2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題四 電路與電磁感應(yīng) 專題強(qiáng)化練（十三）三大觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問(wèn)題.doc

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專題強(qiáng)化練(十三) 三大觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問(wèn)題 考點(diǎn)1　動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn) 1.如圖所示，足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37，寬度為0.5 m，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為1 Ω.一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為0.2 kg，接入電路的電阻為1 Ω，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8 T．將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10 m/s2，sin 37＝0.6)(　　) A．2.5 m/s，1 W　　 B．5 m/s，1 W C．7.5 m/s，9 W D．15 m/s，9 W 解析：由燈泡穩(wěn)定發(fā)光可知導(dǎo)體棒最后做勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)導(dǎo)體棒受力分析有mgsin 37＝F安＋μmgcos 37，又有F安＝BIL＝，解得v＝5 m/s.通過(guò)小燈泡的電流I＝＝1 A，小燈泡消耗的電功率P＝I2R＝1 W，B正確． 答案：B 2．(多選)(2018鄭州一測(cè))用一段橫截面半徑為r、電阻率為ρ、密度為d的均勻?qū)w材料做成一個(gè)半徑為R(r?R)的圓環(huán)．圓環(huán)豎直向下落入如圖所示的徑向磁場(chǎng)中，圓環(huán)的圓心始終在N極的軸線上，圓環(huán)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.圓環(huán)在加速下落過(guò)程中某一時(shí)刻的速度為v，忽略電感的影響，則 (　　) A．此時(shí)在圓環(huán)中產(chǎn)生了(俯視)順時(shí)針的感應(yīng)電流 B．圓環(huán)因受到了向下的安培力而加速下落 C．此時(shí)圓環(huán)的加速度a＝ D．如果徑向磁場(chǎng)足夠長(zhǎng)，則圓環(huán)的最大速度vm＝ 解析：由右手定則可以判斷感應(yīng)電流的方向，可知A正確；由左手定則可以判斷，此時(shí)圓環(huán)受到的安培力向上，B錯(cuò)誤；圓環(huán)落入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的徑向磁場(chǎng)中，垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv＝B2πRv，圓環(huán)的電阻R0＝ρ，則圓環(huán)中感應(yīng)電流I＝＝，圓環(huán)受到的安培力F＝BI2πR，圓環(huán)的加速度a＝，m＝d2πRπr2，可解得加速度a＝g－，C錯(cuò)誤；當(dāng)重力等于安培力即mg＝F時(shí)速度達(dá)到最大，即a＝0，可得vm＝，D正確． 答案：AD 3．(多選)(2018河南八校聯(lián)考)如圖所示，正方形金屬線圈abcd平放在粗糙水平傳送帶上，被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一起以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，線圈邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，電阻為R，質(zhì)量為m，有一邊界長(zhǎng)度為2L的正方形磁場(chǎng)垂直于傳送帶，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中速度不變，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．線圈穿出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向沿abcda B．線圈進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)受到水平向左的靜摩擦力，穿出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)受到水平向右的靜摩擦力 C．線圈經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中始終受到水平向右的靜摩擦力 D．線圈經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能為 解析：由右手定則可知，線圈穿出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向沿abcda，A正確；由楞次定律可知，線圈進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程均受向左的安培力和向右的靜摩擦力，全部進(jìn)入磁場(chǎng)后不受靜摩擦力的作用，B、C錯(cuò)誤；線圈所受的安培力F＝，則線圈經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能W＝F2L＝，D正確． 答案：AD 4．(2018江蘇卷)如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ，間距為d.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直．質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上，距底端的距離為s，導(dǎo)軌與外接電源相連，使金屬棒通有電流．金屬棒被松開后，以加速度a沿導(dǎo)軌勻加速下滑，金屬棒中的電流始終保持恒定，重力加速度為g.求下滑到底端的過(guò)程中，金屬棒 (1)末速度的大小v； (2)通過(guò)的電流大小I； (3)通過(guò)的電荷量Q. 解析：(1)勻加速直線運(yùn)動(dòng)v2＝2as，解得v＝. (2)安培力F安＝BId， 由牛頓第二定律mgsin θ－F安＝ma，解得I＝. (3)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝，電荷量Q＝It，解得Q＝ 答案：見解析 考點(diǎn)2　能量觀點(diǎn) 5.(多選)如圖所示，豎直平面內(nèi)的虛線上方是一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，從虛線下方豎直上拋一正方形線圈，線圈越過(guò)虛線進(jìn)入磁場(chǎng)，最后又落回原處，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線圈平面保持在豎直平面內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，則(　　) A．上升過(guò)程克服磁場(chǎng)力做的功大于下降過(guò)程克服磁場(chǎng)力做的功 B．上升過(guò)程克服磁場(chǎng)力做的功等于下降過(guò)程克服磁場(chǎng)力做的功 C．上升過(guò)程克服重力做功的平均功率大于下降過(guò)程中重力的平均功率 D．上升過(guò)程克服重力做功的平均功率等于下降過(guò)程中重力的平均功率 解析：線圈上升過(guò)程中，加速度增大且在減速，下降過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜，有加速、減速或勻速等，把上升過(guò)程看成反向的加速，可以比較當(dāng)運(yùn)動(dòng)到同一位置時(shí)，線圈速度都比下降過(guò)程中相應(yīng)的速度要大，可以得到結(jié)論：上升過(guò)程中克服安培力做功多；上升過(guò)程時(shí)間短，所以上升過(guò)程克服重力做功的平均功率大于下降過(guò)程中重力的平均功率，故正確選項(xiàng)為A、C. 答案：AC 6.(多選)如圖所示，固定在傾角為θ＝30的斜面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)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 Ω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(guò)程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)．設(shè)桿接入電路的電阻為r＝2 Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度g大小取10 m/s2，則此過(guò)程(　　) A．桿速度的最大值為5 m/s B．流過(guò)電阻R的電荷量為6 C C．在這一過(guò)程中，整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱為17.5 J D．流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)橛蒫到d 解析：當(dāng)桿達(dá)到最大速度時(shí)滿足F＝＋mgsin θ，解得vm＝5 m/s，選項(xiàng)A正確；流過(guò)電阻R的電荷量q＝＝＝C＝3 C，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；回路產(chǎn)生的焦耳熱Q＝FL－mgLsin θ－mv＝17.5 J，選項(xiàng)C正確；由右手定則可知，流過(guò)R的電流方向從d到c，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：AC 7．(多選)(2018江蘇卷)如圖所示，豎直放置的“∩”形光滑導(dǎo)軌寬為L(zhǎng)，矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放，進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等．金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R，與導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻不計(jì)，重力加速度為g.金屬桿(　　) A．剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)加速度方向豎直向下 B．穿過(guò)磁場(chǎng)Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 C．穿過(guò)兩磁場(chǎng)產(chǎn)生的總熱量為4mgd D．釋放時(shí)距磁場(chǎng)Ⅰ上邊界的高度h可能小于 解析：進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等，剛離開Ⅰ和進(jìn)入Ⅱ過(guò)程中做勻加速運(yùn)動(dòng)，在Ⅰ中做減速運(yùn)動(dòng)，其加速度方向豎直向上，穿過(guò)磁場(chǎng)Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，A錯(cuò)誤，B正確；從剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ和到剛進(jìn)入Ⅱ時(shí)由能量守恒得Q1＝2mgd，穿過(guò)兩磁場(chǎng)產(chǎn)生的總熱量為Q＝4mgd，C正確；假設(shè)金屬桿剛好到磁場(chǎng)Ⅰ上邊界，恰好做勻速運(yùn)動(dòng)mg＝F安＝，從釋放到磁場(chǎng)Ⅰ上邊界由動(dòng)能定理得mgh＝mv2，聯(lián)立解得h＝，由于進(jìn)入磁進(jìn)時(shí)做減速運(yùn)動(dòng)，則釋放時(shí)距磁場(chǎng)Ⅰ上邊界的高度h可能大于，D錯(cuò)誤． 答案：BC 8.(2018江西高三聯(lián)考)如圖所示，豎直面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框ABCD和abcd的邊長(zhǎng)均為l、電阻均為R，質(zhì)量分別為2m和m，它們分別系在一跨過(guò)兩個(gè)定滑輪的絕緣輕繩兩端，在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為2l、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．開始時(shí)ABCD的下邊界與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的上邊界重合，abcd的上邊界到勻強(qiáng)磁場(chǎng)的下邊界的距離為l.現(xiàn)將兩導(dǎo)線框由靜止釋放，當(dāng)ABCD全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)．兩導(dǎo)線框開始做勻速運(yùn)動(dòng)．不計(jì)摩擦和空氣阻力．重力加速度為g，求： (1)兩導(dǎo)線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小； (2)兩導(dǎo)線框在從開始運(yùn)動(dòng)至等高的過(guò)程中所產(chǎn)生的總焦耳熱； (3)導(dǎo)線框abcd通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間． 解析：(1)如圖所示，設(shè)兩導(dǎo)線框剛勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v、此時(shí)輕繩上的張力為FT，則對(duì)ABCD有 FT＝2mg，① 對(duì)abcd有FT＝mg＋BIl，② I＝，③ E＝Blv，④ 則v＝.⑤ (2)設(shè)兩導(dǎo)線框在從開始運(yùn)動(dòng)至等高的過(guò)程中所產(chǎn)生的總焦耳熱為Q.當(dāng)左、右兩導(dǎo)線框分別向上、向下運(yùn)動(dòng)2l的距離時(shí)，兩導(dǎo)線框等高，對(duì)這一過(guò)程，由能量守恒定律有 4mgl＝2mgl＋3mv2＋Q，⑥ 聯(lián)立⑤⑥解得Q＝2mgl－. (3)導(dǎo)線框abcd通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)導(dǎo)線框abcd通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間為t，則 t＝，⑦ 聯(lián)立⑤⑦解得t＝. 答案：(1)　(2)2mgl－　(3) 考點(diǎn)3　動(dòng)量觀點(diǎn) 9.(多選)如圖所示，間距為d的兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌之間接一定值電阻R，質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個(gè)裝置放在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，金屬棒ab以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位移為x時(shí)速度減為零，已知金屬棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，其余部分電阻不計(jì)，重力加速度為g，則在金屬棒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．金屬桿ab中的感應(yīng)電流方向由a到b B．通過(guò)電阻R的電荷量為 C．金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為mv－μmgx D．金屬棒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為－ 解析：根據(jù)右手定則可知金屬棒ab中的感應(yīng)電流方向由b到a，故A錯(cuò)誤；通過(guò)電阻R的電荷量q＝＝，故B正確；C.根據(jù)能量守恒定律mv＝2Q＋μmgx，可得金屬棒ab產(chǎn)生的焦耳熱Q＝mv－μmgx，故C正確；對(duì)于金屬棒ab，根據(jù)動(dòng)量定理－Bdq－μmgt＝0－mv0，聯(lián)立解得t＝－，故D錯(cuò)誤． 答案：BC 10．(多選)如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上，間距為L(zhǎng)，空間存在著方向豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．在導(dǎo)軌上放有兩根質(zhì)量分別為m和2m的金屬棒ab、cd，兩棒和導(dǎo)軌垂直且接觸良好，有效電阻均為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．現(xiàn)給金屬棒ab水平向左的瞬時(shí)沖量I0，同時(shí)給cd棒水平向右的瞬時(shí)沖量2I0，則在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(　　) A．通過(guò)ab棒的最大電流為 B．cd棒的最大加速度為 C．最終兩金屬棒將靜止在導(dǎo)軌上 D．整個(gè)過(guò)程中該系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為 解析：開始時(shí)，由I＝mv可得兩棒的初速度v0＝，此時(shí)回路中的電流最大為I＝＝，cd棒受到的安培力最大F安＝BIL＝，則加速度最大a＝，此后兩棒均做減速運(yùn)動(dòng)，由于兩棒構(gòu)成的系統(tǒng)在水平方向上不受外力，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，則有2I0－I0＝3mv，解得v＝，一起向右勻速運(yùn)動(dòng)則無(wú)感應(yīng)電流，選項(xiàng)B正確，A、C錯(cuò)誤；由能量守恒定律可知，該系統(tǒng)產(chǎn)生熱量Q＝3mv－3mv2＝，選項(xiàng)D正確． 答案：BD 11.兩根足夠長(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為l.導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd，構(gòu)成矩形回路．如圖所示．兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m，電阻皆為R，回路中其他部分的電阻可不計(jì)．在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑行，開始時(shí)，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度v0.若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸，求： (1)在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少？ (2)當(dāng)棒ab的速度變?yōu)槌跛俣鹊臅r(shí)，棒cd的加速度是多大？ 解析：(1)從開始到兩棒達(dá)到相同速度v的過(guò)程中，兩棒的總動(dòng)量守恒，有mv0＝2mv， 根據(jù)能量守恒定律，整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱 Q＝mv－2mv2＝mv. (2)設(shè)棒ab的速度變?yōu)関0時(shí)，cd棒的速度為v′， 則由動(dòng)量守恒可知mv0＝mv0＋mv′，得v′＝v0， 此時(shí)棒cd所受的安培力F＝BIl＝. 由牛頓第二定律可得：棒cd的加速度大小為 a＝＝. 答案：(1)mv　(2)