2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 電磁感應(yīng)的綜合性問題課時作業(yè) 新人教版選修3-2.doc

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2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 電磁感應(yīng)的綜合性問題課時作業(yè) 新人教版選修3-2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．如圖所示，一個“∠”形導(dǎo)軌ADC垂直于磁場固定在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，MN是與導(dǎo)軌材料和規(guī)格都相同的導(dǎo)體棒．在外力作用下，導(dǎo)體棒以恒定速度v沿導(dǎo)軌向右運動，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好．以導(dǎo)體棒在左圖所示位置為計時起點，則下列物理量隨時間變化的圖象正確的是(下圖中E為回路中感應(yīng)電動勢；I為流過金屬棒的電流；F為作用在金屬棒上的安培力；P為感應(yīng)電流的熱功率)(　　) 第1題圖 　　　A　　　　　B 　　　C　　　　　D 2．兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，頂端接阻值為R的電阻．質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒在距磁場上邊界某處靜止釋放，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，如圖所示，不計導(dǎo)軌的電阻，重力加速度為g則(　　) 第2題圖 A．金屬棒在磁場中運動時，流過電阻R的電流方向為a→b B．金屬棒的速度為v時，金屬棒所受的安培力大小為 C．金屬棒的最大速度為 D．金屬棒以穩(wěn)定的速度下滑時，電阻R的熱功率為2R 3．如圖所示，在光滑的水平面上，有豎直向下的勻強磁場，分布在寬度為L的區(qū)域里，現(xiàn)有一邊長為a (a＜L)的正方形閉合線圈剛好能穿過磁場，則線框在滑進(jìn)磁場過程中流過的電量Q1，與滑出磁場過程中流過的電量Q2之比為(　　) A．1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D．4∶1 第3題圖 　　第4題圖 4．如圖所示，A、B兩閉合線圈由同樣長度、同種材料的導(dǎo)線繞成，A為10匝，B為20匝，半徑為rA＝2rB，勻強磁場只分布在B線圈內(nèi)．若磁場均勻地減弱，則(　　) A．A中無感應(yīng)電流 B．A、B中均有恒定的感應(yīng)電流 C．A、B中感應(yīng)電動勢之比為2∶1 D．A、B中感應(yīng)電流之比為1∶2 第5題圖 5．如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌間距為l，與水平面間的傾角為θ(導(dǎo)軌電阻不計)．兩導(dǎo)軌與阻值為R的定值電阻相連，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面．有一質(zhì)量為m，長為l的導(dǎo)體棒在ab位置獲得平行于斜面的大小為v的初速度向上運動，最遠(yuǎn)到達(dá)cd的位置，滑行距離為s，導(dǎo)體棒的電阻也為R，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，則(　　) A．上滑過程中導(dǎo)體棒受到的最大安培力為 B．導(dǎo)體棒上滑過程中克服安培力、滑動摩擦力和重力做的總功為mv2 C．上滑過程中電流做功產(chǎn)生的熱量為mv2－mgs(sinθ＋μcosθ) D．上滑過程中導(dǎo)體棒損失的機(jī)械能為mv2－mgsinθ 第6題圖 6．如圖所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路，導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的磁場，螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán)．導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感強度按選項中哪一種圖線隨時間變化時，可使導(dǎo)體圓環(huán)對桌面的壓力減小(　　) 　　　A　　　　　B 　　　C　　　　　D 第7題圖 7．(13年江蘇模擬)如圖所示，在勻強磁場中，放有一與線圈D相連接的平行導(dǎo)軌，要使放在線圈D中的線圈A(A、D兩線圈同心共面)各處受到沿半徑方向指向圓心的力，金屬棒MN的運動情況可能是(　　) A．加速向右 B．加速向左 C．減速向右 D．減速向左 8．在如圖所示的傾角為θ的光滑斜面上，存在著兩個磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，區(qū)域I的磁場方向垂直斜面向上，區(qū)域Ⅱ的磁場方向垂直斜面向下，磁場的寬度均為L，一個質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形導(dǎo)線框，由靜止開始沿斜面下滑， 第8題圖 當(dāng)ab邊剛越過GH進(jìn)入磁場Ⅰ區(qū)時，恰好以速度v1做勻速直線運動；當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時，線框又恰好以速度v2做勻速直線運動，從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，線框的動能變化量為ΔEk，重力對線框做功大小為W1，安培力對線框做功大小為W2，下列說法中正確的有(　　) A．在下滑過程中，由于重力做正功，所以有v2＞v1 B．從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，機(jī)械能守恒 C．從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程，有(W1－ΔEk)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 D．從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，線框動能的變化量大小為ΔEk＝W1－W2 第9題圖 9．如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ＝37，下端連接阻值為R的電阻．勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，質(zhì)量為0.2kg、電阻不計的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25. (1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大?。? (2)當(dāng)金屬棒的下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時，電阻R消耗的電能為8W，求該速度的大?。? 10．如圖所示，水平面上有兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，導(dǎo)軌的電阻不計，間距為l＝0.5m，左端通過導(dǎo)線與阻值R＝3Ω的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值為RL＝6Ω的小燈泡L連接，在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上，磁感應(yīng)強度B＝0.2T的勻強磁場．一根阻值r＝0.5Ω、質(zhì)量m＝0.2kg 第10題圖 的金屬棒在恒力F＝2N的作用下由靜止開始從AB位置沿導(dǎo)軌向右運動，經(jīng)過t＝1s剛好進(jìn)入磁場區(qū)域．求金屬棒剛進(jìn)入磁場時： (1)金屬棒切割磁場產(chǎn)生的電動勢； (2)小燈泡兩端的電壓和金屬棒受安培力． 11．如圖(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L＝0.3 m．導(dǎo)軌左端連接R＝0.6 Ω的電阻．區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面B＝0.6 T的勻強磁場，磁場區(qū)域?qū)扗＝0.2 m．細(xì)金屬棒A1和A2用長為2D＝0.4 m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r＝0.3 Ω.導(dǎo)軌電阻不計．使金屬棒以恒定速度v＝1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場．計算從金屬棒A1進(jìn)入磁場(t＝0)到A2離開磁場的時間內(nèi)，不同時間段通過電阻R的電流強度，并在圖(b)中畫出． (a)　　　　　　　　(b) 第11題圖 第12題圖 12．如圖所示，匝數(shù)n＝100匝、截面積S＝0.2 m2、電阻r＝0.5 Ω的圓形線圈MN處于垂直紙面向里的勻強磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強度隨時間按B＝0.6＋0.02t(T)的規(guī)律變化．處于磁場外的電阻R1＝3.5 Ω，R2＝6 Ω，電容C＝30 μF，開關(guān)S開始時未閉合，求： (1)閉合S后，線圈兩端M、N兩點間的電壓UMN和電阻R2消耗的電功率； (2)閉合S一段時間后又打開S，則S斷開后通過R2的電荷量為多少． 課時作業(yè)(三十八)　電磁感應(yīng)的綜合性問題 　1.D　【解析】 設(shè)導(dǎo)軌夾角為θ，單位長度的導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌材料的阻值均為R，則在導(dǎo)體棒運動過程中，有效長度l＝vttanθ＝k1t，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌組成的閉合回路的總電阻R總＝Rvt(1＋tanθ＋secθ)＝k2t，所以，E＝Blv＝Bvk1t＝k3t，I＝E/R總＝k3t/k2t＝k4，F(xiàn)＝BIl＝Bk4k1t＝k5t，P＝I2R＝kk2t＝k5t，其中k1、 k2、k3、k4、k5、k6均是常數(shù)，可見，只有選項D正確．本題答案為D. 　2.BD　【解析】 金屬棒在磁場中向下運動時，由楞次定律，流過電阻R的電流方向為b→a，選項A錯誤；金屬棒的速度為v時，金屬棒中感應(yīng)電動勢E＝BLv，感應(yīng)電流I＝E/(R＋r)所受的安培力大小為F＝BIL＝，選項B正確；當(dāng)安培力F＝mg時，金屬棒下落速度最大，金屬棒的最大速度為v＝，選項C錯誤；金屬棒以穩(wěn)定的速度下滑時，電阻R和r的熱功率為P＝mgv＝(R＋r)，電阻R的熱功率為R，選項D正確． 　3.A　【解析】 線框在滑進(jìn)與滑出磁場的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量相等，設(shè)為ΔΦ，設(shè)滑進(jìn)時用時t1，滑出時用時t2，線框電阻為R，則Q1＝I1t1＝t1＝t1＝n.同理Q2＝n， Q1＝Q2.所以選項A正確． 　4.BD　【解析】 在線圈A、B中都存在著磁通量的變化，因此兩線圈中都有感應(yīng)電流，選項A錯誤，選項B正確．由于A的匝數(shù)為B的一半，兩個線圈中磁通量及其變化完全相同，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，兩個線圈中感應(yīng)電動勢之比為1∶2，選項C錯誤．由于兩個線圈用同樣導(dǎo)線繞成且總長度相同，所以兩個線圈的電阻是相同的，因此A、B中感應(yīng)電流之比也是1∶2，選項D正確． 　5.BCD　【解析】 桿上滑時受力如圖所示，由牛頓第二定律mgsinθ＋f＋F安＝ma，桿做減速運動，因此開始時速度最大，受到的安培力最大，F(xiàn)＝Bl＝ 第5題圖 ，A錯；由動能定理WG＋Wf＋WF安＝mv2，B對；上滑過程中電流做功產(chǎn)生的熱量等于安培力做的功，即WF安＝mv2－WG－Wf＝mv2－mgssinθ－μmgscosθ，C對；損失的機(jī)械能為克服摩擦力和安培力做功之和，D對． 　6.A　【解析】 本題可以采用逆推法，即從結(jié)論逐步向前推導(dǎo)，找出能夠滿足要求的條件．要想使導(dǎo)體圓環(huán)對桌面的壓力減小，就是要使導(dǎo)體圓環(huán)具有豎直向上靠近螺線管的運動趨勢，根據(jù)楞次定律“來拒去留”原則，穿過導(dǎo)體圓環(huán)的磁通量具有減小的趨勢，即是要使通電螺線管產(chǎn)生的磁場強度逐漸減小，也就是流過螺線管的感應(yīng)電流減小，即要使連接螺線管的閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢減小，閉合回路的面積不變，所以只要逐漸減小即可，顯然，只有選項A符合題意．本題答案為A. 　7.AB　【解析】 根據(jù)楞次定律“增縮減擴(kuò)”的原則，穿過線圈A的磁通量肯定在增加，這說明線圈D中的感應(yīng)電流在逐漸增大，感應(yīng)電動勢也增大，因為感應(yīng)電動勢的大小E＝BLv，可見，在B和L不變的情況下，只要金屬棒MV切割磁感線的速度v增大即可．本題答案為AB. 　8.CD　【解析】 當(dāng)線框的ab邊進(jìn)入GH后勻速運動到進(jìn)入JP為止，ab進(jìn)入JP后回路感應(yīng)電動勢增大，感應(yīng)電流增大，因此所受安培力增大，安培力阻礙線框下滑，因此ab進(jìn)入JP后開始做減速運動，使感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流均減小，安培力又減小，當(dāng)安培力減小到與重力沿斜面向下的分力mgsinθ相等時，以速度v2做勻速運動，因此v2＜v1，A錯；由于有安培力做功，機(jī)械能不守恒，B錯；線框克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，克服安培力做了多少功，就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由動能定理得W1－W2＝ΔEK，W2＝W1－ΔEK，故CD正確． 　9.(1)4m/s2　(2)10m/s　【解析】 (1)開始下滑時，速度為零，安培力為零．由受力分析知： 　a＝g(sinθ－μcosθ)＝4m/s2 　(2)金屬棒下滑達(dá)到穩(wěn)定時，合力為零，設(shè)速度為vm： 　方法一：據(jù)功能關(guān)系，電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力做的功(即電功率等于安培力做功的功率)： 　P＝Fvm① 　由平衡條件知：F＝mgsinθ－μmgcosθ② 　由①②得： 　vm＝mg＝10m/s 　方法二：據(jù)焦耳定律，Q＝I2Rt，則有： 　P＝I2R③ 　由電路分析知：I＝④ 　F＝BIl＝⑤ 　由③④⑤得：P＝＝vm ＝Fvm. 　vm＝＝10m/s. 　方法三：據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒，金屬棒穩(wěn)定下滑時，重力勢能的減少轉(zhuǎn)化為摩擦內(nèi)能及電熱內(nèi)能．它們相應(yīng)的功率轉(zhuǎn)化關(guān)系為PG＝PFf＋P 　mgvmsinθ＝μmgcosθvm＋P 　vm＝＝10m/s. 　10.(1)1V　(2)0.8V，0.04N　【解析】 (1)0～1s棒只受拉力，由牛頓第二定律F＝ma，可得金屬棒進(jìn)入磁場前的加速度a＝＝m/s2＝10 m/s2，設(shè)其剛要進(jìn)入磁場時速度為v，由v＝at＝10m/s.金屬棒進(jìn)入磁場時切割磁感線，感應(yīng)電動勢E＝Blv＝0.20.510V＝1V. 　(2)小燈泡與電阻R并聯(lián)，R并＝＝Ω＝2Ω， 通過金屬棒的電流大小I＝＝A＝0.4 A，小燈泡兩端的電壓U＝E－Ir＝1－0.40.5V＝0.8V，金屬棒受到的安培力大小FA＝BIl＝0.20.40.5N＝0.04N，由左手定則可判斷安培力方向水平向左． 　11. 0～0.2s時0.12A　0.2～0.4s時0　0.4～0.6s時0.12A　It圖象如圖(c) 　【解析】 A1從進(jìn)入磁場到離開磁場的時間t1＝＝0.2s① 　在0～t1時間內(nèi)，A1上的感應(yīng)電動勢E＝BLv＝0.18V② 　由圖(a)知，電路的總電阻 　　　　　(a)　　　　　　　　(b) R0＝r＋＝0.5Ω③ 總電流I＝＝0.36A④ 　通過R的電流IR＝＝0.12A⑤ 　A1離開磁場t1＝0.2s至A2未進(jìn)入磁場t2＝＝0.4s的時間內(nèi)，回路中無電流IR＝0⑥ 　 (c) 第11題圖 從A2進(jìn)入磁場t2＝0.4s至離開磁場t3＝＝0.6s的時間內(nèi)，A2上的感應(yīng)電動勢E＝0.18V⑦ 　由圖(b)知，電路總電阻R0＝0.5Ω⑧ 　總電流I＝0.36A 　流過R的電流IR＝0.12A⑨ 　綜合上述計算結(jié)果，繪制通過R的電流與時間的關(guān)系圖線，如圖(c)所示． 　12.(1)9.610－3 W　(2)7.210－6 C　 　【解析】 (1) 線圈中感應(yīng)電動勢E＝n＝nS＝1000.020.2 V＝0.4 V．通過電源的電流強度I＝＝A＝0.04 A．線圈兩端M、N兩點間的電壓UMN＝E－Ir＝(0.4－0.040.5)V＝0.38 V．電阻R2消耗的電功率P2＝I2R2＝0.040.046 W＝9.610－3 W．(2)閉合S一段時間后，電路穩(wěn)定，電容器C相當(dāng)于開路，其兩端電壓UC就等于R2兩端的電壓，即Uc＝IR2＝0.046 V＝0.24 V，電容器充電后所帶電荷量為Q＝CUc＝3010－60.24 C＝7.210－6 C．當(dāng)S再斷開后，電容器通過電阻R2放電，通過R2的電荷量為7.210－6 C.