高考核动力2016届高考物理一轮复习课时作业28电磁感应.docx

【高考核动力】 2016 届高考物理一轮复习课时作业 28 电磁感应现象 楞次定律( 时间： 45 分钟满分： 100 分 )一、选择题 ( 本题共 10 小题，每小题7 分，共 70 分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后括号内)1(2015 福建泉州高三月考) 粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、 b 两点间的电势差绝对值最大的是 ()【解析】线框各边电阻相等， 切割磁感线的那个边为电源，电动势相同均为Blv . 在 A、13C、 D 中， Uab4Blv ， B 中， Uab 4Blv ，选项 B 正确【答案】 B2(2015 广东韶关高三质检 ) 如图所示，、是间距为L的平行金属导轨，置于磁MN PQ感应强度为 B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P 间接有一阻值为R的电阻一根与导轨接触良好、 有效阻值为 R的金属导线ab 垂直导轨放置， 并在水平外力F 的作用下以2速度 v 向右匀速运动，则 ( 不计导轨电阻 )()A通过电阻R的电流方向为P R MB a、b 两点间的电压为BLvC a 端电势比b 端电势高D外力 F 做的功等于电阻R上产生的焦耳热【解析】由右手定则可知通过金属导线的电流由b 到 a，即通过电阻R的电流方向为M R P， A 错误；金属导线产生的感应电动势为BLv，而 a、 b 两点间的电压为等效电路路2端电压，由闭合电路欧姆定律可知，a、b 两点间电压为 3BLv，B 错误；金属导线可等效为电源，在电源内部，电流从低电势流向高电势，所以a 端电势高于b 端电势， C 正确；根据能量守恒定律可知，外力F 做的功等于电阻R和金属导线产生的焦耳热之和，D 错误1【答案】C3. 如图所示，在光滑的水平面上，一质量为m 0.1 kg ，半径为 r 0.5 m ，电阻为 R0.5 的均匀金属圆环，以 v0 5 m/s 的初速度向一磁感应强度为 B 0.1 T 的有界匀强磁场滑去 ( 磁场宽度 d>2r ) 圆环的一半进入磁场历时 2 秒，圆环上产生的焦耳热为 0.5 J，则2 秒末圆环中感应电流的瞬时功率为()A 0.15 W B 0.2 WC 0.3 W D 0.6 W【解析】圆环刚好有一半进入磁场时，设瞬时速度为1212v，由 Q2mv2mv，解得 v015 m/s ，此时环上的瞬时感应电动势为E Bv2r ，故瞬时功率为 P E2/ R 0.3 W.【答案】C4.(2013 安徽卷， 16) 如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37，宽度为 0.5 m ，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1 . 一导体棒 MN垂直于导轨放置，质量为 0.2 kg ，接入电路的电阻为 1 ，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5. 在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8 T将导体棒由静MN止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为 ( 重力加速度 g 取 10 m/s2，sin 37 0.6)()A 2.5 m/s1 W B 5 m/s1 WC 7.5 m/s9 W D 15 m/s9 W【解析】当小灯泡稳定发光时，导体棒MN匀速运动，受力如图所示根据受力平衡B2L2v可得， mgsin mgcos 2R ，代入数据得， v 5 m/s ；小灯泡消耗的电功率为PBLv2 1 W， B 项正确()2RR【答案】B5. 如图所示，有界匀强磁场与斜面垂直，质量为m的正方形线框静止在倾角为30的绝缘斜面上 ( 位于磁场外 ) ，现使线框获得速度v 向下运动， 恰好穿出磁场， 线框的边长小于3磁场的宽度，线框与斜面间的动摩擦因数为 3 ，则下列说法正确的是()2A线框完全进入磁场后做减速运动B线框进入磁场的过程中电流做的功小于穿出磁场的过程中电流做的功C线框进入和穿出磁场时，速度变化量与运动距离成正比D线框进入和穿出磁场时，速度变化量与运动时间成正比【解析】由于 tan 30，可知线框在磁场外做匀速运动，进入和穿出磁场时，线框减速， 线框完全进入磁场后不受安培力，做匀速运动， A 错误； 由牛顿第二定律有： BIL，又有IE， ，v，联立得： B2L2v ，在很短的时间内，速度大小可认maR E BLv atmR vt为不变，线框运动距离为x，则有：B2L2v，此式表明：线框进入和穿出磁场时，速度变xmRv化量与运动距离成正比，可知进入磁场后的速度大小为2，电流做的功等于动能的减少量，进入磁场的过程中电流做的功为：W1 2 1 v 2 3 22mv2m 2 8mv，穿出磁场的过程中电流做的功为：11 v 2 12W22m 2 8mv，可知 W1>W2 ， B 错误， C 正确；进入和穿出磁场的过程中，线框受到的合外力等于安培力，加速度越来越小，D 错误【答案】C6.(2013 全国新课标卷，16) 如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为 R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d( dL) 的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动，t 0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列v t 图像中，可能正确描述上述过程的是 ()【解析】根据楞次定律可知，线框进入磁场及离开磁场的过程受到安培力，从而做变B2L2v减速运动，由牛顿第二定律得，BIL R ma，线框的速度减小，线框的加速度减小；线框完全进入到磁场中运动时，做匀速直线运动，D项正确【答案】D7如图甲所示， MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成 30角固定，间距为L 1 m，质量为 m的金属杆 ab 水平放置在轨道上，其阻值忽略不计空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B0.5 T P、 M间接有阻值R1 的定值电阻，3、N间接变阻箱. 现从静止释放，改变变阻箱的阻值，测得最大速度为m，得到 1与1QRabRvvmR的关系如图乙所示若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g 取 10 m/s 2. 则 ()A金属杆中感应电流方向为a 指向 bB金属杆所受安培力沿斜面向下C定值电阻的阻值为 1 D金属杆的质量为1 kg【解析】由受力平衡知，金属杆所受安培力沿斜面向上，由左手定则判断，金属杆中感应电流方向由b 指向 a，所以 AB 错误；总电阻为R总 R1R/( R1 R) ， I BLv/ R总，当达到最大速度时金属杆受力平衡， mgsin BIL B2L2vm1B2L2B2L2，RR(R1 R) ， mgsin Rvmmgsin R11根据图乙代入数据，可以得到杆的质量 0.1 kg， 1 1， C 正确mR【答案】C8. 如图所示， abcd 为一边长为l 、具有质量的刚性导线框，位于水平面内，bc 边串接有电阻 R. 虚线表示一匀强磁场区域的边界，它与线框 ab 边平行， 磁场区域的宽度为 2l ，磁场方向竖直向下线框在一垂直于ab 边的水平恒定拉力 F 作用下，沿光滑水平面运动，直到通过磁场区域已知ab 边刚进入磁场时，线框做匀速运动，下面定性画出的回路中电流i 大小与位移 x 图象可能正确的是 ()【解析】由题意知，当线框在x 0 至xl间运动时电流恒为i0；当线框在l至xx 2l间运动时，磁通量不变化，故i 0，线框做匀加速运动；当ab 边刚出磁场( x2l )4时，线框的速度大于刚进磁场时的速度，cd边切割磁感线产生的电流i >i 0，同时受到的安培力大于 F，线框做减速运动，随着速度的减小，安培力变小，加速度变小，故选项C 错；当 cd 边刚出磁场时， 线框速度可能还没减速到ab 边刚进磁场时的速度，故选项 B 对；也可能恰好减速到ab 边刚进磁场时的速度，故选项 D 对；还可能早就减速到ab 边刚进磁场时的速度以后做匀速运动，故选项A对【答案】ABD9如图 (a) 所示为磁悬浮列车模型，质量M 1 kg 的绝缘板底座静止在动摩擦因数 10.1 的粗糙水平地面上位于磁场中的正方形金属框ABCD为动力源，其质量 m 1 kg，边12 0.4. OO为 AD、 BC的中线在金长为 1 m，电阻为 16 ，与绝缘板间的动摩擦因数属框内有可随金属框同步移动的磁场，区域内磁场如图 (b) 所示，恰在磁场边缘以OO CDCD外； OO BA区域内磁场如图(c) 所示， AB恰在磁场边缘以内( g 10 m/s 2) 若绝缘板足够长且认为绝缘板与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则金属框从静止释放后()A若金属框固定在绝缘板上，金属框的加速度为3 m/sB若金属框固定在绝缘板上，金属框的加速度为7 m/s22C若金属框不固定，金属框的加速度为4 m/s 2，绝缘板仍静止D若金属框不固定，金属框的加速度为4 m/s 2，绝缘板的加速度为2 m/s 2【解析】若金属框固定在绝缘板上，由题意得 111V，B ABCD111 V 0.5Et2S2EI R 8 A ， FAB B2IL 8 N ，取绝缘板和金属框整体进行受力分析，由牛顿第二定律：FAB ( M m) g ( M m) a，解得 a3 m/s 2，A 对， B 错；若金属框不固定，对金属框进行受力分析，假设其相对绝缘板滑动，f 1 20.4 110 N 4 N< AB，假设正确对金属框FmgFF 1 F 2 Ma2，应用牛顿第二定律得 F F 1 ma1，a1 4 m/s；对绝缘板应用牛顿第二定律得ABf2ffFf 2 1( M m) g 2 N ，解得 a2 2 m/s2， C 错， D对【答案】AD10. 如图，两根足够长光滑平行金属导轨PP、 QQ倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N 相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒 ab 水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好现同时由静止释放带电微粒和金属棒 ab，则 ()A金属棒ab 最终可能匀速下滑B金属棒ab 一直加速下滑C金属棒ab 下滑过程中 M板电势高于N板电势D带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动【解析】金属棒沿光滑导轨加速下滑，棒中有感应电动势而对金属板M、 N充电，充5电电流通过金属棒时金属棒受安培力作用，只有金属棒速度增大时才有充电电流，因此总有mgsin BIL >0，金属棒将一直加速下滑，A 错， B 对；由右手定则可知，金属棒a 端 ( 即M板 ) 电势高， C对；若微粒带负电，则电场力向上，与重力反向，开始时电场力为0，微粒向下加速， 当电场力增大到大于重力时，微粒的加速度向上， 可能向 N板减速运动到零后再向 M板运动， D 错【答案】 BC二、综合应用 ( 本题共 2 小题，共 30分，解答时应写出必要的文字说明，方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11 (12 分 ) 如图所示，匀强磁场 B 0.1 T ，金属棒 AB长 0.4 m ，与框架宽度相同，电112的速度匀速向左阻为 3 ，框架电阻不计，电阻R2 ， R 1 ，当金属棒以 5 m/s运动时，求：(1) 流过金属棒的感应电流多大？(2) 若图中电容器 C为 0.3 F，则充电荷量是多少？【解析】 (1) 由 EBLv 得E0.1 0.4 5 V 0.2 VRR1 R22122 1 R1 R23E0.21 A 0.2 A.I Rr 233(2) 路端电压 U IR0.2 2 V 0.4 V332 6 0.4 8C.Q CUCU0.3 10 3 C410【答案】 (1)0.2 A(2)4 10 8 C12(18 分 ) 如图甲所示，磁感应强度 2 T、方向竖直向下的匀强磁场以虚线为左BMN边界， MN的左侧有一质量m 0.1 kg ， bc 边长 L 0.2 m ，电阻 R 2 的矩形线圈 abcd1放置于绝缘光滑水平面上，t 0 时，用一恒定拉力F 拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间 1 s ，线圈的 bc 边到达磁场边界MN，此时立即将拉力 F 改为变力，又经过 1 s，线圈恰好完全进入磁场，整个运动过程中，线圈中感应电流i 随时间 t变化的图象如图乙所示6(1) 求线圈 bc 边刚进入磁场时的速度v1 的大小和线圈在第1 s 内运动的距离x；(2) 写出第 2 s 内变力 F 随时间 t 变化的关系式；(3) 求出线圈 ab 边的长度 L2.【解析】(1) 由题图乙可知，线圈刚进入磁场时的感应电流I 0.1 A ，由 E BL v111E及 I 1 R得I R0.1 2v1120.2v BL1m/s 0.5 m/s ， x 2 t 0.25 m.1(2) 由题图乙知， 在第 2 s 时间内，线圈中的电流随时间均匀增加，有 i (0.2 t 0.1)A，线圈速度随时间均匀增加，线圈所受安培力随时间均匀增加，则 F 安 BiL 1 (0.08 t 0.04)Nt 2 s时线圈的速度v2IR 0. 32m/s 1.5 m/s2BL1 20.2线圈在第2 s 时间内的加速度2v2v11.5 0.522a t1m/s 1 m/s .由牛顿第二定律得F安2 (0.08t 0.06)N.Fma(3) 在第 2 s 时间内，线圈的平均速度v v v 0.5 1.5m/s 1 m/s1222L2 v t 11 m 1 m.【答案】(1)0.5 m/s0.25 m(2) F (0.08 t 0.06)N(3)1 m7