2019-2020年高考物理一轮复习 9.3电磁感应规律的综合应用课时提升作业 沪科版选修3-2.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 9.3电磁感应规律的综合应用课时提升作业 沪科版选修3-2选择题(本题共8小题,16题每小题6分,7、8题每小题7分,共50分。多选题已在题号后标出)1.(多选)用均匀导线做成的正方形线圈边长为l,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示,当磁场以的变化率增强时,则()A.线圈中感应电流方向为acbdaB.线圈中产生的电动势E=C.线圈中a点电势高于b点电势D.线圈中a、b两点间的电势差为2.(多选)(xx江门模拟)如图所示,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2,螺线管导线电阻r=1,电阻R=4,磁感应强度B随时间变化的B-t图像如图所示(以向右为正方向),下列说法正确的是()A.电阻R的电流方向是从A到CB.感应电流的大小保持不变C.电阻R两端的电压为6VD.C点的电势为4.8V3.(xx安庆模拟)如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab,导轨的一端连接电阻R,其他电阻均不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下,ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动的过程中()A.随着ab运动速度的增大,其加速度也增大B.外力F对ab做的功等于电路中产生的电能C.外力F做功的功率始终等于电路中的电功率D.克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能4.(xx新课标全国卷)如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。下列v-t图像中,可能正确描述上述过程的是()5.(xx大纲版全国卷)纸面内两个半径均为R的圆相切于O点,两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转,角速度为。t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,如图所示。若选取从O指向A的电动势为正,下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是()6.(xx泰安模拟)如图所示,间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端用一阻值为R的电阻连接,导轨上横跨一根质量为m、电阻也为R的金属棒,金属棒与导轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现使金属棒以初速度v0沿导轨向右运动,若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q。下列说法正确的是()A.金属棒在导轨上做匀减速运动B.整个过程中电阻R上产生的焦耳热为C.整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为D.整个过程中金属棒克服安培力做功为7.如图所示,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b和下边界d水平。在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平。线圈从水平面a开始下落。已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离。若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时,线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd,则()A.FdFcFbB.FcFdFbFdD.FcFb0代表圆盘逆时针转动。已知：R=3.0,B=1.0T,r=0.2m。忽略圆盘、电流表和导线的电阻。(1)根据图乙写出ab、bc段对应的I与的关系式;(2)求出图乙中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc;(3)分别求出ab、bc段流过P的电流IP与其两端电压UP的关系式。强化点2：动力学问题3.如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框,在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。导线框在水平向右的恒力作用下由静止开始向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,速度大小为v1,随后导线框进入并通过磁场区域。线框右边刚离开磁场时,线框速度大小也为v1,下列v -t图像中,可能正确描述线框穿越磁场过程的是()4.(多选)如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点,使其向上运动。若b始终保持静止,则它所受摩擦力可能()A.变为0B.先减小后不变C.等于FD.先增大再减小强化点3：能量问题5.(多选)(xx扬州模拟)如图所示,平行金属导轨与水平面间的夹角为,导轨电阻不计,与阻值为R的定值电阻相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度为B。有一质量为m、长为l的导体棒从ab位置获得平行于斜面的、大小为v的初速度向上运动,最远到达ab的位置,滑行的距离为s,导体棒的电阻也为R,与导轨之间的动摩擦因数为。则()A.上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B.上滑过程中电流做功放出的热量为mv2-mgs(sin+cos)C.上滑过程中导体棒克服安培力做的功为mv2D.上滑过程中导体棒损失的机械能为mv2-mgssin答案解析素能全练1.【解析】选A、B。由楞次定律可知A对;由法拉第电磁感应定律得：E=S=,B对;acb部分等效为电源,其等效电路如图所示,故C错;而Uab=,D错。2.【解析】选B、D。由楞次定律,电阻R的电流方向是从C到A,选项A错误。由于磁感应强度均匀增大,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律,感应电流的大小保持不变,选项B正确。螺线管内产生的感应电动势E=nS=15002010-42V=6 V,电流I=1.2A,电阻R两端的电压为U=IR=4.8V,C点的电势为4.8V,选项C错误,D正确。3.【解析】选D。由牛顿第二定律可得F-=ma,棒向右做加速度减小的加速运动,A错。由于在达到最终速度前F,力F做的功等于电路中获得的电能与金属棒的动能之和,则F的功率大于克服安培力做功的功率,即电功率,电路中获得的电能等于克服安培力所做的功。B、C错,D正确。4.【解题指南】解答本题可按以下思路进行：(1)通过导线框的磁通量变化时,导线框有感应电流,感应电流在磁场中产生安培力阻碍导线框运动;(2)速度变化会导致感应电流变化,受到的安培力也随之变化,影响到加速度变化。【解析】选D。导线框开始进入磁场过程,通过导线框的磁通量增大,有感应电流,进而受到与运动方向相反的安培力作用,速度减小,感应电动势减小,感应电流减小,安培力减小,导线框的加速度减小,v-t图线的斜率减小;导线框全部进入磁场后,磁通量不变,无感应电流,导线框做匀速直线运动;导线框从磁场中出来过程,有感应电流,又会受到安培力阻碍作用,速度减小,加速度减小。选项A表示匀速运动,不符合题意;选项B表示先匀减速再匀速最后匀减速,也不符合题意,选项C表示加速度减小的减速运动,不符合题意,正确选项为D。5.【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析：(1)根据右手定则可判断OA两端电势的高低。(2)利用公式E=BLv分析感应电动势的大小。(3)确定出导体杆切割磁感线的有效长度。【解析】选C。导体杆切割磁感线的有效长度为L=2Rsint,平均速度=2Rsint,则感应电动势E=BL=2BR2sin2t,再根据右手定则可知,开始时A端为电源正极,故选C。【加固训练】如图所示,等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场,它的底边在x轴上且长为2L,高为L。纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域,在t=0时刻恰好位于图中所示的位置。以顺时针方向为导线框中电流的正方向,在下面四幅图中能够正确表示电流位移(I-x)关系的是()【解析】选C。线框匀速穿过L的过程中,有效长度l均匀增加,由E=Blv知,电动势随位移均匀变大,x=L处电动势最大,电流I最大;从x=L至x=1.5L过程中,框架两边都切割磁感线,总电动势减小,电流减小;从x=1.5L至x=2L,左边框切割磁感线产生感应电动势大于右边框,故电流反向且增大;x=2L至x=3L过程中,只有左边框切割磁感线,有效长度l减小,电流减小。综上所述,只有C项符合题意。6.【解析】选D。由牛顿第二定律可得=ma,金属棒做a减小的减速运动,A错。由能量守恒定律可知,克服安培力做功等于电阻R和金属棒上产生的焦耳热之和,W安=mv2=Q,因此B错,D正确。整个过程中通过金属棒的电量q=,得金属棒位移x=,C错。7.【解题指南】由于线圈上下边距离很短,因此线圈在磁场中有一段只受重力的匀加速运动过程,即到达d的速度肯定大于到达b的速度。【解析】选D。从a到b线圈做自由落体运动,线圈全部进入磁场后,穿过线圈的磁通量不变,线圈中无感应电流,因而也不受磁场力,即Fc=0;从b到d线圈继续加速,vdvb,当线圈在进入和离开磁场时,穿过线圈的磁通量变化,线圈中产生感应电流,受磁场力作用,其大小为F=BIl=B l=,因为vdvb,所以FdFbFc,选项D正确。【总结提升】用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”,具体思路如下：(1)先进行“源”的分析分离出电路中由电磁感应所产生的电源,求出电源参数E和r;(2)再进行“路”的分析分析电路结构,弄清串、并联关系,求出相关部分的电流大小,以便求解安培力;(3)然后是“力”的分析分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况,尤其注意其所受的安培力;(4)接着进行“运动”状态的分析根据力和运动的关系,判断出正确的运动模型。8.【解析】选C、D。沿水平方向,ab棒受向右的恒力F、向左的摩擦力Ff和安培力F安,随棒速度的增大,安培力增大,合力F-Ff-F安减小,但速度在增大,最终可能达到最大速度。从功能关系来看,棒克服安培力做功等于其他形式的能转化成的电能,C正确;由动能定理知,恒力F、安培力和摩擦力三者的合力做的功等于金属棒动能的增加量,故A、B错误,D正确;也可从能量守恒角度进行判定,即恒力F做的功等于电路中产生的电能、因摩擦而产生的内能及棒动能的增加之和。强化专练1.【解题指南】解答本题可按以下思路进行：(1)根据右手定则判断感应电流的方向。(2)由E=BLv来判断感应电动势的大小。【解析】选C。根据右手定则可知金属杆中感应电流的方向由NM,所以电阻R中的电流方向是ac;由E=BLv,其他条件不变,磁感应强度变为原来的2倍,则感应电动势也变为原来的2倍。故C正确,A、B、D错误。2.【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析：(1)直接根据图像求出各段的斜率。(2)圆盘逆时针转动切割磁感线产生感应电动势。(3)结合电子元件的单向导电和电路特点分析各段的电流和电压关系。【解析】(1)根据题图乙可求得ab段斜率kab=故ab段：I=A(-45rad/s15rad/s)bc段斜率kbc=故bc段：I=I0+,把b点的坐标=15rad/s,I=0.1A代入可求得I0=-0.05A故bc段有：I=(-0.05+)A(15rad/s45rad/s)(2)圆盘逆时针转动切割磁感线产生感应电动势E=Br2,得E=0.02当=15rad/s时,E=0.3V;当=45rad/s时,E=0.9V。由于圆盘电阻忽略不计,故Ub=0.3V,Uc=0.9V。(3)ab段：由右手定则,可判断加在P的电压是反向电压,故IP=0,对应于c点P导通,通过电流表的电流I=+=A+A=0.4 A解得：RP=9所以对应bc段流过P的电流IP=A。答案：(1)ab段：I=A(-45rad/s15rad/s)bc段：I=(-0.05+)A(15rad/s45rad/s)(2)0.3V0.9V(3)ab段：IP=0bc段：IP=A3.【解析】选C。由于磁场宽度大于线框宽度,当线框全部位于磁场内时,磁通量不变,线框中没有感应电流,在恒定拉力作用下,线框一定做匀加速运动,又因为线框右边进入和离开磁场时的速度大小相等,故线框右边穿过磁场的过程一定先减速后加速,且加速过程为匀加速,故只有C正确。4.【解析】选A、B。a棒受恒定的拉力作用,随着速度的增大,安培力增大,因此,a做加速度减小的加速运动。当a加速度为0后匀速运动,所以a所受安培力先增大后不变。由于a、b所受安培力大小相等,所以b所受安培力先增大后不变,由于b始终保持静止,故b所受摩擦力先减小后不变,选项B正确;若b所受安培力等于其重力沿斜面向下的分力,则b所受摩擦力为零,选项A正确。5.【解析】选B、D。上滑过程中,开始时导体棒的速度最大,受到的安培力最大为,A错;根据能量守恒,上滑过程中电流做功放出的热量为mv2-mgs(sin+cos),B对;上滑过程中导体棒克服安培力做的功等于产生的热,也是mv2-mgs(sin+cos),C错;上滑过程中导体棒损失的机械能为mv2-mgssin,D对。