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【三维设计】2022届高三物理一轮 课时跟踪检测36 电磁感应的综合应用(二)
【三维设计】2022届高三物理一轮 课时跟踪检测36 电磁感应的综合应用(二)
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课时跟踪检测(三十六) 电磁感应的综合应用(二)高考常考题型:选择题+计算题1.(2022·东城一模)如图1所示正方形闭合导线框处于磁感应强度恒定的匀强磁场中,C、E、D、F为线框中的四个顶点,图(甲)中的线框绕E点转动,图(乙)中的线框向右平动,磁场足够大。下列判断正确的是( )图1A.图(甲)线框中有感应电流产生,C点电势比D点低B.图(甲)线框中无感应电流产生,C、D两点电势相等C.图(乙)线框中有感应电流产生,C点电势比D点低D.图(乙)线框中无感应电流产生,C、D两点电势相等2.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一个面积不变的单匝金属圆形线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图2甲所示,取线圈中磁场方向向上为正,当磁感应强度B随时间t如图乙变化时,图3中能正确表示线圈中感应电流变化的是( )图2图33.如图4所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将( )A.静止不动B.逆时针转动图4C.顺时针转动D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向4.矩形导线框abcd7\n(如图5甲)放在匀强磁场中,磁感线方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里。若规定导线框中感应电流逆时针方向为正,则在0~4s时间内,线框中的感应电流I以及线框的ab边所受安培力F随时间变化的图象为(安培力取向上为正方向)( )图5图65.(2022·德州模拟)如图7所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。绝缘轻绳一端固定,另一端系于导体棒a的中点,轻绳保持竖直。将导体棒b由边界水平的匀强磁场上方某一高度处静止释放。匀强磁场的宽度一定,方向与导轨平面垂直,两导体棒电阻均为R且与导轨始终保持良好接触。下列说法正确的是( )A.b进入磁场后,a中的电流方向向左图7B.b进入磁场后,轻绳对a的拉力增大C.b进入磁场后,重力做功的瞬时功率可能增大D.b由静止释放到穿出磁场的过程中,a中产生的焦耳热等于b减少的机械能6.(2022·浦东新区质量抽测)如图8所示,倾斜的平行导轨处在匀强磁场中,导轨上、下两边的电阻分别为R1=3Ω和R2=6Ω,金属棒ab的电阻R3=4Ω,其余电阻不计。则金属棒ab沿着粗糙的导轨加速下滑的过程中( )A.安培力对金属棒做功等于金属棒机械能的减少量图8B.重力和安培力对金属棒做功之和大于金属棒动能的增量C.R1和R2发热功率之比P1∶P2=1∶2D.R1、R2和R3产生的焦耳热之比Q1∶Q2∶Q3=2∶1∶67.(2022·山东高考)如图9所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率为P,导体棒最终以2v的速度匀速运图9动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g7\n,下列选项正确的是( )A.P=2mgvsinθB.P=3mgvsinθC.当导体棒速度达到时加速度为sinθD.在速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功8.(2022·衡水检测)如图10所示,水平面内两光滑的平行金属导轨,左端与电阻R相连接,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好。今对金属棒施加一个水平向右的外力F,使金属棒从a位置开始向右做初速度为零的匀加速运动,依次通过位置b和c。若导轨与金属棒的电阻不计,ab与bc的距离相等,图10关于金属棒在运动过程中的有关说法正确的是( )A.金属棒通过b、c两位置时,外力F的大小之比为1∶B.金属棒通过b、c两位置时,电阻R的电功率之比为1∶2C.从a到b和从b到c的两个过程中,通过金属棒横截面的电荷量之比为1∶1D.从a到b和从b到c的两个过程中,电阻R上产生的热量之比为1∶19.(2022·上海高考)正方形导体框处于匀强磁场中,磁场方向垂直框平面,磁感应强度随时间均匀增加,变化率为k。导体框质量为m、边长为L,总电阻为R,在恒定外力F作用下由静止开始运动。导体框在磁场中的加速度大小为________;导体框中感应电流做功的功率为________。图1110.如图12所示,两平行长直金属导轨置于竖直平面内,间距为L,导轨上端有阻值为R的电阻,质量为m的导体棒垂直跨放在导轨上,并搁在支架上,导轨和导体棒电阻不计,接触良好,且无摩擦。在导轨平面内有一矩形区域的匀强磁场,方向垂直于纸面向里,磁感应强度为B。开始时导体棒静止,当磁场以速度v匀速向上运动时,导体棒也随之开始运动,并很快达到恒定的速度,此时导体棒仍处在磁场区域内,试求:图12(1)导体棒的恒定速度;(2)导体棒以恒定速度运动时,电路中消耗的电功率。11.(2022·天津模拟)2022年上海世博会某国家馆内,有一“发电”地板,利用游人走过此处,踩踏地板发电。其原因是地板下有一发电装置,如图13甲所示,装置的主要结构是一个截面半径为r、匝数为n的线圈,紧固在与地板相连的塑料圆筒P上。磁场的磁感线沿半径方向均匀分布,图乙为横截面俯视图。轻质地板四角各连接有一个劲度系数为k的复位弹簧(图中只画出其中的两个)。当地板上下往返运动时,便能发电。若线圈所在位置磁感应强度大小为B,线圈的总电阻为R0,现用它向一个电阻为R7\n的小灯泡供电。为了便于研究,将某人走过时地板发生的位移—时间变化的规律简化为图丙所示。(取地板初始位置x=0,竖直向下为位移的正方向,且弹簧始终处在弹性限度内。)图13(1)取图乙中逆时针方向电流为正方向,请在图丁所示坐标系中画出线圈中感应电流i随时间t变化的图线,并标明相应纵坐标。要求写出相关的计算和判断过程;(2)t=t0/2时地板受到的压力;(3)求人踩踏一次地板所做的功。12.(2022·衡阳联考)如图14所示,两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,两导轨间距L=1m,导轨的电阻可忽略。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量m=1kg、电阻r=0.2Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上,与导轨垂直且接触良好。整套装置处于磁感应强度B=0.5T的图14匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下。自图示位置起,杆ab受到大小为F=0.5v+2(式中v为杆ab运动的速度,力F的单位为N)、方向平行导轨沿斜面向下的拉力作用,由静止开始运动,测得通过电阻R的电流随时间均匀增大。g取10m/s2,sin37°=0.6。(1)试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动,并写出推理过程;(2)求电阻R的阻值;(3)求金属杆ab自静止开始下滑通过位移x=1m所需的时间t。答案课时跟踪检测(三十六)电磁感应的综合应用(二)1.选B 不论线框绕E点转动,还是向右平动,穿过闭合线框的磁通量均不发生变化,故线框中均无感应电流产生;当线框绕E点转动时,相当于EC、ED绕E点转动切割磁感线,由E=Bl2ω可知,C、D两点电势相等;当线框向右平动时,由E=Blv可知,CE和FD7\n产生的感应电动势大小相等,由右手定则可知,C点电势高于D点电势。综上所述,正确选项为B。2.选A 由法拉第电磁感应定律和楞次定律可知,在0~,感应电流的方向应与图示方向相反,即为负方向,故B、C错误;在~T,原磁场为反方向且磁场在增强,可判断感应电流方向与图示方向相反,为负方向,且其大小为0~时间内的2倍,故A正确,D错误。3.选C 当P向右滑动时,电路中电阻减小,电流增大,穿过线圈ab的磁通量增大,根据楞次定律判断,线圈ab将顺时针转动。4.选C 由法拉第电磁感应定律知,导线框中产生的感应电流I===,在0~1s内,由题图乙知不变,故I的大小也不变,由楞次定律知,感应电流方向由a→b,同理分析,在1~2s内,I的大小仍不变,方向仍由a→b,故A、B错;由左手定则知,0~1s内线框ab边所受安培力F向上,且由F=BIlab知,I、lab不变,B均匀减小,因此F也均匀减小,D错,C项正确。5.选AC b进入磁场后,b中电流方向向右,a中的电流方向向左,选项A正确;b进入磁场后,由于ab二者电流方向相反,二者相斥,轻绳对a的拉力减小,选项B错误;b进入磁场后,所受安培力可能小于重力,继续加速运动,重力做功的瞬时功率可能增大,选项C正确;b由静止释放到穿出磁场的过程中,a和b中产生的焦耳热等于b减少的机械能,选项D错误。6.选BD 由能量守恒定律,安培力对金属棒做功小于金属棒机械能的减少量,选项A错误;由动能定理可知,重力和安培力对金属棒做功之和大于金属棒动能的增量,选项B正确;导轨上、下两边的电阻属于并联关系,两者电压相等,R1和R2发热功率之比P1∶P2=2∶1,选项C错误;R1和R2并联等效电阻为2Ω,ab中电流等于R1和R2二者中电流之和,金属棒ab的电阻R3产生的焦耳热是R1和R2并联等效电阻产生焦耳热的2倍,选项D正确。7.选AC 当导体棒第一次匀速运动时,沿导轨方向:mgsinθ=;当导体棒第二次达到最大速度时,沿导轨方向:F+mgsinθ=,即F=mgsinθ,此时拉力F的功率P=F×2v=2mgvsinθ,选项A正确、B错误;当导体棒的速度达到v/2时,沿导轨方向:mgsinθ-=ma,解得a=gsinθ,选项C正确;导体棒的速度达到2v以后,拉力与重力的合力做功全部转化为R上产生的焦耳热,选项D错误。7\n8.选BC 由v2=2ax可知,金属棒通过b、c两位置时,金属棒速度之比为1∶,产生的感应电流之比为1∶,所受安培力之比为1∶,由牛顿第二定律可知,外力F的大小之比不是1∶,选项A错误;由电功率公式P=I2R可知,金属棒通过b、c两位置时,电阻R的电功率之比为1∶2,选项B正确;由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电流定义可得,q=ΔΦ/R,从a到b和从b到c的两个过程中,ΔΦ相等,所以通过金属棒横截面的电荷量之比为1∶1,选项C正确;由焦耳定律,Q=I2Rt=qIR,从a到b和从b到c的两个过程中,电阻R上产生的热量之比为1∶,选项D错误。9.解析:导体框在磁场中运动时两侧所受安培力大小相等方向相反,相互抵消,由牛顿第二定律,F=ma,导体框在磁场中的加速度大小为a=F/m。根据法拉第电磁感应定律,正方形导体框中产生的感应电动势为E=kL2,感应电流I=E/R=kL2/R,导体框中感应电流做功的功率为P=EI=。答案:F/m 10.解析:(1)设棒速为v′,有E=BL(v-v′)F安=BIL==棒受力平衡有:mg=F安联立得:v′=v-方向向上(2)由P=I2R mg=BIL得:P=。答案:(1)v- 方向向上 (2)11.解析:(1)0~t0时间,地板向下做匀速运动,其速度v=x0/t0,线圈切割磁感线产生的感应电动势e=nB·2πrv=2nBπrx0/t0,感应电流i=e/R=2nBπrx0/Rt0;t0~2t0时间,地板向上做匀速运动,其速度v=x0/t0,线圈切割磁感线产生的感应电动势e=-nB·2πrv=-2nBπrx0/t0,感应电流i=e/R=-2nBπrx0/Rt0;(2)t=t0/2时,地板向下位移x0/2,弹簧弹力kx0/2,安培力F安=nBi2πr=2nBiπr7\n,由平衡条件可知,地板受到的压力F=2kx0+。(3)由功能关系可得人踩踏一次地板所做的功W=2i2Rt0=8n2B2π2r2x02/Rt0。答案:(1)见解析 (2)2kx0+ (3)12.解析:(1)金属杆做匀加速运动(或金属杆做初速度为零的匀加速运动)。通过R的电流I==,因通过R的电流I随时间均匀增大,即杆的速度v随时间均匀增大,杆的加速度为恒量,故金属杆做匀加速运动。(2)对回路,根据闭合电路欧姆定律I=对杆,根据牛顿第二定律有:F+mgsinθ-BIL=ma将F=0.5v+2代入得:2+mgsinθ+(0.5-)v=ma,因a与v无关,所以a==8m/s20.5-=0,得R=0.3Ω(3)由x=at2得,所需时间t==0.5s。答案:(1)见解析 (2)0.3Ω (3)0.5s7
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-08-25 12:33:58
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