 则 A v1 v2 Q1 Q2 B v1 v2 Q1 Q2 C v1Q2 D v1 v2 Q1 Q2 解析 设线圈边长为l 导线横截面积为S 电阻率为 密度为 0 在进入磁场过程 中某点速度为v 则a g g v 而m 0 S 4l R 即 F安 m B2l2 mR 4l S mR 16 0l2 定值 即a与线圈截面积 线圈质量无关 由运动学知识可得v1 v2 设磁 场高度为H 线圈在进入磁场过程中产生热量 全过程由功能关系得Q mg H h mv2 质 1 2 量大的线圈产生热量多 即Q1 Q2 选项 D 正确 答案 D 二 计算题 3 12 36 图 12 9 2010 宁波模拟 如图 12 所示 金属杆ab可在平行金属导轨上滑动 金属杆电阻 R0 0 5 长L 0 3 m 导轨一端串接一电阻R 1 匀强磁场磁感应强度B 2 T 当 ab以v 5 m s 向右匀速运动过程中 求 1 ab间感应电动势E和ab间的电压U 2 所加沿导轨平面的水平外力F的大小 3 在 2 s 时间内电阻R上产生的热量Q 解析 1 根据公式 E BLv 3 V I U IR 2 V E R R0 2 F F安 F安 BIL 1 2 N 3 2 秒内产生的总热量Q等于安培力做的功 Q F安 v t 12 J 电阻R上产生的热量为QR Q 8 J R R R0 答案 1 3 V 2 V 2 1 2 N 3 8 J 用心 爱心 专心 7 图 13 10 如图 13 所示 电动机牵引一根原来静止的 长L为 1 m 质量m为 0 1 kg 的导体 棒MN上升 导体棒的电阻R为 1 架在竖直放置的框架上 它们处于磁感应强度B为 1 T 的匀强磁场中 磁场方向与框架平面垂直 当导体棒上升h 3 8 m 时 获得稳定的速度 导体棒上产生的热量为 2 J 电动机牵引棒时 电压表 电流表的读数分别为 7 V 1 A 电 动机内阻r为 1 不计框架电阻及一切摩擦 求 1 棒能达到的稳定速度 2 棒从静止至达到稳定速度所需要的时间 解析 1 电动机的输出功率为 P出 IU I2r 6 W 电动机的输出功率就是电动机牵引棒的拉力的功率 所以有P出 Fv 其中F为电动机对棒的拉力 当棒达稳定速度时F mg BI L 感应电流I E R BLv R 由 式解得 棒达到的稳定速度为v 2 m s 2 从棒由静止开始运动至达到稳定速度的过程中 电动机提供的能量转化为棒的机械 能和内能 由能量守恒定律得 P出t mgh mv2 Q 1 2 解得t 1 s 答案 1 2 m s 2 1 s 11 2009 广东高考 如图 14 a 所示 一个电阻值为R 匝数为n的圆形金属线圈与 阻值为 2R的电阻R1连接成闭合回路 线圈的半径为r1 在线圈中半径为r2的圆形区域内存 在垂直于线圈平面向里的匀强磁场 磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图 14 b 所 示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和B0 导线的电阻不计 求 0 至t1时间内 1 通过电阻R1上的电流大小和方向 2 通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量 用心 爱