2011課件-高三物理一輪復習 第三課時 電磁感應的綜合應用練習

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1、2011金版新學案高三物理一輪復習 第三課時 電磁感應的綜合應用練習1(2009年天津卷)如右圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()A棒的機械能增加量B棒的動能增加量C棒的重力勢能增加量 D電阻R上放出的熱量【解析】對金屬棒受力分析可知，設金屬棒重為G、上升高度h，則根據(jù)能量守恒可得：FhW安GhE，即拉力及安培力所做的功的代數(shù)和等于金屬棒機械能的增加量，選項A正

2、確【答案】A2如右圖所示，在空中有一水平方向的勻強磁場區(qū)域，區(qū)域的上下邊緣間距為h，磁感應強度為B.有一寬度為b(bh)、長度為L、電阻為R、質(zhì)量為m的矩形導體線圈緊貼磁場區(qū)域的上邊緣由靜止起豎直下落，當線圈的PQ邊到達磁場下邊緣時，線圈恰好開始做勻速運動設線圈進入磁場過程中產(chǎn)生的熱量為Q1，通過導體截面的電荷量為q1；線圈離開磁場過程中產(chǎn)生的熱量為Q2，通過導體截面的電荷量為q2，則()AQ1Q2BQ1Q2Cq1q2 Dq1t2，根據(jù)上述表達式得：Q1Q2，q1q2，選B、C.【答案】BC3(黃岡質(zhì)檢)如右圖所示，在坐標系xOy中，有邊長為a的正方形金屬線框abcd，其一條對角線ac和y軸重

3、合、頂點a位于坐標原點O處在y軸的右側(cè)的、象限內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁場的上邊界與線框的ab邊剛好完全重合，左邊界與y軸重合，右邊界與y軸平行t0時刻，線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場上邊界的方向穿過磁場區(qū)域取沿abcda的感應電流方向為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應電流i隨時間t變化的圖線是下圖中的()【解析】在d點運動到O點過程中，ab邊切割磁感線，根據(jù)右手定則可以確定線框中電流方向為逆時針方向，即正方向D錯誤；t0時刻，ab邊切割磁感線的有效長度最大，然后逐漸減小，故感應電動勢和感應電流逐漸減小，C錯誤；當cd邊與磁場邊界重合后繼續(xù)運動，cd邊切割磁感線，根據(jù)右手定則可知線

4、框中電流方向為順時針方向，即負方向，B錯誤，A正確【答案】A4如右圖所示，固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導軌不計電阻，但表面粗糙，導軌左端連接一個電阻R，質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導軌上，并與導軌垂直，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，用水平恒力F把ab棒從靜止起向右拉動的過程中，下列說法正確的是()A恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能D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【解析】物體克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，且功的數(shù)值等于電路中產(chǎn)生的電能，C正確

5、；由動能定理知，恒力F、安培力和摩擦力三者的合力做的功等于物體動能的增加量，故A、B錯誤，D正確，也可從能量守恒角度進行判定，即恒力F做的功等于電路中產(chǎn)生的電能、因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能及棒動能的增加【答案】CD5如右圖所示，在水平桌面上放置兩條相距l(xiāng)的平行粗糙且無限長的金屬導軌ab與cd，阻值為R的電阻與導軌的a、c端相連金屬滑桿MN垂直于導軌并可在導軌上滑動，且與導軌始終接觸良好整個裝置放于勻強磁場中，磁場的方向豎直向上，磁感應強度的大小為B.滑桿與導軌電阻不計，滑桿的中點系一不可伸長的輕繩，繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與一質(zhì)量為m的物塊相連，拉滑桿的繩處于水平拉直狀態(tài)現(xiàn)若從靜止開始釋放物塊

6、，用I表示穩(wěn)定后回路中的感應電流，g表示重力加速度，設滑桿在運動中所受的摩擦阻力恒為F，則在物塊下落過程中()A物體的最終速度為B物體的最終速度為C穩(wěn)定后物體重力的功率為I2RD物體重力的最大功率可能大于【解析】本題綜合考查了法拉第電磁感應定律、安培力公式、能量守恒定律、閉合電路歐姆定律和物體的平衡知識由題意分析可知，從靜止釋放物塊，它將帶動金屬滑桿MN一起運動，當它們穩(wěn)定時最終將以某一速度做勻速運動而處于平衡狀態(tài)，設MN的最終速度為v，對MN列平衡方程：Fmg，所以v，所以A正確；又從能量守恒定律角度進行分析，物塊的重力的功率轉(zhuǎn)化為因克服安培力做功而產(chǎn)生的電熱功率和克服摩擦力做功產(chǎn)生熱功率，

7、所以有：I2RFvmgv，所以，v，所以B正確，C錯誤；物塊重力的最大功率為Pmmgvmg，所以D錯誤【答案】AB6如右圖所示，平行金屬導軌與水平面間的傾角為，導軌電阻不計，與阻值為R的定值電阻相連，勻強磁場垂直穿過導軌平面，磁感應強度為B.有一質(zhì)量為m長為l的導體棒從ab位置獲得平行于斜面的，大小為v的初速度向上運動，最遠到達ab的位置，滑行的距離為s，導體棒的電阻也為R，與導軌之間的動摩擦因數(shù)為.則()A上滑過程中導體棒受到的最大安培力為B上滑過程中電流做功發(fā)出的熱量為mv2mgs(sin cos )C上滑過程中導體棒克服安培力做的功為mv2D上滑過程中導體棒損失的機械能為mv2mgssi

8、n 【解析】電路中總電阻為2R，故最大安培力的數(shù)值為.由能量守恒定律可知：導體棒動能減少的數(shù)值應該等于導體棒重力勢能的增加量以及克服安培力做功產(chǎn)生的電熱和克服摩擦阻力做功產(chǎn)生的內(nèi)能其公式表示為：mv2mgssin mgscos Q電熱，則有：Q電熱mv2(mgssin mgscos )，即為安培力做的功導體棒損失的機械能即為安培力和摩擦力做功的和，W損失mv2mgssin .B、D正確【答案】BD7如下圖所示，電阻不計的平行金屬導軌MN和OP放置在水平面內(nèi)MO間接有阻值為R3 的電阻導軌相距d1 m，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度B0.5 T質(zhì)量為m0.1 kg，電阻為r1 的導體棒CD

9、垂直于導軌放置，并接觸良好用平行于MN的恒力F1 N向右拉動CD.CD受摩擦阻力Ff恒為0.5 N求：(1)CD運動的最大速度是多少？(2)當CD到最大速度后，電阻R消耗的電功率是多少？(3)當CD的速度為最大速度的一半時，CD的加速度是多少？【解析】設CD棒運動速度為v，則：導體棒產(chǎn)生的感應電動勢為：EBdv據(jù)全電路歐姆定律有：I則安培力為：F0BdI據(jù)題意分析：當v最大時，有：FF0Ff0聯(lián)立得：Vm8 m/s(2)CD速度最大時同理有：EmBdVmIm而PRmI2mR聯(lián)立得：PRm3 W(3)當CD速度為Vm時有：EBdVm/2IFBid據(jù)牛頓第二定律有：FFFfma聯(lián)立得：a2.5 m

10、/s2【答案】(1)8 m/s(2)3 W(3)2.5 m/s28光滑的平行金屬導軌長為L2 m，兩導軌間距d0.5 m，軌道平面與水平面的夾角為30，導軌上端接一阻值為R0.6 的電阻，軌道所在空間有垂直軌道平面向上的勻強磁場，磁場的磁感應強度B1 T，如右圖所示，有一質(zhì)量m0.5 kg、電阻r0.4 的金屬棒ab，放在導軌最上端，其余部分電阻不計已知棒ab從軌道最上端由靜止開始下滑到最底端脫離軌道的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q10.6 J，取g10 m/s2，試求：(1)當棒的速度v2 m/s時，電阻R兩端的電壓；(2)棒下滑到軌道最底端時速度的大?。?3)棒下滑到軌道最底端時加速度a的大

11、小【解析】(1)當棒的速度v2 m/s時，棒中產(chǎn)生的感應電動勢EBdv1 V此時電路中的電流I1 A所以電阻R兩端的電壓UIR0.6 V.(2)根據(jù)QI2RtR，可知在棒下滑的整個過程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量Q2Q10.4 J設棒到達最底端時的速度為v2，根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，有：mgLsin mvQ1Q2解得：v24 m/s.(3)棒到達最底端時回路中產(chǎn)生的感應電流I22 A根據(jù)牛頓第二定律有：mgsin BI2dma解得：a3 m/s2.【答案】0.6 V(2)4 m/s(3)3 m/s29如圖甲所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的金屬長直導軌，間距為d，處在大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中一

12、根質(zhì)量為m、電阻為r的導體棒ef垂直于P、Q放在導軌上，導體棒ef與P、Q導軌之間的動摩擦因數(shù)為.質(zhì)量為M的正方形金屬框abcd，邊長為L，每邊電阻均為r，用細線懸掛在豎直平面內(nèi)，ab邊水平，線框的a、b兩點通過細導線與導軌相連，金屬框上半部分處在大小為B、方向垂直框面向里的勻強磁場中，金屬框下半部分處在大小也為B、方向垂直框面向外的勻強磁場中，不計其余電阻和細導線對a、b點的作用力現(xiàn)用一電動機以恒定功率沿導軌水平牽引導體棒ef向左運動，從導體棒開始運動計時，懸掛金屬框的細線拉力FT隨時間的變化如圖乙所示求：(1)穩(wěn)定后通過ab邊的電流；(2)穩(wěn)定后導體棒ef運動的速度；(3)電動機的牽引功率

13、P.【解析】(1)取金屬框為研究對象，從t0時刻開始拉力恒定，故電路中電流恒定設ab邊中電流為I1，cd邊中電流為I2，由受力平衡得：BI1LFTMgBI2LFTI1I2(3r)r解得I1.(2)設總電流為I，由閉合電路歐姆定律得：IRrrEBdvI1I2I而I1I2(3r)r，I1解得v.(3)由電動機的牽引功率恒定得PFv對導體棒有：FmgBId由以上各式聯(lián)立解得：P.【答案】(1)(2)(3)10(2009年浙江六校聯(lián)考)導體棒的電阻R2 ，質(zhì)量m0.1 kg，長L0.5 m，導體棒MN架在光滑的金屬框架上，金屬框架與水平面的夾角為30，如圖所示，它們處于磁感應強度B為1 T的勻強磁場中，磁場方向與框架平面垂直.1 s后導體棒沿斜面向上滑行的距離是3 m時，MN剛好獲得穩(wěn)定的速度，電動機牽引棒時，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為5 V、1 A，電動機內(nèi)阻r為1 ，不計框架電阻及一切摩擦，求：(1)導體棒能達到的穩(wěn)定速度；(2)導體棒上產(chǎn)生的熱量【解析】(1)電動機的機械功率PUIIr24 W導體棒在斜面上受力如圖所示，導體棒在拉力F的作用下做加速度越來越小的加速運動，當導體棒達到穩(wěn)定速度時，受力平衡，則mgsin FAF即mgsin 解得v4 m/s.(2)在導體棒上升的過程中能量守恒Ptmgssin mv2QQ1.7 J.【答案】(1)4 m/s(2)1.7 J