【紅對勾】2020高考物理 電磁感應規(guī)律的綜合應用課時作業(yè)

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1、課時作業(yè)29　電磁感應規(guī)律的綜合應用 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 圖1 1．如圖1所示，兩光滑平行金屬導軌間距為L，直導線MN垂直跨在導軌上，且與導軌接觸良好，整個裝置處于垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度為B.電容器的電容為C，除電阻R外，導軌和導線的電阻均不計．現(xiàn)給導線MN一初速度，使導線MN向右運動，當電路穩(wěn)定后，MN以速度v向右做勻速運動時(　　) 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勻速運動，需對其施加的拉力大小為 解析：當導線MN勻速向右運動時，導線MN

2、產(chǎn)生的感應電動勢恒定，穩(wěn)定后，對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，因勻速運動后MN所受合力為0，且此時無電流，故不受安培力即無需拉力便可做勻速運動，D錯． 答案：C 2．粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框，原先整個置于有界勻強磁場內(nèi)，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行．現(xiàn)使線框沿四個不同方向勻速平移出磁場，如圖2所示，線框移出磁場的整個過程(　　) 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 C．②圖中線框的電功率與v的大小成

3、正比 D．③圖中磁場力對線框做的功與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．磁場力對線框做功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磁場，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．當S1、S2閉合，S3斷開時，閉合的回路中感應電流為I，當S2、S3閉合，S1斷開時，閉合的回路中感應電流為5I，當S1、S3閉

4、合，S2斷開時，閉合的回路中感應電流是(　　) A．0　　　　　　　　　　 B．3I C．6I D．7I 解析：當S1、S2閉合，S3斷開時，閉合回路中感應電流為I，則回路的感應電動勢為I＝；當S2、S3閉合，S1斷開時，閉合回路中感應電流為5I,5I＝；當S1、S3閉合，S2斷開時，閉合的回路中感應電流是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)的兩根平行長直金屬導軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上磁感應強度大小為B的勻強磁場中．一質量為m(質量分布均勻)的導體桿ab垂直于導軌放置，

5、且與兩導軌保持良好接觸，桿與導軌之間的動摩擦因數(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軌運動距離l時，速度恰好達到最大(運動過程中桿始終與導軌保持垂直)．設桿接入電路的電阻為r，導軌電阻不計，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能的變化量 解析： 圖5 本題考查電磁感應中的電路、力與運動、能量轉換及電量計算等知識點；意在考查考生對電磁感應電路的分析，電磁感應中受力分析和運動情況分析以及對電磁感應中功能關系的正確理解

6、和應用．A選項中，當桿達到最大速度v時，其受力情況如圖5所示，在水平方向受拉力F、安培力F安＝、滑動摩擦力f＝μmg，三個力的合力為零：F－－μmg＝0，解得v＝；B選項中，平均電動勢為＝，平均電流為＝＝，通過的電量q＝·Δt＝，而ΔΦ＝B·ΔS＝Bdl，則q＝＝；C選項中，由動能定理得WF－Wf－W安＝ΔEk；D選項中，由前式可得WF－W安＝ΔEk＋Wf>ΔEk.本題正確選項為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，空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感應強度為B.一質量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠

7、長的時間后，金屬桿的速度會趨于一個最大速度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：當金屬桿速度達到最大時，其加速度為零，應有：mgsinα＝BL，由此可判斷，α增大，vm變大，B對．R增大，vm變大，C對．B增大，vm將變小，A錯．m變小，vm將變小，D錯． 答案：BC 圖7 6．如圖7所示，固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導軌不計電阻，但表面粗糙，導軌左端連接一個電阻R，質量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導軌上，并與導軌垂直，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直．

8、用水平恒力F把ab棒從靜止起向右拉動的過程中 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能之和 以上結論正確的有(　　) A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 解析：在此運動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動能增加量，其中安培力做功將機械能轉化為電能，故選項C正確． 答案：C 圖8 7．如圖8所示，粗細均勻的電阻絲繞制的矩形導線框abcd處于勻強磁場中，另一種材料的導體棒MN可與導線框保持良好

9、接觸并做無摩擦滑動．當導體棒MN在外力作用下從導線框左端開始做切割磁感線的勻速運動一直滑到右端的過程中，導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：導體棒MN在框架上做切割磁感線的勻速運動，相當于電源，其產(chǎn)生的感應電動勢相當于電源的電動勢E，其電阻相當于電源的內(nèi)阻r，線框abcd相當于外電路，等效電路如圖9所示． 圖9 由于MN的運動，外電路的電阻是變化的，設MN左側電阻為R1，右側電阻為R2，導線框的總電阻為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R1＝R2時，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外有關的． P外＝()2·R外＝ 圖10 可見，當R外＝r時，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，結合圖象討論P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磁場，兩個邊長相等的單匝閉合正方形線圈Ⅰ和Ⅱ，分別用相同材料、不同粗細的導線繞制(Ⅰ為細導線)．兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落，再進入磁場，最后落到地面．運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界．設線圈Ⅰ、Ⅱ落地時的速度大小分別為v1、v2，在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2，不計空氣阻力，則(　　) A. v1Q2 D. v1＝v2，Q1

12、 解析：設線圈邊長為l，導線橫截面積為S，電阻率為ρ，密度為ρ0，在進入磁場過程中某點速度為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、線圈質量無關，由運動學知識可得v1＝v2；設磁場高度為H，線圈在進入磁場過程中產(chǎn)生熱量，全過程由功能關系得Q＝mg(H＋h)－mv2，質量大的線圈產(chǎn)生熱量多，即Q1

13、磁場磁感應強度B＝2 T，當ab以v＝5 m/s向右勻速運動過程中，求： (1)ab間感應電動勢E和ab間的電壓U； (2)所加沿導軌平面的水平外力F的大小； (3)在2 s時間內(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，電動機牽引一根原來靜止的、長L為1 m、質量m為0.1 k

14、g的導體棒MN上升，導體棒的電阻R為1 Ω，架在豎直放置的框架上，它們處于磁感應強度B為1 T的勻強磁場中，磁場方向與框架平面垂直．當導體棒上升h＝3.8 m時，獲得穩(wěn)定的速度，導體棒上產(chǎn)生的熱量為2 J，電動機牽引棒時，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7 V、1 A，電動機內(nèi)阻r為1 Ω，不計框架電阻及一切摩擦，求： (1)棒能達到的穩(wěn)定速度； (2)棒從靜止至達到穩(wěn)定速度所需要的時間． 解析：(1)電動機的輸出功率為：P出＝IU－I2r＝6 W 電動機的輸出功率就是電動機牽引棒的拉力的功率，所以有P出＝Fv 其中F為電動機對棒的拉力，當棒達穩(wěn)定速度時F＝mg＋BI′L 感應電流I

15、′＝＝ 由①②③式解得，棒達到的穩(wěn)定速度為v＝2 m/s. (2)從棒由靜止開始運動至達到穩(wěn)定速度的過程中，電動機提供的能量轉化為棒的機械能和內(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磁場，磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖14(b)所示．圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導線的電阻不計．求0至t1時間內(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的電流方向為由b到a. 根據(jù)法拉第電磁感應定律得線圈中的電動勢為 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)