人教版高三物理总复习一轮课时作业9-32 6页

课时作业32　电磁感应规律的综合应用 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(8×8′＝64′)‎ ‎1．如图1所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B.电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计．现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动时 ‎(　　)‎ 图1‎ A．电容器两端的电压为零 B．电阻两端的电压为BLv C．电容器所带电荷量为CBLv D．为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为 解析：当导线MN匀速向右运动时，导线MN产生的感应电动势恒定，稳定后，对电容器不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两板间的电压为U＝E＝BLv，所带电荷量Q＝CU＝CBLv，C正确，因匀速运动后MN所受合力为0，且此时无电流，故不受安培力即无需拉力便可做匀速运动，D错．‎ 答案：C ‎2．如图2所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中发出的焦耳热为 ‎(　　)‎ 图2‎ A．2mgL　　　　　　 B．2mgL＋mgH C．2mgL＋mgH D．2mgL＋mgH 答案：C ‎3．如图3所示，ab、cd是固定在竖直平面内的足够长的金属框架．除bc段电阻为R，其余电阻均不计，ef是一条不计电阻的金属杆，杆两端与ab和cd接触良好且能无摩擦下滑，下滑时ef始终处于水平位置，整个装置处于垂直框面的匀强磁场中，ef从静止下滑，经过一段时间后闭合开关S，则在闭合S后 ‎(　　)‎ 图3‎ A．ef的加速度可能大于g B．闭合S的时刻不同，ef的最终速度也不同 C．闭合S的时刻不同，ef最终匀速运动时电流的功率也不同 D．ef匀速下滑时，减少的机械能等于电路消耗的电能 答案：AD ‎4．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框，原先整个置于有界匀强磁场内，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框沿四个不同方向匀速平移出磁场，如图4所示，线框移出磁场的整个过程 ‎(　　)‎ 图4‎ A．四种情况下流过ab边的电流的方向都相同 B．①图中流过线框的电量与v的大小无关 C．②图中线框的电功率与v的大小成正比 D．③图中磁场力对线框做的功与v2成正比 解析：根据右手定则或楞次定律可知A正确．流过线框的电量q＝It＝t＝＝.故B正确．电功率P＝Fv＝IlB·v＝.P正比于v2.故C不正确．磁场力对线框做功W＝F·l′＝IlB·l′＝＝，W正比于v.故D不正确，正确答案为A、B 答案：AB ‎5．如图5所示，位于一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在的平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直．现用一平行于导轨的恒力F拉杆ab，使它由静止开始向右运动．杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计．用E表示回路中的感应电动势，I表示回路中的感应电流，在I随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于 ‎(　　)‎ 图5‎ A．F的功率　　　　　　　　 B．安培力的功率的绝对值 C．F与安培力的合力的功率 D．IE 答案：BD ‎6．某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至于被压坏，预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过，电线穿管的方案有两种，甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过，乙方案中只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根中穿过，如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的是 ‎(　　)‎ 图6‎ A．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲乙两方案都是可行的 B．若输送的电流是恒定电流，甲乙两方案都是可行的 C．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的 D．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的 解析：输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，可在金属管中产生涡流，当输电线上电流很大时，强大的涡流有可能将金属管融化，造成事故．所以甲方案是不可行的．在乙方案中，两条导线中的电流方向相反，产生的磁场互相抵消，金属管中不会产生涡流，是可行的，此题类似于课本中提到的“双线并绕”．‎ 答案：BC ‎7．(2010·江苏盐城调研)两金属棒和三根电阻丝如图7连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，金属棒电阻不计．当S1、S2闭合，S3断开时，闭合的回路中感应电流为I，当S2、S3闭合，S1断开时，闭合的回路中感应电流为5I，当S1、S3闭合，S2断开时，闭合的回路中感应电流是 ‎(　　)‎ 图7‎ A．0 B．3I C．6I D．7I 解析：当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为I，则回路的感应电动势为I＝；当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流为5I,5I＝；当S1、S3闭合，S2断开时，闭合的回路中感应电流是I′＝＝7I，所以D正确．‎ 答案：D ‎8．(2009·福建高考)‎ 如图8所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为 m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为 g．则此过程 ‎(　　)‎ 图8‎ A．杆的速度最大值为 B．流过电阻R的电量为 C．恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D．恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 解析：‎ 图9‎ 本题考查电磁感应中的电路、力与运动、能量转换及电量计算等知识点；意在考查考生对电磁感应电路的分析，电磁感应中受力分析和运动情况分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和应用．A选项中，当杆达到最大速度v时，其受力情况如图9所示，在水平方向受拉力F、安培力F安＝、滑动摩擦力f＝μmg，三个力的合力为零：F－－μmg＝0，解得v＝；B选项中，平均电动势为＝，平均电流为＝＝，通过的电量q＝·Δt＝，而ΔΦ＝B·ΔS＝Bdl，则q＝＝；C选项中，由动能定理得WF－Wf－W安＝ΔEk；D选项中，由前式可得WF－W安＝ΔEk＋Wf>ΔEk.本题正确选项为BD.‎ 答案：BD 二、计算题(3×12′＝36′)‎ ‎9．(2010·宁波模拟)如图10所示，金属杆ab可在平行金属导轨上滑动，金属杆电阻R0＝0.5 Ω，长L＝‎0.3 m，导轨一端串接一电阻R＝1 Ω，匀强磁场磁感应强度B＝2 T，当ab以v＝‎5 m/s向右匀速运动过程中，求：‎ 图10‎ ‎(1)ab间感应电动势E和ab间的电压U；‎ ‎(2)所加沿导轨平面的水平外力F的大小；‎ ‎(3)在2 s时间内电阻R上产生的热量Q. ‎ 解析：(1)根据公式：E＝BLv＝3 V I＝，U＝IR＝2 V ‎(2)F＝F安，F安＝BIL＝1.2 N ‎(3)2秒内产生的总热量Q等于安培力做的功，Q＝F安·v·t＝12 J 电阻R上产生的热量为QR＝Q＝8 J ‎ 答案：(1)3 V　2 V　(2)1.2 N　(3)8 J ‎10．如图11甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．‎ ‎(1)由b向a方向看到的装置如图11乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；‎ ‎(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；‎ ‎(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值．‎ 解析：(1)如图12所示，重力mg，竖直向下；支持力FN，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上．‎ 图12‎ ‎(2)当ab杆速度为v时，感应电动势E＝BLv，此时电路中电流I＝＝.ab杆受到安培力F＝BIL＝，‎ 根据牛顿运动定律，有 ma＝mgsinθ－F＝mgsinθ－，a＝gsinθ－.‎ ‎(3)当＝mgsinθ时，ab杆达到最大速度vm＝.‎ 答案：(1)受力图见解析图12　(2)　gsinθ－ ‎(3) ‎11．(2009·广东高考)如图13(a)所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路．线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t 变化的关系图线如图13(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计．求0至t1时间内 图13‎ ‎(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；‎ ‎(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量．‎ 解析：(1)设k＝，由题图(b)可知，磁感应强度B与时间t的函数关系为 B＝B0－t＝B0－kt①‎ 磁场的面积及线圈内的磁通量分别为 S＝πr Φ＝BS＝πr(B0－kt)②‎ 在0和t1时刻，单匝线圈中的磁通量分别为 Φ0＝B0πr Φ1＝πr(B0－kt1)‎ 即ΔΦ＝－πrkt1③‎ 在0至t1时间内，线圈中的电动势大小及电流分别为 ε＝n＝nπrk④‎ I＝＝⑤‎ 根据楞次定律判断，电阻R1上的电流方向应由b向a⑥‎ ‎(2)0至t1时间内，通过电阻R1上的电荷量 q＝It1＝⑦‎ 电阻R1上产生的热量 Q＝2I2Rt1＝t1⑧‎