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【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測(cè)35 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(一)

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1、 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十五) 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(一) 高考常考題型:選擇題+計(jì)算題 1.如圖1所示,兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd,b、d間連有一固定電阻R,導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)。MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿,與ab垂直,其電阻也為R。整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))?,F(xiàn)對(duì)MN 圖1 施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)。令U表示MN兩端電壓的大小,則(  ) A.U=vBl     B.U=vBl C.U=vBl D.U=2vBl 2. (2012·蘇州聯(lián)考)如圖2所示,兩個(gè)完全相同的矩形

2、導(dǎo)線框A、B在靠得很近的豎直平面內(nèi),線框的對(duì)應(yīng)邊相互平行。線框A固定且通有電流I,線框B從圖示位置由靜止釋放,在運(yùn)動(dòng)到A下方的過(guò)程中(  ) A.穿過(guò)線框B的磁通量先變小后變大 B.線框B中感應(yīng)電流的方向先順時(shí)針后逆時(shí)針 圖2 C.線框B所受安培力的合力為零 D.線框B的機(jī)械能一直減小 3.(2013·濟(jì)寧模擬)水平放置的金屬框架cdef處于如圖3所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒ab處于粗糙的框架上且接觸良好,從某時(shí)刻開(kāi)始,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,金屬棒ab始終保持靜止,則(  ) 圖3 A.a(chǎn)b中電流增大,ab棒所受摩擦力增大 B.a(chǎn)b

3、中電流不變,ab棒所受摩擦力不變 C.a(chǎn)b中電流不變,ab棒所受摩擦力增大 D.a(chǎn)b中電流增大,ab棒所受摩擦力不變 4. (2013·濟(jì)南檢測(cè))如圖4所示,水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌上有一質(zhì)量為m的金屬棒ab。導(dǎo)軌的一端連接電阻R,其它電阻均不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向下,金屬棒ab在一水平恒力F作用下由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)。則(  ) A.隨著ab運(yùn)動(dòng)速度的增大,其加速度也增大 圖4 B.外力F對(duì)ab做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 C.當(dāng)ab做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),外力F做功的功率等于電路中的電功率 D.無(wú)論ab做何種運(yùn)動(dòng),它克服

4、安培力做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能 5.在圖6所示的四個(gè)情景中,虛線上方空間都存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。A、B中的導(dǎo)線框?yàn)檎叫?,C、D中的導(dǎo)線框?yàn)橹苯巧刃?。各?dǎo)線框均繞軸O在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)方向如箭頭所示,轉(zhuǎn)動(dòng)周期均為T。從線框處于圖示位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),以在OP邊上從P點(diǎn)指向O點(diǎn)的方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向。則在圖6所示的四個(gè)情景中,產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖5所示的是(  ) 圖5 圖6 6.(2012·江西省六校聯(lián)考)粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框原先整個(gè)置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi),磁場(chǎng)方向垂直于線框平面,其邊界與正方形線框的邊平行,現(xiàn)使線框沿四個(gè)不同方向以

5、相同速率v勻速平移出磁場(chǎng),如圖7所示,線框移出磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程(  ) 圖7 A.四種情況下a、b兩端的電勢(shì)差都相同 B.圖中流過(guò)線框的電量與v的大小無(wú)關(guān) C.圖中線框的電功率與v的大小成正比 D.圖中磁場(chǎng)力對(duì)線框做的功與v2成正比 7.兩磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)Ⅰ、Ⅲ,方向如圖8所示,兩區(qū)域中間為寬為s的無(wú)磁場(chǎng)區(qū)Ⅱ,有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)(L>s)、電阻為R的均勻正方形金屬線框abcd置于Ⅰ區(qū)域,ab邊與磁場(chǎng)邊界平行,現(xiàn)拉著金屬線框以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),則(  ) 圖8 A.當(dāng)ab邊剛進(jìn)入中間無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ時(shí),ab兩點(diǎn)間的電壓為 B.當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域Ⅲ時(shí),通過(guò)ab邊的電

6、流大小為,方向由a→b C.把金屬線框從ab邊剛進(jìn)入Ⅱ區(qū)域到完全拉入Ⅲ區(qū)域過(guò)程中,拉力所做功為(2L-s) D.從cd邊剛進(jìn)入Ⅱ區(qū)域到剛進(jìn)入Ⅲ區(qū)域的過(guò)程中,回路中產(chǎn)生的焦耳熱為(L-s) 8.(2012·四川模擬)如圖9甲所示,MN左側(cè)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?,F(xiàn)將一邊長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形金屬線框置于該磁場(chǎng)中,使線框平面與磁場(chǎng)垂直,且bc邊與磁場(chǎng)邊界MN重合。當(dāng)t=0時(shí),對(duì)線框施加一水平拉力F,使線框由靜止開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)t=t0時(shí),線框的ad邊與磁場(chǎng)邊界MN重合。圖乙為拉力F隨時(shí)間變化的圖線。由以上條件可知,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(  ) 圖9

7、A.B=       B.B= C.B= D.B= 9. (2013·紹興模擬)兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌豎直固定放置,頂端接一電阻R,導(dǎo)軌所在平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直。將一金屬棒與下端固定的輕彈簧的上端拴接,金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好,重力加速度為g,如圖10所示?,F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放,則(  ) A.金屬棒在最低點(diǎn)的加速度小于g B.回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少量 圖10 C.當(dāng)彈簧彈力等于金屬棒的重力時(shí),金屬棒下落速度最大 D.金屬棒在以后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大高度一定低于靜止釋放時(shí)的高度 1

8、0.如圖11所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于豎直平面內(nèi)的導(dǎo)體框,水平導(dǎo)體棒MN可沿兩側(cè)足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌下滑而不分離,除R外,裝置的其余部分電阻都可忽略不計(jì),將導(dǎo)體棒MN無(wú)初速度釋放,要使電流穩(wěn)定后R的熱功率變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍,在其他條件不變的情況下,可以采用的辦法有(  ) A.導(dǎo)體棒MN質(zhì)量不變,導(dǎo)體框?qū)挾葴p為原來(lái)的 圖11 B.電阻R變?yōu)樵瓉?lái)的一半 C.磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉?lái)的倍 D.導(dǎo)體棒MN質(zhì)量增加為原來(lái)的2倍 11. (2012·常州水平檢測(cè))如圖12所示,水平的平行虛線間距為d,其間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)長(zhǎng)方形線圈的邊長(zhǎng)分別為

9、L1、L2,且L2

10、M、P兩端連接阻值為R=3.0 Ω的電阻,金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置并用細(xì)線通過(guò)光滑定滑輪與重物相連,金屬棒ab的質(zhì)量m=0.20 kg,電阻r=0.50 Ω,重物的質(zhì)量M=0.60 kg,如果將金屬棒和重物由靜止釋放,金屬棒沿斜面上滑的距 圖13 離與時(shí)間的關(guān)系如表所示,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,g取10 m/s2。求: 時(shí)間t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 上滑距離(m) 0 0.05 0.15 0.35 0.70 1.05 1.40 (1)ab棒的最終速度是多少? (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是多少? (3)當(dāng)金屬棒ab的速度

11、v=2 m/s時(shí),金屬棒ab上滑的加速度大小是多少? 答 案 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十五) 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(一) 1.選A 電路中電動(dòng)勢(shì)為E=Blv,則MN兩端電壓大小U=·R=Blv。 2.選D 在運(yùn)動(dòng)到A下方的過(guò)程中,穿過(guò)線框B的磁通量先向外的增大,后減小,然后再向里的增大,后減小,最后又向外的增大,后減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)安培定則可知,線框B中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針→逆時(shí)針→逆時(shí)針→順時(shí)針→順時(shí)針→逆時(shí)針,B項(xiàng)錯(cuò)誤;安培力對(duì)線框有阻礙作用,安培力的合力不為零,且做負(fù)功,線框的機(jī)械能減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 3.選C 由法拉第電磁感應(yīng)定律E==·S知,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增

12、大,則ab中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流不變,由Ff=F安=BIL知摩擦力增大,選項(xiàng)C正確。 4.選CD 金屬棒ab在一水平恒力F作用下由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),隨著ab運(yùn)動(dòng)速度的增大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大,所受與F方向相反的安培力增大,其加速度減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;外力F對(duì)ab做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和導(dǎo)體棒增加的動(dòng)能之和,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由能量守恒定律可知,當(dāng)ab做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),外力F做功的功率等于電路中的電功率,選項(xiàng)C正確;無(wú)論ab做何種運(yùn)動(dòng),它克服安培力做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能,選項(xiàng)D正確。 5.選C 由題圖可知,在~時(shí)間內(nèi),感應(yīng)電流的大小不變,導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度不變,選項(xiàng)A、B錯(cuò);再根據(jù)楞次定律

13、可以判斷出感應(yīng)電流的方向,所以C對(duì),D錯(cuò)。 6.選B 由法拉第電磁感應(yīng)定律E=ΔΦ/Δt,閉合電路歐姆定律I=E/R,電流定義式I=q/t??傻胵=ΔΦ/R,線框沿四個(gè)不同方向移出磁場(chǎng),流過(guò)線框的電量與v的大小無(wú)關(guān),選項(xiàng)B正確。四種情況下ab兩端的電勢(shì)差不相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。圖中線框的電功率P=E2/R,E=BLv,P與v的二次方大小成正比,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;圖中磁場(chǎng)力F=BIL,I=E/R,E=BLv,磁場(chǎng)力對(duì)線框做功W=FL,磁場(chǎng)力對(duì)線框做的功與v成正比,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.選BC 當(dāng)ab邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時(shí),cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv,所以ab兩點(diǎn)間的電壓為,A錯(cuò);當(dāng)ab邊剛進(jìn)入

14、區(qū)域Ⅲ時(shí),ab、cd邊均切割磁感線,由右手定則可知方向由a→b,大小為,B對(duì);當(dāng)把金屬線框從Ⅰ區(qū)域完全拉入Ⅲ區(qū)域過(guò)程中,拉力所做功為W=W1+W2+W3,而W1=W3=,W2=(L-s),所以W=(2L-s),C對(duì);從cd邊剛進(jìn)入Ⅱ區(qū)域到剛進(jìn)入Ⅲ區(qū)域的過(guò)程中,回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2Rt=·=,D錯(cuò)。 8.選B 由題述和題圖,利用牛頓第二定律可知,F(xiàn)0=ma,3F0-BIl=ma,I=Blv/R,v=at0,聯(lián)立解得B=,選項(xiàng)B正確。 9.選AD 如果不受安培力,桿和彈簧組成了一個(gè)彈簧振子,由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知其在最低點(diǎn)的加速度大小為g,但由于金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到與速度方向相反的安

15、培力作用,金屬棒在最低點(diǎn)時(shí)的彈性勢(shì)能一定比沒(méi)有安培力做功時(shí)小,彈性形變量一定變小,故加速度小于g,選項(xiàng)A正確;回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒機(jī)械能的減少量,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)彈簧彈力與安培力之和等于金屬棒的重力時(shí),金屬棒下落速度最大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生電能,金屬棒在以后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大高度一定低于靜止釋放時(shí)的高度,選項(xiàng)D正確。 10.選A 導(dǎo)體棒下滑,電流穩(wěn)定后R的熱功率為P=,mg=,導(dǎo)體框?qū)挾葴p為原來(lái)的,則速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,功率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍;電阻R變?yōu)樵瓉?lái)的一半,速度變?yōu)樵瓉?lái)的一半,功率變?yōu)樵瓉?lái)的1/2;磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉?lái)的倍,速度變?yōu)樵瓉?lái)的1/2,功率變?yōu)樵瓉?lái)的1/2

16、;導(dǎo)體棒MN質(zhì)量增加為原來(lái)的2倍,速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍。 11.解析:(1)mgh=mv02,v0=, E=BL1v0,I== (2)先做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),后做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng),3位置時(shí)線圈速度最小,而3位置到4位置線圈是自由落體運(yùn)動(dòng),因此有 v02-v2=2g(d-L2),得v= (3)由于線圈完全處于磁場(chǎng)中時(shí)不產(chǎn)生電熱,線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的電熱Q就是線圈從圖中2位置到4位置產(chǎn)生的電熱,而2、4位置動(dòng)能相同。 由能量守恒Q=mgd 由對(duì)稱性可知:Q總=2Q=2mgd 答案:(1) (2)先做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),后做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)  (3)2mgd 12.解析:(1)由表中數(shù)據(jù)可以看出最終ab棒將勻速運(yùn)動(dòng) vm==3.5 m/s (2)棒受力如圖所示,由平衡條件可得 FT=F+mgsin 30° FT=Mg F=BL 聯(lián)立解得:B= T。 (3)當(dāng)速度為2 m/s時(shí),安培力 F= 對(duì)金屬棒ab有: FT-F-mgsin 30°=ma 對(duì)重物有Mg-FT=Ma 聯(lián)立上述各式,代入數(shù)據(jù)得 a=2.68 m/s2 答案:(1)3.5 m/s (2) T (3)2.68 m/s2 7

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