2020屆高三物理總復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)28 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 新人教版

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1、課時(shí)作業(yè)28　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，MN、PQ為兩平行金屬導(dǎo)軌，M、P間連接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直，圖中磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，有一金屬圓環(huán)沿兩導(dǎo)軌滑動(dòng)、速度為v，與導(dǎo)軌接觸良好，圓環(huán)的直徑d與兩導(dǎo)軌間的距離相等，設(shè)金屬環(huán)與導(dǎo)軌的電阻均可忽略，當(dāng)金屬環(huán)向右做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)(　 　) A．有感應(yīng)電流通過(guò)電阻R，大小為 B．沒(méi)有感應(yīng)電流通過(guò)電阻R C．沒(méi)有感應(yīng)電流流過(guò)金屬圓環(huán)，因?yàn)榇┻^(guò)圓環(huán)的磁通量不變 D．有感應(yīng)電流流過(guò)金屬圓環(huán)，且左、

2、右兩部分流過(guò)的電流相同 解析：當(dāng)環(huán)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的左右兩部分均切割磁感線，故環(huán)的左右兩部分都能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則知兩部分的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同．根據(jù)F＝Blv(l是垂直v方向的有效長(zhǎng)度)知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值均為Bdv.所以環(huán)的左右兩部分相當(dāng)于兩個(gè)相同的電源并聯(lián)對(duì)R供電，其電流值由閉合電路歐姆定律可求出：I＝. 答案：AD 圖2 2．兩根相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖2所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面．質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，回路總電阻為2R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，

3、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v1沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也正好以速度v2向下勻速運(yùn)動(dòng)．重力加速度為g.以下說(shuō)法正確的是(　　) A．a(chǎn)b桿所受拉力F的大小為μmg＋ B．cd桿所受摩擦力為零 C．回路中的電流強(qiáng)度為 D．μ與v1大小的關(guān)系為μ＝ 解析：ab、cd金屬桿受力分析如圖3甲、乙所示，ab、cd桿都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件，對(duì)ab桿，F(xiàn)＝Ff1＋F安　FN＝mg，F(xiàn)f1＝μFN 圖3 ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，cd不切割磁感線無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故E＝BLv1 I＝ F安＝BIL 聯(lián)立得F＝μmg＋，故A正確． 對(duì)c

4、d桿，有Ff2＝mg Ff2＝μF安 得μ＝，故D正確． 答案：AD 3．如圖4甲所示，圓形金屬框與一個(gè)平行金屬導(dǎo)軌相連，并置于水平桌面上．圓形金屬框面積為S，內(nèi)有垂直于線框平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示.0～1 s內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直線框平面向里，長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的導(dǎo)體棒置于平行金屬導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好．導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒處于另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B2，方向垂直導(dǎo)軌平面向里．若不計(jì)其余各處的電阻，當(dāng)導(dǎo)體棒始終保持靜止時(shí)，其所受的靜摩擦力Ff(設(shè)向右為力的正方向)隨時(shí)間變化的圖象為(　　) 圖4 圖5 解析：由圖乙可知，第1 s內(nèi)導(dǎo)體棒上的電流由

5、下至上，受安培力向左，靜摩擦力向右，同理第3 s內(nèi)靜摩擦力向左，第2 s內(nèi)不受安培力也不受靜摩擦力，故選A. 答案：A 圖6 4．用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2 m，正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖5所示．當(dāng)磁場(chǎng)以10 T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a，b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是(　　) A．Uab＝0.1 V B．Uab＝－0.1 V C．Uab＝0.2 V D．Uab＝－0.2 V 解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n＝nS＝1×10×0.2×0.1 V＝0.2 V，線框中a，b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為外電壓，因?yàn)閮?nèi)電阻和外電阻相等，且根據(jù)楞次定律可知b

6、點(diǎn)電勢(shì)較高，則Uab＝－0.1 V，故正確答案為B. 答案：B 圖7 5．如圖7所示，豎直平面內(nèi)放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，導(dǎo)體棒ab、cd長(zhǎng)度均為0.2 m，電阻均為0.1 Ω，重力均為0.1 N，現(xiàn)用力F向上拉動(dòng)導(dǎo)體棒ab，使之勻速上升(導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌接觸良好)，此時(shí)cd靜止不動(dòng)，則ab上升時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．a(chǎn)b受到的拉力大小為2 N B．a(chǎn)b向上運(yùn)動(dòng)的速度為2 m/s C．在2 s內(nèi)，拉力做功，有0.4 J的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 D．在2 s內(nèi)，拉力做功為0.6 J 解析：F＝2G＝0.2

7、N，又F＝F安＋G得F安＝0.1 N，其中F安＝，v＝2 m/s,2 s內(nèi)上升高度h＝vt＝4 m，所以E電＝Fh－Gh＝Gh＝0.1×4 J＝0.4 J. 答案：BC 圖8 6．兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L(zhǎng)，底端接阻值為R的電阻．將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，如圖8所示．除電阻R外其余電阻不計(jì)．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，則(　　) A．釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度g B．金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閍→b C．金屬棒的速度為v時(shí)，所受的安培力大小為F＝

8、D．電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少 解析：釋放瞬間，金屬棒只受重力作用，所以其加速度等于重力加速度．金屬棒向下切割磁感線，產(chǎn)生的電流由b→a流經(jīng)R，當(dāng)金屬棒的速度為v時(shí)，感應(yīng)電流I＝ ，則所受的安培力F＝BIL＝.從能量守恒方面看，重力勢(shì)能的減少量等于彈簧彈性勢(shì)能的增加量與電阻R上產(chǎn)生的總熱量之和． 答案：AC 7．一個(gè)剛性矩形銅制線圈從高處自由下落，進(jìn)入一水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，然后穿出磁場(chǎng)區(qū)域繼續(xù)下落，如圖9所示，則(　　) 圖9 A．若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程是勻速運(yùn)動(dòng)，則離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程也是勻速運(yùn)動(dòng) B．若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程是加速運(yùn)動(dòng)，則離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程也是加速運(yùn)動(dòng) C．

9、若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程是減速運(yùn)動(dòng)，則離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程也是減速運(yùn)動(dòng) D．若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程是減速運(yùn)動(dòng)，則離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程是加速運(yùn)動(dòng) 解析：從線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)至線框開(kāi)始離開(kāi)磁場(chǎng)，線框做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)，可知線圈離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中受的安培力大于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受的安培力，故只有C項(xiàng)正確． 答案：C 圖10 8．光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖10所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是y＝a的直線(圖中的虛線所示)，一個(gè)小金屬塊從拋物線y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長(zhǎng)，則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是(　　) A．

10、mgb　　　　　　　　　　 B.mv2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2 解析：金屬塊在進(jìn)入磁場(chǎng)或離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電流，進(jìn)而產(chǎn)生熱量．最后，金屬塊在高為a的曲面上往復(fù)運(yùn)動(dòng)．減少的機(jī)械能為mg(b－a)＋mv2. 答案：D 二、計(jì)算題(3×12′＝36′) 9．如圖11所示，金屬桿ab可在平行金屬導(dǎo)軌上滑動(dòng)，金屬桿電阻R0＝0.5 Ω，長(zhǎng)L＝0.3 m，導(dǎo)軌一端串接一電阻R＝1 Ω，勻強(qiáng)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(guò)程中，求： 圖11 (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)

11、軌平面的水平外力F的大小； (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12 10．如圖12所示，電動(dòng)機(jī)牽引一根原來(lái)靜止的、長(zhǎng)L為1 m、質(zhì)量m為0.1 kg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

12、．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＝Fv① 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′L② 感應(yīng)電流I′＝＝③ 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(kāi)始運(yùn)動(dòng)至達(dá)到穩(wěn)定速度的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)提供的能量

13、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．如圖13(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13(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)． 圖13 (1)通過(guò)電阻R1上的電流大小和方向； (2)通過(guò)電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量． 解析：(1)根據(jù)楞次定律可知，通過(guò)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(guò)R1的電流為I＝＝. (2)通過(guò)R1的電荷量q＝It1＝，熱量Q＝I2R1t1＝. 答案：(1)　b→a　(2)