《2011届高考一轮复习随堂练习：专题电磁感应的综合应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011届高考一轮复习随堂练习：专题电磁感应的综合应用（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 3 讲 专题 电磁感应的综合应用图 93121.（2010扬州模拟）如图 9-3-12 甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角 60斜向 下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度 B 随时间的变化规律如图乙所示（规定斜向下为 正方向） ，导体棒 ab 垂直导轨放置，除电阻 R 的阻值外，其余电阻不计，导体棒 ab 在水平 外力作用下始终处于静止状态.规定 ab 的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力 的正方向，则在 0t 时间内，能正确反映流过导体棒 ab 的电流 i 和导体棒 ab 所受水平外力 F 随时间 t 变化的图象是解析：由楞次定律可判定回路中的电流始终为 ba 方向，由法拉第
2、电磁感应定律可判定回 路电流大小恒定，故 A、B 两项错；由 F安=BIL 可得 F 安随 B 的变化而变化，在 0t0时间 内，F安方向向右，故外力 F 与 F安等值反向，方向向左为负值；在 t0t 时间内，F 安方 向改变，故外力 F 方向也改变为正值，综上所述，D 项正确.答案：D图 93132如图 9313 所示，在水平桌面上放置两条相距 l 的平行粗糙且无限长的金属导轨 ab 与 cd，阻值为 R 的电阻与导轨的 a、c 端相连金属滑杆 MN 垂直于导轨并可在导轨上滑动， 且与导轨始终接触良好整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的 大小为 B.滑杆与导轨电阻不计，滑
3、杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光 滑轻滑轮后，与一质量为 m 的物块相连，拉滑杆的绳处于水平拉直状态现若从静止开始 释放物块，用 I 表示稳定后回路中的感应电流，g 表示重力加速度，设滑杆在运动中所受 的摩擦阻力恒为 Ff，则在物块下落过程中( )A物体的最终速度为 B物体的最终速度为(mgFf)RB2l2I2RmgFfC稳定后物体重力的功率为 I2R D物体重力的最大功率可能大于mg(mgf)RB2l2解析：由题意分析可知，从静止释放物块，它将带动金属滑杆 MN 一起运动，当它们稳定时最终将以某一速度做匀速运动而处于平衡状态，设 MN 的最终速度为 v，对 MN 列平衡方程：
4、Ffmg，v，所以 A 项正确；又从能量守恒定律角度进行分析，物块的B2l2vR(mgFf)RB2l2 重力的功率转化为因克服安培力做功而产生的电热功率和克服摩擦力做功产生热功率，所以有：I2RFfvmgv，所以，v，所以 B 项正确，C 项错误；物块重力的最大功率为I2RmgFfPmmgvmg，所以 D 错误(mgFf)RB2l2答案：AB图 93143如图 9314 所示，半径为 a 的圆环电阻不计，放置在垂直于纸面向里，磁感应强度为 B 的匀强磁场中，环内有一导体棒电阻为 r，可以绕环匀速转动将电阻 R，开关 S 连接在环 和棒的 O 端，将电容器极板水平放置，并联在 R 和开关 S 两
5、端，如图 9314 所示(1)开关 S 断开，极板间有一带正电 q，质量为 m 的粒子恰好静止，试判断 OM 的转动方向 和角速度的大小(2)当 S 闭合时，该带电粒子以 g 的加速度向下运动，则 R 是 r 的几倍？14解析：(1)由于粒子带正电，故电容器上极板为负极，根据右手定则，OM 应绕 O 点逆时针方 向转动粒子受力平衡：mgq ，E Ba2.当 S 断开时，UE，解得 .Ud122mgdqBa2(2)当 S 闭合时，根据牛顿第二定律 mgqm g，UR，解得 3.Ud14ERrRr答案：(1)OM 应绕 O 点逆时针转动 (2)32mgdqBa2图 93154如图 9315 所示，
6、在距离水平地面 h0.8 m 的虚线的上方，有一个方向垂直于纸面水 平向内的匀强磁场，正方形线框 abcd 的边长 l0.2 m，质量 m0.1 kg，电阻 R0.08 . 一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连线框，另一端连一质量 M0.2 kg 的物体 A.开始 时线框的 cd 在地面上，各段绳都处于伸直状态，从如图所示的位置由静止释放物体 A，一 段时间后线框进入磁场运动，已知线框的 ab 边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动当线框 的 cd 边进入磁场时物体 A 恰好落地，同时将轻绳剪断，线框继续上升一段时间后开始下落， 最后落至地面整个过程线框没有转动，线框平面始终处于纸面内，g 取 10
7、 m/s2.求：(1)匀强磁场的磁感应强度 B?(2)线框从开始运动到最高点，用了多长时间？(3)线框落地时的速度多大？解析：(1)设线框到达磁场边界时速度大小为 v，由机械能守恒定律可得：Mg(hl)mg(hl) (Mm)v212代入数据解得：v2 m/s线框的 ab 边刚进入磁场时，感应电流：IBlvR线框恰好做匀速运动，有：MgmgIBl代入数据解得：B1 T(2)设线框进入磁场之前运动时间为 t1，有：hl vt112代入数据解得：t10.6 s线框进入磁场过程做匀速运动，所用时间：t2 0.1 s1v此后轻绳拉力消失，线框做竖直上抛运动，到最高点时所用时间：t3 0.2 svg线框从
8、开始运动到最高点，所用时间：tt1t2t30.9 s(3)线框从最高点下落至磁场边界时速度大小不变，线框所受安培力大小也不变，即IBl(Mm)gmg因此，线框穿出磁场过程还是做匀速运动，离开磁场后做竖直下抛运动由机械能守恒定律可得： mv mv2mg(hl)122 tl2代入数据解得线框落地时的速度：vt4 m/s.答案：(1)1 T (2)0.9 s (3)4 m/s图 93161如图 9316 所示，两个相邻的匀强磁场，宽度均为 L，方向垂直纸面向外，磁感应强度 大小分别为 B、2B.边长为 L 的正方形线框从位置甲匀速穿过两个磁场到位置乙，规定感应 电流逆时针方向为正，则感应电流 i 随
9、时间 t 变化的图象是( )答案：D图 93172如图 9317 所示，一个小矩形线圈从高处自由落下，进入较小的有界匀强磁场，线圈平 面和磁场保持垂直设线圈下边刚进入磁场到上边刚进入磁场为 A 过程；线圈全部进入磁 场内运动为 B 过程；线圈下边刚出磁场到上边刚出磁场为 C 过程，则( )A在 A 过程中，线圈一定做加速运动B在 B 过程中，线圈机械能不变，并做匀加速运动C在 A 和 C 过程中，线圈内电流方向相同D在 A 和 C 过程中，通过线圈某截面的电量相同解析：由于线圈从高处落下的高度未知，所以进入磁场时的初速度也不知，故进入磁场时， 线圈在安培力和重力的作用下可能加速，也可能匀速或减
10、速B 过程中，线圈内不产生感应 电流，只受重力作用，所以做匀加速运动，且机械能守恒由楞次定律知，A、C 过程中电流方向相反，A 过程为逆时针，C 过程为顺时针由公式 q tt，A 和 C 过程线圈磁ItRR 通量的变化量相同，故通过线圈某截面的电量相同故正确选项为 B、D.答案：BD图 93183如图 9318 所示，电阻为 R，其他电阻均可忽略，ef 是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为 m，棒的两端分别与 ab、cd 保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置 放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒 ef 从静止下滑经一段时间后闭合开关 S，则 S 闭 合后( )A导体棒 ef 的加速
11、度可能大于 gB导体棒 ef 的加速度一定小于 gC导体棒 ef 最终速度随 S 闭合时刻的不同而不同D导体棒 ef 的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒解析：开关闭合前，导体棒只受重力而加速下滑闭合开关时有一定的初速度 v0，若此时 F安mg，则 F安mgma.若 F安 2Q，B 错误；由能量守恒可知 C13正确；当导体棒再次回到平衡位置时，其速度 vv0，AC 间电阻的实际热功率为 P，B2L2v2R 故 D 错误答案：AC图 93249如图 9324 所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为 ，导轨电阻不计，与阻值为 R 的 定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为 B.有一质
12、量为 m 长为 l 的导体 棒从 ab 位置获得平行于斜面的，大小为 v 的初速度向上运动，最远到达 ab的位置， 滑行的距离为 s，导体棒的电阻也为 R，与导轨之间的动摩擦因数为 .则( )A上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B2l2vRB上滑过程中电流做功发出的热量为 mv2mgs(sin cos )12C上滑过程中导体棒克服安培力做的功为 mv212D上滑过程中导体棒损失的机械能为 mv2mgssin 12解析：电路中总电阻为 2R，故最大安培力的数值为.由能量守恒定律可知：导体棒动能B2l2v2R 减少的数值应该等于导体棒重力势能的增加量以及克服安培力做功产生的电热和克服摩擦阻力做功产
13、生的内能其公式表示为： mv2mgssin mgscos Q电热，则有：Q电热12 mv2(mgssin mgscos )，即为安培力做的功导体棒损失的机械能即为安培力和摩12擦力做功的和，W损失 mv2mgssin .B、D 正确12答案：BD图 932510如图 9325 甲所示，abcd 是位于竖直平面内的边长为 10 cm 的正方形闭合金属线框， 线框的质量为 m0.02 kg，电阻为 R0.1 .在线框的下方有一匀强磁场区域，MN 是匀强 磁场区域的水平边界线，并与线框的 bc 边平行，磁场方向与线框平面垂直现让线框由距 MN 的某一高度从静止开始下落，经 0.2 s 开始进入磁场，
14、图乙是线框由静止开始下落的 vt 图象空气阻力不计，g 取 10 m/s2求：(1)金属框刚进入磁场时的速度；(2)磁场的磁感应强度解析：(1)由图象可知：线框刚进入磁场后，由于受到重力和安培力的作用线框处于平衡状 态设此时线框的速度是 v0，则由运动学知识可得：v0gt由式可解得：v02 m/s.(2)设磁场的磁感应强度是 B，由电学及力学知识可得以下方程：EBLbcv0I ERFABILbcFAmg由以上方程可解得：B1 T答案：(1)2 m/s (2)1 T图 932611光滑的平行金属导轨长 L2 m，两导轨间距 d0.5 m，轨道平面与水平面的夹角 30， 导轨上端接一阻值为 R0.
15、6 的电阻，轨道所在空间有垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁 场的磁感应强度 B1 T，如图 9326 所示有一质量 m0.5 kg、电阻 r0.4 的金属 棒 ab，放在导轨最上端，其余部分电阻不计已知棒 ab 从轨道最上端由静止开始下滑到 最底端脱离轨道的过程中，电阻 R 上产生的热量 Q10.6 J，取 g10 m/s2，试求：(1)当棒的速度 v2 m/s 时，电阻 R 两端的电压；(2)棒下滑到轨道最底端时速度的大小；(3)棒下滑到轨道最底端时加速度 a 的大小解析：(1)当棒的速度 v2 m/s 时，棒中产生的感应电动势 EBdv1 V此时电路中的电流 I1 A，所以电阻 R 两端的电压 UIR0.6 V.ERr(2)根据 QI2Rt 得 ，可知在棒下滑的整个过程中金属棒中产生的热量Q1Q2RrQ2 Q10.4 JrR设棒到达最底端时的速度为 v2，根据能的转化和守恒定律，有：mgLsin mv Q1Q2122 2解得：v24 m/s.(3)棒到达最底端时回路中产生的感应电流 I22 ABdv2Rr根据牛顿第二定律有：mgsin BI2dma，解得：a3 m/s
