《2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 專題探究九 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用（二）練習(xí)（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 專題探究九 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用（二）練習(xí)（含解析）（9頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題探究九電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(二)1.(2019遼寧重點(diǎn)中學(xué)模擬)如圖所示,邊長為L、電阻為R的正方形線框abcd放在光滑絕緣水平面上,其右邊有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的有界勻強(qiáng)磁場,磁場的寬度為L,線框的ab邊與磁場的左邊界相距為L,且與磁場邊界平行.線框在某一水平恒力作用下由靜止向右運(yùn)動(dòng),ab邊進(jìn)入磁場時(shí)線框恰好開始做勻速運(yùn)動(dòng).根據(jù)題中信息,下列物理量可以求出的是(C)A.外力的大小B.勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小C.進(jìn)入磁場的過程中通過線框某橫截面的電荷量D.通過磁場區(qū)域的過程中產(chǎn)生的焦耳熱解析:勻速時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv,對線框根據(jù)歐姆定律可得I=,ab邊受到的安培力大小為F安=

2、BIL,根據(jù)共點(diǎn)力的平衡可得F安=F,解得v=,由于拉力F不知道,也不能求出,所以v無法求出,A,B錯(cuò)誤;線框進(jìn)入磁場過程中,通過線框某橫截面的電荷量q=t=,C正確;線框通過磁場過程,由能量守恒定律得,3FL=Q+mv2,由于F和v不知道,所以通過磁場區(qū)域的過程中產(chǎn)生的焦耳熱無法求出,D錯(cuò)誤.2.如圖所示,相距為d的兩水平線L1和L2分別是水平向里的勻強(qiáng)磁場的邊界,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正方形線框abcd的邊長為L(Ltan ),設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.從某時(shí)刻起,在MN右側(cè)加一方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按B=kt(k0)的規(guī)律均勻變化.一段時(shí)間后,線框沿斜面向下運(yùn)動(dòng),

3、ab邊剛好穿出磁場時(shí)的速度為v,重力加速度為g,則(AD)A.線框剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdaB.線框剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),線框中的電功率為P=C.線框離開磁場的過程中安培力所做的功W=mv2D.線框從開始運(yùn)動(dòng)到穿出磁場過程中通過導(dǎo)線截面的電荷量q=解析:磁場均勻增加,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda,A正確;線框剛要運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流為I=,則線框中的電功率為P=I2R=,B錯(cuò)誤;線框下滑過程中有重力、摩擦力、安培力三力做功,且重力小于摩擦力,根據(jù)動(dòng)能定理,安培力做功小于動(dòng)能變化量,C錯(cuò)誤;ab邊穿出磁場過程中通過的電荷量為q=,又線框開始滑動(dòng)時(shí)有,mgsin +BIL=mgcos

4、,聯(lián)立解得q=,D正確.7.(2018山東淄博三模)(多選)如圖(甲)所示,左側(cè)接有定值電阻R=3 的水平粗糙導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T,導(dǎo)軌間距為L=1 m.一質(zhì)量m=2 kg、接入電路的阻值r=1 的金屬棒在拉力F作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動(dòng),金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,g=10 m/s2,金屬棒的vx圖像如圖(乙)所示,則從起點(diǎn)發(fā)生x=1 m位移的過程中(CD)A.拉力做的功為16 JB.通過電阻R的電荷量為0.25 CC.定值電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為0.75 JD.所用的時(shí)間t一定大于1 s解析:根據(jù)圖像可知v=

5、2x,金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中受到的安培力FA=,即安培力與x是線性函數(shù),所以在此過程中平均安培力=1 N,根據(jù)功能關(guān)系WF=Wf+mv2+WFA=mgx+mv2+FAx=0.5201 J+222 J+11 J=15 J,故A錯(cuò)誤;q= C=0.5 C,故B錯(cuò)誤;克服安培力做的功轉(zhuǎn)化為回路中的焦耳熱,Q=WF=1 J,而R上的焦耳熱為QR=Q=Q=0.75 J,故C正確;vx圖像中的斜率k=,所以a=kv,即隨著速度的增加,加速度也在增加,若導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)1 m,末速度為v=2 m/s,則需要的時(shí)間為t=1 s,現(xiàn)在導(dǎo)體棒做加速度增加的加速運(yùn)動(dòng),移動(dòng)1 m后速度仍為v=2 m/s,則所需時(shí)間大于1

6、 s,故D正確.8.(2019遼寧鞍山模擬)(多選)如圖,在水平面內(nèi)固定有兩根相互平行的無限長光滑金屬導(dǎo)軌,其間距為L,電阻不計(jì).在虛線l1的左側(cè)存在著豎直向上的勻強(qiáng)磁場,在虛線l2的右側(cè)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場,兩部分磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B.a,b兩根電阻均為R的金屬棒與導(dǎo)軌垂直,分別位于兩塊磁場中,現(xiàn)突然給a棒一個(gè)水平向左的初速度v0,在兩棒達(dá)到穩(wěn)定的過程中下列說法正確的是(BD)A.兩金屬棒組成的系統(tǒng)的動(dòng)量守恒B.兩金屬棒組成的系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒C.安培力對a棒做功的功率等于a棒的發(fā)熱功率D.安培力對a棒做功的功率等于安培力對b棒做功功率與兩棒總發(fā)熱功率之和解析:a棒在左側(cè)磁場中切割磁感線,

7、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,在回路中產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流,a棒受到向右的安培力,在b棒中的電流方向向下,所以b棒受到向右的安培力向右運(yùn)動(dòng),所以a棒減速,b棒加速.由于a,b棒所受安培力都向右,所以兩金屬棒組成的系統(tǒng)所受合外力不為零,所以兩金屬棒組成的系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒,故A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)能量守恒可知,a棒動(dòng)能的減少量等于回路中產(chǎn)生的熱量和b棒動(dòng)能的增加量,由動(dòng)能定理可知,a棒動(dòng)能的減少量等于安培力對a棒做的功,b棒動(dòng)能的增加量等于安培力對b棒做的功,所以安培力對a棒做功的功率等于安培力對b棒做功功率與兩棒總發(fā)熱功率之和,故C錯(cuò)誤,D正確.9.(2019福建龍巖模擬)(多選)如圖,在水平面上固定有兩條間距

8、為L的平行直導(dǎo)軌,導(dǎo)軌處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中.兩根質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬桿,間隔一定距離垂直放在直導(dǎo)軌上.左金屬桿獲得一水平初速度v0后開始向右運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中兩根金屬桿始終沒有相碰.設(shè)導(dǎo)軌光滑且足夠長,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻和空氣阻力.則(ACD)A.每根金屬桿最終通過的電荷量為B.每根金屬桿最終產(chǎn)生的焦耳熱為mC.兩根金屬桿之間初始間距至少為D.最終穿過由兩根金屬桿和軌道組成的回路的磁通量變化量為解析:右邊的金屬桿受安培力作用,做加速運(yùn)動(dòng),左邊的金屬桿受安培力作用,做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)兩金屬桿速度相等時(shí),做勻速直線運(yùn)動(dòng),在整個(gè)過程中動(dòng)量守恒,設(shè)兩金屬桿的共同速度為v,根據(jù)

9、動(dòng)量守恒定律得mv0=2mv,解得v=;設(shè)兩金屬桿間距為x,對左邊的金屬桿,由動(dòng)量定理得BLt=mv,又q=t,解得q=,根據(jù)q=,解得=2qR=,又=BS=BLx,解得x=,故A,C,D正確;設(shè)回路中產(chǎn)生的總焦耳熱為Q,根據(jù)能量守恒定律得m=Q+2mv2,解得Q=m,故每根金屬桿產(chǎn)生的焦耳熱為Q=Q=m,故B錯(cuò)誤.10.如圖(甲)所示,空間存在B=0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場,MN,PQ是處于同一水平面內(nèi)相互平行的粗糙長直導(dǎo)軌,間距l(xiāng)=0.2 m,在導(dǎo)軌一端連接著阻值為R=0.4 的定值電阻,ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量為m=0.1 kg 的導(dǎo)體棒.從零時(shí)刻開始,通過一小型電動(dòng)機(jī)對ab棒施加

10、一個(gè)牽引力,方向水平向左,使其從靜止開始沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動(dòng),此過程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.圖(乙)是拉力F與導(dǎo)體棒ab速率倒數(shù)關(guān)系圖像.已知導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,除R外,其余部分電阻均不計(jì),不計(jì)定滑輪的質(zhì)量和摩擦,g=10 m/s2.(1)求電動(dòng)機(jī)的額定功率;(2)若導(dǎo)體棒ab在16 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)了90 m并恰好達(dá)到最大速度,求在016 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.解析:(1)由圖像知導(dǎo)體棒ab的最大速度為v1=10 m/s,此時(shí)導(dǎo)體棒中感應(yīng)電動(dòng)勢為E=Blv1,感應(yīng)電流I=,導(dǎo)體棒受到的安培力FA=BIl,此時(shí)電動(dòng)機(jī)牽引力為F=,由牛頓第二定律得-mg-FA=0,聯(lián)立代入數(shù)

11、據(jù)解得P=4.5 W.(2)由能量守恒得Pt=Q+mgs+m,代入數(shù)據(jù)解得R產(chǎn)生的熱量Q=49 J.答案:(1)4.5 W(2)49 J11.(2018福建莆田第一中學(xué)月考)如圖所示,MN,PQ兩平行光滑水平導(dǎo)軌分別與半徑r=0.5 m的相同豎直半圓導(dǎo)軌在N,Q端平滑連接,M,P端連接定值電阻R,質(zhì)量M=2 kg的cd絕緣桿垂直靜止在水平導(dǎo)軌上,在其右側(cè)至N,Q端的區(qū)域內(nèi)充滿豎直向上的勻強(qiáng)磁場,現(xiàn)有質(zhì)量m=1 kg的ab金屬桿以初速度 v0=12 m/s水平向右與cd絕緣桿發(fā)生正碰后,進(jìn)入磁場并最終未滑出,cd絕緣桿則恰好通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn),不計(jì)其他電阻和摩擦,ab金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良

12、好(不考慮cd桿通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)以后的運(yùn)動(dòng),g取10 m/s2),求:(1)cd絕緣桿通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)時(shí)的速度大小v;(2)正碰后ab桿的速度大小;(3)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q.解析:(1)cd絕緣桿通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律有Mg=M,解得v= m/s.(2)碰撞后cd絕緣桿滑至最高點(diǎn)的過程中,由動(dòng)能定理有-2Mgr=Mv2-M,解得碰撞后cd絕緣桿的速度v2=5 m/s,兩桿碰撞過程,動(dòng)量守恒,取向右為正方向,則有mv0=mv1+Mv2,解得碰撞后ab金屬桿的速度v1=2 m/s.(3)ab金屬桿進(jìn)入磁場后,由能量守恒定律有m=Q,解得Q=2 J.答案:(1) m/s(2)2 m/s(3)2 J- 9 -