2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題四 電磁感應(yīng)與電路 第1講 電磁感應(yīng)問題的綜合分析課時(shí)演練知能提升.doc

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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題四 電磁感應(yīng)與電路 第1講 電磁感應(yīng)問題的綜合分析課時(shí)演練知能提升 一、單項(xiàng)選擇題 1.(xx高考海南卷)如圖，空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為ε；將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為ε′.則等于(　　) A.　　　　　　　　 B. C．1 D. 解析：選B.由法拉第電磁感應(yīng)定律知直金屬棒運(yùn)動(dòng)時(shí)其兩端電動(dòng)勢(shì)ε＝BLv，將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且互相垂直的折線，并放于與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的平面內(nèi)，并沿折線夾角平分線的方向以相同的速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，ε′＝BLv，則＝＝.因此B對(duì)，A、C、D錯(cuò)． 2.如圖所示，在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質(zhì)圓環(huán)，條形磁鐵在光滑的水平桌面上，以下判斷正確的是(　　) A．釋放圓環(huán)，環(huán)下落時(shí)環(huán)的機(jī)械能不守恒 B．釋放圓環(huán)，環(huán)下落時(shí)磁鐵對(duì)桌面的壓力比磁鐵受的重力大 C．給磁鐵水平向右的初速度，磁鐵滑動(dòng)時(shí)水平方向做減速運(yùn)動(dòng) D．給磁鐵水平向右的初速度，圓環(huán)產(chǎn)生向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì) 解析：選C.由條形磁鐵的磁場(chǎng)分布特點(diǎn)可知，穿過其中央位置正上方的圓環(huán)的合磁通量為零，所以在環(huán)下落的過程中，磁通量不變，沒有感應(yīng)電流，圓環(huán)只受重力，則環(huán)下落時(shí)機(jī)械能守恒，A、B錯(cuò)誤；給磁鐵水平向右的初速度，由楞次定律可知，圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)總是阻礙自身磁通量的變化，所以環(huán)要受到向右的作用力，由牛頓第三定律可知，磁鐵要受到向左的作用力而做水平方向的減速運(yùn)動(dòng)(或根據(jù)“總阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的推論得出)，故C正確，D錯(cuò)誤． 3.如圖所示，質(zhì)量為m的金屬線框A靜置于光滑水平面上，通過細(xì)繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的物體B相連，圖中虛線內(nèi)為一水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，d表示A與磁場(chǎng)左邊界的距離，不計(jì)滑輪摩擦及空氣阻力，設(shè)B下降h(h>d)高度時(shí)的速度為v，則以下關(guān)系中能夠成立的是(　　) A．v2＝gh B．v2＝2gh C．A產(chǎn)生的熱量Q＝mgh－mv2 D．A產(chǎn)生的熱量Q＝mgh－mv2 解析：選C.在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，可能勻速運(yùn)動(dòng)，也可能做變加速運(yùn)動(dòng)，因此A、B錯(cuò)．由能量守恒得：Q＝mgh－(2m)v2＝mgh－mv2，故C對(duì)、D錯(cuò)． 4.(xx湖北八校二聯(lián))如圖所示，兩個(gè)垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為a.高度為a的正三角形導(dǎo)線框ABC從圖示位置沿x軸正方向勻速穿過兩磁場(chǎng)區(qū)域，以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，在下列圖形中能正確描述感應(yīng)電流I與線框移動(dòng)距離x關(guān)系的是(　　) 解析：選B.正三角形線框ABC剛進(jìn)入向里的磁場(chǎng)時(shí)，利用右手定則知，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向?yàn)檎笮0＝，之后線框隨進(jìn)入磁場(chǎng)距離的增大，有效切割長(zhǎng)度變小，則I＝變??；當(dāng)線框ABC前進(jìn)a距離，在剛進(jìn)入向外的磁場(chǎng)區(qū)域瞬間，ABC線框中感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針為負(fù)，大小為I′＝＝2I0，則B正確． 二、不定項(xiàng)選擇題 5.1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”．實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來，但略有滯后．下列說法正確的是(　　) A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) C．在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化 D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選AB.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)A正確；如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但抗拒不了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故磁針會(huì)隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但略有滯后，選項(xiàng)B正確；在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量始終為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)方向沿圓盤軸線方向，會(huì)使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 6.(xx高考山東卷)如圖，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓盤開始減速．在圓盤減速過程中，以下說法正確的是(　　) A．處于磁場(chǎng)中的圓盤部分，靠近圓心處電勢(shì)高 B．所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng) C．若所加磁場(chǎng)反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動(dòng) D．若所加磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選ABD.根據(jù)右手定則可判斷靠近圓心處電勢(shì)高，選項(xiàng)A正確；圓盤處在磁場(chǎng)中的部分轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，相當(dāng)于電源，其他部分相當(dāng)于外電路，根據(jù)左手定則，圓盤所受安培力與運(yùn)動(dòng)方向相反，磁場(chǎng)越強(qiáng)，安培力越大，故所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；磁場(chǎng)反向，安培力仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若所加磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤，整個(gè)圓盤相當(dāng)于電源，不存在外電路，沒有電流，所以圓盤不受安培力而勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確． 7．(xx紹興模擬) 如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻不計(jì)的n匝正方形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，連接的小燈泡的額定功率、額定電壓分別為P、U，線框及小燈泡的總質(zhì)量為m，在線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域?qū)挾葹閘，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與線框平面垂直，其上、下邊界與線框底邊均水平．線框從圖示位置開始靜止下落，穿越磁場(chǎng)的過程中，小燈泡始終正常發(fā)光．則(　　) A．有界磁場(chǎng)寬度lF0＝0.025 N 所以在t＝0時(shí)刻棒靜止不動(dòng)，加速度為零，在0～3 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B都小于B0，棒所受的安培力都小于最大靜摩擦力，故前3 s內(nèi)導(dǎo)體棒靜止不動(dòng)，電流恒為I＝0.25 A 在0～3 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為：B＝B0－kt＝0.2－0.1t(T) 因?qū)w棒靜止不動(dòng)，ab棒在水平方向受安培力和摩擦力，二力平衡，則有： Ff＝BIL＝(B0－kt)IL＝(0.2－0.1t)0.250.5＝0.012 5(2－t)(N)(t<3 s)． (3)3～4 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B2＝0.1 T，ab棒做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，Δt1＝4 s－3 s＝1 s 設(shè)t＝4 s時(shí)棒的速度為v，第4 s內(nèi)的位移為x，則： v＝v0－aΔt1＝4 m/s x＝Δt1＝6 m 在這段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E＝ 通過電阻的電荷量為：q＝IΔt1＝Δt1＝＝1.5 C. 答案：(1)0.025 N　(2)見解析　(3)1.5 C B 一、單項(xiàng)選擇題 1．(xx高考重慶卷)如圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差φa－φb(　　) A．恒為 B．從0均勻變化到 C．恒為－ D．從0均勻變化到－ 解析：選C.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n＝n，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，因磁場(chǎng)均勻變化，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，因此a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差恒為φa－φb＝－n，選項(xiàng)C正確． 2．(xx煙臺(tái)一模)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場(chǎng)在y軸方向足夠?qū)?，在x軸方向?qū)挾葹閍.一直角三角形導(dǎo)線框ABC(BC邊的長(zhǎng)度為a)從圖示位置向右勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)域，以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，在下圖中感應(yīng)電流i、BC兩端的電壓UBC與線框移動(dòng)的距離x的關(guān)系圖象正確的是(　　) 解析：選D.由楞次定律可知，線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，故線框中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，為正，又因?yàn)榫€框做勻速運(yùn)動(dòng)，故感應(yīng)電流隨位移線性增大；同理可知線框離開磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小隨位移線性增大，方向?yàn)樨?fù)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；BC兩端的電壓UBC跟感應(yīng)電流成正比，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 3．如圖所示，質(zhì)量均為m的金屬棒ab、cd與足夠長(zhǎng)的水平金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，兩金屬棒與金屬導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向下．則ab棒在恒力F＝2μmg作用下向右運(yùn)動(dòng)的過程中，有(　　) A．安培力對(duì)ab棒做正功 B．安培力對(duì)cd棒做正功 C．a(chǎn)b棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng) D．cd棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng) 解析：選C.對(duì)于ab棒，因?yàn)镕＝2μmg>μmg，所以從靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，ab棒運(yùn)動(dòng)會(huì)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使ab棒受到一個(gè)向左的安培力，這樣加速度會(huì)減小，最終會(huì)做勻速運(yùn)動(dòng)；而cd棒所受到的最大安培力與摩擦力相同，所以總保持靜止?fàn)顟B(tài)，即安培力對(duì)ab棒做負(fù)功，對(duì)cd棒不做功，所以選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 4. (xx河北石家莊質(zhì)檢)如圖所示，兩根電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌上端接電阻R，寬度相同的水平條形區(qū)域Ⅰ和Ⅱ內(nèi)有方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，Ⅰ和Ⅱ之間無磁場(chǎng)．一導(dǎo)體棒兩端套在導(dǎo)軌上，并與兩導(dǎo)軌始終保持良好接觸，導(dǎo)體棒從距區(qū)域Ⅰ上邊界H處由靜止釋放，在穿過兩段磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，流過電阻R上的電流及其變化情況相同．下面四個(gè)圖象能定性描述導(dǎo)體棒速度大小與時(shí)間關(guān)系的是(　　) 解析：選C.MN棒先做自由落體運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)舰駞^(qū)磁場(chǎng)時(shí)由四個(gè)選項(xiàng)知棒開始減速，說明F安>mg，由牛頓第二定律得，F(xiàn)安－mg＝ma，減速時(shí)F安減小，合力減小，a也減小，速度圖象中圖線上各點(diǎn)切線斜率減??；離開Ⅰ區(qū)后棒做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后進(jìn)入Ⅱ區(qū)磁場(chǎng)，因棒在穿過兩段磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，流過電阻R上的電流變化情況相同，則在Ⅱ區(qū)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況與Ⅰ區(qū)磁場(chǎng)中完全相同，所以只有C項(xiàng)正確． 5．如圖甲所示，在豎直平面內(nèi)有四條間距相等的水平虛線L1、L2、L3、L4，在L1與L2、L3與L4之間均存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為1 T，方向垂直于豎直平面向里．現(xiàn)有一矩形線圈abcd，寬度cd＝L＝0.5 m，質(zhì)量為0.1 kg，電阻為2 Ω，將其從圖示位置(cd邊與L1重合)由靜止釋放，速度隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，t1時(shí)刻cd邊與L2重合，t2時(shí)刻ab邊與L3重合，t3時(shí)刻ab邊與L4重合，t2～t3之間的圖線為與t軸平行的直線，t1～t2的時(shí)間間隔為0.6 s，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中線圈始終位于豎直平面內(nèi)．(重力加速度g取10 m/s2)則(　　) A．在0～t1時(shí)間內(nèi)，通過線圈的電荷量為2.5 C B．線圈勻速運(yùn)動(dòng)的速度為8 m/s C．線圈的長(zhǎng)度ad＝1 m D．0～t3時(shí)間內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為4.2 J 解析：選B.t2～t3時(shí)間內(nèi)，線圈做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而E＝BLv2，F(xiàn)＝，F(xiàn)＝mg，解得v2＝＝8 m/s，選項(xiàng)B正確；線圈在cd邊與L2重合到ab邊與L3重合的過程中一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，則ab邊剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)，cd邊也剛進(jìn)磁場(chǎng)，設(shè)磁場(chǎng)寬度為d，則3d＝v2t－gt2，解得d＝1 m，則ad邊的長(zhǎng)度為2 m，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在0～t3時(shí)間內(nèi)，由能量守恒定律，有Q＝5mgd－mv＝1.8 J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在0～t1時(shí)間內(nèi)，通過線圈的電荷量q＝＝＝0.25 C，選項(xiàng)A錯(cuò)誤． 二、不定項(xiàng)選擇題 6.如圖所示，xOz是光滑水平面，空間有沿z軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)有兩塊平行金屬板，彼此間距為d，構(gòu)成一個(gè)電容為C的電容器；在兩板之間焊一根垂直于兩板的電阻不計(jì)金屬桿PP′，已知兩板和桿PP′的總質(zhì)量為m，若對(duì)此桿PP′作用一個(gè)沿x軸正方向的恒力F，則下列說法正確的是(　　) A．金屬桿PP′不存在感應(yīng)電流 B．金屬桿PP′存在沿P到P′方向的感應(yīng)電流 C．兩板和桿先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng) D．兩板和桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 解析：選BD.設(shè)某時(shí)刻金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度為a，速度為v，那么金屬桿切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Bdv，電容器兩端的電壓U＝E＝Bdv，所以，通過金屬桿的電流為I＝C＝BdC，方向沿P到P′方向，所以B選項(xiàng)正確；又因?yàn)閍＝，所以I＝BdCa，這樣，兩板和桿整體的水平方向除受恒力F作用外，還受到沿x軸負(fù)方向的安培力，它的大小為：FA＝BdI＝B2d2Ca，運(yùn)用牛頓第二定律得：F－B2d2Ca＝ma，所以a＝，即D選項(xiàng)正確． 7．如圖甲是矩形導(dǎo)線框，電阻為R，虛線左側(cè)線框面積為S，右側(cè)面積為2S，虛線左右兩側(cè)導(dǎo)線框內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖乙所示，設(shè)垂直線框向里的磁場(chǎng)為正，則關(guān)于線框中0～t0時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電流的說法正確的是(　　) A．感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向 B．感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向 C．感應(yīng)電流的大小為 D．感應(yīng)電流的大小為 解析：選BD.向里的變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E1＝S，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；向外的變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E2＝2S，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；從題圖乙中可以得到：＝＝，感應(yīng)電流為I＝＝，方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，即B、D正確． 8．(xx浙江八校聯(lián)考)如圖甲所示，光滑絕緣水平面上，虛線MN的右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN的左側(cè)有一質(zhì)量m＝0.1 kg的矩形線圈abcd，bc邊長(zhǎng)L1＝0.2 m，電阻R＝2 Ω.t＝0時(shí)，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間1 s，線圈的bc邊到達(dá)磁場(chǎng)邊界MN，此時(shí)立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過1 s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示．則(　　) A．恒定拉力大小為0.05 N B．線圈在第2 s內(nèi)的加速度大小為1 m/s2 C．線圈ab邊長(zhǎng)L2＝0.5 m D．在第2 s內(nèi)流過線圈的電荷量為0.2 C 解析：選ABD.在第1 s末，i1＝，E＝BL1v1，v1＝a1t1，F(xiàn)＝ma1，聯(lián)立得F＝0.05 N，A項(xiàng)正確．在第2 s內(nèi)，由圖象分析知線圈做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第2 s末i2＝，E′＝BL1v2，v2＝v1＋a2t2，解得a2＝1 m/s2，B項(xiàng)正確．在第2 s內(nèi)，v－v＝2a2L2，得L2＝1 m，C項(xiàng)錯(cuò)誤．q＝＝＝0.2 C，D項(xiàng)正確． 9．如圖甲所示，左側(cè)接有定值電阻R＝2 Ω的水平粗糙導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)＝1 m．一質(zhì)量m＝2 kg、阻值r＝2 Ω的金屬棒在拉力F作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動(dòng)，金屬棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，g＝10 m/s2.金屬棒的速度－位移圖象如圖乙所示，則從起點(diǎn)發(fā)生s＝1 m位移的過程中(　　) A．拉力做的功W＝9.25 J B．通過電阻R的電荷量q＝0.125 C C．整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q＝5.25 J D．s＝1 m時(shí)金屬棒的熱功率為1 W 解析：選AC.金屬棒在運(yùn)動(dòng)位移s＝1 m的過程中，克服摩擦力做功為Wf＝μmgs＝5 J，s＝1 m時(shí)金屬棒的安培力大小為F安＝BIL＝v，結(jié)合圖象可知，安培力大小與位移成正比，則金屬棒克服安培力做功為W安＝Fs＝＝vs＝ J，由動(dòng)能定理得W－W安－Wf＝mv2，得W＝9.25 J，選項(xiàng)A正確；流過電阻R的電荷量q＝＝0.25 C，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱等于金屬棒克服安培力做功大小，等于0.25 J，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于摩擦生熱和焦耳熱之和，大小為5.25 J，選項(xiàng)C正確；s＝1 m時(shí)，回路中I＝＝ A，由P＝I2r得金屬棒的熱功率為0.5 W，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 三、非選擇題 10.(xx高考江蘇卷)做磁共振(MRI)檢查時(shí)，對(duì)人體施加的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)會(huì)在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流．某同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對(duì)肌肉組織的影響，將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈，線圈的半徑r＝5.0 cm，線圈導(dǎo)線的截面積A＝0.80 cm2，電阻率ρ＝1.5 Ωm.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0.3 s內(nèi)從1.5 T均勻地減為零，求：(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) (1)該圈肌肉組織的電阻R； (2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E； (3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q. 解析：(1)由電阻定律得R＝ρ，代入數(shù)據(jù)得R＝6103 Ω. (2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝，代入數(shù)據(jù)得E≈410－2 V. (3)由焦耳定律得Q＝Δt，代入數(shù)據(jù)得Q＝810－8 J. 答案：(1)6103 Ω　(2)410－2 V　(3)810－8 J 11．(xx高考廣東卷)如圖甲所示，平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L＝0.4 m．導(dǎo)軌右端接有阻值R＝1 Ω的電阻．導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長(zhǎng)度也為L(zhǎng).從0時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t變化，規(guī)律如圖乙所示；同一時(shí)刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動(dòng)，1 s后剛好進(jìn)入磁場(chǎng)．若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v＝1 m/s做直線運(yùn)動(dòng)，求： 甲 乙 (1)棒進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的電動(dòng)勢(shì)E； (2)棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)電流i與時(shí)間t的關(guān)系式． 解析：(1)正方形磁場(chǎng)的面積為S，則S＝＝0.08 m2.在棒進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是由于磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生的．由B－t圖象可知＝0.5 T/s，根據(jù)E＝n，得回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝S＝0.50.08 V＝0.04 V. (2)當(dāng)導(dǎo)體棒通過bd位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流最大，導(dǎo)體棒受到的安培力最大．此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E′＝BLv＝0.50.41 V＝0.2 V 回路中感應(yīng)電流I′＝＝ A＝0.2 A 導(dǎo)體棒受到的安培力F＝BI′L＝0.50.20.4 N＝0.04 N 當(dāng)導(dǎo)體棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度 l＝2v(t－1)m (1 s≤t≤1.2 s) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝Blv＝2Bv2(t－1)＝(t－1)V 感應(yīng)電流i＝＝(t－1)A (1 s≤t≤1.2 s)． 答案：(1)0.04 V　(2)0.04 N　i＝(t－1)A (1 s≤t≤1.2 s) 12．(xx臺(tái)州市高三調(diào)考)圖甲是一種手壓式環(huán)保節(jié)能手電筒的結(jié)構(gòu)示意圖．使用時(shí)，迅速按壓手柄，燈泡就能發(fā)光，這種不需要干電池的手電筒的工作原理是電磁感應(yīng)．其轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和齒輪傳動(dòng)裝置的簡(jiǎn)化原理圖分別如圖乙、丙所示．假設(shè)圖乙中的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由半徑r1＝4.010－2 m的金屬內(nèi)圈和半徑r2＝0.1 m的金屬外圈構(gòu)成，內(nèi)、外圈之間接有一根沿半徑方向的金屬條ab，燈泡通過電刷分別跟內(nèi)、外線圈相連接(圖乙中未畫出)．整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝10 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直線圈平面(紙面)向里．圖丙齒輪傳動(dòng)裝置中A齒輪固定在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，B、C齒輪同心固定，C輪邊緣與手柄相嚙合，A、B齒輪邊緣相嚙合．已知A、B、C齒輪的半徑分別為rA＝4.010－2 m、rB＝0.16 m、rC＝4.010－2 m，燈泡電阻R＝6.0 Ω，其他電阻均忽略不計(jì)，手柄重力忽略不計(jì)．當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置以角速度ω＝1.0102 rad/s相對(duì)于轉(zhuǎn)軸中心O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)： (1)求金屬條ab上的電流大小和方向； (2)求手柄向下運(yùn)動(dòng)的速度大??； (3)若整個(gè)裝置將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為60%，則手按壓手柄的作用力多大？ 解析：(1)金屬條ab在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)，使所構(gòu)成的回路磁通量變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律可推導(dǎo)出： E＝Brω－Brω 代入數(shù)據(jù)解得：E＝4.2 V 由歐姆定律I＝ 代入數(shù)據(jù)解得：I＝0.7 A 根據(jù)右手定則可知電流方向由a到b. (2)根據(jù)齒輪A、B邊緣的線速度大小相等，齒輪B、C的角速度大小相等，手柄的速度大小等于齒輪C邊緣的線速度大小，有v＝ 代入數(shù)據(jù)解得：v＝1.0 m/s (3)設(shè)手按壓手柄做功的功率為P1，電路中的電功率為P2，根據(jù)題意，有P2＝60%P1 其中P1＝Fv P2＝I2R 代入數(shù)據(jù)解得：F＝4.9 N. 答案：見解析