2014年高考物理一輪復(fù)習(xí) 章節(jié)訓(xùn)練 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用

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1、2014年高考一輪復(fù)習(xí)章節(jié)訓(xùn)練之電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 1．如圖所示是兩個互連的金屬圓環(huán)，小金屬環(huán)的電阻是大金屬環(huán)電阻的二分之一，磁場垂直穿過大金屬環(huán)所在區(qū)域．當(dāng)磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化時，在大環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，則a、b兩點間的電勢差為(　　) A.E B.E C.E D．E 解析：a、b間的電勢差等于路端電壓，而小環(huán)電阻占電路總電阻的，故Uab＝E，B正確． 答案：B 2．如圖所示，EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌，其電阻可不計，R為電阻器，C為電容器，AB為可在EF和GH上滑動的導(dǎo)體橫桿．有均勻

2、磁場垂直于導(dǎo)軌平面．若用I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流，則當(dāng)橫桿AB(　　) A．勻速滑動時，I1＝0，I2＝0 B．勻速滑動時，I1≠0，I2≠0 C．加速滑動時，I1＝0，I2＝0 D．加速滑動時，I1≠0，I2≠0 解析：勻速滑動時，感應(yīng)電動勢恒定，故I1≠0，I2＝0；加速滑動時，感應(yīng)電動勢增加，故電容器不斷充電，即I1≠0，I2≠0. 答案：D 3. 物理實驗中，常用一種叫“沖擊電流計”的儀器測定通過電路的電荷量．如圖所示，探測線圈和沖擊電流計串聯(lián)后可用來測定磁場的磁感應(yīng)強度．已知線圈的匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計組成的回路電阻為R.把線圈放在

3、被測勻強磁場中，開始線圈平面與磁場垂直，現(xiàn)把探測線圈翻轉(zhuǎn)180°，沖擊電流計測出通過線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)可測出被測磁場的磁感應(yīng)強度為(　　) A. B. C. D. 解析：當(dāng)線圈翻轉(zhuǎn)180°，線圈中的磁通量發(fā)生變化ΔΦ＝2BS，E＝n，線圈中的平均感應(yīng)電流＝，通過線圈的電荷量q＝Δt，由以上各式得B＝.故正確選項為C. 答案：C 4．光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部的拋物線處在水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是y＝a的直線(圖中虛線所示)，一個小金屬塊從拋物線y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長，則

4、金屬塊在曲面上滑動過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是(　　) A．mgb B.mv2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2 解析：金屬塊在進入或離開磁場的過程中，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，然后生熱，機械能要減少，上升的高度不斷降低．最后，金屬塊在高為a的曲面上往復(fù)運動．由能量守恒定律得，減少的機械能為Q＝ΔE＝mg(b－a)＋mv2. 答案：D 5．如下圖所示，在一均勻磁場中有一U形導(dǎo)線框abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿，它可在ab、cd上無摩擦地滑動．桿ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計． 開始時，給

5、ef一個向右的初速度，則(　　) A．ef將減速向右運動，但不是勻減速 B．ef將勻減速向右運動，最后停止 C．ef將勻速向右運動 D．ef將往返運動 解析：桿ef向右運動，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，會受到向左的安培力而做減速運動，直到停止，但不是勻減速，由F＝BIL＝＝ma知，ef做的是加速度減小的減速運動． 答案：A 6．如圖所示，粗細均勻的、電阻為r的金屬圓環(huán)放在圖示的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，圓環(huán)直徑為L.長為L、電阻為的金屬棒ab放在圓環(huán)上，以v0向左勻速運動，當(dāng)棒ab運動到圖示虛線位置時，金屬棒兩端的電勢差為(　　) A．0 B．BLv0 C

6、．BLv0/2 D．BLv0/3 解析：當(dāng)金屬棒ab以速度v0向左運動到題圖所示虛線位置時，根據(jù)公式可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝BLv0，而它相當(dāng)于一個電源，并且其內(nèi)阻為；金屬棒兩端電勢差相當(dāng)于外電路的路端電壓．外電路半個圓圈的電阻為，而這兩個半圓圈的電阻是并聯(lián)關(guān)系，故外電路總的電阻為，所以外電路電壓為Uba＝E＝BLv0. 答案：D 7．如下圖所示，等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻強磁場，它的底邊在x軸上且長為2L，高為L.紙面內(nèi)一邊長為L的正方形導(dǎo)線框沿x軸正方向做勻速直線運動穿過勻強磁場區(qū)域，在t＝0時刻恰好位于圖中所示的位置．以順時針方向為導(dǎo)線框中電流的正方向，在下面下圖中

7、能夠正確表示電流—位移(I－x)關(guān)系的是(　　) 解析：線圈向x軸正方向運動L位移的過程中，有效切割長度均勻增加；在位移大于L且小于2L的過程中，線圈右邊有效切割長度均勻減小，線圈左邊有效切割長度均勻增加，因此整個線圈有效切割長度減小，且變化率為前一段時間的兩倍；在位移大于2L且小于3L的過程中，與第一段運動中線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流等大反向，故A項對． 答案：A 8．一個閉合回路由兩部分組成，如圖所示，右側(cè)是電阻為r的圓形導(dǎo)線，置于豎直方向均勻變化的磁場B1中；左側(cè)是光滑的傾角為θ的平行導(dǎo)軌，寬度為d，其電阻不計．磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，且只分布在左側(cè)，一個質(zhì)量為

8、m、電阻為R的導(dǎo)體棒此時恰好能靜止在導(dǎo)軌上，分析下述判斷正確的是(　　) A．圓形導(dǎo)線中的磁場，可以方向向上均勻增強，也可以方向向下均勻減弱 B．導(dǎo)體棒ab受到的安培力大小為mgsinθ C．回路中的感應(yīng)電流為 D．圓形導(dǎo)線中的電熱功率為(r＋R) 解析：根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒上的電流從b到a，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可得A項正確；根據(jù)共點力平衡知識，導(dǎo)體棒ab受到的安培力大小等于重力沿導(dǎo)軌向下的分力，即mgsinθ，B項正確；根據(jù)mgsinθ＝B2Id，解得I＝，C項正確；圓形導(dǎo)線的電熱功率等于I2r＝()2r＝r，D項錯誤． 答案：ABC 二、計算題(3×12′＝36′) 9．如下圖

9、所示，金屬桿ab可在平行金屬導(dǎo)軌上滑動，金屬桿電阻R0＝0.5 Ω，長L＝0.3 m，導(dǎo)軌一端串接一電阻R＝1 Ω，勻強磁場磁感應(yīng)強度B＝2 T，當(dāng)ab以v＝5 m/s向右勻速運動過程中，求： (1)ab間感應(yīng)電動勢E和ab間的電壓U； (2)所加沿導(dǎo)軌平面的水平外力F的大??； (3)在2 s時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q. 解析：(1)根據(jù)公式：E＝BLv＝3 V I＝，U＝IR＝2 V. (2)F＝F安，F(xiàn)安＝BIL＝1.2 N. (3)2秒內(nèi)產(chǎn)生的總熱量Q等于安培力做的功，Q＝F安·v·t＝12 J 電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR＝Q＝8 J. 答案：(1)3 V　2 V　

10、(2)1.2 N　(3)8 J 10．如下圖所示，電動機牽引一根原來靜止的、長L為1 m、質(zhì)量m為0.1 kg的導(dǎo)體棒MN上升，導(dǎo)體棒的電阻R為1 Ω，架在豎直放置的框架上，它們處于磁感應(yīng)強度B為1 T的勻強磁場中，磁場方向與框架平面垂直．當(dāng)導(dǎo)體棒上升h＝3.8 m時，獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為2 J，電動機牽引棒時，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7 V、1 A，電動機內(nèi)阻r為1 Ω，不計框架電阻及一切摩擦，求： (1)棒能達到的穩(wěn)定速度； (2)棒從靜止至達到穩(wěn)定速度所需要的時間． 解析：(1)電動機的輸出功率為：P出＝IU－I2r＝6 W 電動機的輸出功率就是電動

11、機牽引棒的拉力的功率，所以有P出＝Fv① 其中F為電動機對棒的拉力，當(dāng)棒達穩(wěn)定速度時F＝mg＋BI′L② 感應(yīng)電流I′＝＝③ 由①②③式解得，棒達到的穩(wěn)定速度為v＝2 m/s. (2)從棒由靜止開始運動至達到穩(wěn)定速度的過程中，電動機提供的能量轉(zhuǎn)化為棒的機械能和內(nèi)能，由能量守恒定律得P出t＝mgh＋mv2＋Q，解得t＝1 s. 答案：(1)2 m/s　(2)1 s 11．(2012·浙江理綜)為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計了一種“閃爍”裝置．如右圖所示，自行車后輪由半徑r1＝5.0×10－2 m的金屬內(nèi)圓、半徑r2＝0.40 m的金屬外圓和絕緣輻條構(gòu)成．后輪的內(nèi)、外

12、圓之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡．在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強度B＝0.10 T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強磁場，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ＝.后輪以角速度ω＝2πrad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動．若不計其他電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)． (1)當(dāng)金屬條ab進入“扇形”磁場時，求感應(yīng)電動勢E，并指出ab上的電流方向； (2)當(dāng)金屬條ab進入“扇形”磁場時，畫出“閃爍”裝置的電路圖； (3)從金屬條ab進入“扇形”磁場時開始，經(jīng)計算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差Uab隨時間t變化的Uab－t圖象； (4)若選擇的是“1.5 V、

13、0.3 A”的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作？有同學(xué)提出，通過改變磁感應(yīng)強度B、后輪外圈半徑r2、角速度ω和張角θ等物理量的大小，優(yōu)化前同學(xué)的設(shè)計方案，請給出你的評價． 解析：(1)金屬條ab在磁場中切割磁感線時，所構(gòu)成的回路的磁通量變化．設(shè)經(jīng)過時間Δt，磁通量變化量為ΔΦ，由法拉第電磁感應(yīng)定律 E＝① ΔΦ＝BΔS＝B(rΔθ－rΔθ)② 由①②式并代入數(shù)值得： E＝＝Bω(r－r)＝4.9×10－2V③ 根據(jù)右手定則(或楞次定律)，可得感應(yīng)電流方向為b→a.④ (2)通過分析，可得電路圖為 (3)設(shè)電路中的總電阻為R總，根據(jù)電路圖可知， R總＝R＋R＝R⑤

14、ab兩端電勢差 Uab＝E－IR＝E－R＝E＝1.2×10－2 V⑥ 設(shè)ab離開磁場區(qū)域的時刻為t1，下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時刻為t2， t1＝＝ s⑦ t2＝＝ s⑧ 設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的時間為T， T＝＝1 s⑨ 在T＝1 s內(nèi)，金屬條有四次進出，后三次與第一次相同． 由⑥⑦⑧⑨⑩可畫出如下Uab－t圖象． (4)“閃爍”裝置不能正常工作．(金屬條的感應(yīng)電動勢只有4.9×10－2 V，遠小于小燈泡的額定電壓，因此無法工作．) B增大，E增大，但有限度； r2增大，E增大，但有限度； ω增大，E增大，但有限度； θ增大，E不變． 答案：(1)4.9×10－2 V　b→a　(2)(3)(4)見解析