高考物理二轮复习备课资料专题六电路和电磁感应第2讲电磁感应规律及综合应用专题限时检测.doc

1 / 11【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习备课资料专题六电路精选高考物理二轮复习备课资料专题六电路和电磁感应第和电磁感应第 2 2 讲电磁感应规律及综合应用专题限时检测讲电磁感应规律及综合应用专题限时检测(建议用时:40 分钟 满分:100 分)一、选择题(本大题共 8 小题,每小题 8 分,共 64 分,第 15 题只有一项符合题目要求,第 68 题有多项符合题目要求)1.(2017·全国卷,18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对 STM 的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( A )解析:紫铜薄板上下振动时,方案 B,C,D 中穿过薄板的磁通量不发生变化,没有感应电流产生;方案 A 中,无论是上下还是左右振动,薄板中的磁通量都会发生变化,产生的感应电流会阻碍紫铜薄板上下及其左右振动,达到衰减的效果,选项 A 正确.2.(2017·江西景德镇模拟)如图所示,在光滑绝缘水平面上,有一矩形线圈以一定的初速度进入匀强磁场区域,线圈全部进入匀强磁场区域时,其动能恰好等于它在磁场外面时的一半,设磁场区域宽度大于线圈宽度,则( C )A.线圈恰好在完全离开磁场时停下2 / 11B.线圈在未完全离开磁场时已停下C.线圈能通过场区不会停下D.线圈在磁场中某个位置停下解析:线圈出磁场时的速度小于进磁场时的速度,由安培力 F=BIL=,知出磁场时线圈所受的安培力小于进磁场时所受的安培力,则进磁场过程安培力做功大于出磁场过程安培力做功,而进磁场时其动能恰好等于它在磁场外面时的一半,由动能定理知出磁场后,线圈的动能不为零,不会停下来,故 C 正确,A,B,D 错误.3.(2017·天津卷,3)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻 R.金属棒 ab 与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现使磁感应强度随时间均匀减小,ab 始终保持静止,下列说法正确的是( D )A.ab 中的感应电流方向由 b 到 aB.ab 中的感应电流逐渐减小C.ab 所受的安培力保持不变D.ab 所受的静摩擦力逐渐减小解析:根据楞次定律,感应电流产生的磁场向下,再根据安培定则,可判断 ab 中感应电流方向从 a 到 b,A 错误;磁场变化是均匀的,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势恒定不变,感应电流 I 恒定不变,B 错误;安培力 F=BIL,由于 I,L 不变,B 减小,所以 ab 所受的安培力逐渐减小,根据力的平衡条件,静摩擦力逐渐减小,C 错误,D 正确.3 / 114.(2017·四川成都模拟)如图所示,水平面上固定着两根相距 L 且电阻不计的足够长的光滑金属导轨,导轨处于方向竖直向下、磁感应强度为 B 的匀强磁场中,铜棒 a,b 的长度均等于两导轨的间距、电阻均为 R、质量均为 m,铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好.现给铜棒 a 一个平行导轨向右的瞬时冲量 I,关于此后的过程,下列说法正确的是( B )A.回路中的最大电流为B.铜棒 b 的最大加速度为C.铜棒 b 获得的最大速度为D.回路中产生的总焦耳热为解析:由题意知 a 获得冲量时速度最大,根据动量定理可得,a 获得的速度 va=,此后 a 在安培力作用下做减速运动,b 在安培力作用下做加速运动,回路中产生的电动势 E=BL(va-vb),可知 a 刚获得动量时回路中产生的感应电流最大,即 Im=,故 A 错误;b 所受最大安培力Fm=BImL=,根据牛顿第二定律知,b 棒所产生的最大加速度 am=,故 B正确;由题意知,a 棒做减速运动,b 棒做加速运动,当 a,b 速度相等时,回路中没有感应电流,两棒同时向右匀速直线运动,根据动量守恒定律得,mva=2mv,a,b 棒的共同速度 v=,此速度亦为 b 棒的最大速度,故 C4 / 11错误;根据系统能量守恒可得,m=(m+m)v2+Q,则回路中产生的总焦耳热 Q=,故 D 错误.5.(2017·湖南常德模拟)如图所示,有一个等腰三角形磁场区域,底边长为 2L,高为 L,左半边的磁场方向垂直纸面向外,右半边的磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小均为 B.边长为 L、总电阻为 R 的正方形导线框 abcd,从图示位置开始沿 x 轴正方向以速度 v 匀速穿过磁场区域.取沿 abcda 方向的感应电流为正,取 Im=,则表示线框中电流 i 随 bc 的位置坐标 x 变化的图像正确的是( C )解析:线框 bc 边在 0L 过程中无感应电流,在 L2L 过程中切割磁感线的有效长度线性增大,由右手定则判断感应电流沿abcda 方向的正方向,由 I=可知,感应电流大小逐渐增大;线框 bc 边在 2L3L 过程中,ad 边和 bc 边都有部分切割磁感线,等效切割的有效长度不变,产生的感应电流大小不变,方向为负方向;线框bc 边在 3L4L 过程中,ad 边切割磁感线的有效长度线性减小,产生的感应电流大小逐渐减小,方向为正方向,故 C 正确.6.(2017·辽宁抚顺模拟)如图所示,两根间距为 L 的光滑平行金属导轨与水平面夹角为 ,图中虚线下方区域内存在磁感应强度为 B 的匀强磁场,磁场方向垂直于导轨面向上,两金属杆质量均为 m,电阻均为 R,垂直于导轨放置,开始时金属杆 ab 处在距磁场上边界一定距离处,金属杆 cd 处在导轨的最下端,被与导轨垂直的两根小柱挡住,现5 / 11将金属杆 ab 由静止释放,当金属杆 ab 刚进入磁场便开始做匀速直线运动,已知重力加速度为 g,则( AC )A.金属杆 ab 进入磁场时感应电流的方向为由 b 到 aB.金属板 ab 进入磁场时速度大小为C.金属杆 ab 进入磁场后产生的感应电动势为D.金属杆 ab 进入磁场后金属杆 cd 对两根小柱的压力大小为 mgsin 解析:由右手定则可知,ab 进入磁场时产生感应电流的方向为由 b 到a,故 A 正确;ab 刚进入磁场时受到的安培力 F=BIL=BL=,ab 进入磁场做匀速直线运动,由平衡条件得,=mgsin ,解得,v=,故 B 错误;ab进入磁场产生的感应电动势 E=BLv=,故 C 正确;由左手定则可知,cd受到的安培力沿导轨面向下,则 cd 对两根小柱的压力大小等于FN=mgsin +FA>mgsin ,故 D 错误.7.(2017·河北石家庄模拟)如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为 B,质量为 m 边长为 a 的正方形导体框 MNPQ 斜向上垂直进入磁场,当 MP 刚进入磁场时,线框的速度为 v,方向与水平方向成 45°,若导体框的总电阻为 R,则( AC )A.导体进入磁场过程中,导体框中电流的方向为 MQPNB.MP 刚进入磁场时导体框中感应电流大小为6 / 11C.MP 刚进入磁场时导体框所受安培力为D.MP 刚进入磁场时 M,P 两端的电压为解析:根据楞次定律可知导体进入磁场过程中,导体框中电流的方向为 MQPN,故 A 正确;MP 刚进入磁场时导体框中感应电流大小为 I=,故 B 错误;MP 刚进入磁场时导体框所受安培力为 F=BI·a=,故 C 正确;MP 刚进入磁场时 M,P 两端的电压为 U=E=Bav,故 D 错误.8.(2016·四川卷,7)如图所示,电阻不计、间距为 l 的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为 B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻 R.质量为 m、电阻为 r 的金属棒 MN 置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力 F 的作用由静止开始运动,外力 F 与金属棒速度 v 的关系是 F=F0+kv(F0,k 是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好.金属棒中感应电流为 i,受到的安培力大小为 FA,电阻 R两端的电压为 UR,感应电流的功率为 P,它们随时间 t 变化图像可能正确的有( BC )解析:设金属棒在某一时刻速度为 v,感应电动势 E=Blv,回路电流I=v,即 Iv;安培力 FA=BIl=v,方向水平向左,即 FAv;R 两端电压UR=IR=v,即 URv;感应电流的功率 P=EI=v2,即 Pv2.分析金属棒7 / 11运动情况,由牛顿第二定律可得 F 合=F-FA=F0+kv-v=F0+(k-)v,即加速度 a=.因为金属棒由静止出发,所以 F0>0,且F 合>0,即 a>0,加速度方向水平向右.(1)若 k=,F 合=F0,即 a=,金属棒水平向右做匀加速直线运动.有 v=at,说明 v t,也即是 It,FAt,URt,Pt2,在此情况下没有选项符合;(2)若 k>,F 合随 v 增大而增大,即 a 随 v 增大而增大,说明金属棒在做加速度增大的加速运动,可知选项 B 符合;(3)若 k<,F 合随 v 增大而减小,即 a 随 v 增大而减小,说明金属棒在做加速度减小的加速运动,直到加速度减小为 0 后金属棒做匀速直线运动,可知选项 C 符合.综上所述,选项 B,C 符合题意.二、非选择题(本大题共 2 小题,共 36 分)9.(16 分)(2017·福建福州模拟)某同学看到有些玩具车在前进时车轮能发光,受此启发,他设计了一种带有闪烁灯的自行车后车轮,以增强夜间骑车的安全性.如图所示为自行车后轮,其金属轮轴半径可以忽略,金属车轮半径 r=0.4 m,其间由绝缘辐条连接(绝缘辐条未画出).车轮与轮轴之间均匀地连接有 4 根金属条,每根金属条中间都串接一8 / 11个 LED 灯,灯可视为纯电阻,每个灯的阻值为 R=0.3 并保持不变.车轮边的车架上固定有磁铁,在车轮与轮轴之间形成了磁感应强度B=0.5 T,方向垂直于纸面向外的扇形匀强磁场区域,扇形对应的圆心角 =30°.自行车匀速前进的速度为 v=8 m/s(等于车轮边缘相对轴的线速度).不计其他电阻和车轮厚度,并忽略磁场边缘效应. (1)在如图所示装置中,当其中一根金属条 ab 进入磁场时,指出 ab 上感应电流的方向,并求 ab 中感应电流的大小;(2)若自行车以速度 v=8 m/s 匀速前进时,车轮受到的总摩擦阻力为2.0 N,则后车轮转动一周,动力所做的功为多少?(忽略空气阻力,3.0)解析:(1)根据右手定则知:ab 中的电流方向为 ba.ab 相当于电源,其等效电路如图所示.=rad/s=20 rad/sE=Br2=×0.5×0.42×20 V=0.8 V电路总电阻R 总=+R=0.4 通过 ab 中的电流I= A=2 A.(2)车轮转动一周的时间9 / 11T= s=0.3 s则 T 时间内克服阻力做功Wf=fs=f·vT=2×8×0.3 J=4.8 JT 时间内产生电流的时间t=4××T=0.1 s在 T 时间内,电流通过灯泡电阻产生的焦耳热Q=I2R 总 t=22×0.4×0.1 J=0.16 J动力所做的功W 动=Wf+Q=4.8 J+0.16 J=4.96 J.答案:(1)ab 中的电流方向为 ba 2 A (2)4.96 J10.(20 分)(2017·河南许昌二模)如图所示,光滑的轻质定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为 2m 的重物,另一端系一质量为m、电阻为 R 的金属杆,在竖直平面内有足够长的平行金属导轨PQ,EF,其间距为 L,在 Q,F 之间连接有阻值为 R 的电阻,其余电阻不计,一匀强磁场与导轨平面垂直,磁感应强度为 B0,开始时金属杆置于导轨下端 QF 处,将重物由静止释放,当重物下降 h 时恰好达到稳定速度而后匀速下降,运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,不计一切摩擦和接触电阻,重力加速度为 g,求:(1)重物匀速下降时的速度 v;(2)重物从释放到下降 h 的过程中,电阻 R 中产生的热量 Q;10 / 11(3)设重物下降 h 时的时刻 t=0,此时速度为 v0,若从 t=0 开始,磁场的磁感应强度 B 逐渐减小,且金属杆中始终不产生感应电流,试写出B 随时间 t 变化的关系.解析:(1)重物匀速下降时,设细线对金属杆的拉力为 T,金属杆所受安培力为 F;由平衡条件得 T=mg+F;由安培力公式得 F=B0IL根据闭合电路欧姆定律,I=;根据法拉第电磁感应定律,E=B0Lv对重物由平衡条件得 T=2mg;综合上述各式,解得,v=.(2)设电路中产生的总热量为 Q,由能量守恒定律得,2mgh-mgh=(2m)v2+mv2+Q由串联电路特点知,电阻 R 中产生的热量为QR=Q,解得 QR=mgh-.(3)金属杆中恰好不产生感应电流时,磁通量不变,则有0=t,即 B0hL=B(h+x)L,11 / 11式中 x=v0t+at2对系统,由牛顿第二定律得,a=则磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系为B=.答案:(1) (2)mgh-(3)B=