2019-2020年高考物理暑期輔導班 課題十五電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用練習.doc

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2019-2020年高考物理暑期輔導班 課題十五電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用練習 【走進考場】 1．如圖所示，電阻率均勻的矩形線框在勻強磁場內(nèi)運動，(1)(3)(4）三個圖中線框在圖示平面內(nèi)平動，(2）圖中線框繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，以下說法正確的是 A．(1）圖中，流過ab邊的電流為零，ab兩點間電勢差為零 B．(2）圖中圖示位置處，流過ab邊的電流不為零，ab兩點電勢差不為零 C．(3）圖中，流過ab邊的電流為零，ab兩點電勢差不為零 D．(4）圖中，流過ab邊的電流為零，ab兩點電勢差也為零 2.如圖甲所示，光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，M、P之間接一阻值為R的定值電阻，阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置，其他部分電阻不計．整個裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上．金屬棒在平行于導軌的外力F的作用下沿導軌向上運動，從運動過程中的某時刻開始計時，通過R的感應(yīng)電流I隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示．下列說法正確的是 A．流過電阻R的電流方向為M→R→P B．金屬棒ab的動能逐漸增大 C．穿過回路abPMa的磁通量均勻增加 D．拉力F做的功等于回路產(chǎn)生的熱量與金屬棒ab增加的機械能之和 3．如圖所示，間距為L、電阻不計的足夠長平行光滑金屬導軌水平放置，導軌左端用一阻值為R的電阻連接，導軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導軌接觸良好。整個裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。現(xiàn)使金屬棒以初速度沿導軌向右運動，若金屬棒在整個運動過程中通過的電荷量為q。下列說法正確的是 A．金屬棒在導軌上做勻減速運動 B．整個過程中金屬棒克服安培力做功為 C．整個過程中金屬棒在導軌上發(fā)生的位移為 D．整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為 4．如圖，水平的平行虛線間距為d=60cm，其間有沿水平方向的勻強磁場。一個阻值為R的正方形金屬線圈邊長l>d，線圈質(zhì)量m=100g。線圈在磁場上方某一高度處由靜止釋放，保持線圈平面與磁場方向垂直，其下邊緣剛進入磁場和剛穿出磁場時的速度相等不 計空氣阻力，取g=10m/s2，則 A．線圈下邊緣剛進磁場時加速度最小 B．線圈進入磁場過程中產(chǎn)生的電熱為0.6J C．線圈在進入磁場和穿出磁場過程中，電流均為逆時針方向 D．線圈在進入磁場和穿出磁場過程中，通過導線截面的電量相等 5、如圖甲所示，光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成角，M、P兩端接有阻值為R的定值電阻。阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置，其它部分電阻不計。整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上。從t=0時刻開始棒受到一個平行于導軌向上的外力F，由靜止開始沿導軌向上運動，運動中棒始終與導軌垂直，且接觸良好，通過R的感應(yīng)電流隨時間t變化的圖象如圖乙所示。下面分別給出了穿過回路abPM的磁通量、磁通量的變化率、棒兩端的電勢差和金屬棒的速度v隨時間變化的圖象，其中正確的是 題型突破 題型1、電磁感應(yīng)中的“滑桿類”問題 例題1、如圖所示，平行光滑導軌MN和M′N′置于水平面內(nèi)，導軌間距為l，電阻可以忽略不計。導軌的左端通過電阻忽略不計的導線接一阻值為R的定值電阻。金屬棒ab垂直于導軌放置，其阻值也為R。導軌處于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中。當金屬棒ab在導軌上以某一速度向右做勻速滑動時，定值電阻R兩端的電壓為U。 （1）判斷M和M′哪端電勢高？ （2）求金屬棒ab在導軌上滑動速度的大小。 練習1、如圖15所示，邊長L=0.20m的正方形導線框ABCD由粗細均勻的同種材料制成，正方形導線框每邊的電阻R0=1.0Ω，金屬棒MN與正方形導線框的對角線長度恰好相等，金屬棒MN的電阻r=0.20Ω。導線框放置在勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度B=0.50T，方向垂直導線框所在平面向里。金屬棒MN與導線框接觸良好，且與導線框?qū)蔷€BD垂直放置在導線框上，金屬棒的中點始終在BD連線上。若金屬棒以v=4.0m/s的速度向右勻速運動。求（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）： （1）金屬棒MN上通過的最大電流大小和方向； （2）導線框消耗的電功率. θ θ a b R 例題2、如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距L = 1m，導軌平面與水平面成θ= 37角，下端連接阻值為R的電阻。勻強磁場方向與導軌平面垂直。質(zhì)量為m = 0.2kg，電阻不計的金屬棒放在兩導軌上，棒與導軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為= 0.25。（設(shè)最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力大?。┣螅? ⑴　金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時加速度a的大??； ⑵　當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8W，求此時金屬棒速度v的大小； ⑶　在上問中，若R=2Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強度B的大小和方向。（g = 10m/s2，sin37= 0.6，cos37= 0.8） R N M 圖16 練習1、如圖16所示，兩根豎直放置的足夠長的光滑平行金屬導軌間距l(xiāng)＝0.50m，導軌上端接有電阻R＝0.80Ω，導軌電阻忽略不計。導軌下部的勻強磁場區(qū)有虛線所示的水平上邊界，磁感應(yīng)強度B=0.40T，方向垂直于金屬導軌平面向外。電阻r＝0.20Ω的金屬桿MN，從靜止開始沿著金屬導軌下落，下落一定高度后以v=2.5m/s的速度進入勻強磁場中，金屬桿下落過程中始終與導軌垂直且接觸良好。已知重力加速度g=10m/s2，不計空氣阻力。 （1）求金屬桿剛進入磁場時通過電阻R的電流大小； （2）求金屬桿剛進入磁場時，M、N兩端的電壓； （3）若金屬桿剛進入磁場區(qū)域時恰能勻速運動，則在勻速下落過程中每秒鐘有多少重力勢能轉(zhuǎn)化為電能？ 題型2、電磁感應(yīng)中的“導線框”問題 d B b F L a 例題3、邊長為L的正方形金屬框在水平恒力F作用下運動，穿過方向如圖的有界勻強磁場區(qū)域．磁場區(qū)域的寬度為d（d>L）。已知ab邊進入磁場時，線框的加速度恰好為零．則線框進入磁場的過程和從磁場另一側(cè)穿出的過程相比較，有( ) A．產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反 B．所受的安培力方向相反 C．進入磁場過程的時間等于穿出磁場過程的時間 D．進入磁場過程的發(fā)熱量少于穿出磁場過程的發(fā)熱量 a′ b′ c′ d′ a b c d v0 a d b c l l 練習1.如圖所示，在粗糙絕緣水平面上有一正方形閉合金屬線框abcd，其邊長為l、質(zhì)量為m，金屬線框與水平面的動摩擦因數(shù)為μ。虛線框a′b′c′d′內(nèi)有一勻強磁場，磁場方向豎直向下。開始時金屬線框的ab邊與磁場的d′c′邊重合?，F(xiàn)使金屬線框以初速度v0沿水平面滑入磁場區(qū)域，運動一段時間后停止，此時金屬線框的dc邊與磁場區(qū)域的d′c′邊距離為l。在這個過程中，金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱為 A． B． C． D． 練習2、如圖（甲）所示，邊長為L=2.5m、質(zhì)量m=0.50kg的正方形絕緣金屬線框，平放在光滑的水平桌面上，磁感應(yīng)強度B=0.80T的勻強磁場方向豎直向上，金屬線框的一邊ab與磁場的邊界MN重合．在力F作用下金屬線框由靜止開始向左運動，在5.0s內(nèi)從磁場中拉出．測得金屬線框中的電流隨時間變化的圖象如圖（乙）所示．已知金屬線框的總電阻為R=4.0Ω． （1）試判斷金屬線框從磁場中拉出的過程中，線框中的感應(yīng)電流方向? （2）t=2.0s時，金屬線框的速度？ 0 t/s I/A 1 2 3 4 5 6 0.1 0.2 0.4 0.3 0.5 （乙） M N B （甲） a b c d 左 （3）已知在5.0s內(nèi)力F做功1.92J，那么，金屬框從磁場拉出過程線框中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？ 效果評估 1．(xx濰坊模擬)兩個不可形變的正方形導體框a、b連成如圖甲所示的回路，并固定在豎直平面(紙面)內(nèi)。導體框a內(nèi)固定一小圓環(huán)c，a與c在同一豎直面內(nèi)，圓環(huán)c中通入如圖乙所示的電流(規(guī)定電流逆時針方向為正方向)，導體框b的MN邊處在垂直紙面向外的勻強磁場中，則勻強磁場對MN邊的安培力(　　) A．0～1s內(nèi)，方向向下 B．1～3s內(nèi)，方向向下 C．3～5s內(nèi)，先逐漸減小后逐漸增大 D．第4s末，大小為零 2．(xx蘭州、張掖聯(lián)考)如圖所示，間距為L、電阻不計的足夠長的平行光滑金屬導軌水平放置，導軌左端用一阻值為R的電阻連接，導軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導軌接觸良好。整個裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中?，F(xiàn)使金屬棒以初速度v沿導軌向右運動，若金屬棒在整個運動過程中通過金屬棒某橫截面的電荷量為q。下列說法正確的是(　　) A．金屬棒在導軌上做勻減速運動 B．整個過程中金屬棒在導軌上發(fā)生的位移為 C．整個過程中金屬棒克服安培力做的功為mv2 D．整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mv2 3、(xx大慶模擬)兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻。將質(zhì)量為m，電阻也為R的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒與導軌接觸良好，導軌所在的平面與磁感應(yīng)強度為B的磁場垂直，如圖所示，除金屬棒和電阻R外，其余電阻不計?，F(xiàn)將金屬棒從彈簧的原長位置由靜止釋放，則以下結(jié)論錯誤的是(　　) A．金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為b→a B．最終彈簧的彈力與金屬棒的重力平衡 C．金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為B2L2v/R D．金屬棒的速度為v時，金屬棒兩端的電勢差為BLv/2 4、(xx濰坊模擬)如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導軌相距L，與水平面的夾角為θ，整個空間存在垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B，虛線上方軌道光滑且磁場方向向上，虛線下方軌道粗糙且磁場方向向下。 當導體棒EF以初速度v0沿導軌上滑至最大高度的過程中，導體棒MN一直靜止在導軌上。若兩導體棒質(zhì)量均為m、電阻均為R，導軌電阻不計，重力加速度為g，在此過程中導體棒EF上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求： (1)導體棒MN受到的最大摩擦力； (2)導體棒EF上升的最大高度。