高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時集訓(xùn) 第1部分 專題突破篇 專題11 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用

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專題限時集訓(xùn)(十一)　電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 一、選擇題(本題共8小題，每小題6分．在每小題給出的四個選項中，第1～5題只有一項符合題目要求，第6～8題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．) 1．在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中，能觀察到感應(yīng)電流的是(　　) A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化 B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化 C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化 D　[將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，因線圈中的磁通量沒有變化，故不能觀察到感應(yīng)電流，選項A不符合題意；在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈時，如果通電線圈通以恒定電流，產(chǎn)生不變的磁場，則在另一線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項B不符合題意；在線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表時，磁通量已不再變化，因此也不能觀察到感應(yīng)電流，選項C不符合題意；繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，在給一個線圈通電或斷電的瞬間，線圈產(chǎn)生的磁場變化，使穿過另一線圈的磁通量變化，因此，能觀察到感應(yīng)電流，選項D符合題意．] 2．如圖20所示，a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長la＝3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則(　　) 圖20 A．兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 B．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電動勢之比為9∶1 C．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶4 D．a(chǎn)、b線圈中電功率之比為3∶1 B　[根據(jù)楞次定律可知，兩線圈內(nèi)均產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，選項A錯誤；因磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大，設(shè)＝k，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝n＝nl2，則＝()2＝，選項B正確；根據(jù)I＝＝＝＝可知，I∝l，故a、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶1，選項C錯誤；電功率P＝IE＝nl2＝，則P∝l3，故a、b線圈中電功率之比為27∶1，選項D錯誤．] 3．(2016咸陽二模)如圖21所示，一呈半正弦形狀的閉合線框abc，ac＝l，勻速穿過邊界寬度也為l的相鄰磁感應(yīng)強度大小相同的勻強磁場區(qū)域，整個過程線框中感應(yīng)電流圖象為(取順時針方向為正方向)(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37162070】 圖21 B　[線框從左邊磁場進入右邊磁場的過程中，兩邊都切割磁感線，磁通量變化得更快，感應(yīng)電動勢更大，感應(yīng)電流方向沿逆時針，為負，選項B正確．] 4．在如圖22甲所示的電路中，電阻R1＝R2＝2R，圓形金屬線圈半徑為r1，線圈導(dǎo)線的電阻為R，半徑為r2(r20)變化，C2中磁場的磁感應(yīng)強度恒為B2，一質(zhì)量為m、電阻為r、長度為L的金屬桿AB穿過區(qū)域C2的圓心垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，并恰能保持靜止．則(　　) 圖26 A．通過金屬桿的電流大小為 B．通過金屬桿的電流方向為從B到A C．定值電阻的阻值為R＝－r D．整個電路的熱功率P＝ BCD　[根據(jù)題述金屬桿恰能保持靜止，由平衡條件可得：mg＝B2I2a，通過金屬桿的電流大小為I＝，選項A錯誤．由楞次定律可知，通過金屬桿的電流方向為從B到A，選項B正確．根據(jù)區(qū)域C1中磁場的磁感應(yīng)強度隨時間按B1＝b＋kt(k>0)變化，可知＝k，C1中磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝πa2＝kπa2，由閉合電路歐姆定律，E＝I(r＋R)，聯(lián)立解得定值電阻的阻值為R＝－r，選項C正確．整個電路的熱功率P＝EI＝kπa2＝，選項D正確．] 二、計算題(共2小題，32分) 9．(14分)(2016湖南益陽調(diào)研)如圖27所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置(導(dǎo)軌電阻不計)，傾角為30，導(dǎo)軌間距為0.5 m，勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向下，B＝0.2 T，兩根材料相同的金屬棒a、b與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路，a、b金屬棒的質(zhì)量分別為3 kg、2 kg，兩金屬棒的電阻均為R＝1 Ω，剛開始兩根金屬棒都恰好靜止，假設(shè)最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力．現(xiàn)對a棒施加一平行導(dǎo)軌向上的恒力F＝60 N，經(jīng)過足夠長的時間后，兩金屬棒都達到了穩(wěn)定狀態(tài)．求： 圖27 (1)金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)； (2)當(dāng)兩金屬棒都達到穩(wěn)定狀態(tài)時，b棒所受的安培力大?。? (3)設(shè)當(dāng)a金屬棒從開始受力到向上運動5 m時，b金屬棒向上運動了2 m，且此時a的速度為4 m/s，b的速度為1 m/s，則求此過程中回路中產(chǎn)生的電熱及通過a金屬棒的電荷量． 【解析】　(1)a棒恰好靜止時，有magsin 30＝μmagcos 30. 解得μ＝. (2)兩棒穩(wěn)定時以相同的加速度向上勻加速運動，此時兩棒有恒定的速度差． 對a棒：F－magsin 30－μmagcos 30－F安＝maa 對b棒：F安－mbgsin 30－μmbgcos 30＝mba 解得F安＝24 N. (3)此過程對a、b棒整體根據(jù)功能關(guān)系，有 Q＝Fxa－(magsin 30＋μmagcos 30)xa－(mbgsin 30＋μmbgcos 30)xb－mav－mbv 解得Q＝85 J. q＝Δt ＝ ＝＝ 解得q＝＝0.15 C. 【答案】　(1)　(2)24 N　(3)85 J　0.15 C 10．(18分)(2016河南三門峽三模)如圖28甲所示，兩平行導(dǎo)軌是由傾斜導(dǎo)軌(傾角為θ)與水平導(dǎo)軌用極短的圓弧導(dǎo)軌平滑連接而成的，并處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，兩導(dǎo)軌間距為L，上端與阻值為R的電阻連接．一質(zhì)量為m的金屬桿AB在t＝0時由靜止開始在沿P1P2方向的拉力(圖中未畫出)作用下沿導(dǎo)軌下滑．當(dāng)桿AB運動到P2Q2處時撤去拉力，桿AB在水平導(dǎo)軌上繼續(xù)運動，其速率v隨時間t的變化圖象如圖乙所示，圖中vmax和t1為已知量．若全過程中電阻R產(chǎn)生的總熱量為Q，桿AB始終垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持良好接觸，導(dǎo)軌和桿AB的電阻以及一切摩擦均不計，求： 圖28 (1)桿AB中的最大感應(yīng)電流Imax的大小和方向； (2)桿AB下滑的全過程通過電阻R的電荷量q； (3)撤去拉力后桿AB在水平導(dǎo)軌上運動的路程s. 【導(dǎo)學(xué)號：37162072】 【解析】　(1)由題圖乙知桿AB運動到水平軌道P2Q2處時的速率為vmax，則回路中的最大感應(yīng)電動勢Emax＝BLvmax 桿AB運動到水平軌道的P2Q2處時，回路中的感應(yīng)電流最大，回路中的最大感應(yīng)電流Imax＝ 得Imax＝ 根據(jù)右手定則知Imax的方向由A流向B. (2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，桿AB下滑全過程平均感應(yīng)電動勢 ＝ 平均感應(yīng)電流＝ 又q＝t1 解得q＝ 而ΔΦ＝BLs1cos θ 由題圖乙知桿AB下滑的距離 s1＝vmaxt1 解得q＝. (3)撤去拉力后桿AB在水平導(dǎo)軌上做減速運動，感應(yīng)電流I＝ 根據(jù)牛頓第二定律有BIL＝ma 若Δt趨近于零，則a＝ 由以上三式可得vΔt＝mΔv 則v1Δt1＝mΔv1，v2Δt2＝mΔv2，…，vnΔtn＝mΔvn 得(v1Δt1＋v2Δt2＋…＋vnΔtn)＝m(Δv1＋Δv2＋…＋Δvn) 即s＝m(vmax－0) 解得s＝. 【答案】　見解析