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

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1、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.E　　　　　　　　　 B.E C.E D．E 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Uab＝E，B正確． 答案：B 2.(2018·廣東四校聯(lián)考)如圖所示

2、，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 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L＝0.1 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R＝0.3 Ω的電阻．導(dǎo)軌上正交放置著金屬棒ab，其電阻r＝0.2 Ω.當(dāng)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(yùn)動(dòng)時(shí)(　　) A．a(chǎn)b棒所受安培力大小為0.02 N B．N、Q間電壓為0.2 V C．a(chǎn)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)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(cuò)誤；N、Q之間的電壓U

3、＝E＝0.12 V，B錯(cuò)誤；由右手定則得a端電勢(shì)較高，C錯(cuò)誤． 答案：A 3.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(　　) A．ef將減速向右運(yùn)動(dòng)，但不是勻減速 B．ef將勻減速向右運(yùn)動(dòng)，最后停止 C．ef將勻速向右運(yùn)動(dòng) D．ef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F＝BIL＝＝ma知，ef做的是加速

4、度減小的減速運(yùn)動(dòng)，故A正確． 答案：A 4.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(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α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 α

5、＝，即vm＝.由此式可知，B增大，vm減??；α增大，vm增大；R變小，vm變小；m變小，vm變?。虼诉x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(　　) A．0～t1時(shí)間內(nèi)P點(diǎn)電勢(shì)低于Q點(diǎn)電勢(shì) B．0～t1時(shí)間內(nèi)電壓表的讀數(shù)為 C．t1～t2時(shí)間內(nèi)R上的電流為 D．0～t2時(shí)間內(nèi)線圈中的電流方向不變 解析：根據(jù)楞

6、次定律可知：0～t1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.0～t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n·S＝，而電壓表的讀數(shù)是路端電壓，所以U＝·E＝·S，B正確．t1～t2時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E′＝n＝n，感應(yīng)電流I′＝＝，C正確．t1～t2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：BC 6.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2∶1.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．

7、金屬棒ab上的電流方向是由b向a C．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F＝3ma，隔離金屬棒cd分析，有F－ F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：BC 7.(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

8、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 C．R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Q＝t＝ ＝，C對(duì)． 答案：AC [能力題組] 一、選擇題

9、 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，v-t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q＝＝x，可知C、D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：B 9.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θ角，上端與

10、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mgh－mv2 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

11、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 θ＝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 θ，所以F合＝mgsin θ－F安＝mgsin θ＝ma，得a＝，C正確；由能量守恒可得mgh－mv2＝Qab＋QR，即mgh－mv2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：C 10.(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

12、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ω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 C．Oa旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為Bωr2 D．Oa旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為Bωr2 解析：Oa旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E＝Bωr2，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＝＝，

13、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θ＝37°的絕緣斜面上，頂部接有一阻值R＝3 Ω的定值電阻，下端開(kāi)口，軌道間距L＝1 m．整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向上．質(zhì)量m＝1 kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上，ab在導(dǎo)軌之間的電阻r＝1 Ω，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)μ＝0.5，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2.

14、 (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 θ－μmgcos θ－F安＝0 F安＝BIL I＝ E＝BLvm 由以上各式代入數(shù)據(jù)解得vm＝2.0 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)PR＝I2R，解得PR＝3 W. (3)設(shè)

15、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 θ＝μmgxcos θ＋QR＋Qr＋mv 根據(jù)焦耳定律有＝ 聯(lián)立解得x＝2.0 m 根據(jù)q＝Δt，＝，＝，ΔΦ＝BLx，解得q＝＝1.0 C. 答案：(1)2.0 m/s　(2)3 W　(3)1.0 C 12.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θ，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)，

16、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a＝gsin θ，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 θ＝. 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)＝，v＝gsin θ·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l＝2Q1， 又F＝F安， 故外力F對(duì)甲做的功WF＝Fl＝2Q1. 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′l＝2Q2， 又F安′＝ mgsin θ，Q＝Q1＋Q2， 解得WF＝2Q－mglsin θ. 答案：(1)　(2)F＝ t，方向沿導(dǎo)軌向下　(3)2Q－mglsin θ