2022屆高考物理一輪復習 第十章 電磁感應 第3講 電磁感應規(guī)律的綜合應用作業(yè) 新人教版

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1、2022屆高考物理一輪復習 第十章 電磁感應 第3講 電磁感應規(guī)律的綜合應用作業(yè) 新人教版 [課時作業(yè)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　單獨成冊　方便使用 [基礎題組] 一、單項選擇題 1.如圖所示是兩個相互連接的金屬圓環(huán)，小金屬環(huán)的電阻是大金屬環(huán)電阻的二分之一，磁場垂直穿過大金屬環(huán)所在區(qū)域．當磁感應強度隨時間均勻變化時，在大環(huán)內產生的感應電動勢為E，則a、b兩點間的電勢差為(　　) A.E　　　　　　　　　 B.E C.E D．E 解析：a、b間的電勢差等于路端電壓，而小環(huán)電阻占電路總電阻的，故Uab＝E，B正確． 答案：B 2.(2018·廣東四校聯(lián)考)如圖所示

2、，在一磁感應強度B＝0.5 T的勻強磁場中，垂直于磁場方向水平放置著兩根相距L＝0.1 m的平行金屬導軌MN和PQ，導軌電阻忽略不計，在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R＝0.3 Ω的電阻．導軌上正交放置著金屬棒ab，其電阻r＝0.2 Ω.當金屬棒在水平拉力作用下以速度v＝4.0 m/s向左做勻速運動時(　　) A．ab棒所受安培力大小為0.02 N B．N、Q間電壓為0.2 V C．a端電勢比b端電勢低 D．回路中感應電流大小為1 A 解析：ab棒產生的電動勢E＝BLv＝0.2 V，電流I＝＝0.4 A，ab棒受的安培力F＝BIL＝0.02 N，A正確，D錯誤；N、Q之間的電壓U

3、＝E＝0.12 V，B錯誤；由右手定則得a端電勢較高，C錯誤． 答案：A 3.如圖所示，在一勻強磁場中有一U形導線框abcd，線框處于水平面內，磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導體桿，它可在ab、cd上無摩擦地滑動．桿ef及線框中導線的電阻都可不計．開始時，給ef一個向右的初速度，則(　　) A．ef將減速向右運動，但不是勻減速 B．ef將勻減速向右運動，最后停止 C．ef將勻速向右運動 D．ef將往返運動 解析：ef向右運動，切割磁感線，產生感應電動勢和感應電流，會受到向左的安培力而做減速運動，直到停止，但不是勻減速，由F＝BIL＝＝ma知，ef做的是加速

4、度減小的減速運動，故A正確． 答案：A 4.如圖所示，有兩根與水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感應強度為B.一根質量為m的金屬桿(電阻忽略不計)從軌道上由靜止滑下，經過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm，則(　　) A．如果B增大，vm將變大 B．如果α增大，vm將變大 C．如果R變小，vm將變大 D．如果m變小，vm將變大 解析：金屬桿從軌道上由靜止滑下，經足夠長時間后，速度達最大值vm，此后金屬桿做勻速運動．桿受重力mg、軌道的支持力N和安培力F，如圖所示．而F＝，對金屬桿有mgsin α

5、＝，即vm＝.由此式可知，B增大，vm減??；α增大，vm增大；R變小，vm變小；m變小，vm變?。虼诉x項A、C、D錯誤，選項B正確． 答案：B 二、多項選擇題 5．(2018·江淮十校聯(lián)考)如圖甲所示，一個匝數(shù)為n的圓形線圈(圖中只畫了2匝)，面積為S，線圈的電阻為R，在線圈外接一個阻值為R的電阻和一個理想電壓表．將線圈放入垂直線圈平面指向紙內的磁場中，磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示．下列說法正確的是(　　) A．0～t1時間內P點電勢低于Q點電勢 B．0～t1時間內電壓表的讀數(shù)為 C．t1～t2時間內R上的電流為 D．0～t2時間內線圈中的電流方向不變 解析：根據(jù)楞

6、次定律可知：0～t1時間內，線圈中感應電流方向為逆時針，所以P點電勢高，A錯誤.0～t1時間內的感應電動勢E＝n·S＝，而電壓表的讀數(shù)是路端電壓，所以U＝·E＝·S，B正確．t1～t2時間內，感應電動勢E′＝n＝n，感應電流I′＝＝，C正確．t1～t2時間內，感應電流的方向為順時針，D錯誤． 答案：BC 6.如圖所示，兩足夠長平行金屬導軌固定在水平面上，勻強磁場方向垂直導軌平面向下，金屬棒ab、cd與導軌構成閉合回路且都可沿導軌無摩擦滑動，兩金屬棒ab、cd的質量之比為2∶1.用一沿導軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd，經過足夠長時間以后(　　) A．金屬棒ab、cd都做勻速運動 B．

7、金屬棒ab上的電流方向是由b向a C．金屬棒cd所受安培力的大小等于 D．兩金屬棒間距離保持不變 解析：對兩金屬棒ab、cd進行受力和運動分析可知，兩金屬棒最終將做加速度相同的勻加速直線運動，且金屬棒ab速度小于金屬棒cd速度，所以兩金屬棒間距離是變大的，由楞次定律判斷金屬棒ab上的電流方向是由b到a，A、D錯誤，B正確；以兩金屬棒整體為研究對象有F＝3ma，隔離金屬棒cd分析，有F－ F安＝ma，可求得金屬棒cd所受安培力的大小F安＝F，C正確． 答案：BC 7.(2018·山西四校聯(lián)考)如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L，軌道電阻不計．在軌道頂端連有一阻值為R

8、的電阻，整個裝置處在一豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻不計的金屬棒從軌道最低位置cd開始，在拉力作用下以初速度v0向右沿軌道做勻速圓周運動至ab處，則該過程中(　　) A．通過R的電流方向由外向內 B．通過R的電流方向由內向外 C．R上產生的熱量為 D．流過R的電荷量為 解析：金屬棒從cd運動至ab處的過程中，閉合回路中的磁通量減小，再由楞次定律及安培定則可知，回路中電流方向為逆時針方向(從上向下看)，則通過R的電流為由外向內，故A對，B錯．通過R的電荷量為q＝＝，D錯．R上產生的熱量為Q＝t＝ ＝，C對． 答案：AC [能力題組] 一、選擇題

9、 8．(2018·河北唐山模擬)如圖所示，在水平光滑的平行金屬導軌左端接一定值電阻R，導體棒ab垂直導軌放置，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中．現(xiàn)給導體棒一向右的初速度，不考慮導體棒和導軌電阻，下列圖線中，導體棒速度隨時間的變化和通過電阻R的電荷量q隨導體棒位移的變化描述正確的是(　　) 解析：導體棒運動過程中受向左的安培力F＝，安培力阻礙棒的運動，速度減小，由牛頓第二定律得棒的加速度大小a＝＝，則a減小，v-t圖線斜率的絕對值減小，故B項正確，A項錯誤．通過R的電荷量q＝＝x，可知C、D項錯誤． 答案：B 9.如圖所示，一足夠長的光滑平行金屬軌道，軌道平面與水平面成θ角，上端與

10、一電阻R相連，處于方向垂直軌道平面向上的勻強磁場中．質量為m、電阻為r的金屬桿ab，從高為h處由靜止釋放，下滑一段時間后，金屬桿開始以速度v勻速運動直到軌道的底端．金屬桿始終保持與軌道垂直且接觸良好，軌道的電阻及空氣阻力均可忽略不計，重力加速度為g.則(　　) A．金屬桿加速運動過程中的平均速度為 B．金屬桿加速運動過程中克服安培力做功的功率大于勻速運動過程中克服安培力做功的功率 C．當金屬桿的速度為時，它的加速度大小為 D．整個運動過程中電阻R產生的焦耳熱為mgh－mv2 解析：對金屬桿分析知，金屬桿ab在運動過程中受到重力、軌道支持力和安培力作用，先做加速度減小的加速運動，后做勻

11、速運動，因金屬桿加速運動過程不是勻加速，故其平均速度不等于，A錯誤．當安培力等于重力沿斜面的分力，即mgsin θ＝時，桿ab開始勻速運動，此時v最大，安培力最大，故勻速運動時克服安培力做功的功率大，B錯誤；當金屬桿速度為時，F(xiàn)安＝＝mgsin θ，所以F合＝mgsin θ－F安＝mgsin θ＝ma，得a＝，C正確；由能量守恒可得mgh－mv2＝Qab＋QR，即mgh－mv2應等于電阻R和金屬桿上產生的總焦耳熱，D錯誤． 答案：C 10.(多選)如圖所示，有一個磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，一半徑為r、電阻為2R的金屬圓環(huán)放置在磁場中，金屬圓環(huán)所在的平面與磁場垂直．金屬

12、桿Oa一端可繞環(huán)的圓心O旋轉，另一端a擱在環(huán)上，電阻值為R；另一金屬桿Ob一端固定在O點，另一端b固定在環(huán)上，電阻值也是R.已知Oa桿以角速度ω勻速旋轉，所有接觸點接觸良好，Ob不影響Oa的轉動，則下列說法正確的是(　　) A．流過Oa的電流可能為 B．流過Oa的電流可能為 C．Oa旋轉時產生的感應電動勢的大小為Bωr2 D．Oa旋轉時產生的感應電動勢的大小為Bωr2 解析：Oa旋轉時產生的感應電動勢的大小為E＝Bωr2，D正確，C錯誤；當Oa旋轉到與Ob共線但不重合時，等效電路如圖甲所示，此時有Imin＝＝，當Oa與Ob重合時，環(huán)的電阻為0，等效電路如圖乙所示，此時有Imax＝＝，

13、所以≤I≤，A、B正確． 答案：ABD 二、非選擇題 11．(2018·北京東城模擬)如圖所示，兩根足夠長平行金屬導軌MN、PQ固定在傾角θ＝37°的絕緣斜面上，頂部接有一阻值R＝3 Ω的定值電阻，下端開口，軌道間距L＝1 m．整個裝置處于磁感應強度B＝2 T的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向上．質量m＝1 kg的金屬棒ab置于導軌上，ab在導軌之間的電阻r＝1 Ω，電路中其余電阻不計．金屬棒ab由靜止釋放后沿導軌運動時始終垂直于導軌，且與導軌接觸良好．不計空氣阻力影響．已知金屬棒ab與導軌間動摩擦因數(shù)μ＝0.5，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2.

14、 (1)求金屬棒ab沿導軌向下運動的最大速度vm； (2)求金屬棒ab沿導軌向下運動過程中，電阻R上的最大電功率PR； (3)若從金屬棒ab開始運動至達到最大速度過程中，電阻R上產生的焦耳熱總共為1.5 J，求流過電阻R的總電荷量q. 解析：(1)金屬棒由靜止釋放后，沿斜面做變加速運動，加速度不斷減小，當加速度為零時有最大速度vm 由牛頓第二定律有mgsin θ－μmgcos θ－F安＝0 F安＝BIL I＝ E＝BLvm 由以上各式代入數(shù)據(jù)解得vm＝2.0 m/s. (2)金屬棒以最大速度vm勻速運動時，電阻R上的電功率最大，此時PR＝I2R，解得PR＝3 W. (3)設

15、金屬棒從開始運動至達到最大速度過程中，沿導軌下滑距離為x 由能量守恒定律得 mgxsin θ＝μmgxcos θ＋QR＋Qr＋mv 根據(jù)焦耳定律有＝ 聯(lián)立解得x＝2.0 m 根據(jù)q＝Δt，＝，＝，ΔΦ＝BLx，解得q＝＝1.0 C. 答案：(1)2.0 m/s　(2)3 W　(3)1.0 C 12.如圖所示，兩電阻不計的足夠長光滑平行金屬導軌與水平面夾角為θ，導軌間距為l，所在平面的正方形區(qū)域abcd內存在有界勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直于斜面向上．將阻值相同、質量均為m的相同甲、乙兩金屬桿放置在導軌上，甲金屬桿處在磁場的上邊界，甲、乙相距l(xiāng).從靜止釋放兩金屬桿的同時，

16、在金屬桿甲上施加一個沿著導軌的外力，使甲金屬桿在運動過程中始終沿導軌向下做勻加速直線運動，且加速度大小為a＝gsin θ，乙金屬桿剛進入磁場時做勻速運動． (1)求每根金屬桿的電阻R的大?。? (2)從剛釋放金屬桿時開始計時，寫出從計時開始到甲金屬桿離開磁場的過程中外力F隨時間t的變化關系式，并說明F的方向． (3)若從開始釋放兩桿到乙金屬桿離開磁場，乙金屬桿共產生熱量Q，試求此過程中外力F對甲做的功． 解析：(1)甲、乙勻加速運動時加速度相同，所以，當乙進入磁場時，甲剛出磁場，乙進入磁場時的速度v＝. 根據(jù)平衡條件有mgsin θ＝. 解得R＝. (2)甲在磁場中運動時，外力F始終等于安培力，F(xiàn)＝，v＝gsin θ·t， 將R＝代入得F＝ t，方向沿導軌向下． (3)乙進入磁場前，甲、乙產生相同熱量，設為Q1，則有F安l＝2Q1， 又F＝F安， 故外力F對甲做的功WF＝Fl＝2Q1. 甲出磁場以后，外力F為零，乙在磁場中，甲、乙產生相同熱量，設為Q2，則有 F安′l＝2Q2， 又F安′＝ mgsin θ，Q＝Q1＋Q2， 解得WF＝2Q－mglsin θ. 答案：(1)　(2)F＝ t，方向沿導軌向下　(3)2Q－mglsin θ