【志鸿优化设计】高考物理大一轮复习 9.29 电磁感应中的电路和图象问题 沪科版(1).doc

电磁感应中的电路和图象问题(时间:45分钟满分:100分)课时规范练第51页一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.(2013山东理综,18)将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场,以向里为磁场的正方向,其磁感应强度b随时间t变化的图象如图乙所示。用f表示ab边受到的安培力,以水平向右为f的正方向,能正确反映f随时间t变化的图象是()解析:根据楞次定律,在前半个周期内,圆环内产生的感应电流方向为顺时针,即通过ab边的电流方向为由b指向a,再根据左手定则判断,ab边受到的安培力为水平向左,即负方向。根据法拉第电磁感应定律,前半个周期内ab中的电流为定值,则所受安培力也为定值。结合选项可知b正确。答案:b2.(2013福建理综,18)如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线oo平行,线框平面与磁场方向垂直。设oo下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()解析:在0t1时间内,线框做自由落体运动,t2时刻以后,线框全部进入磁场后做匀加速直线运动,这两段时间内的vt图线均为直线。在t1t2时间内,线框进入磁场的过程中,线框的运动状态与进入磁场时的速度v有关。当线框在磁场中匀速运动时,安培力等于重力,即=mg。若线框的速度v远大于v0,则进入磁场后减速。由-mg=ma可知,加速度减小;若线框速度vv0,但相差不大,则线框进入磁场后可能先减速再匀速,b项正确;若线框的速度v=v0,则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场,d项正确;若线框的速度vv0,但相差不大,则线框进入磁场后可能先加速再匀速;若线框的速度v远小于v0,则线框进入磁场后加速,加速度减小,c项正确。答案:a3.(2013大连24中期中考试)如图所示,为两个有界匀强磁场,磁感应强度大小均为b,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为l,距磁场区域的左侧l处,有一边长为l的正方形导体线框,总电阻为r,且线框平面与磁场方向垂直,现用外力f使线框以速度v匀速穿过磁场区域,以初始位置为计时起点,规定:电流沿逆时针方向时的电动势e为正,磁感线垂直纸面向里时磁通量的方向为正,外力f向右为正。则以下关于线框中的磁通量、感应电动势e、外力f和电功率p随时间变化的图象正确的是()解析:进磁场的过程中=bs=blvt,从垂直纸面向里到向外的过程中=bs=bl2-2blvt,出磁场时=bs=bl2-blvt,选项a错误;进磁场时e=blv,从垂直纸面向里到向外的过程中e=2blv,出磁场时e=blv,选项b错误;进磁场时f=bli=,从垂直纸面向里到向外的过程中f=2bli=,出磁场时,f=bli=,选项c错误;进磁场时p=fv=bliv=,从垂直纸面向里到向外的过程中p=fv=2bliv=,出磁场时,p=fv=bliv=,选项d正确。答案:d4.(2013河南中原名校联考)如图所示,将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状,它通过两个小金属环a、b与长直金属杆导通,在外力f作用下,正弦形金属线可以在杆上无摩擦滑动。杆的电阻不计,导线电阻为r,ab间距离为2l,导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是。在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域,磁场的宽度为l,磁感应强度为b。现在外力f作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动,在运动过程中导线和杆组成的平面始终与磁场垂直。t=0时刻导线从o点进入磁场,直到全部穿过磁场,外力f所做功为()a.b.c.d.解析:进磁场和出磁场的过程中e1=bsv=bvsint,则产生的有效电动势e=,产生的热量为q=t=,当a点离开磁场到点进磁场的过程中e2=bsv=bvlsint,q2=t=,q=q1+q2=,选项c正确。答案:c5.如图,足够长的u形光滑金属导轨平面与水平面成角(0v2,则w,选项c错误;w=,选项d正确。答案:bd二、非选择题(本题共3小题,共52分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)9.(16分)(2013北京丰台二模)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1 m,导轨平面与水平面成=37角,下端连接阻值为r=2 的电阻。磁场方向垂直导轨平面向上,磁感应强度为0.4 t。质量为0.2 kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25。金属棒沿导轨由静止开始下滑。(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8)(1)判断金属棒下滑过程中产生的感应电流方向。(2)求金属棒下滑速度达到5 m/s时的加速度大小。(3)当金属棒下滑速度达到稳定时,求电阻r消耗的功率。解析:(1)由右手定则判断金属棒中的感应电流方向为由a到b。(2)金属棒下滑速度达到5 m/s时产生的感应电动势为e=blv=0.415 v=2 v感应电流为i=a=1 a金属棒受到的安培力为f=bil=0.411 n=0.4 n由牛顿第二定律得:mgsin -mgcos -f=ma解得:a=2 m/s2(3)设金属棒运动达到稳定时,所受安培力为f,棒在沿导轨方向受力平衡mgsin =mgcos +f解得:f=0.8 n此时感应电流为i=a=2 a电路中电阻r消耗的电功率:p=i2r=222 w=8 w答案:(1)感应电流方向为由a到b(2)2 m/s2(3)8 w10.(18分)如图所示,两足够长的平行光滑金属导轨mn、pq相距为l,导轨平面与水平面的夹角=30,导轨电阻不计。磁感应强度为b的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上,长为l的金属棒ab垂直于mn、pq放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m,电阻为r。两金属导轨的上端连接右端电路,电路中r2为一电阻箱,已知灯泡的电阻rl=4r,定值电阻r1=2r,调节电阻箱使r2=12r,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放。(1)求金属棒下滑的最大速度vm。(2)若金属棒下滑的距离为s0时速度恰好达到最大,求金属棒由静止开始下滑2s0的过程中,整个电路产生的电热。(3)改变电阻箱r2的值,当r2为何值时,金属棒匀速下滑时r2消耗的功率最大?最大值为多少?解析:(1)当金属棒匀速下滑时速度最大,此时有,mgsin =f安,f安=bil,i=所以mgsin =其中r总=r+2r+=6r解得,最大速度vm=。(2)由动能定理得,wg-q=解得,放出的电热q=2mgs0sin -=mgs0-(3)金属棒匀速下滑时,有mgsin =bil故总电流i=,为定值r2两端电压u=ii故r2上消耗的功率p2=i2=当r2=4r时,r2消耗的功率最大,最大功率p2m=i2r=答案:(1)(2)mgs0-(3)4r11.(18分)(2014广东惠州高三第一次调研考试理综)如图所示,间距为l的光滑m、n金属轨道水平放置,ab是电阻为r0的金属棒,此棒可紧贴平行导轨滑动。导轨右侧连接一水平放置的平行板电容器,板间距为d,板长也为l,导轨左侧接阻值为r的定值电阻,其他电阻忽略不计。轨道处的磁场方向垂直轨道平面向下,电容器处的磁场垂直纸面向里,磁感应强度均为b。当ab以速度v0向右匀速运动时,一带电荷量大小为q的粒子以某一速度从紧贴a板左侧平行于a板进入电容器内,恰好做匀速圆周运动,并从c板右侧边缘离开。试求: (1)a、c两板间的电压u。(2)带电粒子的质量m。(3)带电粒子的速度v的大小。解析:(1)棒ab向