届高三物理一轮复习 第9章电磁感应 开卷速查33doc.docx
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届高三物理一轮复习第9章电磁感应开卷速查33doc
开卷速查(三十三) 电磁感应规律的综合应用
说 明
提 示
本试卷共三部分
A组 基础巩固
B组 能力提升
C组 难点突破
考试时间:
45分钟
试卷满分:
100分
A组 基础巩固
1.有一个匀强磁场边界是EF,在EF右侧无磁场,左侧是匀强磁场区域,如图33-1甲所示.现有一个闭合的金属线框以恒定速度从EF右侧水平进入匀强磁场区域.线框中的电流随时间变化的it图象如图33-1乙所示,则可能的线框是图33-2中的( )
甲
乙
图33-1
A B C D
图33-2
解析:
由图乙可知,电流先是均匀增加,后均匀减小,又i=
=
∝l,所以金属线框切割磁感线的有效长度应先是均匀增加,后均匀减小,A项符合;B、C项线框中间部分进入磁场后切割磁感线的有效长度不变;D项有效长度不是均匀地增加和减小.
答案:
A
图33-3
2.(2014·广东卷)如图33-3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:
小磁块从铜管P中下落时,P中的磁通量发生变化,P中产生感应电流,给小磁块一个向上的磁场力,阻碍小磁块向下运动,因此小磁块在P中不是做自由落体运动,而塑料管Q中不会产生电磁感应现象,因此Q中小磁块做自由落体运动,A项错误;P中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功,机械能不守恒,B项错误;由于在P中小磁块下落的加速度小于g,而Q中小磁块做自由落体运动,因此从静止开始下落相同高度,在P中下落的时间比在Q中下落的时间长,C项正确;根据动能定理可知,落到底部时在P中的速度比在Q中的速度小,D项错误.
答案:
C
3.(多选题)(2014·山东卷)如图33-4,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好.在向右匀速通过M、N两区的过程中,导体棒所受安培力分别用FM、FN表示.不计轨道电阻.以下叙述正确的是( )
图33-4
A.FM向右 B.FN向左
C.FM逐渐增大D.FN逐渐减小
解析:
由题意可知,根据安培定则,在轨道内的M区、N区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外和向里,由此可知,当导体棒运动到M区时,根据右手定则可以判定,在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线中的电流方向相反,再根据左手定则可知,金属棒在M区时受到的安培力方向向左,因此A选项错误;同理可以判定B选项正确;再根据导体棒在M区匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场越来越大,因此产生的感应电动势越来越大,根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式可知,导体棒所受的安培力FM也逐渐增大,故C选项正确;同理D选项正确.
答案:
BCD
4.(2014·全国大纲卷)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒.一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐.让条形磁铁从静止开始下落.条形磁铁在圆筒中的运动速率( )
A.均匀增大
B.先增大,后减小
C.逐渐增大,趋于不变
D.先增大,再减小,最后不变
解析:
条形磁铁在下落过程中受到向上的排斥力,绝缘铜环内产生感应电流,导致条形磁铁做加速度逐渐减小的加速运动,故其速率逐渐增大,最后趋于不变,选项C正确,选项A、B、D错误.
答案:
C
5.如图33-5所示,光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内,并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中,有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上水平向右运动,最终恰好静止在A点.在运动过程中,导体棒与导轨始终构成等边三角形回路,且通过A点的总电荷量为Q.已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值为R,其余电阻不计,则( )
图33-5
A.该过程中导体棒做匀减速运动
B.该过程中接触电阻产生的热量为
mv
C.开始运动时,导体棒与导轨所构成回路的面积为
D.当导体棒的速度为
v0时,回路中感应电流大小为初始时的一半
解析:
产生的感应电动势为E=Blv,电流为I=
,安培力为F=BIl=
,l、v都在减小,根据牛顿第二定律知,加速度也在减小,故A错;该过程中,动能全部转化为接触电阻产生的热能为
mv
,B错;该过程中,通过的总电荷量为Q=
,开始运动时,导体棒与导轨所构成回路的面积S=
,C对;由产生的感应电动势E=Blv和电流I=
,可知D错.
答案:
C
6.(2015·山东青岛测试)如图33-6甲所示,垂直纸面向里的有界匀强磁场磁感应强度B=1.0T,质量为m=0.04kg、高h=0.05m、总电阻R=5Ω、n=100匝的矩形线圈竖直固定在质量为M=0.08kg的小车上,小车与线圈的水平长度l相同.当线圈和小车一起沿光滑水平面运动,并以初速度v1=10m/s进入磁场,线圈平面和磁场方向始终垂直.若小车运动的速度v随车的位移x变化的vx图象如图乙所示,则根据以上信息可知( )
甲
乙
图33-6
A.小车的水平长度l=15cm
B.磁场的宽度d=35cm
C.小车的位移x=10cm时线圈中的电流I=7A
D.线圈通过磁场的过程中线圈产生的热量Q=1.92J
解析:
从x=5cm开始,线圈进入磁场,线圈中有感应电流,在安培力作用下小车做减速运动,速度v随位移x减小,当x=15cm时,线圈完全进入磁场,小车做匀速运动,小车的水平长度l=10cm,A项错;当x=30cm时,线圈开始离开磁场,则d=30cm-5cm=25cm.B项错;当x=10cm时,由图象知,线圈速度v2=7m/s,感应电流I=
=
=7A,C项正确;线圈左边离开磁场时,小车的速度v3=3m/s,线圈上产生的电热Q=
(M+m)(v
-v
)=4.86J,D项错.
答案:
C
B组 能力提升
7.(2015·山东济南模拟)两个不可形变的正方形导体框a、b连成如图33-7甲所示的回路,并固定在竖直平面(纸面)内.导体框a内固定一小圆环c,a与c在同一竖直面内,圆环c中通入如图乙所示的电流(规定电流逆时针方向为正方向),导体框b的MN边处在垂直纸面向外的匀强磁场中,则匀强磁场对MN边的安培力( )
甲
乙
图33-7
A.0~1s内,方向向下
B.1~3s内,方向向下
C.3~5s内,先逐渐减小后逐渐增大
D.第4s末,大小为零
解析:
由法拉第电磁感应定律可知,3~5s内回路中产生的感应电动势大小不变,则安培力也不变,故C项错;由楞次定律可知第1s内,导体框中感应电流方向为顺时针方向,由左手定则可知,MN所受安培力方向向上,A项错;由楞次定律可知,1~3s内导体框中感应电流方向为逆时针方向,由左手定则可知,MN所受安培力方向向下,B项正确;第4s末圆环中瞬时电流为零,通过圆环的磁通量为零,但磁通量变化率不为零,故导体框中仍有感应电流产生,所以MN受力不为零,D项错.
答案:
B
8.(多选题)在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN,相距为L,导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.有两根质量均为m的金属棒a、b,先将a棒垂直导轨放置,用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接,连接a棒的细线平行于导轨,由静止释放c,此后某时刻,将b也垂直导轨放置,a、c此刻一起做匀速运动,b棒刚好能静止在导轨上.a棒在运动过程中始终与导轨垂直,两棒与导轨接触良好,导轨电阻不计.则( )
图33-8
A.物块c的质量是2msinθ
B.b棒放上导轨前,物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能
C.b棒放上导轨后,物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能
D.b棒放上导轨后,a棒中电流大小是
解析:
对abc的整体,根据平衡知识得:
2mgsinθ=mcg,解得mc=2msinθ;b棒放上导轨前,物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能与a的重力势能增量之和;b棒放上导轨后,物块c减少的重力势能等于a、c增加的重力势能与回路消耗的电能之和;对b棒来说:
BIL=mgsinθ,所以I=
,选项A、D正确.
答案:
AD
9.(2014·江苏卷)如图33-9所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层.匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直.质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g.求:
图33-9
(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ;
(2)导体棒匀速运动的速度大小v;
(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q.
解析:
(1)在绝缘涂层上导体棒受力平衡有
mgsinθ=μmgcosθ
解得μ=tanθ
(2)在光滑导轨上
感应电动势E=BLv
感应电流I=
安培力F安=BIL
导体棒受力平衡有F安=mgsinθ
解得v=
(3)摩擦生热QT=μmgdcosθ
由能量守恒定律有3mgdsinθ=Q+QT+
mv2
解得Q=2mgdsinθ-
答案:
(1)tanθ
(2)
(3)2mgdsinθ-
10.(2015·河南省安阳市调研)如图33-10甲所示,两足够长阻值不计的光滑平行金属导轨MN、PQ之间的距离L=1.0m,NQ两端连接阻值R=1.0Ω的电阻,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上,导轨平面与水平面间的夹角θ=30°.一质量m=0.20kg、阻值r=0.50Ω的金属棒垂直于导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量M=0.60kg的重物P相连.细线与金属导轨平行.金属棒沿导轨向上滑行的速度v与时间t之间的关系如图33-10乙所示,已知金属棒在0~0.3s内通过的电量是0.3~0.6s内通过电量的
,g=10m/s2,求:
甲
乙
图33-10
(1)0~0.3s内棒通过的位移;
(2)金属棒在0~0.6s内产生的热量.
解析:
(1)金属棒在0.3~0.6s内通过的电量为
q1=I1t1=
金属棒在0~0.3s内通过的电量q2=
=
由题知q1=
q2,代入解得x2=0.3m.
(2)金属棒在0~0.6s内通过的总位移为x=x1+x2=vt1+x2,代入解得x=0.75m
根据能量守恒定律Mgx-mgxsinθ-Q=
(M+m)v2
代入解得Q=2.85J
由于金属棒与电阻R串联,电流相等,根据焦耳定律Q=I2Rt,得到它们产生的热量与电阻成正比,所以金属棒在0~0.6s内产生的热量Qr=
Q=1.9J.
答案:
(1)0.3m
(2)1.9J
C组 难点突破
11.(多选题)如图33-11所示,光滑的“U”型金属导体框竖直放置,质量为m的金属棒MN与框架接触良好.磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反,但均垂直于框架平面,分别处在abcd和cdef区域.现从图示位置由静止释放金属棒MN,当金属棒进入磁场B1区域后,恰好做匀速运动.以下说法中正确的有( )
图33-11
A.若B2=B1,金属棒进入B2区域后将加速下滑
B.若B2=B1,金属棒进入B2区域后仍保持匀速下滑
C.若B2<B1,金属棒进入B2区域后可能先加速后匀速下滑
D.若B2>B1,金属棒进入B2区域后可能先减速后匀速下滑
解析:
若B2=B1,金属棒进入B2区域后受安培力大小方向不变,仍将保持匀速下滑;若B2<B1,金属棒进入B2区域后安培力小于重力,棒可能先加速后匀速下滑;若B2>B1,金属棒进入B2区域后安培力大于重力,棒可能先减速后匀速下滑.
答案:
BCD
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