2019-2020年高考物理一輪復習 9.3電磁感應規(guī)律的綜合應用課時提升作業(yè) 滬科版選修3-2選擇題(本題共8小題,16題每小題6分,7、8題每小題7分,共50分。多選題已在題號后標出)1.(多選)用均勻導線做成的正方形線圈邊長為l,正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強磁場中,如圖所示,當磁場以的變化率增強時,則()A.線圈中感應電流方向為acbdaB.線圈中產生的電動勢E=C.線圈中a點電勢高于b點電勢D.線圈中a、b兩點間的電勢差為2.(多選)(xx江門模擬)如圖所示,螺線管匝數n=1500匝,橫截面積S=20cm2,螺線管導線電阻r=1,電阻R=4,磁感應強度B隨時間變化的B-t圖像如圖所示(以向右為正方向),下列說法正確的是()A.電阻R的電流方向是從A到CB.感應電流的大小保持不變C.電阻R兩端的電壓為6VD.C點的電勢為4.8V3.(xx安慶模擬)如圖所示,水平放置的光滑平行金屬導軌上有一質量為m的金屬棒ab,導軌的一端連接電阻R,其他電阻均不計,磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面向下,ab在一水平恒力F作用下由靜止開始向右運動的過程中()A.隨著ab運動速度的增大,其加速度也增大B.外力F對ab做的功等于電路中產生的電能C.外力F做功的功率始終等于電路中的電功率D.克服安培力做的功一定等于電路中產生的電能4.(xx新課標全國卷)如圖,在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導線框;在導線框右側有一寬度為d(d>L)的條形勻強磁場區(qū)域,磁場的邊界與導線框的一邊平行,磁場方向豎直向下。導線框以某一初速度向右運動。t=0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合,隨后導線框進入并通過磁場區(qū)域。下列v-t圖像中,可能正確描述上述過程的是()5.(xx大綱版全國卷)紙面內兩個半徑均為R的圓相切于O點,兩圓形區(qū)域內分別存在垂直于紙面的勻強磁場,磁感應強度大小相等、方向相反,且不隨時間變化。一長為2R的導體桿OA繞過O點且垂直于紙面的軸順時針勻速旋轉,角速度為。t=0時,OA恰好位于兩圓的公切線上,如圖所示。若選取從O指向A的電動勢為正,下列描述導體桿中感應電動勢隨時間變化的圖像可能正確的是()6.(xx泰安模擬)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、磁感應強度為B的勻強磁場中。現使金屬棒以初速度v0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.整個過程中電阻R上產生的焦耳熱為C.整個過程中金屬棒在導軌上發(fā)生的位移為D.整個過程中金屬棒克服安培力做功為7.如圖所示,空間某區(qū)域中有一勻強磁場,磁感應強度方向水平,且垂直于紙面向里,磁場上邊界b和下邊界d水平。在豎直面內有一矩形金屬線圈,線圈上下邊的距離很短,下邊水平。線圈從水平面a開始下落。已知磁場上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離。若線圈下邊剛通過水平面b、c(位于磁場中)和d時,線圈所受到的磁場力的大小分別為Fb、Fc和Fd,則()A.Fd>Fc>FbB.Fc<Fd<FbC.Fc>Fb>FdD.Fc<Fb<Fd8.(多選)如圖所示,固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導軌不計電阻,但表面粗糙,導軌左端連接一個電阻R,質量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導軌上,并與導軌垂直,整個裝置放在勻強磁場中,磁場方向與導軌平面垂直。用水平恒力F把ab棒從靜止起向右拉動的過程中,下列說法正確的是()A.恒力F做的功等于電路產生的電能B.恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產生的電能C.克服安培力做的功等于電路中產生的電能D.恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產生的電能和棒獲得的動能之和強化專練(建議：25分鐘)強化點1：電路問題1.(xx北京高考)如圖,在磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中,金屬桿MN在平行金屬導軌上以速度v向右勻速滑動,MN中產生的感應電動勢為E1;若磁感應強度增為2B,其他條件不變,MN中產生的感應電動勢變?yōu)镋2。則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1E2分別為()A.ca,21B.ac,21C.ac,12D.ca,122.(xx廣東高考)如圖甲所示,在垂直于勻強磁場B的平面內,半徑為r的金屬圓盤繞過圓心O的軸轉動,圓心O和邊緣K通過電刷與一個電路連接。電路中的P是加上一定正向電壓才能導通的電子元件。流過電流表的電流I與圓盤角速度的關系如圖乙所示,其中ab段和bc段均為直線,且ab段過坐標原點。>0代表圓盤逆時針轉動。已知：R=3.0,B=1.0T,r=0.2m。忽略圓盤、電流表和導線的電阻。(1)根據圖乙寫出ab、bc段對應的I與的關系式;(2)求出圖乙中b、c兩點對應的P兩端的電壓Ub、Uc;(3)分別求出ab、bc段流過P的電流IP與其兩端電壓UP的關系式。強化點2：動力學問題3.如圖,在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導線框,在導線框右側有一寬度為d(d>L)的條形勻強磁場區(qū)域,磁場的邊界與導線框的一邊平行,磁場方向豎直向下。導線框在水平向右的恒力作用下由靜止開始向右運動。t=0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合,速度大小為v1,隨后導線框進入并通過磁場區(qū)域。線框右邊剛離開磁場時,線框速度大小也為v1,下列v -t圖像中,可能正確描述線框穿越磁場過程的是()4.(多選)如圖所示,電阻不計的平行金屬導軌固定在一絕緣斜面上,兩相同的金屬導體棒a、b垂直于導軌靜止放置,且與導軌接觸良好,勻強磁場垂直穿過導軌平面?，F用一平行于導軌的恒力F作用在a的中點,使其向上運動。若b始終保持靜止,則它所受摩擦力可能()A.變?yōu)?B.先減小后不變C.等于FD.先增大再減小強化點3：能量問題5.(多選)(xx揚州模擬)如圖所示,平行金屬導軌與水平面間的夾角為,導軌電阻不計,與阻值為R的定值電阻相連,勻強磁場垂直穿過導軌平面,磁感應強度為B。有一質量為m、長為l的導體棒從ab位置獲得平行于斜面的、大小為v的初速度向上運動,最遠到達ab的位置,滑行的距離為s,導體棒的電阻也為R,與導軌之間的動摩擦因數為。則()A.上滑過程中導體棒受到的最大安培力為B.上滑過程中電流做功放出的熱量為mv2-mgs(sin+cos)C.上滑過程中導體棒克服安培力做的功為mv2D.上滑過程中導體棒損失的機械能為mv2-mgssin答案解析素能全練1.【解析】選A、B。由楞次定律可知A對;由法拉第電磁感應定律得：E=S=,B對;acb部分等效為電源,其等效電路如圖所示,故C錯;而Uab=,D錯。2.【解析】選B、D。由楞次定律,電阻R的電流方向是從C到A,選項A錯誤。由于磁感應強度均勻增大,根據法拉第電磁感應定律和閉合電路歐姆定律,感應電流的大小保持不變,選項B正確。螺線管內產生的感應電動勢E=nS=15002010-42V=6 V,電流I=1.2A,電阻R兩端的電壓為U=IR=4.8V,C點的電勢為4.8V,選項C錯誤,D正確。3.【解析】選D。由牛頓第二定律可得F-=ma,棒向右做加速度減小的加速運動,A錯。由于在達到最終速度前F>,力F做的功等于電路中獲得的電能與金屬棒的動能之和,則F的功率大于克服安培力做功的功率,即電功率,電路中獲得的電能等于克服安培力所做的功。B、C錯,D正確。4.【解題指南】解答本題可按以下思路進行：(1)通過導線框的磁通量變化時,導線框有感應電流,感應電流在磁場中產生安培力阻礙導線框運動;(2)速度變化會導致感應電流變化,受到的安培力也隨之變化,影響到加速度變化?！窘馕觥窟xD。導線框開始進入磁場過程,通過導線框的磁通量增大,有感應電流,進而受到與運動方向相反的安培力作用,速度減小,感應電動勢減小,感應電流減小,安培力減小,導線框的加速度減小,v-t圖線的斜率減小;導線框全部進入磁場后,磁通量不變,無感應電流,導線框做勻速直線運動;導線框從磁場中出來過程,有感應電流,又會受到安培力阻礙作用,速度減小,加速度減小。選項A表示勻速運動,不符合題意;選項B表示先勻減速再勻速最后勻減速,也不符合題意,選項C表示加速度減小的減速運動,不符合題意,正確選項為D。5.【解題指南】解答本題時應從以下三點進行分析：(1)根據右手定則可判斷OA兩端電勢的高低。(2)利用公式E=BLv分析感應電動勢的大小。(3)確定出導體桿切割磁感線的有效長度?！窘馕觥窟xC。導體桿切割磁感線的有效長度為L=2Rsint,平均速度=2Rsint,則感應電動勢E=BL=2BR2sin2t,再根據右手定則可知,開始時A端為電源正極,故選C?！炯庸逃柧殹咳鐖D所示,等腰三角形內分布有垂直于紙面向外的勻強磁場,它的底邊在x軸上且長為2L,高為L。紙面內一邊長為L的正方形導線框沿x軸正方向做勻速直線運動穿過勻強磁場區(qū)域,在t=0時刻恰好位于圖中所示的位置。以順時針方向為導線框中電流的正方向,在下面四幅圖中能夠正確表示電流位移(I-x)關系的是()【解析】選C。線框勻速穿過L的過程中,有效長度l均勻增加,由E=Blv知,電動勢隨位移均勻變大,x=L處電動勢最大,電流I最大;從x=L至x=1.5L過程中,框架兩邊都切割磁感線,總電動勢減小,電流減小;從x=1.5L至x=2L,左邊框切割磁感線產生感應電動勢大于右邊框,故電流反向且增大;x=2L至x=3L過程中,只有左邊框切割磁感線,有效長度l減小,電流減小。綜上所述,只有C項符合題意。6.【解析】選D。由牛頓第二定律可得=ma,金屬棒做a減小的減速運動,A錯。由能量守恒定律可知,克服安培力做功等于電阻R和金屬棒上產生的焦耳熱之和,W安=mv2=Q,因此B錯,D正確。整個過程中通過金屬棒的電量q=,得金屬棒位移x=,C錯。7.【解題指南】由于線圈上下邊距離很短,因此線圈在磁場中有一段只受重力的勻加速運動過程,即到達d的速度肯定大于到達b的速度。【解析】選D。從a到b線圈做自由落體運動,線圈全部進入磁場后,穿過線圈的磁通量不變,線圈中無感應電流,因而也不受磁場力,即Fc=0;從b到d線圈繼續(xù)加速,vd>vb,當線圈在進入和離開磁場時,穿過線圈的磁通量變化,線圈中產生感應電流,受磁場力作用,其大小為F=BIl=B l=,因為vd>vb,所以Fd>Fb>Fc,選項D正確?！究偨Y提升】用“四步法”分析電磁感應中的動力學問題解決電磁感應中的動力學問題的一般思路是“先電后力”,具體思路如下：(1)先進行“源”的分析分離出電路中由電磁感應所產生的電源,求出電源參數E和r;(2)再進行“路”的分析分析電路結構,弄清串、并聯關系,求出相關部分的電流大小,以便求解安培力;(3)然后是“力”的分析分析研究對象(常是金屬桿、導體線圈等)的受力情況,尤其注意其所受的安培力;(4)接著進行“運動”狀態(tài)的分析根據力和運動的關系,判斷出正確的運動模型。8.【解析】選C、D。沿水平方向,ab棒受向右的恒力F、向左的摩擦力Ff和安培力F安,隨棒速度的增大,安培力增大,合力F-Ff-F安減小,但速度在增大,最終可能達到最大速度。從功能關系來看,棒克服安培力做功等于其他形式的能轉化成的電能,C正確;由動能定理知,恒力F、安培力和摩擦力三者的合力做的功等于金屬棒動能的增加量,故A、B錯誤,D正確;也可從能量守恒角度進行判定,即恒力F做的功等于電路中產生的電能、因摩擦而產生的內能及棒動能的增加之和。強化專練1.【解題指南】解答本題可按以下思路進行：(1)根據右手定則判斷感應電流的方向。(2)由E=BLv來判斷感應電動勢的大小?！窘馕觥窟xC。根據右手定則可知金屬桿中感應電流的方向由NM,所以電阻R中的電流方向是ac;由E=BLv,其他條件不變,磁感應強度變?yōu)樵瓉淼?倍,則感應電動勢也變?yōu)樵瓉淼?倍。故C正確,A、B、D錯誤。2.【解題指南】解答本題時應從以下三點進行分析：(1)直接根據圖像求出各段的斜率。(2)圓盤逆時針轉動切割磁感線產生感應電動勢。(3)結合電子元件的單向導電和電路特點分析各段的電流和電壓關系?！窘馕觥?1)根據題圖乙可求得ab段斜率kab=故ab段：I=A(-45rad/s15rad/s)bc段斜率kbc=故bc段：I=I0+,把b點的坐標=15rad/s,I=0.1A代入可求得I0=-0.05A故bc段有：I=(-0.05+)A(15rad/s45rad/s)(2)圓盤逆時針轉動切割磁感線產生感應電動勢E=Br2,得E=0.02當=15rad/s時,E=0.3V;當=45rad/s時,E=0.9V。由于圓盤電阻忽略不計,故Ub=0.3V,Uc=0.9V。(3)ab段：由右手定則,可判斷加在P的電壓是反向電壓,故IP=0,對應于c點P導通,通過電流表的電流I=+=A+A=0.4 A解得：RP=9所以對應bc段流過P的電流IP=A。答案：(1)ab段：I=A(-45rad/s15rad/s)bc段：I=(-0.05+)A(15rad/s45rad/s)(2)0.3V0.9V(3)ab段：IP=0bc段：IP=A3.【解析】選C。由于磁場寬度大于線框寬度,當線框全部位于磁場內時,磁通量不變,線框中沒有感應電流,在恒定拉力作用下,線框一定做勻加速運動,又因為線框右邊進入和離開磁場時的速度大小相等,故線框右邊穿過磁場的過程一定先減速后加速,且加速過程為勻加速,故只有C正確。4.【解析】選A、B。a棒受恒定的拉力作用,隨著速度的增大,安培力增大,因此,a做加速度減小的加速運動。當a加速度為0后勻速運動,所以a所受安培力先增大后不變。由于a、b所受安培力大小相等,所以b所受安培力先增大后不變,由于b始終保持靜止,故b所受摩擦力先減小后不變,選項B正確;若b所受安培力等于其重力沿斜面向下的分力,則b所受摩擦力為零,選項A正確。5.【解析】選B、D。上滑過程中,開始時導體棒的速度最大,受到的安培力最大為,A錯;根據能量守恒,上滑過程中電流做功放出的熱量為mv2-mgs(sin+cos),B對;上滑過程中導體棒克服安培力做的功等于產生的熱,也是mv2-mgs(sin+cos),C錯;上滑過程中導體棒損失的機械能為mv2-mgssin,D對。