【紅對(duì)勾】2020高考物理 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用課時(shí)作業(yè)

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1、課時(shí)作業(yè)29　電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 時(shí)間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 圖1 1．如圖1所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，直導(dǎo)線MN垂直跨在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置處于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電容器的電容為C，除電阻R外，導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻均不計(jì)．現(xiàn)給導(dǎo)線MN一初速度，使導(dǎo)線MN向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電路穩(wěn)定后，MN以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)(　　) A．電容器兩端的電壓為零 B．電阻兩端的電壓為BLv C．電容器所帶電荷量為CBLv D．為保持MN勻速運(yùn)動(dòng)，需對(duì)其施加的拉力大小為 解析：當(dāng)導(dǎo)線MN勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線MN

2、產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，穩(wěn)定后，對(duì)電容器不充電也不放電，無電流產(chǎn)生，故電阻兩端沒有電壓，電容器兩板間的電壓為U＝E＝BLv，所帶電荷量Q＝CU＝CBLv，C正確，因勻速運(yùn)動(dòng)后MN所受合力為0，且此時(shí)無電流，故不受安培力即無需拉力便可做勻速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)． 答案：C 2．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)不同方向勻速平移出磁場(chǎng)，如圖2所示，線框移出磁場(chǎng)的整個(gè)過程(　　) 圖2 A．四種情況下流過ab邊的電流的方向都相同 B．①圖中流過線框的電量與v的大小無關(guān) C．②圖中線框的電功率與v的大小成

3、正比 D．③圖中磁場(chǎng)力對(duì)線框做的功與v2成正比 解析：根據(jù)右手定則或楞次定律可知A正確．流過線框的電量q＝It＝t＝＝.故B正確．電功率P＝Fv＝IlB·v＝.P正比于v2.故C不正確．磁場(chǎng)力對(duì)線框做功W＝F·l′＝IlB·l′＝＝，W正比于v.故D不正確，正確答案為A、B 答案：AB 圖3 3．(2020·江蘇鹽城調(diào)研)兩金屬棒和三根電阻絲如圖3連接，虛線框內(nèi)存在均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三根電阻絲的電阻大小之比R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，金屬棒電阻不計(jì)．當(dāng)S1、S2閉合，S3斷開時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流為I，當(dāng)S2、S3閉合，S1斷開時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流為5I，當(dāng)S1、S3閉

4、合，S2斷開時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流是(　　) A．0　　　　　　　　　　 B．3I C．6I D．7I 解析：當(dāng)S1、S2閉合，S3斷開時(shí)，閉合回路中感應(yīng)電流為I，則回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為I＝；當(dāng)S2、S3閉合，S1斷開時(shí)，閉合回路中感應(yīng)電流為5I,5I＝；當(dāng)S1、S3閉合，S2斷開時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流是I′＝＝7I，所以D正確． 答案：D 4．(2020·福建高考) 圖4 如圖4所示，固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，

5、且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離l時(shí)，速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)．設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為 g．則此過程(　　) A．桿的速度最大值為 B．流過電阻R的電量為 C．恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量 D．恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量 解析： 圖5 本題考查電磁感應(yīng)中的電路、力與運(yùn)動(dòng)、能量轉(zhuǎn)換及電量計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)；意在考查考生對(duì)電磁感應(yīng)電路的分析，電磁感應(yīng)中受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析以及對(duì)電磁感應(yīng)中功能關(guān)系的正確理解

6、和應(yīng)用．A選項(xiàng)中，當(dāng)桿達(dá)到最大速度v時(shí)，其受力情況如圖5所示，在水平方向受拉力F、安培力F安＝、滑動(dòng)摩擦力f＝μmg，三個(gè)力的合力為零：F－－μmg＝0，解得v＝；B選項(xiàng)中，平均電動(dòng)勢(shì)為＝，平均電流為＝＝，通過的電量q＝·Δt＝，而ΔΦ＝B·ΔS＝Bdl，則q＝＝；C選項(xiàng)中，由動(dòng)能定理得WF－Wf－W安＝ΔEk；D選項(xiàng)中，由前式可得WF－W安＝ΔEk＋Wf>ΔEk.本題正確選項(xiàng)為BD. 答案：BD 圖6 5．如圖6所示，有兩根和水平面成α角的光滑平行的金屬軌道，上端有可變電阻R，下端足夠長(zhǎng)，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠

7、長(zhǎng)的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨于一個(gè)最大速度vm，則(　　) A．如果B增大，vm將變大 B．如果α增大，vm將變大 C．如果R增大，vm將變大 D．如果m變小，vm將變大 解析：當(dāng)金屬桿速度達(dá)到最大時(shí)，其加速度為零，應(yīng)有：mgsinα＝BL，由此可判斷，α增大，vm變大，B對(duì)．R增大，vm變大，C對(duì)．B增大，vm將變小，A錯(cuò)．m變小，vm將變小，D錯(cuò)． 答案：BC 圖7 6．如圖7所示，固定在水平絕緣平面上足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻R，質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直．

8、用水平恒力F把a(bǔ)b棒從靜止起向右拉動(dòng)的過程中 ①恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能 ②恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 ③克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 ④恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動(dòng)能之和 以上結(jié)論正確的有(　　) A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 解析：在此運(yùn)動(dòng)過程中做功的力是拉力、摩擦力和安培力，三力做功之和為棒ab動(dòng)能增加量，其中安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故選項(xiàng)C正確． 答案：C 圖8 7．如圖8所示，粗細(xì)均勻的電阻絲繞制的矩形導(dǎo)線框abcd處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，另一種材料的導(dǎo)體棒MN可與導(dǎo)線框保持良好

9、接觸并做無摩擦滑動(dòng)．當(dāng)導(dǎo)體棒MN在外力作用下從導(dǎo)線框左端開始做切割磁感線的勻速運(yùn)動(dòng)一直滑到右端的過程中，導(dǎo)線框上消耗的電功率的變化情況可能為(　　) A．逐漸增大 B．先增大后減小 C．先減小后增大 D．先增大后減小，再增大再減小 解析：導(dǎo)體棒MN在框架上做切割磁感線的勻速運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于電源，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì)E，其電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻r，線框abcd相當(dāng)于外電路，等效電路如圖9所示． 圖9 由于MN的運(yùn)動(dòng)，外電路的電阻是變化的，設(shè)MN左側(cè)電阻為R1，右側(cè)電阻為R2，導(dǎo)線框的總電阻為R＝R1＋R2，所以外電路的并聯(lián)總電阻： R外＝R1R2/(R1＋R2)＝R

10、1R2/R 由于R1＋R2＝R為定值，故當(dāng)R1＝R2時(shí)，R外最大． 在閉合電路中，外電路上消耗的電功率P外是與外電阻R外有關(guān)的． P外＝()2·R外＝ 圖10 可見，當(dāng)R外＝r時(shí)，P外有最大值，P外隨R外的變化圖象如圖10所示． 下面根據(jù)題意，結(jié)合圖象討論P(yáng)外變化的情況有： (1)若R外的最大值Rmaxr，且R外的最小值Rminr，則導(dǎo)線框上消耗的電功率是先減小后增大． 綜上所述，B、C、D均可選

11、． 答案：BCD 圖11 8．(2020·安徽高考)如圖11所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)邊長(zhǎng)相等的單匝閉合正方形線圈Ⅰ和Ⅱ，分別用相同材料、不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制(Ⅰ為細(xì)導(dǎo)線)．兩線圈在距磁場(chǎng)上界面h高處由靜止開始自由下落，再進(jìn)入磁場(chǎng)，最后落到地面．運(yùn)動(dòng)過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場(chǎng)上邊界．設(shè)線圈Ⅰ、Ⅱ落地時(shí)的速度大小分別為v1、v2，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2，不計(jì)空氣阻力，則(　　) A. v1Q2 D. v1＝v2，Q1

12、 解析：設(shè)線圈邊長(zhǎng)為l，導(dǎo)線橫截面積為S，電阻率為ρ，密度為ρ0，在進(jìn)入磁場(chǎng)過程中某點(diǎn)速度為v，則a＝g－＝g－v，而m＝ρ0·S·4l，R＝ρ，即mR＝16ρρ0l2(定值)，即a與線圈截面積、線圈質(zhì)量無關(guān)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可得v1＝v2；設(shè)磁場(chǎng)高度為H，線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生熱量，全過程由功能關(guān)系得Q＝mg(H＋h)－mv2，質(zhì)量大的線圈產(chǎn)生熱量多，即Q1

13、磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2 T，當(dāng)ab以v＝5 m/s向右勻速運(yùn)動(dòng)過程中，求： (1)ab間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和ab間的電壓U； (2)所加沿導(dǎo)軌平面的水平外力F的大??； (3)在2 s時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q. 解析：(1)根據(jù)公式：E＝BLv＝3 V I＝，U＝IR＝2 V (2)F＝F安，F(xiàn)安＝BIL＝1.2 N (3)2秒內(nèi)產(chǎn)生的總熱量Q等于安培力做的功，Q＝F安·v·t＝12 J 電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR＝Q＝8 J 答案：(1)3 V　2 V　(2)1.2 N　(3)8 J 圖13 10．如圖13所示，電動(dòng)機(jī)牽引一根原來靜止的、長(zhǎng)L為1 m、質(zhì)量m為0.1 k

14、g的導(dǎo)體棒MN上升，導(dǎo)體棒的電阻R為1 Ω，架在豎直放置的框架上，它們處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與框架平面垂直．當(dāng)導(dǎo)體棒上升h＝3.8 m時(shí)，獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為2 J，電動(dòng)機(jī)牽引棒時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7 V、1 A，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r為1 Ω，不計(jì)框架電阻及一切摩擦，求： (1)棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度； (2)棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間． 解析：(1)電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：P出＝IU－I2r＝6 W 電動(dòng)機(jī)的輸出功率就是電動(dòng)機(jī)牽引棒的拉力的功率，所以有P出＝Fv 其中F為電動(dòng)機(jī)對(duì)棒的拉力，當(dāng)棒達(dá)穩(wěn)定速度時(shí)F＝mg＋BI′L 感應(yīng)電流I

15、′＝＝ 由①②③式解得，棒達(dá)到的穩(wěn)定速度為v＝2 m/s. (2)從棒由靜止開始運(yùn)動(dòng)至達(dá)到穩(wěn)定速度的過程中，電動(dòng)機(jī)提供的能量轉(zhuǎn)化為棒的機(jī)械能和內(nèi)能，由能量守恒定律得：P出t＝mgh＋mv2＋Q 解得t＝1 s. 答案：(1)2 m/s　(2)1 s 11．(2020·廣東高考)如圖14(a)所示，一個(gè)電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路．線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖14(b)所示．圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì)．求0至t1時(shí)間內(nèi)， (1)通過電阻R1上的電流大小和方向； (2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量． 圖14 解析：(1)根據(jù)楞次定律可知，通過R1的電流方向?yàn)橛蒪到a. 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中的電動(dòng)勢(shì)為 E＝n＝ 根據(jù)歐姆定律得通過R1的電流為I＝＝. (2)通過R1的電荷量q＝It1＝，熱量Q＝I2R1t1＝. 答案：(1)　b→a　(2)