【三维设计】高三物理备考复习 第十章 第3单元 电磁感应规律的综合应用课下综合提升 新人教版（广东专版） .doc

【三维设计】2013高三物理备考复习 第十章 第3单元 电磁感应规律的综合应用课下综合提升 新人教版（广东专版） 1.如图1所示，匀强磁场的磁感应强度为b，方向竖直向下，在磁场中有一个边长为l的正方形刚性金属框，ab边的质量为m，电阻为r，其他三边的质量和电阻均不计。cd边上装有固定的水平轴，将金属框自水平位置由静止释放，第一次转到竖直位置时，ab边的速度为v，不计一切摩擦，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法正确的是() 图1a通过ab边的电流方向为abb. ab边经过最低点时的速度vca、b两点间的电压逐渐变大d金属框中产生的焦耳热为mglmv2解析：ab边向下摆动过程中，磁通量逐渐减小，根据楞次定律及右手定则可知感应电流方向为ba，选项a错误；ab边由水平位置到达最低点过程中，机械能不守恒，所以选项b错误；金属框摆动过程中，ab边同时受安培力作用，故当重力与安培力沿其摆动方向分力的合力为零时，a、b两点间电压最大，选项c错误；根据能量转化和守恒定律可知，金属框中产生的焦耳热应等于此过程中机械能的损失，故选项d正确。答案：d2.(双选)矩形线圈abcd，长ab20 cm，宽bc10 cm，匝数n200，线圈回路总电阻r5 。整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过。若匀强磁场的磁感应强度b随时间t的变化规律如图2所示，则() 图2a线圈回路中感应电动势随时间均匀变化b线圈回路中产生的感应电流为0.4 ac当t0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016 nd在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 j解析：由enns可知，由于线圈中磁感应强度的变化率t/s0.5 t/s为常数，则回路中感应电动势为en2 v，且恒定不变，故选项a错误；回路中感应电流的大小为i0.4 a，选项b正确；当t0.3 s时，磁感应强度b0.2 t，则安培力为fnbil2000.20.40.2 n3.2 n，故选项c错误；1 min内线圈回路产生的焦耳热为qi2rt0.42560 j48 j。选项d正确。答案：bd3.如图3所示，线框由a位置开始下落，在磁场中受到的安培力如果总小于重力，则它在a、b、c、d四个位置(b、d位置恰好线框 图3有一半在磁场中)时，加速度关系为()aaaabacadbaaacabadcaaacadabdaaacabad解析：线框在a、c位置时只受重力作用，加速度aaacg。线框在b、d位置时均受两个力的作用，其中安培力向上、重力向下。由于重力大于安培力，所以加速度向下，大小为agf/mfb，所以adabad。答案：b4. (双选)如图4所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨ab、cd，表面光滑，处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒pq垂直于导轨放在上面，以速度v向右匀速运动，欲使棒pq停下来，下面的措施可行的是(导轨足够长，棒pq有电阻)() 图4a在pq右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒b在pq右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒pq大的多属棒c将导轨的a、c两端用导线连接起来d将导轨的a、c两端和b、d两端分别用导线连接起来解析：在pq棒右侧放金属棒时，回路中会有感应电流，使金属棒加速，pq棒减速，当获得共同速度时，回路中感应电流为零，两棒都将匀速运动，a、b项错误。当一端或两端用导线连接时，pq的动能将转化为内能而最终静止，c、d两选项正确。答案：cd5.如图5所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为l和2l的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为b的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为wa、wb，则wawb为() 图5a14b12c11 d不能确定解析：根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热waqawbqb由电阻定律知rb2ra，故wawb14。a项正确。答案：a6.如图6所示，图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t0时刻，bc边与磁场区域边界重合(如图)。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿abcda的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线可能是图7中的() 图6图7解析：当线圈进入磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为adcba，与规定的电流正方向相反，所以电流值为负值，当线圈出磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为abcda，与规定的电流方向相同，所以电流值为正值，又两种情况下有效切割磁感线的长度均不断增加，则感应电动势逐渐增大，感应电流逐渐增大，所以b选项正确。答案：b7如图8所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为r(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为b的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点a铰链连接的长度为2a、电阻为的导体棒ab由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，b点的线速度为v，则这时ab两端的电压大小为()图8a. b.c. dbav解析：摆到竖直位置时，ab切割磁感线的瞬时感应电动势eb2a(v)bav。由闭合电路欧姆定律，uabbav，a对。答案：a8如图9所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，直角边长为l，磁感应强度大小为b，方向垂直纸面向外，一边长为l、总电阻为r的正方形闭合导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v垂直磁场匀速穿过磁场区域。取电流沿ab 图9cda的方向为正，则图10中表示线框中感应电流i随bc边位置坐标x变化的图像正确的是()图10解析：在进入磁场的过程中，线框切割磁感线的有效长度越来越大，产生的感应电动势、感应电流越来越大，穿过线圈的磁通量越来越大，由楞次定律可判断出感应电流沿顺时针方向，即为正值；在出磁场的过程中，线框切割磁感线的有效长度越来越大，则感应电流越来越大，穿过线圈的磁通量越来越小，由楞次定律可判断，感应电流为逆时针方向，即为负值，综上所述，c正确。答案：c9.如图11所示，在水平桌面上放置两条相距l、电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd，阻值为r的电阻与导轨的a、c端相连。质量为m、电阻不计的滑杆mn垂直于导轨并可在导轨上滑动。整个装置放置于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度的大小为b。滑杆的中点系一不可伸 图11长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与另一质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态。现从静止开始释放物块，若当物块下落高度h时恰好达到最大速度，用g表示重力加速度，则下列说法错误的是()a物块最大速度为b物块最大速度为c在此过程中电阻r放出的热量为d物块达到最大速度时刻，电阻r消耗的功率为解析：当绳上的拉力与物块的重力相等时，物块的速度最大，此时mn杆受到的安培力等于物块的重力，即mg，所以vm，此时r消耗的功率pf安vmmgvm，选项b、d正确；根据能的转化与守恒定律得mghq2mvm2，则q，选项c也正确。答案：a10(双选) (2011山东高考)如图12所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处。磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直。先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用ac表示c的加速度，ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移。图13中正确的是()图12图13解析：c棒在未进入磁场前做自由落体运动，加速度为重力加速度；进入磁场后，d棒开始做自由落体运动，在d棒进入磁场前的这段时间内，c棒运动了2h，此过程c棒做匀速运动，加速度为零；d棒进入磁场后，c、d棒均以相同速度切割磁感线，回路中没有感应电流，它们均只受重力直至c棒出磁场；而且c棒出磁场后不再受安培力，也只受重力。故b正确，a错。d棒自开始下落到2h的过程中，只受重力，机械能守恒，动能与位移的关系是线性的；在c棒出磁场后，d棒切割磁感线且受到比重力大的安培力，完成在磁场余下的2h的位移，动能减小，安培力也减小，合力也减小，在ekdxd图像中ekd的变化趋势越来越慢；在d棒出磁场后，只受重力，机械能守恒，ekdxd图像中的关系又是线性的，且斜率与最初相同，均等于重力。故d正确，c错。答案：bd11.如图14所示，足够长的光滑平行导轨mn、pq倾斜放置，两导轨间距离为l1.0 m，导轨平面与水平面间的夹角为30，磁感应强度为b的匀强磁场垂直于导轨平面向上，导轨的m、p两端连接阻值为r3.0 的电阻，金属棒ab垂直于导轨放置并用细线通过光滑定滑轮与重物相连，金属棒ab的质量m0.20 kg，电阻r0.50 ，重 图14物的质量m0.60 kg，如果将金属棒和重物由静止释放，金属棒沿斜面上滑的距离与时间的关系如表所示，不计导轨电阻，g取10 m/s2。求：时间t(s)00.10.20.30.40.50.6上滑距离(m)00.050.150.350.701.051.40(1)ab棒的最终速度是多少？(2)磁感应强度b的大小是多少？(3)当金属棒ab的速度v2 m/s时，金属棒ab上滑的加速度大小是多少？解析：(1)由表中数据可以看出最终ab棒将匀速运动vm3.5 m/s(2)棒受力如图，由平衡条件可得ftfmgsin30ftmgfbl联立解得：b t。(3)当速度为2 m/s时，安培力f对金属棒ab有：ftfmgsin30ma对重物有mgftma联立上述各式，代入数据得a2.68 m/s2答案：(1)3.5 m/s(2) t(3)2.68 m/s212.如图15所示，两平行长直金属导轨置于竖直平面内，间距为l，导轨上端有阻值为r的电阻，质量为m的导体棒垂直跨放在导轨上，并搁在支架上，导轨和导体棒电阻不计，接触良好，且无摩擦。在导轨平面内