高三單元測試28：《電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用》

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111 云南省新人教版物理2012屆高三單元測試28 《 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用》 (時(shí)間:90分鐘 滿分：100分) 一 、選擇題 1.如圖所示電路，兩根光滑金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為θ的斜面上，導(dǎo)軌下端接有電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，斜面處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，電阻可略去不計(jì)的金屬棒ab質(zhì)量為m，受到沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用，金屬棒沿導(dǎo)軌勻速下滑，則它在下滑高度h的過程中，以下說法正確的是( ) Ａ.作用在金屬棒上各力的合力做功為零 Ｂ.重力做的功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的電能 Ｃ.金屬棒克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 Ｄ.金屬棒克服恒力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 【答案】選A、C. 【詳解】根據(jù)動(dòng)能定理,合力做的功等于動(dòng)能的增量，故Ａ對；重力做的功等于重力勢能的減少，重力做的功等于克服Ｆ所做的功與產(chǎn)生的電能之和，而克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，所以B、D錯(cuò)，C對. 2.如圖甲所示,光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向成60角斜向下的勻強(qiáng)磁場中,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向),導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置,除電阻R的阻值外,其余電阻不計(jì),導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài).規(guī)定a→b的方向?yàn)殡娏鞯恼较?水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较?則在0～t1時(shí)間內(nèi),能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是( ) 【答案】選D. 【詳解】由楞次定律可判定回路中的電流始終為b→a方向,由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路電流大小恒定,故A、B錯(cuò);由F安=BIL可得F安隨B的變化而變化,在0～t0時(shí)間內(nèi),F安方向向右,故外力F與F安等值反向,方向向左為負(fù)值;在t0～t1時(shí)間內(nèi),F安方向改變,故外力F方向也改變?yōu)檎?綜上所述,D項(xiàng)正確. 3.粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場中，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)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢差絕對值最大的是( ) 【答案】選B. 【詳解】本題中在磁場中的線框與速度垂直的邊為切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的電源.四個(gè)選項(xiàng)中的感應(yīng)電動(dòng)勢大小均相等，回路電阻也相等，因此電路中的電流相等，B中ab兩點(diǎn)間電勢差為路端電壓，為倍的電動(dòng)勢，而其他選項(xiàng)則為倍的電動(dòng)勢.故B正確. 4.如圖所示，兩根水平放置的相互平行的金屬導(dǎo)軌ab、cd，表面光滑，處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒PQ垂直于導(dǎo)軌放在上面，以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，欲使棒PQ停下來，下面的措施可行的是(導(dǎo)軌足夠長，棒PQ有電阻)( ) A.在PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根同樣的金屬棒 B.在PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根質(zhì)量和電阻均比棒PQ大的金屬棒 C.將導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接起來 D.在導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接一個(gè)電容器 【答案】選C. 【詳解】在PQ棒右側(cè)放金屬棒時(shí)，回路中會(huì)有感應(yīng)電流，使金屬棒加速，PQ棒減速，當(dāng)獲得共同速度時(shí)，回路中感應(yīng)電流為零，兩棒都將勻速運(yùn)動(dòng)，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤.當(dāng)一端或兩端用導(dǎo)線連接時(shí)，PQ的動(dòng)能將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而最終靜止，C項(xiàng)正確.若在a、c兩端連接一個(gè)電容器,在電容器的充電過程中電路中有感應(yīng)電流,導(dǎo)體棒在安培力的作用下減速,當(dāng)導(dǎo)體棒的感應(yīng)電動(dòng)勢與電容器兩端的電壓相等時(shí),導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng).D項(xiàng)錯(cuò). 5.如圖所示，電阻為R，導(dǎo)線電阻均可忽略，ef是一電阻可不計(jì)的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸，又能沿框架無摩擦下滑，整個(gè)裝置放在與框架垂直的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑一段時(shí)間后閉合開關(guān)S，則S閉合后( ) A.導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于g B.導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于g C.導(dǎo)體棒ef最終速度隨S閉合時(shí)刻的不同而不同 D.導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒 【答案】選A、D. 【詳解】開關(guān)閉合前，導(dǎo)體棒只受重力而加速下滑.閉合開關(guān)時(shí)有一定的初速度v0，若此時(shí)F安>mg，則F安－mg＝ma.若F安mg C．懸線豎直，F(xiàn)T3a)，在3t0時(shí)刻線框到達(dá)2位置，速度又為v0，并開始離開勻強(qiáng)磁場．此過程中vt圖象如圖(b)所示，則(　　) A．t＝0時(shí)，線框右側(cè)邊MN的兩端電壓為Bav0 B．在t0時(shí)刻線框的速度為v0－ C．線框完全離開磁場的瞬間位置3的速度一定比t0時(shí)刻線框的速度大 D．線框從1位置進(jìn)入磁場到完全離開磁場位置3過程中線框中產(chǎn)生的電熱為2Fb 【答案】D 【詳解】t＝0時(shí)，線框右側(cè)邊MN的兩端電壓為外電壓，為Bav0，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從t0時(shí)刻至3t0時(shí)刻線框做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為，故在t0時(shí)刻的速度為v0－2at0＝v0－，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)閠＝0時(shí)刻和t＝3t0時(shí)刻線框的速度相等，進(jìn)入磁場和穿出磁場的過程中受力情況相同，故在位置3時(shí)的速度與t0時(shí)刻的速度相等，C項(xiàng)錯(cuò)誤；線框在位置1和位置2時(shí)的速度相等，根據(jù)動(dòng)能定理，外力做的功等于克服安培力做的功，即有Fb＝Q，所以線框穿過磁場的整個(gè)過程中，產(chǎn)生的電熱為2Fb，D項(xiàng)正確． 二、非選擇題 11．如圖甲所示，兩根質(zhì)量均為0.1 kg完全相同的導(dǎo)體棒a、b，用絕緣輕桿相連置于由金屬導(dǎo)軌PQ、MN架設(shè)的斜面上．已知斜面傾角θ為53，a、b導(dǎo)體棒的間距是PQ、MN導(dǎo)軌的間距的一半，導(dǎo)軌間分界線OO′以下有方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場．當(dāng)a、b導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌下滑時(shí)，其下滑速度v與時(shí)間的關(guān)系圖象如圖乙所示．若a、b導(dǎo)體棒接入電路的電阻均為1 Ω，其他電阻不計(jì)，取g＝10 m/s2，sin 53＝0.8，cos 53＝0.6，試求： (1)PQ、MN導(dǎo)軌的間距d； (2)a、b導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)； (3)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小． 【答案】(1)1.2 m　(2)0.083　(3)0.83 T 【詳解】(1)由圖乙可知導(dǎo)體棒b剛進(jìn)入磁場時(shí)a、b和輕桿所組成的系統(tǒng)做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體棒a進(jìn)入磁場后才再次做加速運(yùn)動(dòng)，因而b棒勻速運(yùn)動(dòng)的位移即為a、b棒的間距，依題意可得： d＝2vt＝23(0.6－0.4)m＝1.2 m (2)設(shè)進(jìn)入磁場前導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的加速度為a，由圖乙得： a＝＝7.5 m/s2，因a、b一起運(yùn)動(dòng)，故可看作一個(gè)整體，其受力分析如圖所示．由牛頓第二定律得： 2mgsin θ－μ2mgcos θ＝2ma 解得：μ＝(gsin θ－a)/(gcos θ)＝(100.8－7.5)/(100.6)＝0.5/6＝0.083 (3)當(dāng)b導(dǎo)體棒在磁場中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有： 2mgsin θ－μ2mgcos θ－BId＝0 I＝ 聯(lián)立解得：B＝0.83 T 111