2018高考物理第一輪復習 專題 電磁感應規(guī)律的綜合應用同步練習 魯科版.doc
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電磁感應規(guī)律的綜合應用 【模擬試題】（答題時間：50分鐘） 1. 如圖所示，一根長導線彎曲成“п”，通以直流電I，正中間用絕緣線懸掛一金屬環(huán)C，環(huán)與導線處于同一豎直平面內(nèi)。在電流I增大的過程中，下列敘述正確的是（） A. 金屬環(huán)中無感應電流產(chǎn)生 B. 金屬環(huán)中有逆時針方向的感應電流 C. 懸掛金屬環(huán)C的豎直線中拉力變大 D. 金屬環(huán)C仍能保持靜止狀態(tài) 2. 如圖所示，ab、cd為兩根水平放置且相互平行的金屬軌道，相距L，左右兩端各連接一個阻值均為R 的定值電阻，軌道中央有一根質(zhì)量為m的導體棒 MN垂直放在兩軌道上，與兩軌道接觸良好，棒及軌道的電阻不計。整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度大小為B. 棒MN在外驅(qū)動力作用下做簡諧運動，其振動周期為T，振幅為A，通過中心位置時的速度為v0 .則驅(qū)動力對棒做功的平均功率為（） A. B. C. D. 3. 如圖所示，在方向豎直向上的磁感應強度為B的勻強磁場中，有兩條足夠長的平行金屬導軌，其電阻不計，間距為L，導軌平面與磁場方向垂直。ab、cd為兩根垂直導軌放置的、電阻都為R、質(zhì)量都為m的金屬棒。棒cd用能承受最大拉力為T0的水平細線拉住，棒cd與導軌間的最大靜摩擦力為f 。棒ab與導軌間的摩擦不計，在水平拉力F的作用下以加速度a由靜止開始向右做勻加速直線運動，求： （1）線斷以前水平拉力F隨時間t的變化規(guī)律； （2）經(jīng)多長時間細線將被拉斷。 4. 如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.1Ω的金屬桿，導軌電阻可忽略不計，整個裝置處于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下?，F(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運動，若理想電壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關系如圖乙所示。 求：⑴金屬桿在5s末時的運動速度. ⑵第4s末時外力F的瞬時功率。 甲 乙 5. 如圖，光滑平行的水平金屬導軌MN、PQ相距l(xiāng)，在M點和P點間接一個阻值為R的電阻，在兩導軌間OO1O1′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面豎直向下、寬為d的勻強磁場，磁感強度為B。一質(zhì)量為m，電阻為r的導體棒ab，垂直擱在導軌上，與磁場左邊界相距d0?，F(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開始運動，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動（棒ab與導軌始終保持良好的接觸，導軌電阻不計）。求： （1）棒ab在離開磁場右邊界時的速度； （2）棒ab通過磁場區(qū)域的過程中整個回路所消耗的電能； （3）試分析討論ab棒在磁場中可能的運動情況。 6. 一電阻為R的金屬圓環(huán)，放在勻強磁場中，磁場與圓環(huán)所在平面垂直，如圖（a）所示. 已知通過圓環(huán)的磁通量隨時間t的變化關系如圖（b）所示，圖中的最大磁通量φ0和變化周期T都是已知量，求 （1）在t= 0到的時間內(nèi)，通過金屬圓環(huán)某橫截面的電荷量q. （2）在t= 0到t=2T的時間內(nèi)，金屬環(huán)所產(chǎn)生的電熱Q. 7. 如圖（甲）所示，一正方形金屬線框放置在絕緣的光滑水平面上，并位于一豎直向下的有界勻強磁場區(qū)域內(nèi)，線框的右邊緊貼著磁場的邊界，從t＝0時開始，對線框施加一水平向右的外力F，使線框從靜止開始做勻加速直線運動，在時刻穿出磁場. 已知外力F隨時間變化的圖像如圖（乙）所示，且線框的質(zhì)量m、電阻R、圖（乙）中的、均為已知量. 試求出兩個與上述過程有關的電磁學物理量（即由上述已知量表達的關系式）. 8. 如圖（1）所示，一個足夠長的“U”形金屬導軌NMPQ固定在水平面內(nèi)，MN、PQ兩導軌間的寬為L=0.50m. 一根質(zhì)量為m=0.50kg的均勻金屬導體棒ab靜止在導軌上且接觸良好，abMP恰好圍成一個正方形. 該軌道平面處在磁感應強度大小可以調(diào)節(jié)的豎直向上的勻強磁場中. ab棒的電阻為R=0.10，其他各部分電阻均不計. 開始時，磁感應強度B0=0.50T （1）若保持磁感應強度B0的大小不變，從t=0時刻開始，給ab棒施加一個水平向右的拉力，使它做勻加速直線運動. 此拉力T的大小隨時間t變化關系如圖（2）所示. 求勻加速運動的加速度及ab棒與導軌間的滑動摩擦力. （2）若從某時刻t=0開始，調(diào)動磁感應強度的大小使其以=0. 20 T/s的變化率均勻增加. 求經(jīng)過多長時間ab棒開始滑動?此時通過ab棒的電流大小和方向如何?（ab棒與導軌間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等）。 9. 如圖所示，一半徑為r的圓形導線框內(nèi)有一勻強磁場，磁場方向垂直于導線框所在平面，導線框的左端通過導線接一對水平放置的平行金屬板，兩板間的距離為d，板長為l，t=0時，磁場的磁感應強度B從B0開始均勻增大，同時，在板2的左端且非?？拷?的位置有一質(zhì)量為m、帶電量為-q的液滴以初速度v0水平向右射入兩板間，該液滴可視為質(zhì)點。 ⑴要使該液滴能從兩板間射出，磁感應強度隨時間的變化率K應滿足什么條件？ ⑵要使該液滴能從兩板間右端的中點射出，磁感應強度B與時間t應滿足什么關系？ 【試題答案】 1、BCD 2、B 3、（1）在時刻t，棒的速度 v＝a t 棒中感應電動勢為 E＝B L v＝B L a t 棒中的感應電流為 I＝ 由牛頓第二定律 F－BIL＝ma 得 F= （2）細線拉斷時滿足 BIL=f +T0 +T0 t= 4、電壓表的示數(shù)為 U5=0.2V …………………① 由閉合電路歐姆定律得 ……………………………② …………………………③ 聯(lián)立以上三式得： v5=2.5m/s …………………④ ⑵由乙圖可知，R兩端電壓隨時間均勻變化，所以電路中的電流也隨時間均勻變化，由閉合電路歐姆定律知，棒上產(chǎn)生的電動勢也是隨時間均勻變化的。因此由E=BLv可知，金屬桿所做的運動為勻變速直線運動 ……………………………⑤ 由⑴問中的④式有 所以 ……………………………⑥ 所以4s末時的速度 ……………………………⑦ 所以4s末時電路中的電流為 ……………………⑧ 因 ……………………⑨ 5、（1）ab棒離開磁場右邊界前做勻速運動，速度為，則有： ① ② 對ab棒 F－BIl＝0 ③ 解得 ④ （2）由能量守恒可得： ⑤ 解得： ⑥ （3）設棒剛進入磁場時速度為v 由： ⑦ 可得： ⑧ 棒在進入磁場前做勻加速直線運動，在磁場中運動可分三種情況討論： ①若（或），則棒做勻速直線運動； ②若（或F＞），則棒先加速后勻速； ③若（或F＜，則棒先減速后勻速。 6、（1）由磁通量隨時間變化的圖線可知在t=0到時間內(nèi)，環(huán)中的感應電動勢 E1= ① 在以上時段內(nèi)，環(huán)中的電流為 I 1= ② 則在這段時間內(nèi)通過金屬環(huán)某橫截面的電量 q= I 1 t ③ 聯(lián)立求解得 ④ （2）在到和在到t =T時間內(nèi)，環(huán)中的感應電動勢 E 1= 0 ⑤ 在和在時間內(nèi)，環(huán)中的感應電動勢 E 3= ⑥ 由歐姆定律可知在以上時段內(nèi)，環(huán)中的電流為 I 3 = ⑦ 在t=0到t=2T時間內(nèi)金屬環(huán)所產(chǎn)生的電熱 Q=2（I 12 R t 3+ I 32 R t 3） ⑧ 聯(lián)立求解得 Q= ⑨ 7、據(jù)題意知，線框運動的加速度 ① 線框離開磁場時的速度 ② 線框的邊長 ③ 線框離開磁場時所受到的磁場力 ④ 離開磁場時線框中的感應電動勢 ⑤ 離開磁場時線框中的感應電流 ⑥ 由牛頓定律知 ⑦ 聯(lián)立求解可得 ⑧ 離開磁場時線框中的感應電動勢 ⑨ 離開磁場時線框中的感應電流 ⑩ 在拉出過程中通過線框某截面的電量 ⑾ 8、（1）由圖像可得到拉力t的大小隨時間變化的函數(shù)表達式為 當ab棒勻加速運動時，根據(jù)牛頓第二定律有：T-f-B0Il=ma 因為I＝B0lv/R v=at 聯(lián)立可解得 將數(shù)據(jù)代入，可解得a=4m/s2 f=1N （2）以ab棒為研究對象，當磁感應強度均勻增大時，閉合電路中有恒定的感應電流I，以ab 棒為研究對象，它受到的安培力逐漸增大，靜摩擦力也隨之增大，當磁感應強度增大到ab所受安培力F與最大靜摩擦力fm相等時開始滑動. 由以上各式求出，經(jīng)時間t=17.5s后ab棒開始滑動，此時通過ab棒的電流大小為I=0.5A 根據(jù)楞次定律可判斷出，電流的方向為從b到a. 9、參考答案：（1）由題意可知：板1為正極，板2為負極 ① 兩板間的電壓U＝ ② 而：S＝πr2 ③ 帶電液滴受的電場力：F＝qE= ④ 故：F－mg＝－mg＝ma a=－g ⑤ 討論： 一. 若 a>0 液滴向上偏轉，做類似平拋運動 y＝ ⑥ 當液滴剛好能射出時： 有 l＝v0t t＝ y＝d 故 d== ⑦ 由②③⑦得 K1＝ ⑧ 要使液滴能射出，必須滿足 y
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