高三物理一轮复习练习选修3293

1、1(2012年高考福建理综)如图甲，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是()解析：条形磁铁的磁感线分布示意图如图所示铜环由静止开始下落过程中磁通量的变化率不是均匀变化的，故环中产生的感应电动势、环中的感应电流也不是均匀变化的，A错误；由于磁通量在O点上方是向上增大而在O点下方是向上减小的，故环中电流方向在经过O点是要改变的，D错误；在关于O点对称的位置上磁场分布对称，但环的速率是增大的，环在O点下方的电流

2、最大值大于在O点上方电流的最大值，故C错误，B正确答案：B2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v0向左匀速运动，当棒ab运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为()A0BBLv0CBLv0/2 DBLv0/3解析：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EBLv0，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，故外电路总的电阻为，所以外电路电压为UbaEBLv0.答案：D3(

3、2012年高考山东理综)如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是()AP2mgvsin BP3mgvsin C当导体棒速度达到时加速度大小为sin D在速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功解析：对导体棒受力分析如图当导体棒以v匀速运动时(如图甲

4、)，应有：mgsin F安BIL；当加力F后以2v匀速运动时(如图乙)，Fmgsin ，两式联立得Fmgsin ，则PF·2v2mgvsin ，A正确，B错误；由牛顿第二定律，当导体棒的速度为时，asin ，C正确；由功能关系，当导体棒达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功与减少的重力势能之和，D错误答案：AC4(2011年高考浙江卷)如图甲所示，在水平面上固定有长为L2 m、宽为d1 m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示在t0时刻，质量为m0.1 kg的导体棒以v01 m/

5、s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为0.1 /m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10 m/s2)(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；(2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s内回路产生的焦耳热解析：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速直线运动，有mgma，v1v0at，xv0tat2代入数据解得：t1 s，x0.5 m，导体棒没有进入磁场区域导体棒在1 s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x0.5 m.(2)前2 s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E0，I0后

6、2 s回路产生的电动势为Eld0.1 V回路的总长度为5 m，因此回路的总电阻为R50.5 电流为I0.2 A根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向(3)前2 s电流为零，后2 s有恒定电流，焦耳热为QI2Rt0.04 J.答案：见解析(时间：45分钟，满分：100分)命题报告·教师用书独具一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1(2013年温州八校联考)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器如图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，

7、螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为()解析：对应感应电流为In，可见，感应电流与磁通量的变化率有关，类比v ­t图象斜率的物理意义，不难发现， ­t图线上各点处切线的斜率的绝对值表示感应电流的大小，斜率的正负表示电流的方向，根据图乙，在0t0时间内，感应电流I的大小先减小到零，然后再逐渐增大，电流的方向改变一次，据此可知，只有选项B正确答案：B2如图甲所示，水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd，两棒间用绝缘丝线系住开始，匀强磁场垂直于纸面向里，磁感

8、应强度B随时间t的变化如图乙所示I和FT分别表示流过导体棒中的电流和丝线的拉力则在t0时刻()AI0，FT0BI0，FT0CI0，FT0 DI0，FT0解析：t0时刻，磁场变化，磁通量变化，故I0；由于B0，故ab、cd所受安培力均为零，丝线的拉力为零C项正确答案：C3(2013年大连四校联考)如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R，导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC能以角速度匀速转动，则外力做功的功率是() A. B.C. D.解析：匀速转动，外力做功的功率与安培力的功率相同，克服安培力做的功转化

9、为系统的内能，即外力做功的功率与发热功率相同转动OC切割磁感线产生的电动势大小为EBr2，外力的功率为P，C项正确答案：C4(2012年高考重庆理综)如题图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t0时刻，其四个顶点M、N、P、Q恰好在磁场边界中点下列图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是()解析：设正方形导线框电阻为R，边长为L0，磁感应强度为B，匀速运动的速度为v，则在A点由图中A到N过程，感应电动势EBLv，由L2vttan 45°，I，fBIL，知f增大且斜率增大在O点由图中A到N过程，L不变，

10、故f不变在B点由图中A到N过程，f减小且斜率减小初末两点f等于零，综合判断B项正确，A、C、D项错误答案：B5光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程是yx2，下半部分处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()Amgb B.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv2解析：金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好飞不出磁场后，就往复运动永不停止，由能量守恒可得QEmv2mg(ba)答案：D

11、6(2011年高考海南卷)如图，EOF和EOF为空间一匀强磁场的边界，其中EOEO，FOFO，且EOOF；OO为EOF的角平分线，OO间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里一边长为l的正方形导线框沿OO方向匀速通过磁场，t0时刻恰好位于图示位置规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是()解析：当线框左边进入磁场时，线框上的电流方向为逆时针，直至线框右边完全进入磁场；当右边一半进入磁场，左边一半开始出磁场，此后线圈中的电流方向为顺时针当线框左边进入磁场时，切割磁感线的有效长度均匀增加，故感应电动势、感应电流均匀增加，当左边完全进入磁场，右边还没有进入时，感

12、应电动势、感应电流达最大，且直到右边将要进入磁场这一段时间内均不变，当右边进入磁场时，左边开始出磁场，这时切割磁感线的有效长度均匀减小，感应电动势、感应电流均减小，且左、右两边在磁场中长度相等时为零，之后再反向均匀增加至左边完全出来，到右边到达左边界时电流最大且不变，直到再次减小故B正确答案：B7(2013年长春调研)如图(a)所示，在光滑水平面上用恒力F拉质量为m的单匝均匀正方形铜线框，边长为a，在1位置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时，若磁场的宽度为b(b>3a)，在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0，并开始离开匀强磁场此过程中v­t图象如图(b)所示，则

13、() At0时，线框右侧边MN两端的电压为Bav0B在t0时刻线框的速度为v02Ft0/mC线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比t0时刻线框的速度大D线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比t0时刻线框的速度小解析：t0时，MN开始切割磁感线，电动势EBav0.四边电阻相等，MN间电压为Bav0，A错；线框t0时刻完全进入磁场，做匀加速运动，设t0时刻速度为v，则v0v(2t0)，故vv0，B正确；据题意分析知，3t0后的离开过程与0t0的进入过程完全相同，因此线框离开磁场的瞬间位置3速度与t0时刻相同，C、D均错答案：B8(2013年陕西五校联考)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端

14、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等于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为abC金属棒的速度为v时，电路中的电功率为B2L2v2/RD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量解析：金属棒由静止释放瞬间速度为零，感应电动势为零，没有安培力的作用，故加速度等于重力加速度，A选项正确；根据右手定则可判断出，金属棒向下运动时感应电流方向向右，故流过电阻R的电流方向为ba，B选项错误；金属棒

15、的速度为v时，根据PEI，EBLv，I，得P，C选项正确；根据能量守恒定律，金属棒的重力势能的减少量等于金属棒的动能的增加量、弹簧弹性势能的增加量与电阻R上产生的热量之和，D选项错误答案：AC9如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值在t0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在tt1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是()解析：S闭合时，由于电感L有感抗，经过一段时间电流稳定时L电阻不计可见电路的外电阻是从大变小的过程由U外E可知U外也是从大变小的过程，所以A、C错t1时刻断开S，由于自感在L、R、D构成的回路

16、中电流从B向A中间流过D，所以t1时刻UAB反向，B正确答案：B10(2013年福建调研)如图所示，电阻不计的平行金属导轨与水平面成角，导轨与定值电阻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，其电阻R0与定值电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为.若使导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到的安培力大小为F，此时()A电阻R1消耗的热功率为Fv/3B电阻R0消耗的热功率为Fv/6C整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgv·cos D整个装置消耗的机械功率为Fv解析：导体棒相当于一个电源，导体棒的电阻相当于电源内阻，定值电阻R1和R2并联后相

17、当于外电路，此时安培力F的功率Fv等于整个电路中消耗的热功率，因为电阻R0与定值电阻R1和R2的阻值均相等，而流过电阻R0的电流大小等于流过定值电阻R1或R2的电流的2倍，所以电阻R0消耗的热功率是定值电阻R1或R2的4倍，电阻R1消耗的热功率为Fv/6，电阻R0消耗的热功率为2Fv/3，故选项A、B错误；整个装置的摩擦力大小为Ffmgcos ，方向与速度v方向相反，所以其消耗的热功率为mgv·cos ，选项C正确；整个装置消耗的机械功率为PW/t，其中W为整个装置减小的机械能，其大小等于导体棒受到的除重力外其他外力做功的代数和，即WW安Wf，所以P(W安Wf)/tFvmgv

18、3;cos ，选项D错误答案：C二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)(2013年北京海淀区质检)如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直金属线圈所围的面积S200 cm2，匝数n1000，线圈电阻r1.0 .线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R4.0 .匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：(1)在t2.0 s时刻，通过电阻R的感应电流大小；(2)在t5.0 s时刻，电阻R消耗的电功率；(3)06.0 s内整个闭合电路中产生的热量解析：

19、(1)根据法拉第电磁感应定律，04.0 s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流t2.0 s时的感应电动势E1nn根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流I1解得I10.2 A.(2)由图象可知，在4.06.0 s时间内，线圈中产生的感应电动势E2nn根据闭合电路欧姆定律，t5.0 s时闭合回路中的感应电流I20.8 A电阻消耗的电功率P2IR2.56 W.(3)根据焦耳定律，04.0 s内闭合电路中产生的热量Q1I(rR)t10.8 J406.0 s内闭合电路中产生的热量Q2I(rR)t26.4 J06.0 s内闭合电路中产生的热量QQ1Q27.2 J.答案：(1)0.2 A(2)

20、2.56 W(3)7.2 J12(15分)(2013年温州模拟)如图所示，两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为，导轨间距为l，所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上如图所示，将甲、乙两阻值相同，质量均为m的相同金属杆放置在导轨上，甲金属杆处在磁场的上边界，甲、乙相距l.从静止释放两金属杆的同时，在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力，使甲金属杆在运动过程中始终沿导轨向下做匀加速直线运动，且加速度大小为agsin ，乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动(1)求每根金属杆的电阻R为多少？(2)从刚释放金属杆时开始计时，写出从计时开始到甲金属杆离开磁

21、场的过程中外力F随时间t的变化关系式，并说明F的方向(3)若从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场，乙金属杆共产生热量Q，试求此过程中外力F对甲做的功解析：(1)因为甲、乙加速度相同，所以，当乙进入磁场时，甲刚出磁场，乙进入磁场时的速度v乙根据平衡条件有mgsin 解得：R(2)甲在磁场中运动时，外力F始终等于安培力Fvgsin ·t解得：F t，方向沿导轨向下(3)乙进入磁场前，甲、乙发出相同热量，设为Q1，则有F安l2Q1又FF安故外力F对甲做的功WFFl2Q1甲出磁场以后，外力F为零乙在磁场中，甲、乙发出相同热量，设为Q2，则有F安l2Q2又F安mgsin QQ1Q2解得：WF2Qm

22、glsin 答案：(1)均为(2)F t方向沿导轨向下(3)2Qmglsin 一、“杆导轨”模型的特点“杆导轨”模型类试题命题的“基本元素”：导轨、金属棒、磁场具有如下的变化特点：1对于导轨：(1)导轨的形状：常见导轨的形状为U形，还可以为圆形、三角形等；(2)导轨的闭合性：导轨本身可以不闭合，也可以闭合；(3)导轨电阻：电阻不计、均匀分布或部分有电阻、串联外电阻；(4)导轨的放置：水平、竖直、倾斜放置等2对于金属棒：(1)金属棒的受力情况：受安培力以外的拉力、阻力或仅受安培力；(2)金属棒的初始状态：静止或运动；(3)金属棒的运动状态：匀速运动、匀变速运动、非匀变速直线运动或转动；(4)金属

23、棒切割磁感线状况：整体切割磁感线或部分切割磁感线；(5)金属棒与导轨的连接：金属棒可整体或部分接入电路，即金属棒的有效长度问题3对于磁场：(1)磁场的状态：磁场可以是稳定不变的，也可以是均匀变化或非均匀变化的(2)磁场的分布：有界或无界二、模型分类1“杆水平导轨”模型例1(2013年武汉调研)如图所示，宽度L1 m的足够长的U形金属框架水平固定放置，框架处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B1 T，框架导轨上放一根质量为m0.2 kg、电阻R1.0 的金属棒ab，棒ab与导轨间的动摩擦因数0.5，现用功率恒为6 W的牵引力F使棒ab从静止开始沿导轨运动(ab棒始终与导轨接触良好且垂直)，当棒ab的电阻R产生热量Q5.8 J时获得稳定速度，此过程中，通过棒ab的电荷量q2.8 C(框架电阻不计，g取10 m/s2)问：(1)棒ab达到的稳定速度多大？(2)棒ab从静