2019年高考物理總復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)專題講座九電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(二)課時(shí)訓(xùn)練教科版

1、專題講座九電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(二)1.(2018西安模擬)如圖所示,在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質(zhì)圓環(huán),不計(jì)空氣阻力,以下判斷正確的是(B)A.釋放圓環(huán),環(huán)下落時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流B.釋放圓環(huán),環(huán)下落時(shí)無感應(yīng)電流C.釋放圓環(huán),環(huán)下落時(shí)環(huán)的機(jī)械能不守恒D.以上說法都不正確解析:圓環(huán)豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí),通過圓環(huán)的磁通量始終為零,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A,D錯(cuò)誤,B正確;由于沒有感應(yīng)電流,沒有安培力做功,只有重力做功,故環(huán)的機(jī)械能守恒,故C錯(cuò)誤.2.(2018景德鎮(zhèn)模擬)如圖所示,在光滑絕緣水平面上,有一矩形線圈以一定的初速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,線圈全部進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外面時(shí)的

2、一半,設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾却笥诰€圈寬度,則(C)A.線圈恰好在完全離開磁場(chǎng)時(shí)停下B.線圈在未完全離開磁場(chǎng)時(shí)即已停下C.線圈能通過場(chǎng)區(qū)不會(huì)停下D.線圈在磁場(chǎng)中某個(gè)位置停下解析:線圈進(jìn)入或出磁場(chǎng),安培力做負(fù)功,則出磁場(chǎng)時(shí)的速度小于進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度,所受的安培力小于進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)所受的安培力,根據(jù)動(dòng)能定理,出磁場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的變化量小于進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的變化量,而進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外面時(shí)的一半,由于出磁場(chǎng)后,動(dòng)能不為零,線圈將繼續(xù)運(yùn)動(dòng),故C正確,A,B,D錯(cuò)誤.3.(2017南充二模)如圖所示,虛線框abcd內(nèi)為一矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直于紙面,實(shí)線框abcd是一長方形導(dǎo)線框,ab=2bc,ab邊與ab平

3、行,若將導(dǎo)線框勻速地拉離磁場(chǎng)區(qū)域,以W1表示沿平行于ab的方向拉出過程中外力所做的功,W2表示以同樣速率沿平行于bc的方向拉出過程中外力所做的功,則(B)A.W1=W2B.W2=2W1C.W1=2W2D.W2=4W1解析:設(shè)bc=L,ab=2L,回路總電阻為R,面積為S;根據(jù)外力所做的功等于克服安培力做的功可得W1=BI1L2L=BI1S,其中I1=,所以W1=;同理可得W2=;得到W2=2W1.故選B.4.(2018成都模擬)如圖所示,水平固定放置的足夠長的U形金屬導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌上的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好.讓ab棒以水平初速度v0向右運(yùn)動(dòng),最后靜止在導(dǎo)軌上.比較棒與導(dǎo)軌

4、間無摩擦和有摩擦的兩種情況,對(duì)該過程,說法正確的是(C)A.安培力對(duì)ab棒所做的功相等B.電流所做的功相等C.轉(zhuǎn)化的總內(nèi)能相等D.通過ab棒的電荷量相等解析:當(dāng)導(dǎo)軌光滑時(shí),金屬棒克服安培力做功,動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱,產(chǎn)生的內(nèi)能等于金屬棒的初動(dòng)能;當(dāng)導(dǎo)軌粗糙時(shí),金屬棒在導(dǎo)軌上滑動(dòng),一方面要克服摩擦力做功,摩擦生熱,把部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,另一方面要克服安培力做功,金屬棒的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為焦耳熱,摩擦力做功產(chǎn)生的內(nèi)能與克服安培力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的和等于金屬棒的初動(dòng)能;所以,導(dǎo)軌粗糙時(shí),安培力做的功少,故A錯(cuò)誤;電流所做的功等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱,根據(jù)功能關(guān)系可知導(dǎo)軌光滑時(shí),金屬棒克服安培力做功多,產(chǎn)生的

5、焦耳熱多,電流做功多,故B錯(cuò)誤;兩種情況下,產(chǎn)生的總內(nèi)能相等,都等于金屬棒的初動(dòng)能,故C正確;根據(jù)感應(yīng)電荷量公式q=,x是ab棒滑行的位移大小,導(dǎo)軌光滑時(shí)x較大,則感應(yīng)電荷量較大,故D錯(cuò)誤.5.(2017豐臺(tái)區(qū)一模)如圖所示,一水平面內(nèi)固定兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌上面橫放著兩根完全相同的銅棒ab和cd,構(gòu)成矩形回路,在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B.開始時(shí),棒cd靜止,棒ab有一個(gè)向左的初速度v0,則關(guān)于兩棒以后的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是(B)A.ab棒做勻減速直線運(yùn)動(dòng),cd棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.ab棒減小的動(dòng)量等于cd棒增加的動(dòng)量C.ab棒減小的動(dòng)能等于cd棒增加的動(dòng)能D.兩

6、棒一直運(yùn)動(dòng),機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為電能解析:初始時(shí)ab棒向左運(yùn)動(dòng)受到向右的安培力,cd棒受到向左的安培力,所以ab棒減速,cd棒加速,設(shè)ab棒速度為v1,cd棒速度為v2,開始時(shí)v1v2,隨著運(yùn)動(dòng)兩棒的相對(duì)速度v=v1-v2逐漸減小至0,兩棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv,E也逐漸減小最終為0,感應(yīng)電流逐漸減小到0,安培力逐漸減到0,所以ab棒做加速度逐漸減小的變減速直線運(yùn)動(dòng),cd棒做加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;兩棒組成的系統(tǒng)受安培力的合力為零,故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,所以ab棒減小的動(dòng)量等于cd棒增加的動(dòng)量,故B正確;回路中有感應(yīng)電流時(shí),電流做功產(chǎn)生電熱,所以根據(jù)能量守恒可知,ab

7、棒減小的動(dòng)能等于cd棒增加的動(dòng)能與兩棒產(chǎn)生電熱之和,所以ab棒減小的動(dòng)能大于cd棒增加的動(dòng)能,故C錯(cuò)誤;當(dāng)v1v2時(shí),機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,之后兩棒以共同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒,不再產(chǎn)生電能,故D錯(cuò)誤.6.(2017濟(jì)源二模)如圖所示,一個(gè)總電阻為R的導(dǎo)線彎成寬度和高度均為d的“半正弦波”形閉合線框,豎直虛線之間有寬度為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于線框所在的平面向里.線框以速度v向右勻速通過磁場(chǎng);ab邊始終與磁場(chǎng)邊界垂直,從b點(diǎn)到達(dá)邊界開始到a點(diǎn)離開磁場(chǎng)為止,在這個(gè)過程中(A)A.線框中的感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針方向后沿順時(shí)針方向B.ab段直導(dǎo)線始終不受安培力的作用C.平均感應(yīng)電動(dòng)

8、勢(shì)為BdvD.線框中產(chǎn)生的焦耳熱為解析:線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)穿過線框的磁通量先向里增加,離開磁場(chǎng)時(shí)線框的磁通量向里減小,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流先逆時(shí)針方向后順時(shí)針方向,故A正確;線框穿過磁場(chǎng)時(shí)回路中有感應(yīng)電流,則ab段導(dǎo)線受到安培力作用,故B錯(cuò)誤;根據(jù)題意知穿過磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的交變電流的最大電動(dòng)勢(shì)為Bdv,最小值為0,其平均值不等于最大值與最小值之和的,故C錯(cuò)誤;因?yàn)榫€框是“半正弦波”形閉合線框,故在穿過磁場(chǎng)過程中感應(yīng)電流為正弦式交變電流,該電流的最大值為Im=,則其有效值為I=Im=,在穿過磁場(chǎng)的時(shí)間t=時(shí)間內(nèi)線框產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt=()2R=,故D錯(cuò)誤.7.(2017宜昌一模)(多選)

9、如圖所示,足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN,PQ平行放置,且都傾斜著與水平面成夾角.在導(dǎo)軌的最上端M,P之間接有電阻R,不計(jì)其他電阻.導(dǎo)體棒ab從導(dǎo)軌的最底端沖上導(dǎo)軌,當(dāng)沒有磁場(chǎng)時(shí),ab上升的最大高度為H;若存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),ab上升的最大高度為h.在兩次運(yùn)動(dòng)過程中ab都與導(dǎo)軌保持垂直,且初速度都相等.關(guān)于上述情景,下列說法正確的是(BD)A.兩次上升的最大高度相比較為HhB.有磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)體棒所受合力的功等于無磁場(chǎng)時(shí)合力的功C.有磁場(chǎng)時(shí),電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為mD.有磁場(chǎng)時(shí),ab上升過程的最小加速度為gsin 解析:無磁場(chǎng)時(shí),根據(jù)能量守恒,知?jiǎng)幽苋哭D(zhuǎn)化為重力勢(shì)能.有磁場(chǎng)時(shí),動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)化為重

10、力勢(shì)能,還有一部分轉(zhuǎn)化為整個(gè)回路的內(nèi)能.則有磁場(chǎng)時(shí)的重力勢(shì)能小于無磁場(chǎng)時(shí)的重力勢(shì)能,所以hH,故A錯(cuò)誤.由動(dòng)能定理知,合力的功等于導(dǎo)體棒動(dòng)能的變化量,有、無磁場(chǎng)時(shí),棒的初速度相等,末速度都為零,即導(dǎo)體棒動(dòng)能的變化量相等,則知導(dǎo)體棒所受合力的功相等,故B正確.設(shè)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q.根據(jù)能量守恒知m=Q+mgh,則Qmgsin ,根據(jù)牛頓第二定律,知加速度a大于gsin .到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)加速度最小,其值為gsin .故D正確.8.(2018江西校級(jí)模擬)(多選)如圖所示,相距為d的兩水平線L1和L2分別是水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正方形線框abcd邊長為L(Ld)、質(zhì)量為m

11、.將線框在磁場(chǎng)上方高h(yuǎn)處由靜止開始釋放,當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v0,cd邊剛穿出磁場(chǎng)時(shí)速度也為v0,從ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊剛穿出磁場(chǎng)的整個(gè)過程中(CD)A.線框一直都有感應(yīng)電流B.線框一直做勻速運(yùn)動(dòng)C.線框產(chǎn)生的熱量為mg(d+L)D.線框做減速運(yùn)動(dòng)解析:線框進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)過程中,穿過線框的磁通量發(fā)生變化,有感應(yīng)電流產(chǎn)生.當(dāng)線框完全在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故A錯(cuò)誤.線框完全在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),線框不受安培力,只受重力,加速度為g,故B錯(cuò)誤.ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊剛穿出磁場(chǎng)的過程,動(dòng)能不變,根據(jù)能量守恒定律得,線框產(chǎn)生的熱量Q=mg(d+L),故C正確.當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)

12、速度為v0,cd邊剛穿出磁場(chǎng)時(shí)速度也為v0,而線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后做加速運(yùn)動(dòng),說明線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做減速運(yùn)動(dòng),完全進(jìn)入磁場(chǎng)后速度小于v0,故D正確.9.(2017寧德一模)(多選)如圖所示,固定在傾角為=30的斜面內(nèi)的兩根平行長直光滑金屬導(dǎo)軌的間距為d=1 m,其底端接有阻值為R=2 的電阻,整個(gè)裝置處在垂直斜面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.一質(zhì)量為m=1 kg(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置,且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸.現(xiàn)桿在沿斜面向上、垂直于桿的恒力F=10 N作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)距離L=6 m時(shí),速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直).設(shè)桿接入電路

13、的電阻為r=2 ,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度大小為g=10 m/s2.則此過程(AC)A.桿的速度最大值為5 m/sB.流過電阻R的電荷量為6 CC.在這一過程中,整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱為17.5 JD.流過電阻R電流方向?yàn)橛蒫到d解析:由題意知當(dāng)桿的速度達(dá)到最大時(shí),桿所受合力為零,以桿為研究對(duì)象受力如圖所示根據(jù)平衡可知F=mgsin 30+F安=mgsin 30+B()d代入數(shù)據(jù)可解得vm=5 m/s,故A正確;在桿運(yùn)動(dòng)L=6 m的過程中,通過電阻R電荷量Q= C=3 C,故B錯(cuò)誤;在整個(gè)過程中根據(jù)功能關(guān)系,可知F做的功等于桿機(jī)械能的增加和回路中產(chǎn)生的焦耳熱之和,即FL=mgLsin +m+Q,

14、由此可得回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=FL-mgLsin -m=106 J-1106 J-152 J=17.5 J,故C正確;根據(jù)楞次定律可知,通過電阻的電流方向從d到c,故D錯(cuò)誤.10.導(dǎo)學(xué)號(hào) (2018泰州校級(jí)模擬)(多選)一質(zhì)量為m、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,則金屬桿在滑行過程中正確的是(ABC)A.向上滑行的時(shí)間小于向下滑行的時(shí)間B.在向上滑行時(shí)電阻R上產(chǎn)生的熱量大于向下滑行時(shí)電阻R上產(chǎn)生的熱量

15、C.向上滑行時(shí)與向下滑行時(shí)通過電阻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(-v2)解析:因?yàn)樯匣A段的平均速度大于下滑階段的平均速度,而上滑階段的位移與下滑階段的位移大小相等,所以上滑過程的時(shí)間比下滑過程短,故A正確;由E=BLv可知上滑階段的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1大于下滑階段的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2,上滑階段和下滑階段金屬桿掃過面積相等,電荷量q=It=t=t=,故上滑階段和下滑階段通過R的電荷量相同,所以C正確;由公式W電=qE電動(dòng)勢(shì),可知上滑階段回路電流做功即電阻R產(chǎn)生的熱量比下滑階段多.所以B正確;金屬桿從開始上滑至返回出發(fā)點(diǎn)的過程中,只有安培力做功,動(dòng)能的一部

16、分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電阻R與金屬桿電阻產(chǎn)生的總熱量就是金屬桿減小的動(dòng)能,D 錯(cuò)誤.11.導(dǎo)學(xué)號(hào) 如圖所示,光滑弧形軌道和一足夠長的光滑水平軌道相連,在距弧形軌道較遠(yuǎn)處的水平軌道上方有一足夠長的金屬桿,桿上掛有一光滑螺線管,在弧形軌道上高為H的地方無初速度釋放一磁鐵(可視為質(zhì)點(diǎn)),下滑至水平軌道時(shí)恰好沿螺線管的軸心運(yùn)動(dòng),設(shè)螺線管和磁鐵的質(zhì)量分別為M,m,求:(1)螺線管獲得的最大速度;(2)全過程中整個(gè)電路所消耗的電能.解析:(1)當(dāng)磁鐵在光滑弧形軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),可認(rèn)為還沒有與螺線管發(fā)生相互作用,根據(jù)機(jī)械能守恒可求出磁鐵進(jìn)入水平軌道時(shí)的速度,即mgH=m.當(dāng)磁鐵在水平軌道上靠近螺線管時(shí),由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象

17、使磁鐵與螺線管之間產(chǎn)生相互作用力,最終當(dāng)兩者速度相等時(shí),電磁感應(yīng)現(xiàn)象消失,一起做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí),螺線管速度達(dá)到最大,設(shè)為v,由動(dòng)量守恒定律得mv0=(M+m)v所以,v=.(2)根據(jù)能量守恒定律有E=mgH-(M+m)v2,解得E=.答案:(1)(2)12.導(dǎo)學(xué)號(hào) (2017新余一模)如圖所示,PQMN與CDEF為兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L.PQ,MN,CD,EF為相同的弧形導(dǎo)軌;QM,DE為足夠長的水平導(dǎo)軌.導(dǎo)軌的水平部分QM和DE處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.a,b為材料相同、長都為L的導(dǎo)體棒,跨接在導(dǎo)軌上.已知a棒的質(zhì)量為m、電阻為R,a棒的橫截面是b的3

18、倍.金屬棒a和b都從距水平面高度為h的弧形導(dǎo)軌上由靜止釋放,分別通過DQ,EM同時(shí)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,a,b棒在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)相碰.若金屬棒a,b與導(dǎo)軌接觸良好,且不計(jì)導(dǎo)軌的電阻和棒與導(dǎo)軌的摩擦.(1)金屬棒a,b剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),回路中感應(yīng)電流的方向如何?(2)通過分析計(jì)算說明,從金屬棒a,b進(jìn)入磁場(chǎng)至某金屬棒第一次離開磁場(chǎng)的過程中,電路中產(chǎn)生的焦耳熱.解析:(1)金屬棒a,b剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),閉合電路的磁通量減少,根據(jù)楞次定律可判斷出,回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)镼DEMQ.(2)金屬棒從弧形軌道下滑過程,機(jī)械能守恒由mgh=m,解得v1=,金屬棒a,b同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后,產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到安培力作用,速度發(fā)生變化,當(dāng)a,b棒同速時(shí),回路中磁通量不再發(fā)生變化,則不產(chǎn)生感應(yīng)電流,不受安培力作用,金屬棒a,b將共同勻速運(yùn)動(dòng).由于a,b棒在水平方向所受合外力為零,故動(dòng)量守恒,且由題可知ma=3mb有mav1-mbv1=(ma+mb)v2解得v2=,方向水平向右.從金屬棒a,b進(jìn)入磁場(chǎng)開始,到金屬棒b第一次離開磁場(chǎng)的過程中,由能量守恒,得(ma+mb)gh=(ma+mb)+Q即Q=mgh.答案:(1)QDEMQ(2)mgh13.導(dǎo)學(xué)號(hào) (2017許