高考物理一轮总复习 课时强化作业40 专题六 电磁感应中的电路图象动力学和能量问题 新人教版

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。 课时强化作业四十 专题六 电磁感应中的电路、图象、动力学和能量问题1.如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L，纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t0时刻恰好位于如图所示的位置，以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流位移(Ix)关系的是()解析：导线框切割磁感线，在0L过程中，移动距离x，设等腰三角形底角为，I，电流随位移线性变化，根据楞次定律得电流方向为顺时针；在L2L过程中，磁通量先增大后减小，感应电流先为顺时针后为逆时针，在2L3L过程中，磁通量减小，电流为逆时针，故B选项正确答案：B2(2016届福州月考)纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为，t0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是()解析：导体杆切割磁感线，产生感应电动势，根据右手定则可知，开始时，产生感应电动势从O指向A，为正值，设经过t时间，导体杆转过的角度为，其中t，根据E可知，E2BR2sin2t，B、R、不变，切割的有效长度随时间先增大后减小，且做非线性、非正弦的变化，经半个周期后，电动势的方向反向，故A、B、D选项错误，C选项正确答案：C3. (多选)如图所示，空间存在着垂直光滑圆柱侧面向外的辐射磁场，一个质量为m、半径为R的匀质金属环位于圆柱底部，环所在位置处的磁感应强度大小为B，环中通以恒定电流I后圆环由静止向上运动，经时间t后撤去该恒定电流并保持圆环闭合，圆环上升的最大高度为H，已知重力加速度为g，圆柱体足够长，则在圆环向上运动的过程中，下列说法正确的是()A圆环先做匀加速运动后做变减速运动B圆环向上运动的过程中，安培力所做的功为mgHC圆环产生的最大电动势为tD圆环中所通的恒定电流I的方向(俯视)为逆时针解析：圆环通以恒定电流I时，由左手定则得安培力FBIL2BIR，根据牛顿第二定律得Fmgma，a，加速度恒定不变，圆环做匀加速直线运动，撤去电流后，圆环做切割磁感线运动，产生感应电流I，安培力F，方向竖直向下，产生向下的加速度，圆环的速度减小，做变减速运动，故A选项正确；圆环上升的过程中，安培力做功W，根据动能定理Wmgh0，解得安培力做功Wmgh，故B选项正确；撤去电流时，圆环的速度最大，vmatt，此时圆环产生最大的电动势EmB2RvmB2Rt，故C选项错误；根据左手定则可知，产生向上的安培力，通过的电流方向(俯视)为顺时针方向，故D选项错误答案：AB4. (多选)(2016届甘肃模拟)一个闭合回路由两部分组成，如图所示，右侧是电阻为r的圆形导线；置于竖直方向均匀变化的磁场B1中，左侧是光滑的倾角为的平行导轨，宽度为d，其电阻不计磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上，且只分布在左侧，一个质量为m、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨上，分析下述判断正确的是()A圆形线圈中的磁场B1，可以方向向上均匀增强，也可以方向向下均匀减弱B导体棒ab受到的安培力大小为mgC回路中的感应电流为D圆形导线中的电热功率为(Rr)解析：导体棒ab静止在导轨上，受力平衡，mgsinB2Id，安培力沿斜面向上，电流由b到a，根据楞次定律可知，圆形线圈中的磁场方向向上均匀增强或方向向下均匀减弱，A选项正确，B选项错误；回路中的感应电流I，C选项正确；圆形导线中的热功率PI2rr，D选项错误答案：AC5. (2016届杭州月考)如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中()A导体框中产生的感应电流方向相同B导体框中产生的焦耳热相同C导体框ad边两端电势差相同D通过导体框截面的电荷量不同解析：导体框离开磁场的过程中，向上的磁通量减少，根据楞次定律可知，产生逆时针的感应电流，故导体框中产生的感应电流方向相同，A选项正确；根据功能关系可知，克服安培力做功产生焦耳热，QFLL，故导体中产生的焦耳热不同，B选项错误；向上移出磁场的过程中，电动势EBLv，ad边两端电势差UE；向右移出磁场的过程中，电动势E3BLv，ad边两端电势差UE，电势差不等，C选项错误；电荷量qIt，沿两个不同方向移出，磁通量的变化量相同，所以通过导体框截面的电量相同故D选项错误答案：A6. (多选)(2016届荣成市月考)如图所示，光滑的“”形金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒MN与框架接触良好，磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域现从图示位置由静止释放金属棒MN，金属棒进入磁场区域abcd后恰好做匀速运动下列说法正确的有()A若B2B1，则金属棒进入cdef区域后将加速下滑B若B2B1，则金属棒进入cdef区域后仍将保持匀速下滑C若B2B1，则金属棒进入cdef区域后可能先加速后匀速下滑D若B2B1，则金属棒进入cdef区域后可能先加速后匀速下滑解析：当金属棒进入磁场B1区域后，恰好做匀速运动，说明金属棒所受的安培力与重力大小相等、方向相反若B2B1，金属棒进入B2区域后，根据楞次定律可知，金属棒受到的安培力大小和方向不变，棒仍做匀速运动，A选项错误，B选项正确；若B2B1，金属棒进入B2区域后受到的安培力方向不变，大小减小，将先加速后匀速下滑，C选项正确；若B2B1，金属棒进入B2区域后受到的安培力方向不变，大小增大，将先减速后匀速下滑，D选项错误答案：BC7(2016届杭州市五校联考)如图所示，在倾角为的光滑斜面上，相距均为d的三条水平虚线l1、l2、l3，它们之间的区域、分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，一个质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形导线框，从l1上方一定高处由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过l1进入磁场时，恰好以速度v1做匀速直线运动；当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻，线框又开始以速度v2做匀速直线运动，重力加速度为g.在线框从释放到穿出磁场的过程中，下列说法正确的是()A线框中感应电流的方向不变B线框ab边从l1运动到l2所用时间大于从l2运动到l3所用时间C线框以速度v2匀速直线运动时，发热功率为sin2D线框从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中，减少的机械能E机与线框产生的焦耳热Q电的关系式是E机WGmvmvQ电解析：线圈的ab边进入磁场I的过程中，根据楞次定律可知，线框中产生abcd方向的感应电流ab边离开磁场，进入磁场的过程中，线圈中产生adcd方向的感应电流，故A选项错误；ab边刚进入磁场时，做匀速直线运动，根据共点力的平衡条件可知，安培力等于重力的分力，当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻，线框又开始以速度v2做匀速直线运动，此时ab和cd边均受到沿导轨向上的安培力作用，两个安培力的合力等于重力分力，由此可知v2应小于v1，线框ab边从l1运动到l2所用时间小于从l2运动到l3的时间，B选项错误；线圈以速度v2匀速运动时，mgsin4，解得v，发热功率PFvmgsinsin2，故C选项正确；机械能的减小等于线框产生的电能，根据能量守恒定律得，线框从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中，减少的机械能E机与线框产生的焦耳热Q电的关系式是E机Q电，故D选项错误答案：C8(多选)(2016届新乡、许昌、平顶山调研)如图所示，光滑导轨倾斜放置，下端连一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面，当金属棒ab(电阻不计)沿导轨下滑达到稳定状态时，灯泡的电功率为P，导轨和导线电阻不计要使灯泡在金属棒稳定运动状态下的电功率为2P，则下面选项中符合条件的是 ()A将导轨间距变为原来的倍 B换一电阻值减半的灯泡C换一质量为原来的倍的金属棒 D将磁场磁感应强度B变为原来的倍解析：ab棒下滑过程中先做变加速运动，后做匀速运动，达到稳定状态，根据平衡条件得mgsin，ab棒稳定运动状态下的电功率Pmgvsin，将导轨间距L变为原来的倍，则稳定时速度变为原来的2倍，电功率变为原来的2倍，A选项正确；灯泡电阻值减半，则稳定时速度变为原来的，电功率变为原来的，B选项错误；金属棒质量为原来的倍，则稳定时速度为原来的倍，电功率变为原来的2倍，C选项正确；磁感应强度变为原来的倍，则稳定时速度变为原来的，电功率变为原来的，D选项错误答案：AC9(多选)(2016届东北师范大学附属中学模拟)如图(a)所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成30固定在地面上，M、P之间接电阻箱R，电阻箱的阻值范围为04 ，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B0.5 T质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r.现从静止释放杆ab，测得最大速度为vm.改变电阻箱的阻值R，得到vm与R的关系如图(b)所示已知轨道间距为L2 m，重力加速度取g10 m/s2，轨道足够长且电阻不计则() A金属杆滑动时产生的感应电流方向是abMPaB当R0时，杆ab匀速下滑过程中产生感应电动势的大小为2 VC金属杆的质量为m0.2 kg，电阻r2 D当R4 时，回路瞬时电功率每增加1 W的过程中合外力对杆做的功为0.6 J解析：金属杆下滑过程中切割磁感线，产生感应电流，根据右手定则可知，金属杆滑动时产生的感应电流方向是aPMba，A选项错误；当R0时，最大速度为2 m/s，根据导体切割磁感线产生感应电动势得，EBLv2 V，B选项正确；根据闭合电路的欧姆定律得，I，杆达到最大速度时，mgsinBIL0，联立解得vRr，结合图象可知，斜率k1 m/(s)，纵截距dr2 m/s，联立解得，m0.2 kg，r2 ，C选项正确；电功率P，则P，根据动能定理得，Wmvmv，联立解得WP，代入数据解得W0.6 J.答案：BCD10. (2016届杭州西湖中学月考)如图，电阻不计且足够长的U型金属框架放置在倾角37的绝缘斜面上，该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小B0.5 T质量m0.1 kg、电阻R0.4 的导体棒ab垂直放在框架上，从静止开始沿框架无摩擦下滑，与框架接触良好框架的质量M0.2 kg、宽度l0.4 m，框架与斜面间的动摩擦因数0.6，与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8.(1)若框架固定，求导体棒的最大速度vm；(2)若框架固定，棒从静止开始下滑5.75 m时速度v5 m/s，求此过程回路中产生的热量Q及流过ab棒的电量q；(3)若框架不固定，求当框架刚开始运动时棒的速度v1.解析：(1)若框架固定，导体棒匀速下滑时速度最大，根据导体切割磁感线产生感应电动势得EBlvm，感应电流I，ab棒所受安培力FBIl，根据平衡条件得，mgsin37BIl，联立解得，vm6 m/s.(2)根据能量转化和守恒定律可知，重力势能减少量等于动能增加量和产生的热量Q，mgxsin37mv2Q，代入数据解得热量Q2.2 J电荷量qIt，代入数据解得，q2.875 C.(3)当框架刚开始运动时所受的静摩擦力达到最大，回路中感应电流为I1，框架上边所受安培力为F1BI1l，对框架Mgsin37BI1l(mM)gcos37，代入数据解得，v12.4 m/s.答案：(1)6 m/s(2)2.2 J2.875 C(3)2.4 m/s11(2016届杭州市五校联考)如甲图所示，间距为L、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为的斜面上在MNPQ矩形区域内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为B；在CDEF矩形区域内有方向垂直于斜面向下的磁场，磁感应强度Bt随时间t变化的规律如乙图所示，其中Bt的最大值为2B.现将一根质量为M、电阻为R、长为L的金属细棒cd跨放在MNPQ区域间的两导轨上并把它按住，使其静止在t0时刻，让另一根长也为L的金属细棒ab从CD上方的导轨上由静止开始下滑，同时释放cd棒已知CF长度为2L，两根细棒均与导轨良好接触，在ab从图中位置运动到EF处的过程中，cd棒始终静止不动，重力加速度为g，tx是未知量求： (1)通过cd棒的电流，并确定MNPQ区域内磁场的方向；(2)当ab棒进入CDEF区域后，求cd棒消耗的电功率；(3)求ab棒刚下滑时离CD的距离解析：(1)分析cd棒的受力情况，cd棒受到重力、支持力和安培力的作用而处于平衡状态，根据力的平衡条件得BILMgsin，解得I.说明回路中电流始终保持不变，即回路中电动势保持不变，在tx时刻ab刚好到达CDEF区域的边界CD.在0tx内，由楞次定律可知，回路中电流沿abdca方向，根据左手定则可知，MNPQ区域内的磁场方向垂直于斜面向上(2)ab棒进入CDEF区域后，磁场不再发生变化，在ab、cd和导轨构成的回路中，ab相当于电源，cd相当于外电阻，根据电功率公式得PI2R2R.(3)ab进入CDEF区域前只受重力和支持力作用做匀加速运动，进入CDEF区域后将做匀速运动设ab刚好到达CDEF区域的边界CD处的速度大小为v，刚下滑时离CD的距离为s.在0tx内，根据法拉第电磁感应定律得，E1.在tx后，有