2011課件-高三物理一輪復(fù)習(xí) 第三課時(shí) 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用練習(xí)

2011金版新學(xué)案高三物理一輪復(fù)習(xí) 第三課時(shí) 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用練習(xí)1(2009年天津卷)如右圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)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(shí)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(jī)械能增加量B棒的動(dòng)能增加量C棒的重力勢(shì)能增加量 D電阻R上放出的熱量【解析】對(duì)金屬棒受力分析可知，設(shè)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(jī)械能的增加量，選項(xiàng)A正確【答案】A2如右圖所示，在空中有一水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域的上下邊緣間距為h，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.有一寬度為b(b<h)、長(zhǎng)度為L(zhǎng)、電阻為R、質(zhì)量為m的矩形導(dǎo)體線圈緊貼磁場(chǎng)區(qū)域的上邊緣由靜止起豎直下落，當(dāng)線圈的PQ邊到達(dá)磁場(chǎng)下邊緣時(shí)，線圈恰好開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)設(shè)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為Q1，通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量為q1；線圈離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為Q2，通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量為q2，則()AQ1Q2BQ1<Q2Cq1q2 Dq1<q2【解析】進(jìn)入和離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可表示為EBLv，線框中的電流表示為I，熱量表示為QI2Rt，電荷量表示為qIt，根據(jù)題意，線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)是做加速運(yùn)動(dòng)，整個(gè)線框處于磁場(chǎng)內(nèi)部時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可見(jiàn)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程的平均速度小于離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程的速度，故有t1>t2，根據(jù)上述表達(dá)式得：Q1<Q2，q1q2，選B、C.【答案】BC3(黃岡質(zhì)檢)如右圖所示，在坐標(biāo)系xOy中，有邊長(zhǎng)為a的正方形金屬線框abcd，其一條對(duì)角線ac和y軸重合、頂點(diǎn)a位于坐標(biāo)原點(diǎn)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(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)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(shí)刻，線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)上邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域取沿abcda的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線是下圖中的()【解析】在d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)過(guò)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?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，即正方向D錯(cuò)誤；t0時(shí)刻，ab邊切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大，然后逐漸減小，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流逐漸減小，C錯(cuò)誤；當(dāng)cd邊與磁場(chǎng)邊界重合后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，cd邊切割磁感線，根據(jù)右手定則可知線框中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，即?fù)方向，B錯(cuò)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(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻R，質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，用水平恒力F把a(bǔ)b棒從靜止起向右拉動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)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(dòng)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；由動(dòng)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(dòng)能的增加量，故A、B錯(cuò)誤，D正確，也可從能量守恒角度進(jìn)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(dòng)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(wú)限長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌ab與cd，阻值為R的電阻與導(dǎo)軌的a、c端相連金屬滑桿MN垂直于導(dǎo)軌并可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，且與導(dǎo)軌始終接觸良好整個(gè)裝置放于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.滑桿與導(dǎo)軌電阻不計(jì)，滑桿的中點(diǎn)系一不可伸長(zhǎng)的輕繩，繩繞過(guò)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(kāi)始釋放物塊，用I表示穩(wěn)定后回路中的感應(yīng)電流，g表示重力加速度，設(shè)滑桿在運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦阻力恒為F，則在物塊下落過(guò)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(yīng)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(shí)由題意分析可知，從靜止釋放物塊，它將帶動(dòng)金屬滑桿MN一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們穩(wěn)定時(shí)最終將以某一速度做勻速運(yùn)動(dòng)而處于平衡狀態(tài)，設(shè)MN的最終速度為v，對(duì)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(jìn)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，所以有：I2RFvmgv，所以，v，所以B正確，C錯(cuò)誤；物塊重力的最大功率為Pmmgvmg，所以D錯(cuò)誤【答案】AB6如右圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間的傾角為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，與阻值為R的定值電阻相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.有一質(zhì)量為m長(zhǎng)為l的導(dǎo)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(yùn)動(dòng)，最遠(yuǎn)到達(dá)ab的位置，滑行的距離為s，導(dǎo)體棒的電阻也為R，與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.則()A上滑過(guò)程中導(dǎo)體棒受到的最大安培力為B上滑過(guò)程中電流做功發(fā)出的熱量為mv2mgs(sin cos )C上滑過(guò)程中導(dǎo)體棒克服安培力做的功為mv2D上滑過(guò)程中導(dǎo)體棒損失的機(jī)械能為mv2mgssin 【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(dǎo)體棒動(dòng)能減少的數(shù)值應(yīng)該等于導(dǎo)體棒重力勢(shì)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(dǎo)體棒損失的機(jī)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(jì)的平行金屬導(dǎo)軌MN和OP放置在水平面內(nèi)MO間接有阻值為R3 的電阻導(dǎo)軌相距d1 m，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T質(zhì)量為m0.1 kg，電阻為r1 的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置，并接觸良好用平行于MN的恒力F1 N向右拉動(dòng)CD.CD受摩擦阻力Ff恒為0.5 N求：(1)CD運(yùn)動(dòng)的最大速度是多少？(2)當(dāng)CD到最大速度后，電阻R消耗的電功率是多少？(3)當(dāng)CD的速度為最大速度的一半時(shí)，CD的加速度是多少？【解析】設(shè)CD棒運(yùn)動(dòng)速度為v，則：導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dāng)v最大時(shí)，有：FF0Ff0聯(lián)立得：Vm8 m/s(2)CD速度最大時(shí)同理有：EmBdVmIm而PRmI2mR聯(lián)立得：PRm3 W(3)當(dāng)CD速度為Vm時(shí)有：EBdVm/2IFBid據(jù)牛頓第二定律有：FFFfma聯(lián)立得：a2.5 m/s2【答案】(1)8 m/s(2)3 W(3)2.5 m/s28光滑的平行金屬導(dǎo)軌長(zhǎng)為L(zhǎng)2 m，兩導(dǎo)軌間距d0.5 m，軌道平面與水平面的夾角為30°，導(dǎo)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(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)軌最上端，其余部分電阻不計(jì)已知棒ab從軌道最上端由靜止開(kāi)始下滑到最底端脫離軌道的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q10.6 J，取g10 m/s2，試求：(1)當(dāng)棒的速度v2 m/s時(shí)，電阻R兩端的電壓；(2)棒下滑到軌道最底端時(shí)速度的大??；(3)棒下滑到軌道最底端時(shí)加速度a的大小【解析】(1)當(dāng)棒的速度v2 m/s時(shí)，棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBdv1 V此時(shí)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(gè)過(guò)程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量Q2Q10.4 J設(shè)棒到達(dá)最底端時(shí)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(dá)最底端時(shí)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)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(zhǎng)直導(dǎo)軌，間距為d，處在大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一根質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ef垂直于P、Q放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒ef與P、Q導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.質(zhì)量為M的正方形金屬框abcd，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻均為r，用細(xì)線懸掛在豎直平面內(nèi)，ab邊水平，線框的a、b兩點(diǎn)通過(guò)細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)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(qiáng)磁場(chǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)中，不計(jì)其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對(duì)a、b點(diǎn)的作用力現(xiàn)用一電動(dòng)機(jī)以恒定功率沿導(dǎo)軌水平牽引導(dǎo)體棒ef向左運(yùn)動(dòng)，從導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)，懸掛金屬框的細(xì)線拉力FT隨時(shí)間的變化如圖乙所示求：(1)穩(wěn)定后通過(guò)ab邊的電流；(2)穩(wěn)定后導(dǎo)體棒ef運(yùn)動(dòng)的速度；(3)電動(dòng)機(jī)的牽引功率P.【解析】(1)取金屬框?yàn)檠芯繉?duì)象，從t0時(shí)刻開(kāi)始拉力恒定，故電路中電流恒定設(shè)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(shè)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(dòng)機(jī)的牽引功率恒定得PFv對(duì)導(dǎo)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(dǎo)體棒的電阻R2 ，質(zhì)量m0.1 kg，長(zhǎng)L0.5 m，導(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度B為1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與框架平面垂直.1 s后導(dǎo)體棒沿斜面向上滑行的距離是3 m時(shí)，MN剛好獲得穩(wěn)定的速度，電動(dòng)機(jī)牽引棒時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為5 V、1 A，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r為1 ，不計(jì)框架電阻及一切摩擦，求：(1)導(dǎo)體棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度；(2)導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量【解析】(1)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率PUIIr24 W導(dǎo)體棒在斜面上受力如圖所示，導(dǎo)體棒在拉力F的作用下做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)，受力平衡，則mgsin FAF即mgsin 解得v4 m/s.(2)在導(dǎo)體棒上升的過(guò)程中能量守恒Ptmgssin mv2QQ1.7 J.【答案】(1)4 m/s(2)1.7 J