版《3年高考2年模拟课标》高考物理一轮复习练习第九章电磁感应第3讲《电磁感应规律的综合应用》2年模拟.docx
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版《3年高考2年模拟课标》高考物理一轮复习练习第九章电磁感应第3讲《电磁感应规律的综合应用》2年模拟
第3讲 电磁感应规律的综合应用
A组 2014—2015年模拟·基础题组
时间:
25分钟 分值:
30分
选择题(每题6分,共30分)
1.(2015贵州六校联盟第二次联考)(多选)水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上放着金属棒ab,开始时,ab棒以水平初速度v0向右运动,最后静止在导轨上,就导轨光滑和粗糙两种情况比较,这个过程( )
A.安培力对ab棒所做的功不相等
B.电流所做的功相等
C.产生的总内能相等
D.通过ab棒的电荷量相等
2.(2015湖北八市联考)(多选)如图所示,等腰直角三角形OPQ区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,磁场区域的OP边在x轴上且长为L。
纸面内一边长为L的单匝闭合正方形导线框(线框电阻为R)的一条边在x轴上,且线框在外力作用下沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场区域,在t=0时该线框恰好位于图中所示的位置。
现规定顺时针方向为导线框中感应电流的正方向,则下列说法正确的有( )
A.在0~
时间内线框中有正向电流,在
~
时间内线框中有负向电流
B.在
~
时间内流经线框某处横截面的电荷量为
C.在
~
时间内线框中最大电流为
D.0~
时间内线框中电流的平均值不等于有效值
3.(2014河南名校联考)图中L是绕在铁心上的线圈,它与电阻R、R0、开关S1和电池E构成闭合回路。
线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向,当电流的流向与箭头所示的方向相同,该电流为正,否则为负。
开关S1和S2都处于断开状态。
设在t=0时刻,接通开关S1,经过一段时间,在t=t1时刻,再接通开关S2,则能正确表示L中的电流I随时间t的变化图线的是( )
4.(2014重庆杨家坪中学质检)(多选)如图,两根足够长且光滑平行的金属导轨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
5.(2014陕西西安长安一中模拟)(多选)如图所示,在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中,金属框架ABCD固定在水平面内,AB与CD平行且足够长,BC与CD夹角为θ(θ<90°),金属框架的电阻为零。
光滑导体棒EF(垂直于CD)在外力作用下以垂直于自身的速度v向右匀速运动,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触,经过C点瞬间作为计时起点,下列关于电路中电流大小I与时间t、消耗的电功率P与导体棒水平移动的距离x变化规律的图象中正确的是( )
B组 2014—2015年模拟·提升题组
时间:
50分钟 分值:
60分
一、选择题(每题6分,共12分)
1.(2015河南三市第一次调研)(多选)两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨的下端接有电阻R,导轨的电阻不计。
斜面处在一匀强磁场中,磁场的方向垂直斜面向上。
一电阻不计的光滑金属棒ab,在沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上升到图示虚线位置,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.恒力F和安培力对金属棒所做功的和等于金属棒重力势能的增量
B.恒力F和重力对金属棒所做功的和等于电阻R上产生的电热
C.金属棒克服安培力所做的功等于金属棒重力势能的增量
D.恒力F对金属棒所做的功等于电阻R上产生的电热
2.(2015广东十校第一次联考)(多选)如图甲所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。
两质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处。
磁场宽为3h,方向与导轨平面垂直。
先由静止释放c,c刚进入磁场即匀速运动,此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触。
用ac表示c的加速度,Ekd表示d的动能,xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移。
图乙中正确的是( )
图甲
图乙
二、非选择题(共48分)
3.(2015湖南十三校第一次联考)(14分)如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.30m。
导体电阻忽略不计,其间接有固定电阻R=0.40Ω。
导轨上停放一质量为m=0.10kg、电阻r=0.20Ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。
利用一外力F沿水平方向拉金属杆ab,使之由静止开始做匀加速直线运动,电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑,并获得U与时间t的关系如图乙所示。
求:
(1)金属杆加速度的大小;
(2)第2s末外力的瞬时功率。
4.(2014辽宁大连双基测试)(16分)如图所示,水平的平行虚线间距为d,其间有磁感应强度为B的匀强磁场。
一个长方形线圈的边长分别为L1、L2,且L2 当线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h时,将线圈由静止释放,其下边缘刚进入磁场和下边缘刚穿出磁场时的速度恰好相等。 求: (1)线圈刚进入磁场时的感应电流的大小; (2)线圈从下边缘刚进磁场到下边缘刚出磁场(图中两虚线框所示位置)的过程做何种运动,求出该过程最小速度v; (3)线圈进出磁场的全过程中产生的总焦耳热Q总。 5.(2014江苏常州检测)(18分)如图甲所示,空间存在B=0.5T,方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=0.2m,R是连接在导轨两端的电阻,ab是跨接在导轨上质量为m=0.1kg的导体棒。 从零时刻开始,通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做加速运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。 图乙是棒的v-t图象,其中OA段是直线,AC段是曲线,DE是曲线图象的渐近线,小型电动机在12s末达到额定功率P=4.5W,此后保持功率不变。 除R外,其余部分电阻均不计,取g=10m/s2。 求: (1)导体棒ab在0~12s内的加速度大小。 (2)导体棒ab与导轨间的动摩擦因数及电阻R的值。 (3)若t=17s时导体棒ab达最大速度,且0~17s内共发生位移100m,试求12~17s内R上产生的热量。 第3讲 电磁感应规律的综合应用 A组 2014—2015年模拟·基础题组 选择题 1.AC 导轨光滑时,只有安培力做功,安培力做功等于动能变化量,导轨粗糙时,安培力与摩擦力做功之和等于动能的变化量,又两种情况中动能变化量相等,故A对、B错。 两种情况中金属棒的动能最终全部转化为内能,C对。 通过ab棒的电荷量Q= = 光滑时比粗糙时ab棒运动的路程长,故ΔS大,通过的电荷量Q多,故D错。 2.BD 在0~ 时间内,线框中磁通量增加,感应电流沿逆时针方向,A错误;在 ~ 时间内,线框中磁通量变化量为ΔΦ= BL2,流过线框某一横截面的电荷量为q= = B正确;在 ~ 时间内,线框中最大电流为BLv/R,C错误;经分析知0~ 时间内线框中电流的平均值不等于有效值,D正确。 3.A 接通开关S1后,线圈中会产生自感电动势,以阻碍L中电流I的增大,所以L中的电流I会逐渐增大;电路稳定后,再突然接通开关S2,线圈与电阻R将会被短路,线圈中电流突然减小,产生自感电动势,以阻碍L中的电流I的减小,所以电流逐渐减小,选项A正确。 4.BC 金属棒沿光滑导轨加速下滑,棒中有感应电动势而对电容器充电,充电电流通过金属棒时使其受安培力作用,只有金属棒速度增大时才有充电电流,因此总有mgsinθ-BIl>0,金属棒将一直加速,A错B对;由右手定则可知,金属棒a端电势高,则M板电势高,C项正确;若微粒带负电,则静电力向上与重力反向,开始时静电力为0,微粒向下加速,当静电力增大到大于重力时,微粒的加速度向上,D项错。 5.AD 设导体棒单位长度的电阻为r0,AB、CD间的距离为L0。 当导体棒在BC边上运动时,从C点开始经时间t,导体棒向前移动距离为vt,有效切割长度为L=vttanθ,则回路的电动势为E=BLv=Bv2ttanθ,则回路中的电流为I= = = 当导体棒越过BC边后,其电流I'= = = =恒量,在整个过程中电流为恒量,A正确,B错;导体棒在BC边上且距C点x时,在磁场中有效切割长度为L=xtanθ,则回路的电动势为E=BLv=Bxvtanθ,电功率P= == 即P∝x,当导体棒越过BC边后,其电功率P'= = = =恒量,C错,D正确。 B组 2014—2015年模拟·提升题组 一、选择题 1.AB 金属棒匀速上升过程中,动能不变,根据功能关系可知: 恒力F和安培力对金属棒所做功的和等于金属棒重力势能的增量,故A正确。 根据动能定理得: WF-WG-W安=0,得: WF-mgh=W安,而W安=Q,则恒力F和重力对金属棒所做功的和等于电阻R上产生的电热,故B正确。 金属棒克服安培力所做的功等于回路中电阻R上产生的热量,不等于金属棒重力势能的增量,故C错误。 恒力F所做的功在数值上等于金属棒增加的重力势能与电阻R上产生的焦耳热之和,故D错误。 2.BD c的运动过程分为四个阶段。 (Ⅰ)xc (Ⅱ)h≤xc<3h,c进入磁场匀速下落,速度vc= ;此时d做自由落体运动,其平均速度 = = 即d自由下落h高度的过程中c匀速下落2h高度,此过程中ac2=0。 (Ⅲ)3h≤xc<4h,c、d均在磁场中,vc=vd= 回路中无感应电流,c只受重力,ac3=g。 (Ⅳ)xc≥4h,离开磁场,ac4=g。 依据上述分析,A错误B正确。 d的运动过程也分为四个阶段。 ①xd ②h≤xd<2h,该阶段对应着c运动的(Ⅲ)阶段,两者均做加速度为g的匀加速运动,Ekd=mgxd。 ③2h≤xd<4h,该阶段对应着c运动的(Ⅳ)阶段,d受重力和方向竖直向上的安培力;由c进入磁场匀速运动知, =mg,故该阶段开始时F安d= = mg,可知d做减速运动,且为加速度减小的减速运动,该阶段Ekd减小。 ④xd≥4h,d离开磁场做匀加速直线运动,Ekd随xd均匀增加。 综上分析,C错误D正确。 二、非选择题 3.答案 (1)1.0m/s2 (2)0.35W 解析 (1)设金属杆运动的速度为v,则感应电动势E=BLv 通过电阻R的电流I= 电阻R两端的电压U=IR= 由图乙可得U=kt,k=0.10V/s,即得v= ·t,金属杆做匀加速运动,a= =1.0m/s2 (2)2s末时杆的速度大小为v2=at=2m/s F安=BIL= =0.075N 设外力大小为F2,由F2-F安=ma,解得F2=0.175N 所以外力的瞬时功率P=F2v2=0.35W 4.答案 (1)I= (2)见解析 (3)2mgd 解析 (1)设刚进入磁场时的速度为v0,由机械能守恒定律有mgh= m 得v0= 由法拉第电磁感应定律有E=BL1v0,由闭合电路欧姆定律有E=IR,综上解得: I= = 。 (2)线圈在此过程中先做加速度减小的减速运动,后做加速度为g的匀加速运动,在3位置时线圈速度最小,而由3到4位置过程中,线圈是自由落体运动,因此有 -v2=2g(d-L2),得v= 方向竖直向下。 (3)由于线圈完全处于磁场中时不产生焦耳热,线圈进入磁场过程中产生的焦耳热Q就是线圈从图中2位置到4位置产生的焦耳热,而2、4位置动能相同。 由能量守恒Q=mgd,由对称性可知: Q总=2Q=2mgd。 5.答案 (1)0.75m/s2 (2)0.2 0.4Ω (3)12.35J 解析 抓住12s和17s两个时刻导体棒的运动学特征和动力学特征,即12s时导体棒速度已知(可以从题图象上读出),加速度已知(可由斜率求出),而且此时电动机已达到额定功率;17s后导体棒匀速运动,加速度为零。 把握住这两个状态,列方程求解。 (1)由题图象知12s末导体棒ab的速度为v1=9m/s,则在0~12s内的加速度大小为a= = m/s2=0.75m/s2。 (2)t=12s时,导体棒中感应电动势为E=BLv1,感应电流I= 导体棒受到的安培力F1=BIL, 即F1= 。 同理,t=17s时,导体棒受的安培力F2= 。 当t=12s时,F1'= = N=0.5N; 当t=17s时,F2'= = N=0.45N。 F1'-μmg- =ma,F2'-μmg- =0。 解得μ=0.2,R=0.4Ω。 (3)0~12s内,导体棒匀加速运动的位移 s1= t1=54m。 12~17s内,导体棒的位移s2=100m-54m=46m。 由能量守恒: Q=Pt2- -μmgs2, 代入数据解得Q=12.35J。
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