2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 第3講 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用作業(yè) 新人教版

2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 第3講 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用作業(yè) 新人教版課時(shí)作業(yè)單獨(dú)成冊(cè)方便使用基礎(chǔ)題組一、單項(xiàng)選擇題1.如圖所示是兩個(gè)相互連接的金屬圓環(huán)，小金屬環(huán)的電阻是大金屬環(huán)電阻的二分之一，磁場(chǎng)垂直穿過(guò)大金屬環(huán)所在區(qū)域當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí)，在大環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為()A.EB.EC.E DE解析：a、b間的電勢(shì)差等于路端電壓，而小環(huán)電阻占電路總電阻的，故UabE，B正確答案：B2.(2018·廣東四校聯(lián)考)如圖所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向水平放置著兩根相距L0.1 m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R0.3 的電阻導(dǎo)軌上正交放置著金屬棒ab，其電阻r0.2 .當(dāng)金屬棒在水平拉力作用下以速度v4.0 m/s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)()Aab棒所受安培力大小為0.02 NBN、Q間電壓為0.2 VCa端電勢(shì)比b端電勢(shì)低D回路中感應(yīng)電流大小為1 A解析：ab棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBLv0.2 V，電流I0.4 A，ab棒受的安培力FBIL0.02 N，A正確，D錯(cuò)誤；N、Q之間的電壓UE0.12 V，B錯(cuò)誤；由右手定則得a端電勢(shì)較高，C錯(cuò)誤答案：A3.如圖所示，在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形導(dǎo)線框abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場(chǎng)與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿，它可在ab、cd上無(wú)摩擦地滑動(dòng)桿ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì)開(kāi)始時(shí)，給ef一個(gè)向右的初速度，則()Aef將減速向右運(yùn)動(dòng)，但不是勻減速Bef將勻減速向右運(yùn)動(dòng)，最后停止Cef將勻速向右運(yùn)動(dòng)Def將往返運(yùn)動(dòng)解析：ef向右運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，會(huì)受到向左的安培力而做減速運(yùn)動(dòng)，直到停止，但不是勻減速，由FBILma知，ef做的是加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，故A正確答案：A4.如圖所示，有兩根與水平方向成角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長(zhǎng)，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿(電阻忽略不計(jì))從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨近于一個(gè)最大速度vm，則()A如果B增大，vm將變大B如果增大，vm將變大C如果R變小，vm將變大D如果m變小，vm將變大解析：金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，速度達(dá)最大值vm，此后金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)桿受重力mg、軌道的支持力N和安培力F，如圖所示而F，對(duì)金屬桿有mgsin ，即vm.由此式可知，B增大，vm減小；增大，vm增大；R變小，vm變小；m變小，vm變小因此選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確答案：B二、多項(xiàng)選擇題5(2018·江淮十校聯(lián)考)如圖甲所示，一個(gè)匝數(shù)為n的圓形線圈(圖中只畫(huà)了2匝)，面積為S，線圈的電阻為R，在線圈外接一個(gè)阻值為R的電阻和一個(gè)理想電壓表將線圈放入垂直線圈平面指向紙內(nèi)的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示下列說(shuō)法正確的是()A0t1時(shí)間內(nèi)P點(diǎn)電勢(shì)低于Q點(diǎn)電勢(shì)B0t1時(shí)間內(nèi)電壓表的讀數(shù)為Ct1t2時(shí)間內(nèi)R上的電流為D0t2時(shí)間內(nèi)線圈中的電流方向不變解析：根據(jù)楞次定律可知：0t1時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，所以P點(diǎn)電勢(shì)高，A錯(cuò)誤.0t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)En·S，而電壓表的讀數(shù)是路端電壓，所以U·E·S，B正確t1t2時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Enn，感應(yīng)電流I，C正確t1t2時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，D錯(cuò)誤答案：BC6.如圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下，金屬棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路且都可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩金屬棒ab、cd的質(zhì)量之比為21.用一沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間以后()A金屬棒ab、cd都做勻速運(yùn)動(dòng)B金屬棒ab上的電流方向是由b向aC金屬棒cd所受安培力的大小等于D兩金屬棒間距離保持不變解析：對(duì)兩金屬棒ab、cd進(jìn)行受力和運(yùn)動(dòng)分析可知，兩金屬棒最終將做加速度相同的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且金屬棒ab速度小于金屬棒cd速度，所以兩金屬棒間距離是變大的，由楞次定律判斷金屬棒ab上的電流方向是由b到a，A、D錯(cuò)誤，B正確；以兩金屬棒整體為研究對(duì)象有F3ma，隔離金屬棒cd分析，有FF安ma，可求得金屬棒cd所受安培力的大小F安F，C正確答案：BC7.(2018·山西四校聯(lián)考)如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L(zhǎng)，軌道電阻不計(jì)在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于L、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道最低位置cd開(kāi)始，在拉力作用下以初速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至ab處，則該過(guò)程中()A通過(guò)R的電流方向由外向內(nèi)B通過(guò)R的電流方向由內(nèi)向外CR上產(chǎn)生的熱量為D流過(guò)R的電荷量為解析：金屬棒從cd運(yùn)動(dòng)至ab處的過(guò)程中，閉合回路中的磁通量減小，再由楞次定律及安培定則可知，回路中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?從上向下看)，則通過(guò)R的電流為由外向內(nèi)，故A對(duì)，B錯(cuò)通過(guò)R的電荷量為q，D錯(cuò)R上產(chǎn)生的熱量為Qt ，C對(duì)答案：AC能力題組一、選擇題8(2018·河北唐山模擬)如圖所示，在水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌左端接一定值電阻R，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中現(xiàn)給導(dǎo)體棒一向右的初速度，不考慮導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌電阻，下列圖線中，導(dǎo)體棒速度隨時(shí)間的變化和通過(guò)電阻R的電荷量q隨導(dǎo)體棒位移的變化描述正確的是()解析：導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受向左的安培力F，安培力阻礙棒的運(yùn)動(dòng)，速度減小，由牛頓第二定律得棒的加速度大小a，則a減小，v­t圖線斜率的絕對(duì)值減小，故B項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤通過(guò)R的電荷量qx，可知C、D項(xiàng)錯(cuò)誤答案：B9.如圖所示，一足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬軌道，軌道平面與水平面成角，上端與一電阻R相連，處于方向垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab，從高為h處由靜止釋放，下滑一段時(shí)間后，金屬桿開(kāi)始以速度v勻速運(yùn)動(dòng)直到軌道的底端金屬桿始終保持與軌道垂直且接觸良好，軌道的電阻及空氣阻力均可忽略不計(jì)，重力加速度為g.則()A金屬桿加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平均速度為B金屬桿加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服安培力做功的功率大于勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服安培力做功的功率C當(dāng)金屬桿的速度為時(shí)，它的加速度大小為D整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為mghmv2解析：對(duì)金屬桿分析知，金屬桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力、軌道支持力和安培力作用，先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)，因金屬桿加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程不是勻加速，故其平均速度不等于，A錯(cuò)誤當(dāng)安培力等于重力沿斜面的分力，即mgsin 時(shí)，桿ab開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)v最大，安培力最大，故勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)克服安培力做功的功率大，B錯(cuò)誤；當(dāng)金屬桿速度為時(shí)，F(xiàn)安mgsin ，所以F合mgsin F安mgsin ma，得a，C正確；由能量守恒可得mghmv2QabQR，即mghmv2應(yīng)等于電阻R和金屬桿上產(chǎn)生的總焦耳熱，D錯(cuò)誤答案：C10.(多選)如圖所示，有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一半徑為r、電阻為2R的金屬圓環(huán)放置在磁場(chǎng)中，金屬圓環(huán)所在的平面與磁場(chǎng)垂直金屬桿Oa一端可繞環(huán)的圓心O旋轉(zhuǎn)，另一端a擱在環(huán)上，電阻值為R；另一金屬桿Ob一端固定在O點(diǎn)，另一端b固定在環(huán)上，電阻值也是R.已知Oa桿以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，所有接觸點(diǎn)接觸良好，Ob不影響Oa的轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A流過(guò)Oa的電流可能為B流過(guò)Oa的電流可能為COa旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為Br2DOa旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為Br2解析：Oa旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為EBr2，D正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)Oa旋轉(zhuǎn)到與Ob共線但不重合時(shí)，等效電路如圖甲所示，此時(shí)有Imin，當(dāng)Oa與Ob重合時(shí)，環(huán)的電阻為0，等效電路如圖乙所示，此時(shí)有Imax，所以I，A、B正確答案：ABD二、非選擇題11(2018·北京東城模擬)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在傾角37°的絕緣斜面上，頂部接有一阻值R3 的定值電阻，下端開(kāi)口，軌道間距L1 m整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向上質(zhì)量m1 kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上，ab在導(dǎo)軌之間的電阻r1 ，電路中其余電阻不計(jì)金屬棒ab由靜止釋放后沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)始終垂直于導(dǎo)軌，且與導(dǎo)軌接觸良好不計(jì)空氣阻力影響已知金屬棒ab與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，sin 37°0.6，cos 37°0.8，取g10 m/s2.(1)求金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)的最大速度vm；(2)求金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電阻R上的最大電功率PR；(3)若從金屬棒ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至達(dá)到最大速度過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱總共為1.5 J，求流過(guò)電阻R的總電荷量q.解析：(1)金屬棒由靜止釋放后，沿斜面做變加速運(yùn)動(dòng)，加速度不斷減小，當(dāng)加速度為零時(shí)有最大速度vm由牛頓第二定律有mgsin mgcos F安0F安BILIEBLvm由以上各式代入數(shù)據(jù)解得vm2.0 m/s.(2)金屬棒以最大速度vm勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電阻R上的電功率最大，此時(shí)PRI2R，解得PR3 W.(3)設(shè)金屬棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至達(dá)到最大速度過(guò)程中，沿導(dǎo)軌下滑距離為x由能量守恒定律得mgxsin mgxcos QRQrmv根據(jù)焦耳定律有聯(lián)立解得x2.0 m根據(jù)qt，BLx，解得q1.0 C.答案：(1)2.0 m/s(2)3 W(3)1.0 C12.如圖所示，兩電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為，導(dǎo)軌間距為l，所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于斜面向上將阻值相同、質(zhì)量均為m的相同甲、乙兩金屬桿放置在導(dǎo)軌上，甲金屬桿處在磁場(chǎng)的上邊界，甲、乙相距l(xiāng).從靜止釋放兩金屬桿的同時(shí)，在金屬桿甲上施加一個(gè)沿著導(dǎo)軌的外力，使甲金屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終沿導(dǎo)軌向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且加速度大小為agsin ，乙金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)(1)求每根金屬桿的電阻R的大小(2)從剛釋放金屬桿時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫(xiě)出從計(jì)時(shí)開(kāi)始到甲金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中外力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系式，并說(shuō)明F的方向(3)若從開(kāi)始釋放兩桿到乙金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng)，乙金屬桿共產(chǎn)生熱量Q，試求此過(guò)程中外力F對(duì)甲做的功解析：(1)甲、乙勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度相同，所以，當(dāng)乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，甲剛出磁場(chǎng)，乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v.根據(jù)平衡條件有mgsin .解得R.(2)甲在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力F始終等于安培力，F(xiàn)，vgsin ·t，將R代入得F t，方向沿導(dǎo)軌向下(3)乙進(jìn)入磁場(chǎng)前，甲、乙產(chǎn)生相同熱量，設(shè)為Q1，則有F安l2Q1，又FF安，故外力F對(duì)甲做的功WFFl2Q1.甲出磁場(chǎng)以后，外力F為零，乙在磁場(chǎng)中，甲、乙產(chǎn)生相同熱量，設(shè)為Q2，則有F安l2Q2，又F安 mgsin ，QQ1Q2，解得WF2Qmglsin .答案：(1)(2)F t，方向沿導(dǎo)軌向下(3)2Qmglsin