【紅對勾】2020高考物理 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用課時作業(yè)

上傳人:艷*** 文檔編號:110949980 上傳時間:2022-06-20 格式:DOC 頁數(shù):10 大?。?49.50KB
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1、課時作業(yè)29 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 時間:45分鐘  滿分:100分 一、選擇題(8×8′=64′) 圖1 1.如圖1所示,兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L,直導(dǎo)線MN垂直跨在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,整個裝置處于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電容器的電容為C,除電阻R外,導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻均不計.現(xiàn)給導(dǎo)線MN一初速度,使導(dǎo)線MN向右運(yùn)動,當(dāng)電路穩(wěn)定后,MN以速度v向右做勻速運(yùn)動時(  ) A.電容器兩端的電壓為零 B.電阻兩端的電壓為BLv C.電容器所帶電荷量為CBLv D.為保持MN勻速運(yùn)動,需對其施加的拉力大小為 解析:當(dāng)導(dǎo)線MN勻速向右運(yùn)動時,導(dǎo)線MN

2、產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定,穩(wěn)定后,對電容器不充電也不放電,無電流產(chǎn)生,故電阻兩端沒有電壓,電容器兩板間的電壓為U=E=BLv,所帶電荷量Q=CU=CBLv,C正確,因勻速運(yùn)動后MN所受合力為0,且此時無電流,故不受安培力即無需拉力便可做勻速運(yùn)動,D錯. 答案:C 2.粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框,原先整個置于有界勻強(qiáng)磁場內(nèi),磁場方向垂直于線框平面,其邊界與正方形線框的邊平行.現(xiàn)使線框沿四個不同方向勻速平移出磁場,如圖2所示,線框移出磁場的整個過程(  ) 圖2 A.四種情況下流過ab邊的電流的方向都相同 B.①圖中流過線框的電量與v的大小無關(guān) C.②圖中線框的電功率與v的大小成

3、正比 D.③圖中磁場力對線框做的功與v2成正比 解析:根據(jù)右手定則或楞次定律可知A正確.流過線框的電量q=It=t==.故B正確.電功率P=Fv=IlB·v=.P正比于v2.故C不正確.磁場力對線框做功W=F·l′=IlB·l′==,W正比于v.故D不正確,正確答案為A、B 答案:AB 圖3 3.(2020·江蘇鹽城調(diào)研)兩金屬棒和三根電阻絲如圖3連接,虛線框內(nèi)存在均勻變化的勻強(qiáng)磁場,三根電阻絲的電阻大小之比R1∶R2∶R3=1∶2∶3,金屬棒電阻不計.當(dāng)S1、S2閉合,S3斷開時,閉合的回路中感應(yīng)電流為I,當(dāng)S2、S3閉合,S1斷開時,閉合的回路中感應(yīng)電流為5I,當(dāng)S1、S3閉

4、合,S2斷開時,閉合的回路中感應(yīng)電流是(  ) A.0           B.3I C.6I D.7I 解析:當(dāng)S1、S2閉合,S3斷開時,閉合回路中感應(yīng)電流為I,則回路的感應(yīng)電動勢為I=;當(dāng)S2、S3閉合,S1斷開時,閉合回路中感應(yīng)電流為5I,5I=;當(dāng)S1、S3閉合,S2斷開時,閉合的回路中感應(yīng)電流是I′==7I,所以D正確. 答案:D 4.(2020·福建高考) 圖4 如圖4所示,固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長直金屬導(dǎo)軌的間距為d,其右端接有阻值為R的電阻,整個裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中.一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置,

5、且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸,桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動距離l時,速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直).設(shè)桿接入電路的電阻為r,導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度大小為 g.則此過程(  ) A.桿的速度最大值為 B.流過電阻R的電量為 C.恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量 D.恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動能的變化量 解析: 圖5 本題考查電磁感應(yīng)中的電路、力與運(yùn)動、能量轉(zhuǎn)換及電量計算等知識點(diǎn);意在考查考生對電磁感應(yīng)電路的分析,電磁感應(yīng)中受力分析和運(yùn)動情況分析以及對電磁感應(yīng)中功能關(guān)系的正確理解

6、和應(yīng)用.A選項中,當(dāng)桿達(dá)到最大速度v時,其受力情況如圖5所示,在水平方向受拉力F、安培力F安=、滑動摩擦力f=μmg,三個力的合力為零:F--μmg=0,解得v=;B選項中,平均電動勢為=,平均電流為==,通過的電量q=·Δt=,而ΔΦ=B·ΔS=Bdl,則q==;C選項中,由動能定理得WF-Wf-W安=ΔEk;D選項中,由前式可得WF-W安=ΔEk+Wf>ΔEk.本題正確選項為BD. 答案:BD 圖6 5.如圖6所示,有兩根和水平面成α角的光滑平行的金屬軌道,上端有可變電阻R,下端足夠長,空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下,經(jīng)過足夠

7、長的時間后,金屬桿的速度會趨于一個最大速度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增大,vm將變大 D.如果m變小,vm將變大 解析:當(dāng)金屬桿速度達(dá)到最大時,其加速度為零,應(yīng)有:mgsinα=BL,由此可判斷,α增大,vm變大,B對.R增大,vm變大,C對.B增大,vm將變小,A錯.m變小,vm將變小,D錯. 答案:BC 圖7 6.如圖7所示,固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導(dǎo)軌不計電阻,但表面粗糙,導(dǎo)軌左端連接一個電阻R,質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直.

8、用水平恒力F把a(bǔ)b棒從靜止起向右拉動的過程中 ①恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能 ②恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 ③克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 ④恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動能之和 以上結(jié)論正確的有(  ) A.①② B.②③ C.③④ D.②④ 解析:在此運(yùn)動過程中做功的力是拉力、摩擦力和安培力,三力做功之和為棒ab動能增加量,其中安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,故選項C正確. 答案:C 圖8 7.如圖8所示,粗細(xì)均勻的電阻絲繞制的矩形導(dǎo)線框abcd處于勻強(qiáng)磁場中,另一種材料的導(dǎo)體棒MN可與導(dǎo)線框保持良好

9、接觸并做無摩擦滑動.當(dāng)導(dǎo)體棒MN在外力作用下從導(dǎo)線框左端開始做切割磁感線的勻速運(yùn)動一直滑到右端的過程中,導(dǎo)線框上消耗的電功率的變化情況可能為(  ) A.逐漸增大 B.先增大后減小 C.先減小后增大 D.先增大后減小,再增大再減小 解析:導(dǎo)體棒MN在框架上做切割磁感線的勻速運(yùn)動,相當(dāng)于電源,其產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相當(dāng)于電源的電動勢E,其電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻r,線框abcd相當(dāng)于外電路,等效電路如圖9所示. 圖9 由于MN的運(yùn)動,外電路的電阻是變化的,設(shè)MN左側(cè)電阻為R1,右側(cè)電阻為R2,導(dǎo)線框的總電阻為R=R1+R2,所以外電路的并聯(lián)總電阻: R外=R1R2/(R1+R2)=R

10、1R2/R 由于R1+R2=R為定值,故當(dāng)R1=R2時,R外最大. 在閉合電路中,外電路上消耗的電功率P外是與外電阻R外有關(guān)的. P外=()2·R外= 圖10 可見,當(dāng)R外=r時,P外有最大值,P外隨R外的變化圖象如圖10所示. 下面根據(jù)題意,結(jié)合圖象討論P(yáng)外變化的情況有: (1)若R外的最大值Rmaxr,且R外的最小值Rminr,則導(dǎo)線框上消耗的電功率是先減小后增大. 綜上所述,B、C、D均可選

11、. 答案:BCD 圖11 8.(2020·安徽高考)如圖11所示,水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,兩個邊長相等的單匝閉合正方形線圈Ⅰ和Ⅱ,分別用相同材料、不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制(Ⅰ為細(xì)導(dǎo)線).兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落,再進(jìn)入磁場,最后落到地面.運(yùn)動過程中,線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界.設(shè)線圈Ⅰ、Ⅱ落地時的速度大小分別為v1、v2,在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2,不計空氣阻力,則(  ) A. v1Q2 D. v1=v2,Q1

12、 解析:設(shè)線圈邊長為l,導(dǎo)線橫截面積為S,電阻率為ρ,密度為ρ0,在進(jìn)入磁場過程中某點(diǎn)速度為v,則a=g-=g-v,而m=ρ0·S·4l,R=ρ,即mR=16ρρ0l2(定值),即a與線圈截面積、線圈質(zhì)量無關(guān),由運(yùn)動學(xué)知識可得v1=v2;設(shè)磁場高度為H,線圈在進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生熱量,全過程由功能關(guān)系得Q=mg(H+h)-mv2,質(zhì)量大的線圈產(chǎn)生熱量多,即Q1

13、磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T,當(dāng)ab以v=5 m/s向右勻速運(yùn)動過程中,求: (1)ab間感應(yīng)電動勢E和ab間的電壓U; (2)所加沿導(dǎo)軌平面的水平外力F的大?。? (3)在2 s時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q. 解析:(1)根據(jù)公式:E=BLv=3 V I=,U=IR=2 V (2)F=F安,F(xiàn)安=BIL=1.2 N (3)2秒內(nèi)產(chǎn)生的總熱量Q等于安培力做的功,Q=F安·v·t=12 J 電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR=Q=8 J 答案:(1)3 V 2 V (2)1.2 N (3)8 J 圖13 10.如圖13所示,電動機(jī)牽引一根原來靜止的、長L為1 m、質(zhì)量m為0.1 k

14、g的導(dǎo)體棒MN上升,導(dǎo)體棒的電阻R為1 Ω,架在豎直放置的框架上,它們處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1 T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與框架平面垂直.當(dāng)導(dǎo)體棒上升h=3.8 m時,獲得穩(wěn)定的速度,導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為2 J,電動機(jī)牽引棒時,電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7 V、1 A,電動機(jī)內(nèi)阻r為1 Ω,不計框架電阻及一切摩擦,求: (1)棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度; (2)棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時間. 解析:(1)電動機(jī)的輸出功率為:P出=IU-I2r=6 W 電動機(jī)的輸出功率就是電動機(jī)牽引棒的拉力的功率,所以有P出=Fv 其中F為電動機(jī)對棒的拉力,當(dāng)棒達(dá)穩(wěn)定速度時F=mg+BI′L 感應(yīng)電流I

15、′== 由①②③式解得,棒達(dá)到的穩(wěn)定速度為v=2 m/s. (2)從棒由靜止開始運(yùn)動至達(dá)到穩(wěn)定速度的過程中,電動機(jī)提供的能量轉(zhuǎn)化為棒的機(jī)械能和內(nèi)能,由能量守恒定律得:P出t=mgh+mv2+Q 解得t=1 s. 答案:(1)2 m/s (2)1 s 11.(2020·廣東高考)如圖14(a)所示,一個電阻值為R,匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路.線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖14(b)所示.圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計.求0至t1時間內(nèi), (1)通過電阻R1上的電流大小和方向; (2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量. 圖14 解析:(1)根據(jù)楞次定律可知,通過R1的電流方向為由b到a. 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中的電動勢為 E=n= 根據(jù)歐姆定律得通過R1的電流為I==. (2)通過R1的電荷量q=It1=,熱量Q=I2R1t1=. 答案:(1) b→a (2) 

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