2011课件-高三物理一轮复习 第12章 电磁感应单元评估

2011金版新学案高三物理一轮复习 第12章 电磁感应单元评估 (本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题1(2009年北京顺义模拟)如右图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点O点正下方固定一个水平放置的铝线圈让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是()A在一个周期内，线圈内感应电流的方向改变2次B磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力【答案】C2如右图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时()A环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大【解析】由于电流I减小，闭合金属环的磁通量变小，故环通过减小面积来阻碍磁通量减小，即环有缩小的趋势，A正确【答案】A3如下图所示在虚线空间内有一对彼此平行的金属导轨，宽为L，与水平面的夹角为，导轨电阻不计，在虚线空间内同时分布着垂直导轨平面上的磁感应强度为B的匀强磁场导轨的下端接一定值电阻R，上端通过导线与一对竖直放置的平行金属板相连接，两板间距为d，其间固定着一光滑绝缘直杆，它与水平面也成角，杆上套一带电小球当一电阻也为R的光滑导体棒ab沿导轨以速度v匀速下滑时，小球恰好静止在绝缘直杆上则由此可以判断小球的电性并能求出其荷质比为()A正电荷，2dgtan /BLvcos B正电荷，2dgtan /BLvC负电荷，2dgtan /BLvcos D负电荷，2dgtan /BLv【解析】杆切割磁感线产生的感应电动势为BLv，所以UBLv/2，对球：qU/dmgtan ，联立得q/m2dgtan /BLv，故正确答案为B.【答案】B4(2010年成都市高三摸底测试)如右图所示，电阻R1 、半径r10.2 m的单匝圆形导线框P内有一个与P共面的圆形磁场区域Q、P、Q的圆心相同，Q的半径r20.1 mt0时刻，Q内存在着垂直于圆面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系是B2t(T)若规定逆时针方向为电流的正方向，则线框P中感应电流I随时间t变化的关系图象应该是下图中的()【解析】由法拉第电磁感应定律可得：圆形导线框P中产生的感应电动势为r0.01(V)，再由欧姆定律得：圆形导线框P中产生的感应电流I0.01(A)，其中负号表示电流的方向是顺时针方向故C正确【答案】C5如右图所示，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好的接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后()A导体棒ef的加速度可能大于gB导体棒ef的加速度一定小于gC导体棒ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同D导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒【解析】开关闭合前，导体棒只受重力而加速下滑闭合开关时有一定的初速度v0，若此时F安mg，则F安mgma.若F安2Q，B错误；由能量守恒可知C正确；当导体棒再次回到平衡位置时，其速度vv0，AC间电阻的实际热功率为P，故D错误【答案】AC8如右图所示，一个小矩形线圈从高处自由落下，进入较小的有界匀强磁场，线圈平面和磁场保持垂直设线圈下边刚进入磁场到上边刚进入磁场为A过程；线圈全部进入磁场内运动为B过程；线圈下边刚出磁场到上边刚出磁场为C过程则()A在A过程中，线圈一定做加速运动B在B过程中，线圈机械能不变，并做匀加速运动C在A和C过程中，线圈内电流方向相同D在A和C过程中，通过线圈某截面的电荷量相同【解析】由于线圈从高处落下的高度未知，所以进入磁场时的初速度也不知，故进入磁场时，线圈在安培力和重力的作用下可能加速，也可能匀速或减速B过程中，线圈内不产生感应电流，只受重力作用，所以做匀加速运动，且机械能守恒由楞次定律知，A、C过程中电流方向相反，A过程为逆时针，C过程为顺时针由公式qtt，A和C过程线圈磁通量的变化量相同，故通过线圈某截面的电荷量相同故正确选项为B、D.【答案】BD9如右图所示，水平面内两个足够长光滑平行的金属导轨间距为d，置于垂直于导轨平面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B.质量均为m，电阻均为R的金属棒ab和cd垂直于导轨放置处于静止状态，现给ab棒一个水平向左的瞬时冲量I.下列说法正确的是()A两棒组成的系统动量守恒、机械能守恒B电路在整个过程中产生的电能为C最终稳定后两棒之间距离将减小D电路在整个过程中产生的电热为【解析】两棒组成的系统所受合外力为零，动量守恒，ab棒开始运动后，由于安培力的作用，ab棒做减速运动，cd棒做加速运动，两棒的加速度大小相等并不断减小，直到两棒速度相等，两棒加速度减为零，以后两棒就保持相同速度匀速运动，由于在二者速度达到相等前ab棒速度始终大于cd棒速度，二者距离应该增大，C错；由于存在机械能和电能之间的转化，机械能不守恒，A错；在这个过程中，克服安培力做多少功，就产生多少电能，只有棒ab在二者达到共同速度之前克服安培力做功，设棒ab的初速度为v1，二棒达到的共同速度为v2，则有Imv1，mv12mv2，产生的电能等于ab棒动能的减少，即Emvmv，依以上3个式子可得E，可见B正确；电路在整个过程产生的电热等于系统动能的减少，则Qmv2mv，可见D错【答案】B10两根相距为L的足够长的金属直角导轨水平向下如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下匀速运动重力加速度为g.以下说法正确的是()Aab杆所受拉力F的大小为mgBcd杆所受摩擦力为零Ccd杆向下匀速运动的速度为Dab杆所受摩擦力为2mg【解析】ab杆的速度方向与磁感应强度的方向平行，只有cd杆运动切割磁感线，设cd杆向下运动的速度为v1，根据闭合电路的欧姆定律及法拉第电磁感应定律有：I，EBlv1cd杆只受到竖直向下的重力mg和竖直向上的安培力作用(因为cd杆与导轨间没有正压力，所以摩擦力为零)由平衡条件得：mgBLI解得cd杆向下匀速运动的速度为ab杆的受力如上图所示，根据平衡条件可得：FN2mg，FFf2mg综上所述，选项B、C、D正确【答案】BCD二、非选择题11如右图所示，半径为a的圆环电阻不计，放置在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，环内有一导体棒电阻为r，可以绕环匀速转动将电阻R，开关S连接在环和棒的O端，将电容器极板水平放置，并联在R和开关S两端如右图(1)开关S断开，极板间有一带正电q，质量为m的粒子恰好静止，试判断OM的转动方向和角速度的大小(2)当S闭合时，该带电粒子以g的加速度向下运动，则R是r的几倍？【解析】(1)由于粒子带正电，故电容器上极板为负极，根据右手定则，OM应绕O点逆时针方向转动粒子受力平衡，mgqEBa2当S断开时，UE.解得.(2)当S闭合时，根据牛顿第二定律mgqmgUR解得3.【答案】(1)OM应绕O点逆时针转动(2)312如右图所示，电阻忽略不计的、两根平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3 的定值电阻R.在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d0.5 m导体棒a的质量ma0.2 kg、电阻Ra3 ；导体棒b的质量mb0.1 kg、电阻Rb6 ，它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场取重力加速度g10 m/s2.(不计a、b之间的作用)求：(1)导体棒a、b刚进入磁场时的速度大小有何关系？(2)导体棒所在释放位置M处和N处距L1的高度分别为多少？(3)在整个过程中，电路中产生的焦耳热是多少？【解析】(1)b在磁场中匀速运动时设其运动速度为vb，电阻R与导体棒电阻Ra并联，电路总电阻R1Rb 导体棒b中的电流Ib 由导体棒b在磁场中匀速运动有：BIbLmbg 由以上各式得mbg 导体棒a在磁场中匀速运动时，设其运动速度为va，总电阻R2Ra同理得：mag 由以上各式得：. (2)由运动学公式v22gh和关系式得： 设导体棒b通过磁场所用的时间为t，则有：vavbgt dvbt 联立解得：ham，hb m.(3)因a、b在磁场中做匀速运动，由能量关系知：Wamagd1.0 JWbmbgd0.5 J在整个过程中，电路中产生的焦耳热QWaWb1.5 J.【答案】(1)(2) m m(3)1.5 J13如右图所示，平行光滑U形导轨倾斜放置，倾角为37，导轨间的距离L1.0 m，电阻R0.8 ，导轨电阻不计匀强磁场的方向垂直于导轨平面，磁感强度B1.0 T，质量m0.5 kg、电阻r0.2 的金属棒ab垂直置于导轨上现用沿轨道平面且垂直于金属棒的大小为F5.0 N的恒力，使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行当ab棒滑行0.8 m后速度不变，求：(sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2)(1)金属棒匀速运动时的速度大小；(2)金属棒匀速运动时电阻R上的功率；(3)金属棒从静止起到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量为多少？【解析】(1)当金属棒匀速运动时，由力的平衡条件得：Fmgsin 37BIL由闭合电路欧姆定律得：I联立以上方程解得金属棒匀速运动的速度大小为：v2.0 m/s.(2)当金属棒匀速运动时，金属棒产生的感应电动势为：EBLv回路中的电流强度I电阻R上的电功率为：PI2R解得： P3.2 W.(3)在金属棒滑行s0.8 m的过程中，由动能定理得：Fsmgssin 37W安mv20回路所产生的总热量QW安联立以上方程得：Q0.6 J电阻R上产生的热量为：QRQ0.48 J【答案】(1)2.0 m/s(2)3.2 W(3)0.48 J