2019-2020年高三物理二轮复习 第1部分 专题4 电路与电磁感应 第2讲 电磁感应定律的综合应用课时作业集训.doc

2019-2020年高三物理二轮复习 第1部分 专题4 电路与电磁感应 第2讲 电磁感应定律的综合应用课时作业集训一、选择题(13题只有一项符合题目要求，46题有多项符合题目要求)1如图所示，线圈L与小灯泡A并联后接到电源上先闭合开关S，稳定后，通过线圈的电流为I1，通过小灯泡的电流为I2.断开开关S，发现小灯泡闪亮一下再熄灭则下列说法正确的是()AI1I2BI1I2C断开开关前后，通过小灯泡的电流方向不变D断开开关前后，通过线圈的电流方向不变解析：开关S闭合稳定后，因为线圈的电阻较小，由并联电路的特征易知I1I2，A、B错；开关S断开瞬间电源与线圈和小灯泡断开，线圈中的电流要发生突变，所以线圈中会感应出新的电动势阻碍原电流的减小，所以线圈中的电流方向不变，D对；断开瞬间因为线圈相当于电源与灯泡构成一个回路，流过灯泡的电流方向与开始时方向相反，C错答案：D2.(xx海南单科2)如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为.则等于()A.BC1D解析：设折弯前导体切割磁感线的长度为L，BLv；折弯后，导体切割磁感线的有效长度为L L，故产生的感应电动势为BlvBLv，所以，B正确答案：B3.如图所示，质量为m的金属线框A静置于光滑水平面上，通过细绳跨过定滑轮与质量为m的物体B相连，图中虚线内为一水平匀强磁场，d表示A与磁场左边界的距离，不计滑轮摩擦及空气阻力，设B下降h(hd)高度时的速度为v，则以下关系中能够成立的是()Av2ghBv22ghCA产生的热量Qmghmv2DA产生的热量Qmghmv2解析：由于线框在磁场内的运动情况未知，故不能判断v与h的具体关系，故A、B错误；根据题意，线框A进入磁场的过程克服安培力做功，线框A产生的热量为Q，对A、B构成的系统，在B下降h高度的过程中，据能量转化与守恒定律有mgh2mv2Q，故选项C正确答案：C4如图所示，水平铜圆盘与沿其轴线的竖直金属杆固定连接，并可一同绕圆盘中心轴线自由转动a接线柱通过导线与金属杆连通，b接线柱通过电刷与圆盘边缘接触良好 ，方向竖直向下的匀强磁场穿过整个圆盘，则()A若使圆盘沿图示方向转动，b接线柱电势高、a接线柱电势低B若使圆盘沿图示方向转动，a接线柱电势高、b接线柱电势低C若使a接电源正极、b接电源负极，圆盘将沿图示方向转动D若使b接电源正极、a接电源负极，圆盘将沿图示方向转动解析：若使圆盘沿图示方向转动，根据右手定则，切割磁感线的导体相当于电源，在电源内部电流从低电势流到高电势，a接线柱电势高，b接线柱电势低，选项A错误，选项B正确；若a接电源正极、b接电源负极，根据左手定则，圆盘在安培力作用下将沿图示方向转动，选项C正确；若b接电源正极、a接电源负极，根据左手定则，圆盘在安培力作用下将沿与图示方向相反方向转动，选项D错误答案：BC5如图，倾角为的斜面上放置着光滑导轨，金属棒KN置于导轨上，在以ab和cd为边界的区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上在cd左侧的无磁场区域cdPM内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内当金属棒KN在重力作用下从磁场右边界ab处由静止开始向下运动后，则下列说法正确的是()A圆环L有收缩趋势B圆环L有扩张趋势C圆环内产生的感应电流变小D圆环内产生的感应电流不变解析：由于金属棒KN在重力的作用下向下运动，则KNMP回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于轨道平面向外的磁场，随着金属棒向下加速运动，圆环的磁通量将增加，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增加；又由于金属棒向下运动的加速度减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小答案：AC6.有一个粗细均匀、边长为L、电阻为3r的光滑正三角形金属环ABC水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，其俯视图如图所示，一根长为L、电阻为2r的金属棒ab始终紧贴金属环以速度v平行底边BC向顶点A匀速平动，当金属棒运动到图示环的位置(正三角形中位线)时，下列说法中正确的是()Aa、b两点间电势差为UabBLvB环的边BC中的电流为C金属棒所受安培力大小为D外力对金属棒的功率为解析：金属棒运动时切割磁感线，由右手定则可知a点电势高，当运动到图示中位线时，cd相当于电源，产生电动势为EBLv，此时外电路中cAd部分与cBCd部分并联，外电路阻值Rr，金属棒cd中的电流为I，UcdIRBLv，所以UabUcdBLv，A错误；由并联规律知环的边BC中的电流为IBCI，B正确；因金属棒中只有cd部分有电流，故金属棒所受安培力大小为FABI，C错误；因金属棒匀速运动，所以外力与安培力大小相等、方向相反，外力对金属棒的功率为PFv，D正确答案：BD二、非选择题7(xx海南单科13)如图，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速率v匀速向右滑动滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略求：(1)电阻R消耗的功率；(2)水平外力的大小解析：(1)导体切割磁感线运动产生的电动势为EBlv，根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为I，电阻R消耗的功率为PI2R，联立可得P(2)对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡，故有F安mgF，F安BIlBl，故Fmg答案：(1)(2)mg8(xx江苏单科13)做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r5.0 cm，线圈导线的截面积A0.80 cm2，电阻率1.5 m.如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减为零，求：(计算结果保留一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻R；(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E；(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q.解析：(1)由电阻定律R，代入数据解得R6103 (2)感应电动势Er2，代入数据解得E4102 V(3)由焦耳定律得Qt，代入数据解得Q8108 J答案：(1)6103 (2)4102 V(3)8108 J9如图所示，空间存在竖直向上的匀强磁场，现将间距为L1 m的平行导轨放在磁场中，左端接有阻值为R2 的定值电阻，其中导轨由水平轨道和半圆形轨道两部分组成，这两部分在CD处平滑连接，AB为半圆轨道的最高处现将一长度也为L1 m的导体棒MN垂直导轨放在水平轨道上，导体棒的初始位置与CD间的距离为x3 m，导体棒与轨道间的摩擦力可忽略不计，且导体棒始终与轨道垂直并保持良好的接触，导体棒经过衔接处的能量损失忽略不计，导轨的电阻忽略不计已知导体棒的质量为m1 kg、电阻为r1 ，磁感应强度为B1 T，半圆轨道的半径为r01 m，重力加速度g10 m/s2.(1)如果在一外力的作用下使导体棒以v3 m/s的速度匀速运动到CD位置，则该过程中导体棒所受的安培力为多大？(2)如果导体棒从初始位置开始以v13 m/s的速率匀速运动到CD位置，然后以该速率在半圆轨道上做匀速圆周运动，则导体棒从初始位置一直运动到最高点的过程中，导体棒上产生的焦耳热为多少？(结果保留两位小数)解析：(1)由法拉第电磁感应定律得EBLv又由闭合电路的欧姆定律知I导体棒所受安培力FBIL解得F1 N，方向水平向左(2)导体棒在水平轨道上匀速运动，则感应电动势为E1BLv1运动的时间为t11 s则导体棒在水平轨道上运动时系统产生的焦耳热为Q1t13 J导体棒在半圆轨道上运动时产生的感应电动势的瞬时表达式为eEmcos 又感应电动势最大值EmBLv13 V导体棒在半圆轨道上运动的时间t2导体棒在半圆轨道上运动时系统产生的焦耳热Q2t2t21.57 J则整个过程中系统产生的焦耳热QQ1Q24.57 J又Q棒Q则导体棒上产生的焦耳热为Qr1.52 J.答案：(1)1 N水平向左(2)1.52 J10如图所示，间距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面夹角为30，上端N、Q间连接一阻值为R的电阻，金属棒ab与导轨接触良好且垂直导轨放置，金属棒长度为L、电阻为r，ab、cd间的距离为L，cd以下存在磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场现在对棒施加一个平行导轨向下的恒力F，F的大小是棒ab重力的，当棒ab刚通过cd时恰好做匀速运动，此时突然只将力F反向，经过一段时间后金属棒静止，已知重力加速度为g，求：(1)金属棒的质量；(2)金属棒通过cd后向下运动的最大距离；(3)整个过程中电阻R上产生的焦耳热解析：(1)金属棒从静止开始在磁场外做匀加速运动，通过的距离为L，其加速度满足Fmgsin 30ma，而Fmg，联立得ag所以金属棒进入磁场时的速度为v1因金属棒刚进入磁场就做匀速运动，所以安培力FA1Fmgsin 30mgFA1BI1L联立得m .(2)若进入磁场瞬间拉力反向，因Fmg，所以导体棒所受合力等于其所受的安培力，有FABILma取极短时间t，则有xvt，a代入并化简得mv设金属棒离开cd后向下运动的最大距离为x，则由累积法知mv联立解得x2L.(3)金属棒进入磁场前，电阻R中没有电流，不产生焦耳热从金属棒进入磁场到最终静止过程中，由动能定理知WGWFW安0mv由功能关系知Q总W安，而Q总QRQr，由串联规律知联立解得QR.答案：(1) (2)2L(3)