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【三维设计】2022届高三物理一轮 课时跟踪检测35 电磁感应的综合应用(一)
【三维设计】2022届高三物理一轮 课时跟踪检测35 电磁感应的综合应用(一)
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课时跟踪检测(三十五) 电磁感应的综合应用(一)高考常考题型:选择题+计算题1.如图1所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd,b、d间连有一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)。现对MN图1施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小,则( )A.U=vBl B.U=vBlC.U=vBlD.U=2vBl2.(2022·苏州联考)如图2所示,两个完全相同的矩形导线框A、B在靠得很近的竖直平面内,线框的对应边相互平行。线框A固定且通有电流I,线框B从图示位置由静止释放,在运动到A下方的过程中( )A.穿过线框B的磁通量先变小后变大B.线框B中感应电流的方向先顺时针后逆时针图2C.线框B所受安培力的合力为零D.线框B的机械能一直减小3.(2022·济宁模拟)水平放置的金属框架cdef处于如图3所示的匀强磁场中,金属棒ab处于粗糙的框架上且接触良好,从某时刻开始,磁感应强度均匀增大,金属棒ab始终保持静止,则( )图3A.ab中电流增大,ab棒所受摩擦力增大B.ab中电流不变,ab棒所受摩擦力不变C.ab中电流不变,ab棒所受摩擦力增大D.ab中电流增大,ab棒所受摩擦力不变4.(2022·济南检测)如图4所示,水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab。导轨的一端连接电阻R,其它电阻均不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下,金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动。则( )A.随着ab运动速度的增大,其加速度也增大图47\nB.外力F对ab做的功等于电路中产生的电能C.当ab做匀速运动时,外力F做功的功率等于电路中的电功率D.无论ab做何种运动,它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能5.在图6所示的四个情景中,虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。A、B中的导线框为正方形,C、D中的导线框为直角扇形。各导线框均绕轴O在纸面内匀速转动,转动方向如箭头所示,转动周期均为T。从线框处于图示位置时开始计时,以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流i的正方向。则在图6所示的四个情景中,产生的感应电流i随时间t的变化规律如图5所示的是( )图5图66.(2022·江西省六校联考)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框原先整个置于有界匀强磁场内,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行,现使线框沿四个不同方向以相同速率v匀速平移出磁场,如图7所示,线框移出磁场的整个过程( )图7A.四种情况下a、b两端的电势差都相同B.图中流过线框的电量与v的大小无关C.图中线框的电功率与v的大小成正比D.图中磁场力对线框做的功与v2成正比7.两磁感应强度均为B的匀强磁场区Ⅰ、Ⅲ,方向如图8所示,两区域中间为宽为s的无磁场区Ⅱ,有一边长为L(L>s)、电阻为R的均匀正方形金属线框abcd置于Ⅰ区域,ab边与磁场边界平行,现拉着金属线框以速度v向右匀速运动,则( )7\n图8A.当ab边刚进入中间无磁场区域Ⅱ时,ab两点间的电压为B.当ab边刚进入磁场区域Ⅲ时,通过ab边的电流大小为,方向由a→bC.把金属线框从ab边刚进入Ⅱ区域到完全拉入Ⅲ区域过程中,拉力所做功为(2L-s)D.从cd边刚进入Ⅱ区域到刚进入Ⅲ区域的过程中,回路中产生的焦耳热为(L-s)8.(2022·四川模拟)如图9甲所示,MN左侧有一垂直纸面向里的匀强磁场。现将一边长为l、质量为m、电阻为R的正方形金属线框置于该磁场中,使线框平面与磁场垂直,且bc边与磁场边界MN重合。当t=0时,对线框施加一水平拉力F,使线框由静止开始向右做匀加速直线运动;当t=t0时,线框的ad边与磁场边界MN重合。图乙为拉力F随时间变化的图线。由以上条件可知,磁场的磁感应强度B的大小为( )图9A.B= B.B=C.B=D.B=9.(2022·绍兴模拟)两根足够长的平行光滑导轨竖直固定放置,顶端接一电阻R,导轨所在平面与匀强磁场垂直。将一金属棒与下端固定的轻弹簧的上端拴接,金属棒和导轨接触良好,重力加速度为g,如图10所示。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则( )A.金属棒在最低点的加速度小于gB.回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量图10C.当弹簧弹力等于金属棒的重力时,金属棒下落速度最大D.金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度7\n10.如图11所示,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于竖直平面内的导体框,水平导体棒MN可沿两侧足够长的光滑导轨下滑而不分离,除R外,装置的其余部分电阻都可忽略不计,将导体棒MN无初速度释放,要使电流稳定后R的热功率变为原来的两倍,在其他条件不变的情况下,可以采用的办法有( )A.导体棒MN质量不变,导体框宽度减为原来的图11B.电阻R变为原来的一半C.磁感应强度B变为原来的倍D.导体棒MN质量增加为原来的2倍11.(2022·常州水平检测)如图12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<d,线圈质量m,电阻为R。现将线圈由其下边缘离磁场的距离为h处静止释放,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;图12(3)线圈进出磁场的全过程中产生的总焦耳热Q总。12.如图13所示,足够长的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间距离为L=1.0m,导轨平面与水平面间的夹角为30°,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上,导轨的M、P两端连接阻值为R=3.0Ω的电阻,金属棒ab垂直于导轨放置并用细线通过光滑定滑轮与重物相连,金属棒ab的质量m=0.20kg,电阻r=0.50Ω,重物的质量M=0.60kg,如果将金属棒和重物由静止释放,金属棒沿斜面上滑的距图13离与时间的关系如表所示,不计导轨电阻,g取10m/s2。求:时间t(s)00.10.20.30.40.50.6上滑距离(m)00.050.150.350.701.051.40(1)ab棒的最终速度是多少?(2)磁感应强度B的大小是多少?(3)当金属棒ab的速度v=2m/s时,金属棒ab上滑的加速度大小是多少?7\n答案课时跟踪检测(三十五)电磁感应的综合应用(一)1.选A 电路中电动势为E=Blv,则MN两端电压大小U=·R=Blv。2.选D 在运动到A下方的过程中,穿过线框B的磁通量先向外的增大,后减小,然后再向里的增大,后减小,最后又向外的增大,后减小,A项错误;根据安培定则可知,线框B中感应电流的方向为顺时针→逆时针→逆时针→顺时针→顺时针→逆时针,B项错误;安培力对线框有阻碍作用,安培力的合力不为零,且做负功,线框的机械能减小,C项错误,D项正确。3.选C 由法拉第电磁感应定律E==·S知,磁感应强度均匀增大,则ab中感应电动势和电流不变,由Ff=F安=BIL知摩擦力增大,选项C正确。4.选CD 金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动,随着ab运动速度的增大,产生的感应电流增大,所受与F方向相反的安培力增大,其加速度减小,选项A错误;外力F对ab做的功等于电路中产生的电能和导体棒增加的动能之和,选项B错误;由能量守恒定律可知,当ab做匀速运动时,外力F做功的功率等于电路中的电功率,选项C正确;无论ab做何种运动,它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能,选项D正确。5.选C 由题图可知,在~时间内,感应电流的大小不变,导体切割磁感线的有效长度不变,选项A、B错;再根据楞次定律可以判断出感应电流的方向,所以C对,D错。6.选B 由法拉第电磁感应定律E=ΔΦ/Δt,闭合电路欧姆定律I=E/R,电流定义式I=q/t。可得q=ΔΦ/R,线框沿四个不同方向移出磁场,流过线框的电量与v的大小无关,选项B正确。四种情况下ab两端的电势差不相同,选项A错误。图中线框的电功率P=E2/R,E=BLv,P与v的二次方大小成正比,选项C错误;图中磁场力F=BIL,I=E/R,E=BLv,磁场力对线框做功W=FL,磁场力对线框做的功与v成正比,选项D错误。7.选BC 当ab边刚进入区域Ⅱ时,cd边切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv,所以ab两点间的电压为,A错;当ab边刚进入区域Ⅲ时,ab、cd边均切割磁感线,由右手定则可知方向由a→b,大小为,B对;当把金属线框从Ⅰ区域完全拉入Ⅲ区域过程中,拉力所做功为W=W1+W2+W3,而W1=W3=,W2=(L-s),所以W=(2L-s),C对;从cd边刚进入Ⅱ区域到刚进入Ⅲ区域的过程中,回路中产生的焦耳热为Q=I2Rt=7\n·=,D错。8.选B 由题述和题图,利用牛顿第二定律可知,F0=ma,3F0-BIl=ma,I=Blv/R,v=at0,联立解得B=,选项B正确。9.选AD 如果不受安培力,杆和弹簧组成了一个弹簧振子,由简谐运动的对称性可知其在最低点的加速度大小为g,但由于金属棒在运动过程中受到与速度方向相反的安培力作用,金属棒在最低点时的弹性势能一定比没有安培力做功时小,弹性形变量一定变小,故加速度小于g,选项A正确;回路中产生的总热量等于金属棒机械能的减少量,选项B错误;当弹簧弹力与安培力之和等于金属棒的重力时,金属棒下落速度最大,选项C错误;由于金属棒运动过程中产生电能,金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度,选项D正确。10.选A 导体棒下滑,电流稳定后R的热功率为P=,mg=,导体框宽度减为原来的,则速度变为原来的2倍,功率变为原来的2倍;电阻R变为原来的一半,速度变为原来的一半,功率变为原来的1/2;磁感应强度B变为原来的倍,速度变为原来的1/2,功率变为原来的1/2;导体棒MN质量增加为原来的2倍,速度变为原来的2倍,功率变为原来的4倍。11.解析:(1)mgh=mv02,v0=,E=BL1v0,I==(2)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,3位置时线圈速度最小,而3位置到4位置线圈是自由落体运动,因此有v02-v2=2g(d-L2),得v=(3)由于线圈完全处于磁场中时不产生电热,线圈进入磁场过程中产生的电热Q就是线圈从图中2位置到4位置产生的电热,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答案:(1) (2)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 (3)2mgd7\n12.解析:(1)由表中数据可以看出最终ab棒将匀速运动vm==3.5m/s(2)棒受力如图所示,由平衡条件可得FT=F+mgsin30°FT=MgF=BL联立解得:B=T。(3)当速度为2m/s时,安培力F=对金属棒ab有:FT-F-mgsin30°=ma对重物有Mg-FT=Ma联立上述各式,代入数据得a=2.68m/s2答案:(1)3.5m/s (2)T (3)2.68m/s27
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-08-25 12:33:58
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文章作者:U-336598
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