《高考】（新课标）2016届高考物理二轮复习 专题八 电磁感应与力学、电学的综合素能演练提升（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考】（新课标）2016届高考物理二轮复习 专题八 电磁感应与力学、电学的综合素能演练提升（含解析）（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、素能演练提升八电磁感应与力学、电学的综合(时间:60分钟满分:100分)第卷(选择题共48分)一、本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第15题只有一个选项符合题目要求,第68题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分.1.英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场.如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一电荷量为+q的小球.已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()A.0B.r2qkC.2r2qkD.r2
2、qk解析:设圆环所在回路感应电动势为E,则由法拉第电磁感应定律得E=kS=kr2,小球运动一周,感应电场对小球做功大小为W=qE=qkr2,故选项D正确.答案:D2.如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部.则小磁块()A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大解析:小磁块在铜管P中下落时,铜管中产生感应电流,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场阻碍小磁块的下落,小磁块的机械能不守恒,A、B两项错误;小磁块在塑料管Q中下落时不会产生感应
3、电流,小磁块的机械能守恒,不难分析知,小磁块在Q中的运动时间短,落至底部时的速度大,C项正确,D项错误.答案:C3.如图,一质量为m的条形磁体用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置释放,环经过磁体到达位置.设环经过位置、位置附近时细线的张力分别为FT1和FT2,重力加速度大小为g,则()A.FT1mg,FT2mgB.FT1mg,FT2mg,FT2mgD.FT1mg解析:由楞次定律中“阻碍”的理解阻碍相对运动(来阻去留),位置,圆环受安培力向上,磁体受环作用力向下,细线张力大于重力;位置,圆环受力向上,磁体受环作用力向下,细线张力同样大于重力,故正确选项为A.答案:A4.
4、如图甲所示,在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的铜圆环,规定从上向下看时,铜环中的感应电流I沿顺时针方向为正方向.图乙表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图象,则磁场B随时间t变化的图象可能是下图中的( )解析:根据安培定则知感应电流在铜环内产生的磁场在01 s内是与B方向相反,故外磁场在增强,又感应电流恒定,故感应电动势不变,磁场均匀变化,选项A、C、D错误.答案:B5.U形金属导轨构成如图所示斜面,斜面倾斜角为,其中MN,PQ间距为L,磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面,导轨电阻不计,金属棒ab质量为m,以速度v沿导轨上滑,并与两导轨始终保持垂直且接触良好,导轨与ab棒间的动摩擦
5、因数为,ab棒接入电路的电阻为R,ab棒沿导轨上滑位移为s时速度减为0,则在这一过程中()A.ab棒沿导轨向上做匀减速运动B.ab棒受到的最大安培力大小为sin C.导体棒动能的减少量等于mgssin +mgscos D.克服安培力做的功等于mv2-mgssin -mgscos 解析:ab棒受到的重力、支持力、摩擦力都恒定,但安培力是变力,故根据牛顿第二定律知加速度不是定值,选项A错误;ab棒速度最大时,其受到的安培力最大,Fm=BLIm=BL,选项B错误;根据能量转化和守恒定律可知,导体棒动能的减少量mv2=mgssin +mgscos +W安,W安是克服安培力做的功,故选项C错误,D正确.
6、答案:D6.如图所示,两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面,导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd,它们与导轨构成矩形回路,导体棒中间夹着处于压缩状态的一根轻质弹簧,弹簧与导体棒不拴接.两棒的中间用细线绑住,导体棒的质量为m,电阻均为R,回路上其余部分的电阻不计.在导轨平面间有一竖直向下的匀强磁场.开始时,导体棒处于静止状态且弹簧的弹性势能为Ep,剪断细线后,下列说法正确的是()A.两导体棒在脱离弹簧瞬间速度达到最大且vm=B.两根导体棒克服安培力做功的总和等于EpC.两根导体棒和弹簧构成的系统机械能守恒D.两导体棒脱离弹簧后,滑行相同的时间达到静止状态解析:由于两导体棒在脱离弹簧瞬
7、间之前已经克服安培力做功产生了一定的电能,所以弹簧储存的弹性势能Ep没有完全转化为导体棒的动能,故由Ep=2算出的选项A错误;两根导体棒被弹开后由于安培力的作用,最终会停止运动,所以机械能不守恒,可知选项C错误,选项D正确;根据能量守恒定律可知:弹簧储存的弹性势能最终会全部转化为电能,所以选项B正确.答案:BD7.(2015山东泰安一模改编)如图所示,abcd为固定的水平光滑矩形金属导轨,导轨间距为L,左右两端接有定值电阻R1和R2,R1=R2=R,整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向下的匀强磁场中.质量为m的导体棒MN放在导轨上,棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨与棒的电阻.两根相同
8、的轻质弹簧甲和乙一端固定,另一端同时与棒的中点连接.初始时刻,两根弹簧恰好处于原长状态,导体棒获得水平向左的初速度v0,第一次运动至最右端的过程中R1产生的焦耳热为Q.下列说法中正确的是()A.初始时刻导体棒所受安培力的大小为B.导体棒第一次回到初始位置时,R2的电功率为C.导体棒第一次到达最右端时,两根弹簧具有弹性势能的总和为-QD.从初始时刻至导体棒第一次到达最左端的过程中,整个回路产生的电热大于解析:初始时刻感应电动势E=BLv0,而总电阻R总=,则导体棒MN中的电流I=,得导体棒MN所受安培力F安=BIL=,故选项A正确;由于安培力始终对导体棒MN做负功,产生焦耳热,所以当导体棒MN再
9、次回到初始位置时,速度小于v0,导体棒产生的感应电动势小于BLv0,故R2的电功率小于,选项B错误;由能量守恒知,当导体棒第一次到达最右端时,导体棒的初动能全部转化为整个回路的焦耳热和甲、乙弹簧的弹性势能,两个相同的电阻并联,故产生的热量相同,则电路中产生的总热量为2Q,所以两根弹簧的弹性势能为-2Q,故选项C错误;由于安培力始终对导体棒MN做负功,产生焦耳热,导体棒第一次达到最左端的过程中,导体棒平均速度最大,安培力平均值最大,电路中产生总热量为2Q,所以从初始时刻至导体棒第一次到达最左端的过程中,整个回路产生的焦耳热应大于Q,故选项D正确.答案:AD8.如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水
10、平放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小.质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形,其有效电阻为0.1 .此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t) T,图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则()A.t=1 s时,金属杆中感应电流方向从C到DB.t=3 s时,金属杆中感应电流方向从D到CC.t=1 s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1 ND.t=3 s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N解析:由楞次定律可知,t=1 s、t=3 s
11、时,金属杆中感应电流方向均从C到D,选项A正确,B错误;由法拉第电磁感应定律,得感应电动势E=Ssin 30=0.1 V,感应电流I=1 A,t=1 s时,金属杆受力如图甲所示,由平衡条件,得FP=FAsin 30=BILsin 30=(0.4-0.2t) TILsin 30=0.1 N,选项C正确;t=3 s时,金属杆受力如图乙所示,由平衡条件,得FH=FAsin 30=B3ILsin 30,而B3=0.4 T-0.23 T=-0.2 T,方向向左上方,代入解得FH=0.1 N,选项D错误.答案:AC第卷(非选择题共52分)二、本题共2小题,共14分.把答案填在相应的横线上或按题目要求作答.
12、9.(8分)如图所示,半径为r、电阻不计的两个半圆形光滑导轨并列竖直放置,在轨道左上方端点M、N间接有阻值为R的小灯泡,整个轨道处在磁感应强度为B的匀强磁场中,两导轨间距为L,现有一质量为m、电阻也是R的金属棒ab从M、N处由静止释放,经一定时间到达导轨最低点O、O,此时速度为v.(1)金属棒ab 从M、N 到O、O的过程中,通过小灯泡的电流方向为.(2)求金属棒ab到达O、O时,整个电路的瞬时电功率为.(3)求金属棒ab从M、N到O、O的过程中,小灯泡上产生的热量为.解析:(2)在最低点,ab切割磁感线产生的E=BLv,瞬时功率P=.(3)下滑过程中,设小灯泡上产生的热量为Q,则整个电路上产
13、生的热量为2Q,由能量守恒定律有mgr=mv2+2Q,即Q=m(2gr-v2).答案:(1)NM(2分)(2)(3分)(3)m(2gr-v2)(3分)10.(6分)如图甲所示,一边长为L的正方形金属线框位于光滑水平面上,线框的右边紧贴着竖直向下的有界匀强磁场区域的边界.从t=0时刻开始,线框在一水平向右的外力F的作用下从静止开始做匀加速直线运动,在t0时刻穿出磁场.图乙为外力F随时间变化的图象,图象中的F0、t0均为已知量,则t=t0时刻线框的速度v=,t=t0时刻线框的发热功率P=.解析:0t0内线框的平均速度为,得v=.a=t0时刻线框的速度v1=at0=.根据牛顿第二定律得F-=ma,F
14、=t+ma,故F-t图象的斜率,得,P=()2=.答案:(3分) (3分)三、本题共3小题,共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.11.(8分)某电子天平原理如图所示.E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,忽略边缘效应.一正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,线圈两端C、D与外电路连接.当质量为m的重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触),随后外电路对线圈供电,秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,由此时对应的供电电流I
15、可确定重物的质量.已知线圈匝数为n,线圈电阻为R,重力加速度为g.问:(1)线圈向下运动过程中,线圈中感应电流是从C端还是从D端流出?(2)供电电流I是从C端还是从D端流入?求重物质量与电流的关系.(3)若线圈消耗的最大功率为P,该电子天平能称量的最大质量是多少?解析:(1)感应电流从C端流出.(1分)(2)设线圈受到的安培力为FA.外加电流从D端流入.由FA=mg(1分)和FA=2nBIL(2分)得m=I.(1分)(3)设称量最大质量为m0.由m=I和P=I2R(2分)得m0=.(1分)答案:(1)C端(2)D端m=I(3)12.(15分)(2015江苏南通模拟)电磁弹射是我国最新研究的重大科技项目,原理可用下述模型说明.如图甲所示,虚线MN右侧存在一个竖直向上的匀强磁场,一边长为L的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上,电阻为R,质量为m,ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界.t=0时起磁感应强度B随时间t的变化规律是B=B0+kt(k为大于零的常数),空气阻力忽略不计.甲
