2014高考物理一轮试题电磁感应与力和能量的综合汇总

1、2014 届高三物理一轮复习课时作业及详细解析： 第 43 讲电 磁感应与力和能量的综合 基础热身 1. 电磁感应现象中产生感应电流，关于能量转化问题，以下说法正确的是 （ ） A . 一定是磁场能转化为电能 B. 一定是电场能转化为电能 C. 一定是机械能转化为电能 D .以上说法均不正确 2. 2013 唐山摸底如图 K43 - 1 所示，闭合线圈 abed 从高处自由下落一段时间后沿垂 直于磁场方向进入一有界匀强磁场，从 ab 边刚进入磁场到 ed 边刚进入磁场的这段时间内， 下列说法正确的是（ ） A. a 端的电势高于 b 端 B. ab 边所受安培力方 向为水平向左 C. 线圈可能

2、一直做匀速直线运动 D .线圈可能一直做匀加速直线运动 & _ C a b - / 图 K43 1 X X X X 3. 半圆形导轨竖直放置，不均匀磁场沿水平方向并垂直于轨道平面，一个闭合金属环 在轨道内来回滚动，如图 K43 2 所示，若空气阻力不计，则金属环往复运动 （ ） A .到达右侧的最大高度依次减小 B. 到达右侧的最大高度依次增大 C. 到达右侧的最大高度不变 D .最终将静止在最低点 技能强化 4. 2013 惠州调研如图 K43 3 所示，MN、PQ 是间距为 L 的平行金属 导轨，置于磁感 应强度为 B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中， M、P 间接有一阻值为

3、 R 的电阻.- 根与导轨接触良好、有效阻值为 R 的金属导线 ab 垂直导轨放置，并在水平外力 F 的作用下 以速度 v向右匀速运动，贝 U （不计导轨电阻）（ ） A .通过电阻 R 的电流方向为 PTRTM B. a、b 两点间的电压为 BLv C. a 端电势比 b 端高 D. 外力F做的功等于电阻 R上产生的焦耳热X X X X R P r * x x X 图 K43 2 M x x “ * N P x x xft x Q 图 K43 3 5. 2013 柳州模拟如图 K43 4 所示，相距为 d 的两水平直线 Li和 L?分别是水平向里 的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为 B，正

4、方形线框 abed 边长为 L(L3a),在 3t。时刻线框到达位置 过程中 v t 图象如图乙所示，贝 U ( ) 图 K43 5 A . t = 0 时，线框右侧边 MN 的两端电压为 Bav0 B .在 to时刻线框的速度为 v m C.线框完全离开磁场的瞬间 (位置 3)的速度一定比 t0时刻线框的速度大 D .线框从进入磁场(位置 1)到完全离开磁场(位置 3)的过程中产生的电热为 2Fb 7. 2013 海淀一模在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场 B1中，线框平面与磁 场垂直，圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒 ab,导体 棒与导轨接触良好，导体棒

5、处于另一匀强磁场 B2中，该磁场的磁感应强度恒定，方向垂直 导轨平面向下，如图 K43 6 甲所示.磁感应强度 B1随时间 t 的变化关系如图 K43 6 乙所 示，01 s 内磁场方向垂直线框平面向下.若导体棒始终保持静止，并设向右为静摩擦力的 2 速度又为 V0并开始离开匀强磁场此 图 K43 4 甲 乙 图 K43 9 10. 如图 K43 10 甲所示，M、N 为水平面内 平行放置的粗糙金属长直导轨，间距为甲 乙 =0.5 m,导轨间接有阻值为 R= 2.0 的定值电阻，导轨平面处在竖直向下、磁感应强度大 小为 B = 4.0 T 的匀强磁场中.一导体杆 ab 垂直 M、N 置于导轨上

6、，其质量为 m= 1.0 kg, 长度也为 L,电阻为 r = 1.0 坏与导轨的动摩擦因数为 戶 0.2，且跟导轨接触良好.不计导 轨电阻，重力加速度 g 取 10 m/s2. (1) 若在 ab 杆上作用一个平行导轨方向的恒力 F 使其向右运动，恒力大小为 F = 10 N , 求 ab 杆可以达到的速度最大值 vm； (2) 若用图乙所示的电动机通过轨绳来水平向右牵引 ab 杆，也可使 ab 杆达到(1)中的速 度最大值 Vm,求电压表的示数 U(已知电动机内阻 门=5.0 R电压表和电流表示数恒定，且 电流表示数为 1 = 2.0 A，不计电动机的摩擦损耗 )； (3) 在中的条件下，

7、可认为 ab 杆从静止开始经时间 t = 1.5 s,位移 x= 7.5 m 后刚好达 到最大速度 Vm,求此过程中 挑战自我 11. 2013 烟台模拟如图K43 11 所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成 53。夹角固定放置，导轨间连接一阻值为 6 Q的电阻 R,导轨电阻忽略不计在两平行虚线 m、n间有一与导轨所在平面垂直、 磁感应强度为 B 的匀强磁场.导体棒 a 的质量为 ma= 0.4 kg,电阻 Ra = 3 必导体棒 b 的质量为 mb= 0.1 kg ,电阻 Rb= 6 必它们分别垂直导轨放置 并始终与导轨接触良好.a、b 从开始相距 L0= 0.5 m 处同时由静止

8、开始释放， 运动过程中它 们都能匀速穿过磁场区域，当 b 刚穿出磁场时，a 正好进入磁场(g 取 10 m/s2,不计 a、b 之 间电流的相互作用)求： (1) 当 a、b 分别穿越磁场的过程中，通过 R 的电荷量之比； (2) 在穿越磁场的过程中，a、b 两导体棒匀速运动的速度大小之比； 磁场区域沿导轨方向的宽度 d; (4) 在整个过程中，产生的总焦耳热. 课时作业(四十三) 【基础热身】 1. D 解析电磁感应现象中产生的电能可能是机械能转化的 (如导体棒切割磁感线产 生的感应电流，即动生电流 )，也可能是由变化磁场的磁场能转化过来的 (如感生电流). 2. C 解析 此过程中ab 边

9、始终切割磁感线，ab 边为电源，由右手定则可知，电流 方向为逆时针方向，由 a 流向 b,电源内部电流从低电势流向高电势，故 a 端的电势低于 b 端，选项 A 错误；由左 手定则可知，ab 边所受安培力方向竖直向上，选项 B 错误；如果刚 2 2 B L v 进入时安培力等于重力， 则一直匀速进入，如果安培力大于重力，则 mg = ma,做变 加速运动，选项 C 正确、D 错误. 3. AD 解析由于闭合金属环在充满不均匀磁场的圆形轨道内来回滚动，所以闭合 金属环内的磁通量将发生变化，由此将产生感应电流，电流通过闭合电路必将产生焦耳热， 金属环在来回滚动的过程中机械能将逐渐减少， 故金属环振

10、动减弱，最终将静止在最低点.选 m, 轻 图 K43 10 电动 乙 项 AD 正确. 【技能强化】 4. C 解析由右手定则可知，通过金属导线的电流由 b 到 a，即通过电阻 R 的电流 方向为 MTRTP,选项 A 错误；金属导线产生的电动势为 BLv，而 a、b 两点间的电压为等 1 效电路的路端电压，由闭合电路欧姆定律可知， a、b 两点间电压为BLv,选项 B 错误；金 属导线可等效为电源，在电源内部，电流从低电势流向高电势， 所以 a 端电势高于 b 端电势， C 正确；根据能量守恒定律可知， 外力做功等于电阻 R 和金属导线产生的焦耳热之和， 选项 D 错误. 5. BD 解析由

11、于 Ld ,当线框全部进入磁场区域后有一段时间内磁通量不变， 故选 项 A 错误；ab 边进入磁场时和 cd 边刚穿出磁场时速度均为 vo,且线框整体进入磁场后做加 速运动，故不论线框如何进入，一定有减速运动过程，选项 BD 正确；从 ab 边刚进入磁场 到 cd 边刚穿出磁场的整个过程，根据能量守恒可知，减少的重力势能为 mg(d + L)，它全部 转化为热量，选项 C 错误. 3 6. D 解析t = 0 时，线框右侧边 MN 两端的电压即路端电压， 为 4Bavo,选项 A 错误； F 2Fto 从 to时刻至 3to时刻线框做匀加速运动，加速度为 m，故在 to时刻的速度为 vo 2a

12、t0= v, 选项 B错误；因为 t = 0 时刻和 t = 3t0时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中 受力情况相同，故在位置 3 时的速度与 t。时刻的速度相等，选项 C 错误；线框在位置 1 和 位置 2 时的速度相等，根据动能定理，外力做的功等于克服安培力做的功，即有 Fb = Q, 所以线框穿过磁场的整个过程中，产生的电热为 2Fb，选项 D 正确. 7. D 解析根据楞次定律知，01 s 时间段内棒中电流由 b 到 a,12 s 时间段内棒 中无电流，23 s 时间段内棒中电流由 a 到b;由左手定则知，01 s 时间段内棒受到的安 培力向左，23 s 时间段内棒受到的安

13、培力向右；根据平衡条件知， 01 s 时间段内棒受到 的静摩擦力向右，23 s 时间段内棒受到的静摩擦力向左. 同时，由法拉第电磁感应定律知， 产生感应电流的时间里，感应电流大小不变，由 F = B2IL 得，安培力大小不变，静摩擦力大 小不变所以选项 D 正确. & D 解析线圈冲入匀强磁场时，产生感应电流，线圈受安培力作用做减速运动， 动能减少.同理，线圈冲出匀强磁场时，动能也减少，进、 出时减少的动能都等于安培力 做的功由于进入时的速度大，则感应电流大，安培力大，安培力做的功也多，减少的动能 也多，故线圈离开磁场过程中损失的动能少于它进入磁场时损失的动能， 即少于它在磁场外 面时

14、动能的一半，因此线圈离开磁场仍继续运动.故选项 D 正确. 9. (1)2 T (2)0.075 J 解析(1)由图象知，杆自由下落 0.1 s 进入磁场后以 v= 1.0 m/s做匀速运动. 产生的电动势 E= BLv E 杆中的电流丨= 杆所受安培力 F安=BIL 由平衡条件得 mg= F安 解得 B = 2T 2 (2)电阻 R 产生的热量 Q= I Rt= 0.075 J 10. (1)6.0 m/s (2)40 V (3)19 J BLvm 解析(1)ab 杆达到速度最大值 vm时，ab 杆受力平衡，流过 ab 杆的电流为 h= R+ r 且 F =卩 mgn BI1L (F 口 m

15、gR+ r) 解得 vm= B2L2 = 6.0 m/s (2)当 ab 杆达到的速度最大值也为 vm时，需要的牵引力仍为 F. 由能量关系可知：UI = |2 门+ F vm I r1 + Fvm 解得 u = | = 40 V 2 _ 2 此过程中，ab 杆与电阻 R 产生的总热量为 Q= (UI - I 门)t口 mg)C2mVm = 57 J r 故 ab 杆上产生的电热为 Q = Q= 19 J 【挑战自我】 11. (1)2 : 1 (2)3 : 1 (3)0.25 m (4)1 J 解析(1)由法拉第电磁感应定律得 E =页 T 平均电流 I = R总 _ 导体棒 b 的总电荷量 q总=I At= R总 RRa 在 b 穿越磁场的过程中，b 是电源，a 与 R 是外电路，电路的总电阻 R总1= Rb+ _RRa = 8 Q 1 1 贝U通过 R 的电荷量为 qRb= 3q总=3 R总1 RRb 1 同理，a 棒在磁场中匀速运动时， R总2= Ra+ R+ Rb= 6 Q,通过 R 的电荷量为 qRa= 2q 1 A 总=2 R总2 解得 qRa : qRb= 2 : 1 BLv 设 b 在磁场中匀速运动的 速度大小为 Vb，则 b 中的电流 Ib = 2 2 B L Vb 由平衡条件得 只总1 = mbgsin53 2 2