2019-2020年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題4 電路與電磁感應(yīng) 第2講 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用課時作業(yè)集訓(xùn).doc

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2019-2020年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題4 電路與電磁感應(yīng) 第2講 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用課時作業(yè)集訓(xùn) 一、選擇題(1～3題只有一項符合題目要求，4～6題有多項符合題目要求) 1．如圖所示，線圈L與小燈泡A并聯(lián)后接到電源上．先閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后，通過線圈的電流為I1，通過小燈泡的電流為I2.斷開開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)小燈泡閃亮一下再熄滅．則下列說法正確的是(　　) A．I1＜I2 B．I1＝I2 C．?dāng)嚅_開關(guān)前后，通過小燈泡的電流方向不變 D．?dāng)嚅_開關(guān)前后，通過線圈的電流方向不變 解析：　開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，因為線圈的電阻較小，由并聯(lián)電路的特征易知I1＞I2，A、B錯；開關(guān)S斷開瞬間電源與線圈和小燈泡斷開，線圈中的電流要發(fā)生突變，所以線圈中會感應(yīng)出新的電動勢阻礙原電流的減小，所以線圈中的電流方向不變，D對；斷開瞬間因為線圈相當(dāng)于電源與燈泡構(gòu)成一個回路，流過燈泡的電流方向與開始時方向相反，C錯． 答案：　D 2.(xx海南單科2)如圖，空間有一勻強磁場，一直金屬棒與磁感應(yīng)強度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強度都垂直的方向運動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為ε，將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為ε′.則等于(　　) A.　　　　　　　 B． C．1 D． 解析：　設(shè)折彎前導(dǎo)體切割磁感線的長度為L，ε＝BLv；折彎后，導(dǎo)體切割磁感線的有效長度為L＝ ＝L，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為ε′＝Blv＝BLv＝ε，所以＝，B正確． 答案：　B 3.如圖所示，質(zhì)量為m的金屬線框A靜置于光滑水平面上，通過細繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的物體B相連，圖中虛線內(nèi)為一水平勻強磁場，d表示A與磁場左邊界的距離，不計滑輪摩擦及空氣阻力，設(shè)B下降h(h＞d)高度時的速度為v，則以下關(guān)系中能夠成立的是(　　) A．v2＝gh B．v2＝2gh C．A產(chǎn)生的熱量Q＝mgh－mv2 D．A產(chǎn)生的熱量Q＝mgh－mv2 解析：　由于線框在磁場內(nèi)的運動情況未知，故不能判斷v與h的具體關(guān)系，故A、B錯誤；根據(jù)題意，線框A進入磁場的過程克服安培力做功，線框A產(chǎn)生的熱量為Q，對A、B構(gòu)成的系統(tǒng)，在B下降h高度的過程中，據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律有mgh＝2mv2＋Q，故選項C正確． 答案：　C 4．如圖所示，水平銅圓盤與沿其軸線的豎直金屬桿固定連接，并可一同繞圓盤中心軸線自由轉(zhuǎn)動．a(chǎn)接線柱通過導(dǎo)線與金屬桿連通，b接線柱通過電刷與圓盤邊緣接觸良好 ，方向豎直向下的勻強磁場穿過整個圓盤，則(　　) A．若使圓盤沿圖示方向轉(zhuǎn)動，b接線柱電勢高、a接線柱電勢低 B．若使圓盤沿圖示方向轉(zhuǎn)動，a接線柱電勢高、b接線柱電勢低 C．若使a接電源正極、b接電源負極，圓盤將沿圖示方向轉(zhuǎn)動 D．若使b接電源正極、a接電源負極，圓盤將沿圖示方向轉(zhuǎn)動 解析：　若使圓盤沿圖示方向轉(zhuǎn)動，根據(jù)右手定則，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，在電源內(nèi)部電流從低電勢流到高電勢，a接線柱電勢高，b接線柱電勢低，選項A錯誤，選項B正確；若a接電源正極、b接電源負極，根據(jù)左手定則，圓盤在安培力作用下將沿圖示方向轉(zhuǎn)動，選項C正確；若b接電源正極、a接電源負極，根據(jù)左手定則，圓盤在安培力作用下將沿與圖示方向相反方向轉(zhuǎn)動，選項D錯誤． 答案：　BC 5．如圖，傾角為α的斜面上放置著光滑導(dǎo)軌，金屬棒KN置于導(dǎo)軌上，在以ab和cd為邊界的區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上．在cd左側(cè)的無磁場區(qū)域cdPM內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)．當(dāng)金屬棒KN在重力作用下從磁場右邊界ab處由靜止開始向下運動后，則下列說法正確的是(　　) A．圓環(huán)L有收縮趨勢 B．圓環(huán)L有擴張趨勢 C．圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流變小 D．圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變 解析：　由于金屬棒KN在重力的作用下向下運動，則KNMP回路中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于軌道平面向外的磁場，隨著金屬棒向下加速運動，圓環(huán)的磁通量將增加，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)磁通量的增加；又由于金屬棒向下運動的加速度減小，單位時間內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減?。? 答案：　AC 6.有一個粗細均勻、邊長為L、電阻為3r的光滑正三角形金屬環(huán)ABC水平放置在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中，其俯視圖如圖所示，一根長為L、電阻為2r的金屬棒ab始終緊貼金屬環(huán)以速度v平行底邊BC向頂點A勻速平動，當(dāng)金屬棒運動到圖示環(huán)的位置(正三角形中位線)時，下列說法中正確的是(　　) A．a(chǎn)、b兩點間電勢差為Uab＝BLv B．環(huán)的邊BC中的電流為 C．金屬棒所受安培力大小為 D．外力對金屬棒的功率為 解析：　金屬棒運動時切割磁感線，由右手定則可知a點電勢高，當(dāng)運動到圖示中位線時，cd相當(dāng)于電源，產(chǎn)生電動勢為E＝BLv，此時外電路中cAd部分與cBCd部分并聯(lián)，外電路阻值R＝＝r，金屬棒cd中的電流為I＝＝，Ucd＝IR＝BLv，所以Uab＝Ucd＋BLv＝，A錯誤；由并聯(lián)規(guī)律知環(huán)的邊BC中的電流為IBC＝I＝，B正確；因金屬棒中只有cd部分有電流，故金屬棒所受安培力大小為FA＝BI＝，C錯誤；因金屬棒勻速運動，所以外力與安培力大小相等、方向相反，外力對金屬棒的功率為P＝Fv＝，D正確． 答案：　BD 二、非選擇題 7．(xx海南單科13)如圖，兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上，相距l(xiāng)，左端與一電阻R相連；整個系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B，方向豎直向下．一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，在水平外力作用下沿導(dǎo)軌以速率v勻速向右滑動．滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好．已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．求： (1)電阻R消耗的功率； (2)水平外力的大?。? 解析：　(1)導(dǎo)體切割磁感線運動產(chǎn)生的電動勢為E＝Blv，根據(jù)歐姆定律，閉合回路中的感應(yīng)電流為I＝，電阻R消耗的功率為P＝I2R，聯(lián)立可得P＝ (2)對導(dǎo)體棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡，故有F安＋μmg＝F，F(xiàn)安＝BIl＝Bl，故F＝＋μmg 答案：　(1)　(2)＋μmg 8．(xx江蘇單科13)做磁共振(MRI)檢查時，對人體施加的磁場發(fā)生變化時會在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流．某同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對肌肉組織的影響，將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈，線圈的半徑r＝5.0 cm，線圈導(dǎo)線的截面積A＝0.80 cm2，電阻率ρ＝1.5 Ωm.如圖所示，勻強磁場方向與線圈平面垂直，若磁感應(yīng)強度B在0.3 s內(nèi)從1.5 T均勻地減為零，求：(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) (1)該圈肌肉組織的電阻R； (2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動勢E； (3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q. 解析：　(1)由電阻定律R＝ρ，代入數(shù)據(jù)解得R＝6103 Ω (2)感應(yīng)電動勢E＝πr2，代入數(shù)據(jù)解得E＝410－2 V (3)由焦耳定律得Q＝Δt，代入數(shù)據(jù)解得Q＝810－8 J 答案：　(1)6103 Ω　(2)410－2 V　(3)810－8 J 9．如圖所示，空間存在豎直向上的勻強磁場，現(xiàn)將間距為L＝1 m的平行導(dǎo)軌放在磁場中，左端接有阻值為R＝2 Ω的定值電阻，其中導(dǎo)軌由水平軌道和半圓形軌道兩部分組成，這兩部分在CD處平滑連接，AB為半圓軌道的最高處．現(xiàn)將一長度也為L＝1 m的導(dǎo)體棒MN垂直導(dǎo)軌放在水平軌道上，導(dǎo)體棒的初始位置與CD間的距離為x＝3 m，導(dǎo)體棒與軌道間的摩擦力可忽略不計，且導(dǎo)體棒始終與軌道垂直并保持良好的接觸，導(dǎo)體棒經(jīng)過銜接處的能量損失忽略不計，導(dǎo)軌的電阻忽略不計．已知導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m＝1 kg、電阻為r＝1 Ω，磁感應(yīng)強度為B＝1 T，半圓軌道的半徑為r0＝1 m，重力加速度g＝10 m/s2. (1)如果在一外力的作用下使導(dǎo)體棒以v＝3 m/s的速度勻速運動到CD位置，則該過程中導(dǎo)體棒所受的安培力為多大？ (2)如果導(dǎo)體棒從初始位置開始以v1＝3 m/s的速率勻速運動到CD位置，然后以該速率在半圓軌道上做勻速圓周運動，則導(dǎo)體棒從初始位置一直運動到最高點的過程中，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱為多少？(結(jié)果保留兩位小數(shù)) 解析：　(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝BLv 又由閉合電路的歐姆定律知I＝ 導(dǎo)體棒所受安培力F＝BIL 解得F＝1 N，方向水平向左． (2)導(dǎo)體棒在水平軌道上勻速運動，則感應(yīng)電動勢為E1＝BLv1 運動的時間為t1＝＝1 s 則導(dǎo)體棒在水平軌道上運動時系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為Q1＝t1＝3 J 導(dǎo)體棒在半圓軌道上運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時表達式為e＝Emcos θ 又感應(yīng)電動勢最大值Em＝BLv1＝3 V 導(dǎo)體棒在半圓軌道上運動的時間t2＝ 導(dǎo)體棒在半圓軌道上運動時系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱 Q2＝t2＝t2＝1.57 J 則整個過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱Q＝Q1＋Q2＝4.57 J 又Q棒＝Q 則導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱為Qr＝1.52 J. 答案：　(1)1 N　水平向左　(2)1.52 J 10．如圖所示，間距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面夾角為30，上端N、Q間連接一阻值為R的電阻，金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好且垂直導(dǎo)軌放置，金屬棒長度為L、電阻為r，ab、cd間的距離為L，cd以下存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向與導(dǎo)軌平面垂直向下的勻強磁場．現(xiàn)在對棒施加一個平行導(dǎo)軌向下的恒力F，F(xiàn)的大小是棒ab重力的，當(dāng)棒ab剛通過cd時恰好做勻速運動，此時突然只將力F反向，經(jīng)過一段時間后金屬棒靜止，已知重力加速度為g，求： (1)金屬棒的質(zhì)量； (2)金屬棒通過cd后向下運動的最大距離； (3)整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱． 解析：　(1)金屬棒從靜止開始在磁場外做勻加速運動，通過的距離為L，其加速度滿足F＋mgsin 30＝ma，而F＝mg，聯(lián)立得a＝g 所以金屬棒進入磁場時的速度為v1＝＝ 因金屬棒剛進入磁場就做勻速運動，所以安培力FA1＝F＋mgsin 30＝mg FA1＝BI1L＝ 聯(lián)立得m＝ . (2)若進入磁場瞬間拉力反向，因F＝mg，所以導(dǎo)體棒所受合力等于其所受的安培力，有FA＝BIL＝＝ma 取極短時間Δt，則有Δx＝vΔt，a＝ 代入并化簡得＝mΔv 設(shè)金屬棒離開cd后向下運動的最大距離為x，則由累積法知＝mv 聯(lián)立解得x＝2L. (3)金屬棒進入磁場前，電阻R中沒有電流，不產(chǎn)生焦耳熱 從金屬棒進入磁場到最終靜止過程中，由動能定理知WG－WF－W安＝0－mv 由功能關(guān)系知Q總＝W安，而Q總＝QR＋Qr，由串聯(lián)規(guī)律知＝ 聯(lián)立解得QR＝. 答案：　(1) 　(2)2L　(3)