2020屆高三物理一輪復習 第十章 第3講 電磁感應規(guī)律的綜合應用課時作業(yè)（含解析）

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1、電磁感應規(guī)律的綜合應用 [基礎題組] 一、單項選擇題 1．下列四個選項圖中，虛線上方空間都存在方向垂直紙面向里的勻強磁場．A、B中的導線框為正方形，C、D中的導線框為直角扇形．各導線框均繞垂直紙面的軸O在紙面內勻速轉動，轉動方向如箭頭所示，轉動周期均為T.從線框處于圖示位置時開始計時，以在OP邊上從P點指向O點的方向為感應電流i的正方向．則在如圖A、B、C、D所示的四個情景中，產生的感應電流i隨時間t的變化規(guī)律如i-t圖象所示的是(　　) 解析：根據(jù)感應電流在一段時間恒定，導線框應為扇形；由右手定則可判斷出產生的感應電流i隨時間t的變化規(guī)律如題中i-t圖象所示的是選項C.

2、答案：C 2．如圖所示是兩個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，磁場垂直穿過大金屬環(huán)所在區(qū)域，當磁感應強度隨時間均勻變化時，在大環(huán)內產生的感應電動勢為E，則a、b兩點間的電勢差為(　　) A.E　　　　　　　 B.E C.E D．E 解析：a、b間的電勢差等于路端電壓，而小環(huán)電阻占電路總電阻的，故a、b間電勢差為U＝E，選項B正確． 答案：B 3．(2019·廣東四校聯(lián)考)如圖所示，在一磁感應強度B＝0.5 T的勻強磁場中，垂直于磁場方向水平放置著兩根相距L＝0.1 m的平行金屬導軌MN和PQ，導軌電阻忽略不計，在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R＝

3、0.3 Ω的電阻．導軌上正交放置著金屬棒ab，其電阻r＝0.2 Ω.當金屬棒在水平拉力作用下以速度v＝4.0 m/s向左做勻速運動時(　　) A．ab棒所受安培力大小為0.02 N B．N、Q間電壓為0.2 V C．a端電勢比b端電勢低 D．回路中感應電流大小為1 A 解析：ab棒產生的電動勢E＝BLv＝0.2 V，電流I＝＝0.4 A，ab棒受的安培力F＝BIL＝0.02 N，A正確，D錯誤；N、Q之間的電壓U＝E＝0.12 V，B錯誤；由右手定則得a端電勢較高，C錯誤． 答案：A 4．半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導線，分別與兩塊垂

4、直于紙面固定放置的平行金屬板連接，兩板間距為d，如圖甲所示．有一變化的磁場垂直于紙面，規(guī)定方向向里為正，變化規(guī)律如圖乙所示．在t＝0時刻平板之間中心有一重力不計，電荷量為q的靜止微粒，則以下說法正確的是(　　) A．第2 s內上極板為正極 B．第3 s內上極板為負極 C．第2 s末微粒回到了原來位置 D．第3 s末兩極板之間的電場強度大小為 解析：第2 s內磁場強度減小，所以圓環(huán)產生感應電動勢，相當于一電源，由楞次定律知，上極板為正極，A正確；第3 s內磁場方向向外，強度增加，產生的感應電動勢仍然使極板為正極，故B錯誤；第1 s內，上極板為負極，第2 s內，上極板為正極，這個過程

5、中電場強度反向，所以微粒先加速，然后減速，當?shù)? s末微粒速度為零，離開中心位置最遠，第3 s末圓環(huán)產生的感應電動勢為＝0.1πr2，電場強度E＝＝，C、D錯誤． 答案：A 5．(2019·河北定州中學月考)如圖所示，勻強磁場中固定的金屬框架ABC，導體棒DE在框架ABC上沿圖示方向勻速平移，框架和導體棒材料相同，接觸電阻不計，則(　　) A．電路中感應電流保持一定 B．電路中的磁通量的變化率一定 C．電路中的感應電動勢一定 D．DE棒受到的拉力一定 解析：根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，電路中磁通量的變化率等于回路中產生的感應電動勢，而感應電動勢E＝BLv，B、v不變，有效切割

6、的長度L增加，則電路中磁通量的變化率和感應電動勢都增加，故B、C錯誤；設金屬框架的電阻率為ρ，截面積為S，導體棒DE從B點開始運動的時間為t，∠ABC＝2θ，則回路中產生的感應電動勢為E＝2B·vt·tan θ·v，回路的電阻R＝ρ，電路中感應電流的大小I＝＝，B、S、ρ、θ、v均不變，則I不變，故A正確．DE桿所受的磁場力的大小F＝BIL＝BI·2vt·tan θ隨著時間t的延長而增大，故D錯誤． 答案：A 二、多項選擇題 6．(2019·廣西桂林市高三模擬)如圖所示，有兩根與水平方向成α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．空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感應強度

7、為B，一根質量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下．經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm，則(　　) A．如果B增大，vm將變大 B．如果α變大，vm將變大 C．如果R變大，vm將變大 D．如果m變小，vm將變大 解析：金屬桿在下滑過程中先做加速度減小的加速運動，速度達到最大后做勻速運動．所以當F安＝mgsin α時速度最大，F(xiàn)安＝BIl＝，所以vm＝，分析各選項知B、C正確． 答案：BC 7．如圖所示，一不計電阻的導體圓環(huán)，半徑為r、圓心在O點，過圓心放置一長度為2r、電阻為R的輻條，輻條與圓環(huán)接觸良好，現(xiàn)將此裝置放置于磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的有界勻

8、強磁場中，磁場邊界恰與圓環(huán)直徑在同一直線上，現(xiàn)使輻條以角速度ω繞O點逆時針轉動，右側電路通過電刷與圓環(huán)中心和環(huán)的邊緣相接觸，R1＝，S處于閉合狀態(tài)，不計其他電阻，則下列判斷正確的是(　　) A．通過R1的電流方向為自下而上 B．感應電動勢大小為2Br2ω C．理想電壓表的示數(shù)為Br2ω D．理想電流表的示數(shù)為 解析：由右手定則可知圓環(huán)中心為電源的正極、圓環(huán)邊緣為電源的負極，因此通過R1的電流方向為自下而上，選項A正確；由題意可知，始終有長度為r的輻條在轉動切割磁場線，因此感應電動勢大小為Br2ω，選項B錯誤；由圖可知，在磁場內部的半根輻條相當于電源，磁場外部的半根輻條與R1并聯(lián)，

9、因此理想電壓表的示數(shù)為Br2ω，選項C正確；理想電流表的示數(shù)為，選項D錯誤． 答案：AC 8．兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻．將質量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導軌接觸良好，導軌所在平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，如圖所示．除電阻R外其余電阻不計．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放．則(　　) A．釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度g B．金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為a→b C．金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為F＝ D．電阻R上產生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量 解析：金屬棒剛釋放時，彈簧處于原長，

10、彈力為零，又因此時速度為零，沒有感應電流，金屬棒不受安培力作用，只受到重力作用，其加速度應等于重力加速度，選項A正確；金屬棒向下運動時，由右手定則可知，流過電阻R的電流方向為b→a，選項B錯誤；金屬棒速度為v時，安培力大小為F＝BIL，又I＝，解得F＝，選項C正確；金屬棒下落過程中，由能量守恒定律知，金屬棒減少的重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能、金屬棒的動能(速度不為零時)以及電阻R上產生的熱量，選項D錯誤． 答案：AC [能力題組] 一、選擇題 9．(2019·寧夏銀川模擬)如圖所示，相距為d的兩條水平虛線之間有方向垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B，正方形線圈abec邊長為L(

11、L

12、場的過程，線圈產生的熱量與從ce邊剛進入磁場到ab邊剛進入磁場的過程中產生的熱量相等，故從線圈的ce邊進入磁場到ab邊離開磁場的過程，產生的熱量為2Q＝2mgd，選項A、B錯誤；若線圈進入磁場的整個過程做減速運動，線圈全部進入磁場后做勻加速運動，則可知線圈剛全部進入磁場時的瞬時速度最小，設線圈的最小速度為vmin，線圈從開始下落到線圈剛完全進入磁場的過程，根據(jù)能量守恒定律得mg(h＋L)＝Q＋mvmin2，代入數(shù)據(jù)解得線圈的最小速度為vmin＝，選項C錯誤；線圈在進入磁場的過程中，先做減速運動，可能在完全進入磁場前已經(jīng)做勻速運動，則有mg＝BIL＝，解得vmin′＝，選項D正確． 答案：D

13、 10．CD、EF是兩條水平放置的電阻可忽略的平行金屬導軌，導軌間距為L，在水平導軌的左側存在磁感應強度方向垂直導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B，磁場區(qū)域的長度為d，如圖所示．導軌的右端接有一電阻R，左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接．將一阻值也為R的導體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放，導體棒最終恰好停在磁場的右邊界處．已知導體棒與水平導軌接觸良好，且動摩擦因數(shù)為μ，則下列說法中正確的是(　　) A．電阻R的最大電流為 B．流過電阻R的電荷量為 C．整個電路中產生的焦耳熱為mgh D．電阻R中產生的焦耳熱為mg(h－μd) 解析：由題圖可知，導體棒剛進入磁場的瞬間速度最大，

14、產生的感應電流最大，由機械能守恒有mgh＝mv2，所以I＝＝＝，A錯；流過R的電荷量為q＝t＝＝，B錯；由能量守恒定律可知整個電路中產生的焦耳熱為Q＝mgh－μmgd，C錯；由于導體棒的電阻也為R，則電阻R中產生的焦耳熱為Q＝mg(h－μd)，D對． 答案：D 11．(2019·江西省名校聯(lián)盟教學質量檢測)如圖所示，水平面上固定著兩根相距L且電阻不計的足夠長的光滑金屬導軌，導軌處于方向豎直向下、磁感應強度為B的勻強磁場中，銅棒a、b的長度均等于兩導軌的間距、電阻均為R、質量均為m，銅棒平行地靜止在導軌上且與導軌接觸良好．現(xiàn)給銅棒a一個平行導軌向右的瞬時沖量I，關于此后的過程，下列說法正確的

15、是(　　) A．回路中的最大電流為 B．銅棒b的最大加速度為 C．銅棒b獲得的最大速度為 D．回路中產生的總焦耳熱為 解析：給銅棒a一個平行導軌的瞬時沖量I，此時銅棒a的速度最大，產生的感應電動勢最大，回路中電流最大，每個棒受到的安培力最大，其加速度最大，I＝mv0，v0＝，銅棒a產生的電動勢E＝BLv0，回路電流I0＝＝，選項A錯誤；此時銅棒b受到安培力F＝BI0L，其加速度a＝＝，選項B正確；此后銅棒a做變減速運動，銅棒b做變加速運動，當二者達到共同速度時，銅棒b速度最大，此過程動量守恒，mv0＝2mv，銅棒b最大速度v＝，選項C錯誤；回路中產生的焦耳熱Q＝mv02－·2mv

16、2＝，選項D錯誤． 答案：B 二、非選擇題 12．(2019·江西四市聯(lián)考)某興趣小組用電流傳感器測量某磁場的磁感應強度．實驗裝置如圖甲所示，不計電阻的足夠長光滑平行金屬導軌豎直放置在勻強磁場中，導軌間距為d，其平面與磁場方向垂直．電流傳感器與阻值為R的電阻串聯(lián)接在導軌上端．質量為m、有效阻值為r的導體棒AB由靜止釋放沿導軌下滑，該過程中電流傳感器測得電流隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，電流最大值為Im.棒下滑過程中與導軌保持垂直且良好接觸，不計電流傳感器內阻及空氣阻力，重力加速度為g. (1)求該磁場磁感應強度大?。? (2)求在t1時刻棒AB的速度大?。? (3)在0～t1時間內棒A

17、B下降了h，求此過程電阻R產生的電熱． 解析：(1)電流為Im時棒做勻速運動， 對棒：F安＝BImd， F安＝mg， 解得B＝. (2)t1時刻，對回路有 E＝Bdv， Im＝， 解得v＝. (3)電路中產生的總電熱：Q＝mgh－mv2， 電阻R上產生的電熱：QR＝Q， 解得QR＝－. 答案：(1)　(2) (3)－ 13．小明設計的電磁健身器的簡化裝置如圖所示，兩根平行金屬導軌相距l(xiāng)＝0.50 m，傾角θ＝53°，導軌上端串接一個R＝0.05 Ω的電阻．在導軌間長d＝0.56 m的區(qū)域內，存在方向垂直導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度B＝2.0 T．質量m＝4.0

18、 kg的金屬棒CD水平置于導軌上，用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連．CD棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距s＝0.24 m．一位健身者用恒力F＝80 N拉動GH桿，CD棒由靜止開始運動，上升過程中CD棒始終保持與導軌垂直．當CD棒到達磁場上邊界時健身者松手，觸發(fā)恢復裝置使CD棒回到初始位置(重力加速度g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，不計其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質量)．求： (1)CD棒進入磁場時速度v的大?。? (2)CD棒進入磁場時所受的安培力FA的大?。? (3)在拉升CD棒的過程中，健身者所做的功W和電阻產生的焦耳熱Q. 解析：(1)由牛頓第二定律得 a＝＝12 m/s2 ① 進入磁場時的速度v＝＝2.4 m/s② (2)感應電動勢E＝Blv③ 感應電流I＝④ 安培力FA＝IBl⑤ 代入得 FA＝＝48 N⑥ (3)健身者做功W＝F(s＋d)＝64 J⑦ 由牛頓第二定律有F－mgsin θ－FA＝0⑧ 故CD棒在磁場區(qū)做勻速運動 在磁場中運動時間t＝⑨ 焦耳熱Q＝I2Rt＝26.88 J⑩ 答案：(1)2.4 m/s　(2)48 N　(3)64 J　26.88 J 10