2019年高考物理一轮复习第10章电磁感应练案30电磁感应的综合应用新人教版.doc

1、【 精品教育资源文库 】 练案 30 电磁感应的综合应用 一、选择题 (本题共 8 小题， 1 4 题为单选， 5 8 题为多选 ) 1 (2018 辽宁沈阳高三期末 )如图 (甲 )所示，一个 U 型光滑足够长的金属导轨固定在水平桌面上，电阻 R 10 ，其余电阻均不计，两导轨间的距离 L 0.2m，有垂直于桌面向下并随时间变化的匀强磁场，磁感应强度 B 随时间变化规律如图 (乙 )所示。一个电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨两边垂直在 t 0 时刻，金属杆紧靠在最左端，杆在外力的作用下以速度 v 0.5m/s 向右做匀速运动。当 t 4s 时， 下列说法中错误

2、的是 导学号 21993255 ( B ) A穿过回路的磁通量为 0.08Wb B电路中感应电动势大小 E 0.02V C金属杆所受到的安培力的大小为 1.610 4N D流过电阻 R 的感应电流随时间均匀增加 解析 当 t 4s 时，金属杆的位移为： x vt 0.54m 2m，则穿过回路的磁通量为： BS BLx 0.20.22Wb 0.08 Wb， A 正确；电路中感应电动势大小为： E BLv t 0.20.20.5V 0.084 V 0.04V， B 错误；根据欧姆定律可得电路中的电流为： I ER 0.0410A 0.004A，金属杆所受到的安培力的大小为： F BIL 0.20.

3、0040.2N 1.610 4N， C正确；电路中的感应电动势 E BLv SBt kLvt LvBt t(k 为 B t 图象的斜率 )，电路中的总电阻保持不变，则流过电阻 R 的电流随时间均匀增加， D 正确。 2 (2018 河北冀州检测 )如图所示，纸面内有一矩形导体线框 abcd，置于垂直纸面向里、边界为 MN 的匀强磁场外，线框的 ab 边平行磁场边界 MN，线框以垂直于 MN 的速度匀速地完全进入磁场，线框上产生的热量为 Q1，通过线框导体横截面的电荷量为 q1，现将线框进入磁场的速度变为原来的两倍，线框上产生的热量为 Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则有 导学号 219

4、93256 ( C ) 【 精品教育资源文库 】 A Q2 Q1 q2 q1 B Q2 2Q1 q2 2q1 C Q2 2Q1 q2 q1 D Q2 4Q1 q2 2q1 解析 设 ab 长为 L， ad 长为 L ，则电动势 E BLv，感应电流 I ER BLvR ，产生的热量 Q I2Rt B2L2v2R2 RLv B2L2vLR ， Q 与速度成正比，所以 Q2 2Q1；通过导体横截面的电荷量 q I t， I ER ， E t ，三式联立解得 q R BLLR ，与速度无关 ，所以 q1 q2，选项 C 正确。 3 (2018 江苏无锡期中 )磁感应强度为 B 的匀强磁场方向垂直纸

5、面向里，半径为 L 的圆形金属环总电阻为 4R，圆心为 O ，与长为 4L、电阻为 2R 的金属棒 OA 处于同一平面内，如图所示。 O 点在金属环圆心的正上方， OM 2L。现让金属棒绕 O 点以角速度 沿顺时针匀速转动，已知金属棒与金属环接触良好，金属棒转至图中虚线位置时，下列说法正确的是导学号 21993257 ( D ) A金属棒产生的感应电动势为 16BL 2 B圆环所受安培力大小为 8B2L 23R C M、 N 两点的电势差大小为 8BL 2 D圆环上的电功率为 9B2 2L4R 解析 金属棒转至图中虚线位置时，产生的感应电动势 E BlON vN2 B4 L 4L2 8BL 2

6、，选项 A 错误；金属棒转至图中虚线位置时， MN 部分相当于电源，电动势 EMNBlMN vM vN2 B2 L 2L 4L2 6BL 2，此时外电路的总电阻 R 外 R，金属棒 MN 部分的电阻 r R，则 MN 两点的电势差，即电 源 MN 的路端电压 UMN 12EMN 3BL 2，选项 C 错误；圆【 精品教育资源文库 】 环左右两侧中的电流 I UMN2R 3BL22R ，左右两个半圆的等效长度均等于 2L，故圆环所受安培力大小 F 2BIlMN 6B2L 3R ，选项 B 错误；圆环上的电功率 PU2MNR外 9B2 2L4R ，选项 D 正确。 4 (2018 福建宁德月考

7、)如图，由某种粗细均匀的总电阻为 3R 的金属条制成的矩形线框 abcd，固定 在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场 B 中。一接入电路电阻为 R 的导体棒 PQ，在水平拉力作用下沿 ab、 dc 以速度 v 匀速滑动，滑动过程 PQ 始终与 ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在 PQ从靠近 ad处向 bc滑动的过程中 导学号 21993258 ( C ) A PQ 中电流先增大后减小 B PQ 两端电压先减小后增大 C PQ 上拉力的功率先减小后增大 D线框消耗的电功率先减小后增大 解析 设 PQ 左侧电路的电阻为 Rx，则右侧电路的电阻为 3R Rx，所以外电路的总电阻为 R Rx

8、 3R Rx3R ，外电路电阻先增大后减小，所以路端电压先增大后减小，所以 B错误；电路的总电阻先增大后减小，再根据闭合电路的欧姆定律可得 PQ 中的电流： I ER R先减小后增大，故 A 错误；由于导体棒做匀速运动，拉力等于安培力，即 F BIL，拉力的功率 P BILv，先减小后增大，所以 C 正确；外电路的总电阻 R Rx R Rx3R 最大为 3R/4，小于电源内阻 R，又外电阻先增大后减小，所以外电路消耗的功率先增大后减小，故 D 错误。 5 (2018 山东枣庄检测 )如图甲 所示，在水平桌面上放置边长 L 0.2m 的正方形闭合金属线圈 abcd，线圈的匝数 n 10 匝、质量

9、 m 0.1kg，总电阻 R 0.1 。线圈与水平桌面之间的动摩擦因数 0.2，线圈受水平桌面的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。线圈的右半边处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的左边界 MN 与线圈 ab、 cd 两边平行且等距。从 t0 时刻起，匀强磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示。取 g 10m/s2，下列说法正确的是 导学号 21993259 ( BC ) 【 精品教育资源文库 】 A t 1s 时刻线圈中的感应电动势的大小 E 0 B线圈开始滑动时，将向左滑动 C线圈滑动前，其导线中的电流不变，一直为 I 0.2A D线圈滑动前，其产生的焦耳热为 Q 8.010 3J

10、解析 由 E n t 可知， t 1s 时线圈中的感应电动势不为零， A 错误。由楞次定律可知：线圈中感应电流的方向为逆时针方向， 0 1s 内，由左手定则可知安培力方向向右，整个变化过程中，线圈中的感应电流大小和方向均不变， E n t 100.1 120.2 21 V0.02V，感应电流 I ER 0.2A， C 正确。当磁感应强度大小为 B 0.1T 时，安培力 F BIL0.10.20.2N 0.004N0，所以金属棒将一直加速， A 正确， B 错误；由右手定则可知，金属棒 a 端 (M 板 )电势高， C 项正确；若微粒带负电，则静电力向上与重力反向，开始时静电力较小，如果静电力小

11、于重力，微粒向下加速，当静电力 增大到大于重力时，微粒的加速度向上，可以向下减速到零后再向上运动， D 正确。 8 (2018 河北张家口期中 )如图所示，在倾角为 的粗糙斜面上 (动摩擦因数 t2 B克服摩擦力做功 Wf1Wf2 C在磁场中产生的焦耳热 Q1 Q2 D在第一次进入磁场的过程中通过线圈某截面的电荷量 q1q2 解析 两线圈在未进入磁场时，均做匀减速直线运动，由动能定理可知两线圈在刚进入磁场时速度相同，将这一速度设为 v，设 为材料电阻率， 为材料密度，线圈边长为 L，线圈所受安培力为 F BIL B2L2vR ；而 R 4LS 4Lm 4 L 16 L2m ，故 FB2L2vm

12、16 L2B2vm16 ，此时线圈加速度 amgsin mg cos Fm gsin g cos B2v16 ，可知线圈进入磁场过程中的加速度与线圈质量无关，即两线圈进入磁场时的加速度同步变化，速度也同步变化，同理，在返回过程中也是这样，所以全程运动时间相等，路程也相等，与二者的质量无关， A 错误。克服摩擦力做功 Wf mg cos s，线圈 2 的质量较大，故 Wf1Wf2， B 正确。由 F B2L2vm16 L2B2vm16 ，以及速度同步变化这两方面，可知安培力做功功率只与质量有关，因为 m1m2，所以在磁场中产生的焦耳热 Q1Q2， C 错误。电荷量 q R BL2R ，因线圈 2

13、 是粗线圈，横截面积大，电阻小，故在第一次进入磁场的过程中通过线圈某截面的电荷量 q1q2， D 正确。 二、非选择题 9 (2018 山西省太原高三上学期期末 )如图甲所示，光滑绝缘斜面的倾角 30 ，矩形区域 GHIJ(GH 与 IJ 相距为 d)内存在着方向垂直于斜面的匀强磁场 质量为 m、边长为d 的正方形闭合金属线框 abcd 平放在斜面上，开始时 ab 边与 GH 相距也为 d，现用一平行于斜面的恒力拉动线框，使其由静止开始 (t 0)沿斜面向上运动，当线框完全通过磁场后运动一段时间再撤去外力。已知线框运动的过程中产生的电流 I 随时间 t 变化的 I t 图象如图乙所示 (规定电

14、流沿 abcd 方向为正 )。已知向上穿过磁场时线框中电流大小为 I0，前后两次通过磁场产生电流的时间之比为 2 1，重力加速度为 g，斜面足够长，线框 ab 边始终与 GH平行，求： 【 精品教育资源文库 】 (1)匀强磁场的磁感应强度 B 的大小和方向； (2)线框的 电阻阻值； (3)撤去外力之前线框位移的大小 答案： (1) mg4I0d，方向垂直斜面向上 (2)mg 2gd8I20(3)4d 解析 (1)由 I t 图象知道，线框向上和向下穿过磁场的过程都做匀速运动，设向上穿过磁场时线框的速度大小为 v1，向下穿过磁场时线框的速度大小为 v2，线框中电流大小为I； 根据运动学公式和欧姆定律可得：向上时， v1t1 2d， I0R Bdv1； 向下时， v2t2 2d， IR Bdv2； 根据共点力的平衡可得： mgsin30 BId， 由题设条件知道 t1 t2 2 1， 联立解得： B mg4I0d； 根据右手定则可知磁场方向垂直斜面向上； (2)线框向上穿过磁场时根据共点力平衡可得： F mgsin30 BI0d， 线框从开始运动到 ab 边向上刚好进入磁场的过程中