2018高考物理第一轮复习 专题 电磁感应规律的综合应用同步练习 鲁科版.doc

电磁感应规律的综合应用 模拟试题 答题时间 50分钟 1 如图所示 一根长导线弯曲成 通以直流电 I 正中间用绝缘线悬挂一金属环 C 环 与导线处于同一竖直平面内 在电流 I增大的过程中 下列叙述正确的是 A 金属环中无感应电流产生 B 金属环中有逆时针方向的感应电流 C 悬挂金属环 C的竖直线中拉力变大 D 金属环 C仍能保持静止状态 2 如图所示 ab cd为两根水平放置且相互平行的金属轨道 相距L 左右两端各连接一个阻 值均为R 的定值电阻 轨道中央有一根质量为m的导体棒 MN垂直放在两轨道上 与两轨道接触良好 棒及轨道的电阻不计 整个装置处于竖直向下 的匀强磁场中 磁感应强度大小为B 棒MN在外驱动力作用下做简谐运动 其振动周期为T 振幅为A 通过中心位置时的速度为v 0 则驱动力对棒做功的平均功率为 A 20mvT B 20BLvR C 28BLATR D 20BLvR 3 如图所示 在方向竖直向上的磁感应强度为 B的匀强磁场中 有两条足够长的平行金属导轨 其电阻不计 间距为 L 导轨平面与磁场方向垂直 ab cd为两根垂直导轨放置的 电阻 都为 R 质量都为 m的金属棒 棒 cd用能承受最大拉力为 T0的水平细线拉住 棒 cd与导轨间 的最大静摩擦力为 f 棒 ab与导轨间的摩擦不计 在水平拉力 F的作用下以加速度 a由静止开始向右做匀加速直 线运动 求 1 线断以前水平拉力 F随时间 t的变化规律 2 经多长时间细线将被拉断 4 如图甲所示 光滑且足够长的平行金属导轨 MN PQ固定在同一水平面上 两导轨间距 L 0 2 m 电阻 R 0 4 导轨上停放一质量 m 0 1kg 电阻 r 0 1 的金属杆 导轨电阻可忽略不 计 整个装置处于磁感应强度 B 0 5T的匀强磁场中 磁场方向竖直向下 现用一外力 F沿水 平方向拉杆 使之由静止开始运动 若理想电压表的示数 U随时间 t变化的关系如图乙所示 求 金属杆在5s末时的运动速度 第4s末时外力 F的瞬时功率 FVRMNPQ Vt s1234560 3 甲 乙 5 如图 光滑平行的水平金属导轨 MN PQ相距 l 在 M点和 P点间接一个阻值为 R的电阻 在两 导轨间 OO1O1 O 矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下 宽为 d的匀强磁场 磁感强度为 B 一质量为 m 电阻为 r的导体棒 ab 垂直搁在导轨上 与磁场左边界相距 d0 现用一大小 为 F 水平向右的恒力拉 ab棒 使它由静止开始运动 棒 ab在离开磁场前已经做匀速直线运 动 棒 ab与导轨始终保持良好的接触 导轨电阻不计 求 1 棒 ab在离开磁场右边界时的速度 2 棒 ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能 3 试分析讨论 ab棒在磁场中可能的运动情况 6 一电阻为 R的金属圆环 放在匀强磁场中 磁场与圆环所在平面垂直 如图 a 所示 已知通过圆环的磁通量随时间 t的变化关系如图 b 所示 图中的最大磁通量 0和变化周 期 T都是已知量 求 1 在 t 0到 4T 的时间内 通过金属圆环某横截面的电荷量q 2 在 t 0到 t 2T的时间内 金属环所产生的电热Q 7 如图 甲 所示 一正方形金属线框放置在绝缘的光滑水平面上 并位于一竖直向下的有 界匀强磁场区域内 线框的右边紧贴着磁场的边界 从 t 0时开始 对线框施加一水平向 右的外力 F 使线框从静止开始做匀加速直线运动 在 1时刻穿出磁场 已知外力 F随时间变化的图像如图 乙 所示 且线框的质量 m 电阻 R 图 乙 中的 0F 1t均为已知量 试求出两个与上述过程有关的电磁学物理量 即由上述已知量表达的关系式 8 如图 1 所示 一个足够长的 U 形金属导轨NMPQ固定在水平面内 MN PQ两导轨间的 宽为L 0 50m 一根质量为m 0 50kg的均匀金属导体棒ab静止在导轨上且接触良好 abMP恰好围成一个正 方形 该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中 ab棒的电阻为R 0 10 其他各部分电阻均不计 开始时 磁感应强度B 0 0 50T 1 若保持磁感应强度B 0的大小不变 从t 0时刻开始 给ab棒施加一个水平向右的 拉力 使它做匀加速直线运动 此拉力T的大小随时间t变化关系如图 2 所示 求匀加速运动的加速度及ab棒与导轨间的滑动摩擦力 2 若从某时刻t 0开始 调动磁感应强度的大小使其以 Bt 0 20 T s的变化率均匀增加 求经过多长时间ab棒开始滑动 此时通过ab棒的电流大小和方向如何 ab棒与导轨间的最 大静摩擦力和滑动摩擦力相等 9 如图所示 一半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场 磁场方向垂直于导线框所在平面 导 线框的左端通过导线接一对水平放置的平行金属板 两板间的距离为d 板长为l t 0时 磁场的磁感应强度B从B 0开始均匀增大 同时 在板2的左端且非常靠近板2的位置有一质量 为m 带电量为 q的液滴以初速度v 0水平向右射入两板间 该液滴可视为质点 要使该液滴能从两板间射出 磁感应强度随时间的变化率K应满足什么条件 要使该液滴能从两板间右端的中点射出 磁感应强度B与时间t应满足什么关系 试题答案 1 BCD 2 B 3 1 在时刻 t 棒的速度 v a t 棒中感应电动势为 E B L v B L a t 棒中的感应电流为 I R2 由牛顿第二定律 F BIL ma 得 F mat 2 细线拉断时满足 BIL f T0 ftRaLB T0 t f20 4 电压表的示数为 U5 0 2V 由闭合电路欧姆定律得 5rRE 55BLv 联立以上三式得 v5 2 5m s 由乙图可知 R两端电压随时间均匀变化 所以电路中的电流也随时间均匀变化 由 闭合电路欧姆定律知 棒上产生的电动势也是随时间均匀变化的 因此由 E BLv可知 金属 杆所做的运动为匀变速直线运动 由 问中的 式有 5atv 所以 25m s 0t 所以4s末时的速度 4 av 所以4s末时电路中的电流为 A4 0 rRBLvI 因 maF N09 maBILF 5 1 ab棒离开磁场右边界前做匀速运动 速度为 mv 则有 mElv EIRr 对 ab棒 F BIl 0 解得 2 mRrvBl 2 由能量守恒可得 201 mFdWv 电 解得 204RrWBl 电 3 设棒刚进入磁场时速度为 v 由 201Fdm 可得 0v 棒在进入磁场前做匀加速直线运动 在磁场中运动可分三种情况讨论 若 02 FdRrmBl 或 402 dBlFmRr 则棒做匀速直线运动 若 02 rl 或 F 402 lr 则棒先加速后匀速 若 02 FdRrmBl 或 F 402 dBlmRr 则棒先减速后匀速 6 1 由磁通量随时间变化的图线可知在 t 0到 4T 时间内 环中的感应电动势 E1 t 在以上时段内 环中的电流为 I 1 RE 则在这段时间内通过金属环某横截面的电量 q I 1 t 联立求解得 q0 2 在 4Tt 到 2t和在 43Tt 到 t T时间内 环中的感应电动势 E 1 0 在 2t和在 3t时间内 环中的感应电动势 E 3 T04 由欧姆定律可知在以上时段内 环中的电流为 I 3 R0 在t 0到t 2T时间内金属环所产生的电热 Q 2 I 12 R t 3 I 32 R t 3 联立求解得 Q RT 2016 7 据题意知 线框运动的加速度 0Fam 线框离开磁场时的速度 1vt 线框的边长 2l 线框离开磁场时所受到的磁场力 BFIl 离开磁场时线框中的感应电动势 Ev 离开磁场时线框中的感应电流 R 由牛顿定律知 03Bma 联立求解可得 325018Ft 离开磁场时线框中的感应电动势 201tE 离开磁场时线框中的感应电流 tImR 在拉出过程中通过线框某截面的电量 2301FtBlQ 8 1 由图像可得到拉力t的大小随时间变化的函数表达式为 032 5Ttt 当ab棒匀加速运动时 根据牛顿第二定律有 T f B 0Il ma 因为I B 0lv R v at 联立可解得 2BlaTfmtR 将数据代入 可解得a 4m s 2 f 1N 2 以ab棒为研究对象 当磁感应强度均匀增大时 闭合电路中有恒定的感应电流I 以ab 棒为研究对象 它受到的安培力逐渐增大 静摩擦力也随之增大 当磁感应强度增大 到ab所受安培力F与最大静摩擦力f m相等时开始滑动 02 50 mBIlfttTEIRBlt 由以上各式求出 经时间t 17 5s后ab棒开始滑动 此时通过ab棒的电流大小为I 0 5A 根据楞次定律可判断出 电流的方向为从b到a 9 参考答案 1 由题意可知 板1为正极 板2为负极 两板间的电压U BSKtt 而 S r 2 带电液滴受的电场力 F qE qUd 故 F mg qd mg ma a Um g 讨论 一 若 a 0 液滴向上偏转 做类似平抛运动 y 221 qatgtd 当液滴刚好能射出时 有 l v 0t t 0lv y d 故 d 2at1 20lgmqU 由 得 K 1 22 vdrql 要使液滴能射出 必须满足 y d 故 K K 1 二 若 a 0 液滴不发生偏转 做匀速直线运动 此时 a qUmd g 0 由 得 K 2 mgdrq 液滴能射出 必须满足K K 2 三 若 a 0 液滴将被吸附在板2上 综上所述 液滴能射出 K应满足 2022 vdmgdgrqrl 11 2 B B 0 Kt 当液滴从两板中点射出时 满足条件一的情况 则 用 d替代 式中的d 202 vdmKgrql 12 即 tlrB2020 13