物理高三一輪測(cè)試題：9.3電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用(選修3-2)

1、2021屆物理高三一輪精品測(cè)試題：9.3電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用選修3-2一、選擇題1.如右圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，在磁場(chǎng)中有一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形剛性金屬框，ab邊的質(zhì)量為m，電阻為R，其他三邊的質(zhì)量和電阻均不計(jì)cd邊上裝有固定的水平軸，將金屬框自水平位置由靜止釋放，第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，ab邊的速度為v，不計(jì)一切摩擦，重力加速度為g，那么在這個(gè)過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A通過(guò)ab邊的電流方向?yàn)閍bBab邊經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度vCa、b兩點(diǎn)間的電壓逐漸變大D金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgLmv2解析：此題考查電磁感應(yīng)ab邊向下擺動(dòng)過(guò)程中，磁通量逐漸減小，根據(jù)楞次定律及右手

2、定那么可知感應(yīng)電流方向?yàn)閎a，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ab邊由水平位置到達(dá)最低點(diǎn)過(guò)程中，機(jī)械能不守恒，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；金屬框擺動(dòng)過(guò)程中，ab邊同時(shí)受安培力作用，故當(dāng)重力與安培力沿其擺動(dòng)方向分力的合力為零時(shí)，a、b兩點(diǎn)間電壓最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)等于此過(guò)程中機(jī)械能的損失，應(yīng)選項(xiàng)D正確答案：Dm、電阻為r的金屬桿ab，以一定的初速度v0從一光滑平行金屬導(dǎo)軌底端向上滑行，導(dǎo)軌平面與水平面成30°角，兩導(dǎo)軌上端用一電阻R相連，如右圖所示，磁場(chǎng)垂直斜面向上，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，金屬桿向上滑行到某一高度之后又返回到底端時(shí)的速度大小為v，()A向上滑行的時(shí)間大于向下滑

3、行的時(shí)間B在向上滑行時(shí)電阻R上產(chǎn)生的熱量小于向下滑行時(shí)電阻R上產(chǎn)生的熱量C向上滑行時(shí)與向下滑行時(shí)通過(guò)電阻R的電荷量相等D金屬桿從開始上滑至返回出發(fā)點(diǎn)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為m(vv2)解析：導(dǎo)體桿沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)安培力沿斜面向下，沿斜面向下運(yùn)動(dòng)時(shí)安培力沿斜面向上，所以上升過(guò)程的加速度大于下滑過(guò)程的加速度，因此向上滑行的時(shí)間小于向下滑行的時(shí)間，A錯(cuò)；向上滑行過(guò)程的平均速度大，感應(yīng)電流大，安培力做的功多，R上產(chǎn)生的熱量多，B錯(cuò)；由q知C對(duì)；由能量守恒定律知回路中產(chǎn)生的總熱量為m(vv2)，D錯(cuò)； 此題中等難度答案：Cabcd，長(zhǎng)ab20 cm，寬bc10 cm，匝數(shù)n200，線圈回路總電阻R5 .整

4、個(gè)線圈平面內(nèi)均有垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)假設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如右圖所示，那么()A線圈回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻變化B線圈回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為0.2 AC當(dāng)t0.3 s時(shí)，線圈的ab邊所受的安培力大小為0.016 ND在1 min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為48 J解析：由EnnS可知，由于線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率 T/s0.5 T/s為常數(shù)，那么回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為En2 V，且恒定不變，應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤；回路中感應(yīng)電流的大小為I0.4 A，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)t0.3 s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，那么安培力為FnBIl200×××0.2 N3.

5、2 N，應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤；1 min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為QI2Rt2×5×60 J48 J選項(xiàng)D正確答案：D4(2021·揚(yáng)州模擬)如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角60°斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向?yàn)殡娏鞯恼较颍较蛴业姆较驗(yàn)橥饬Φ恼较?，那么?t時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是()解析：由楞次定律可判定回路中

6、的電流始終為ba方向，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路電流大小恒定，故A、B錯(cuò)；由F安BIL可得F安隨B的變化而變化，在0t0時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向向右，故外力F與F安等值反向，方向向左為負(fù)值；在t0t時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎?，綜上所述，D項(xiàng)正確答案：D5.如右圖所示，光滑金屬導(dǎo)軌AC、AD固定在水平面內(nèi)，并處在方向豎直向下、大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒以初速度v0從某位置開始在導(dǎo)軌上水平向右運(yùn)動(dòng)，最終恰好靜止在A點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終構(gòu)成等邊三角形回路，且通過(guò)A點(diǎn)的總電荷量為Q.導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的接觸電阻阻值為R，其余電阻不計(jì)，那么()A該過(guò)程中導(dǎo)體棒做勻減

7、速運(yùn)動(dòng)B該過(guò)程中接觸電阻產(chǎn)生的熱量為mvC開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成回路的面積為D當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為v0時(shí)，回路中感應(yīng)電流大小為初始時(shí)的一半解析：產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBlv，電流為IBlv/R，安培力為FBIlB2l2v/R，l、v都在減小，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度也在減小，故A錯(cuò)；該過(guò)程中，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為接觸電阻產(chǎn)生的熱量為mv；B錯(cuò)；該過(guò)程中，通過(guò)的總電荷量為QBS/R，整理后得開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成回路的S，C對(duì)；由產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBlv和電流為IBlv/R，可知D錯(cuò)答案：C6.如右圖所示，兩豎直放置的平行光滑導(dǎo)軌相距0.2 m，其電阻不計(jì)，處于水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)

8、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T，導(dǎo)體棒ab與cd的電阻均為0.1 ，質(zhì)量均為0.01 kg.現(xiàn)用豎直向上的力拉ab棒，使之勻速向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)cd棒恰好靜止，棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，g取10 m/s2，那么()Aab棒向上運(yùn)動(dòng)的速度為1 m/sBab棒受到的拉力大小為0.2 NC在2 s時(shí)間內(nèi)，拉力做功為0.4 JD在2 s時(shí)間內(nèi)，ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱為0.4 J解析：cd棒受到的安培力等于它的重力，BLmg，v2 m/s，A錯(cuò)誤ab棒受到向下的重力G和向下的安培力F，那么ab棒受到的拉力FTFG2mg0.2 N，B正確在2 s內(nèi)拉力做的功，WFTvt×2×2 J0.

9、8 J，C不正確在2 s內(nèi)ab棒上產(chǎn)生的熱量QI2Rt2Rt0.2 J，D不正確答案：B7.如右圖所示，在光滑水平面上方，有兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如下圖，PQ為兩個(gè)磁場(chǎng)的邊界，磁場(chǎng)范圍足夠大一個(gè)邊長(zhǎng)為a，質(zhì)量為m，電阻為R的正方形金屬線框垂直磁場(chǎng)方向，以速度v從圖示位置向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框中心線AB運(yùn)動(dòng)到與PQ重合時(shí)，線框的速度為，那么()A此時(shí)線框中的電功率為4B2a2v2/RB此時(shí)線框的加速度為4B2a2v/(mR)C此過(guò)程通過(guò)線框截面的電荷量為Ba2/Rmv2解析：線框左右兩邊都切割磁感線那么E總2Ba·，P，A錯(cuò)誤；線框中電流I，兩邊受安培力F合2&#

10、183;BIa，故加速度a，B錯(cuò)誤；由，.qt得q.從B點(diǎn)到Q點(diǎn)Ba2，故C正確；而回路中產(chǎn)生的電能Emv2m2mv2，故D錯(cuò)誤答案：C二、非選擇題8(2021·江蘇單科)如右圖所示，兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L(zhǎng)，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h處?kù)o止釋放導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B；(2)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v；(3)流經(jīng)電流表電流的最大值Im.解析：(1)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)

11、體棒做勻速運(yùn)動(dòng)BILmg解得B.(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv感應(yīng)電流I由式解得v.(3)由題意知，導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度最大，設(shè)為vm機(jī)械能守恒mvmgh感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmBLvm感應(yīng)電流的最大值Im解得Im.答案：(1)B(2)v(3)Im9.如右圖所示，兩根相同的勁度系數(shù)為k的金屬輕彈簧用兩根等長(zhǎng)的絕緣線懸掛在水平天花板上，彈簧的上端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為R的電阻相連，彈簧的下端接一質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)、電阻為r的金屬棒，金屬棒始終處于寬度為d的垂直紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中開始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)金屬棒從靜止釋放，其下降高度為h時(shí)到達(dá)了最大速度彈簧始終在彈性限度內(nèi)，且當(dāng)彈簧的形變量為x時(shí)，它

12、的彈性勢(shì)能為kx2，不計(jì)空氣阻力和其他電阻，求：(1)金屬棒的最大速度是多少？(2)這一過(guò)程中R消耗的電能是多少？解析：(1)當(dāng)金屬棒有最大速度時(shí)，加速度為零，金屬棒受向上的彈力、安培力和向下的重力作用，有2khBIdmgIvmax.(2)根據(jù)能量關(guān)系得mgh2×mvE電又有R、r共同消耗了總電能，ERErE電整理得R消耗的電能為ERE電mghkh2答案：(1)(2)mghkh210如下圖，在距離水平地面h0.8 m的虛線的上方，有一個(gè)方向垂直于紙面水平向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)正方形線框abcd的邊長(zhǎng)l0.2 m，質(zhì)量m0.1 kg，電阻R0.08 .一條不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過(guò)輕滑輪，一端連線框，

13、另一端連一質(zhì)量M0.2 kg的物體A.開始時(shí)線框的cd在地面上，各段繩都處于伸直狀態(tài)，從如下圖的位置由靜止釋放物體A，一段時(shí)間后線框進(jìn)入磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，線框的ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)線框的cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)物體A恰好落地，同時(shí)將輕繩剪斷，線框繼續(xù)上升一段時(shí)間后開始下落，最后落至地面整個(gè)過(guò)程線框沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，線框平面始終處于紙面內(nèi)，g取10 m/s2.求：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.(2)線框從開始運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，用了多長(zhǎng)時(shí)間？(3)線框落地時(shí)的速度多大？解析：(1)設(shè)線框到達(dá)磁場(chǎng)邊界時(shí)速度大小為v，由機(jī)械能守恒定律可得：Mg(hl)mg(hl)(Mm)v2代入數(shù)據(jù)解得：v2 m/s線框的ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流：I線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，有：MgmgIBl代入數(shù)據(jù)解得：B1 T(2)設(shè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)之前運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，有：hlvt1代入數(shù)據(jù)解得：t10.6 s線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程做勻速運(yùn)動(dòng)，所用時(shí)間：t20.1 s此后輕