2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 電磁感應(yīng)的綜合性問題課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-21如圖所示，一個(gè)“”形導(dǎo)軌ADC垂直于磁場固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，MN是與導(dǎo)軌材料和規(guī)格都相同的導(dǎo)體棒在外力作用下，導(dǎo)體棒以恒定速度v沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好以導(dǎo)體棒在左圖所示位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則下列物理量隨時(shí)間變化的圖象正確的是(下圖中E為回路中感應(yīng)電動勢；I為流過金屬棒的電流；F為作用在金屬棒上的安培力；P為感應(yīng)電流的熱功率)()第1題圖ABCD2兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，頂端接阻值為R的電阻質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒在距磁場上邊界某處靜止釋放，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直，如圖所示，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，重力加速度為g則()第2題圖 A金屬棒在磁場中運(yùn)動時(shí)，流過電阻R的電流方向?yàn)閍b B金屬棒的速度為v時(shí)，金屬棒所受的安培力大小為 C金屬棒的最大速度為 D金屬棒以穩(wěn)定的速度下滑時(shí)，電阻R的熱功率為2R3如圖所示，在光滑的水平面上，有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，分布在寬度為L的區(qū)域里，現(xiàn)有一邊長為a (aL)的正方形閉合線圈剛好能穿過磁場，則線框在滑進(jìn)磁場過程中流過的電量Q1，與滑出磁場過程中流過的電量Q2之比為() A11 B21 C31 D41第3題圖第4題圖4如圖所示，A、B兩閉合線圈由同樣長度、同種材料的導(dǎo)線繞成，A為10匝，B為20匝，半徑為rA2rB，勻強(qiáng)磁場只分布在B線圈內(nèi)若磁場均勻地減弱，則() AA中無感應(yīng)電流 BA、B中均有恒定的感應(yīng)電流 CA、B中感應(yīng)電動勢之比為21 DA、B中感應(yīng)電流之比為12第5題圖5如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌間距為l，與水平面間的傾角為(導(dǎo)軌電阻不計(jì))兩導(dǎo)軌與阻值為R的定值電阻相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面有一質(zhì)量為m，長為l的導(dǎo)體棒在ab位置獲得平行于斜面的大小為v的初速度向上運(yùn)動，最遠(yuǎn)到達(dá)cd的位置，滑行距離為s，導(dǎo)體棒的電阻也為R，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，則() A上滑過程中導(dǎo)體棒受到的最大安培力為 B導(dǎo)體棒上滑過程中克服安培力、滑動摩擦力和重力做的總功為mv2 C上滑過程中電流做功產(chǎn)生的熱量為mv2mgs(sincos) D上滑過程中導(dǎo)體棒損失的機(jī)械能為mv2mgsin第6題圖6如圖所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路，導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的磁場，螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán)導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感強(qiáng)度按選項(xiàng)中哪一種圖線隨時(shí)間變化時(shí)，可使導(dǎo)體圓環(huán)對桌面的壓力減小()ABCD第7題圖7(13年江蘇模擬)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中，放有一與線圈D相連接的平行導(dǎo)軌，要使放在線圈D中的線圈A(A、D兩線圈同心共面)各處受到沿半徑方向指向圓心的力，金屬棒MN的運(yùn)動情況可能是() A加速向右 B加速向左 C減速向右 D減速向左8在如圖所示的傾角為的光滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，區(qū)域I的磁場方向垂直斜面向上，區(qū)域的磁場方向垂直斜面向下，磁場的寬度均為L，一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形導(dǎo)線框，由靜止開始沿斜面下滑，第8題圖當(dāng)ab邊剛越過GH進(jìn)入磁場區(qū)時(shí)，恰好以速度v1做勻速直線運(yùn)動；當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí)，線框又恰好以速度v2做勻速直線運(yùn)動，從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，線框的動能變化量為Ek，重力對線框做功大小為W1，安培力對線框做功大小為W2，下列說法中正確的有() A在下滑過程中，由于重力做正功，所以有v2v1 B從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，機(jī)械能守恒 C從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程，有(W1Ek)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 D從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，線框動能的變化量大小為EkW1W2第9題圖9如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場中的兩根足夠長、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m，導(dǎo)軌平面與水平面成37，下端連接阻值為R的電阻勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，質(zhì)量為0.2kg、電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25.(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大小；(2)當(dāng)金屬棒的下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻R消耗的電能為8W，求該速度的大小10如圖所示，水平面上有兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，間距為l0.5m，左端通過導(dǎo)線與阻值R3的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值為RL6的小燈泡L連接，在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2T的勻強(qiáng)磁場一根阻值r0.5、質(zhì)量m0.2kg第10題圖的金屬棒在恒力F2N的作用下由靜止開始從AB位置沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動，經(jīng)過t1s剛好進(jìn)入磁場區(qū)域求金屬棒剛進(jìn)入磁場時(shí)：(1)金屬棒切割磁場產(chǎn)生的電動勢；(2)小燈泡兩端的電壓和金屬棒受安培力11如圖(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L0.3 m導(dǎo)軌左端連接R0.6 的電阻區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面B0.6 T的勻強(qiáng)磁場，磁場區(qū)域?qū)扗0.2 m細(xì)金屬棒A1和A2用長為2D0.4 m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r0.3 .導(dǎo)軌電阻不計(jì)使金屬棒以恒定速度v1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場計(jì)算從金屬棒A1進(jìn)入磁場(t0)到A2離開磁場的時(shí)間內(nèi)，不同時(shí)間段通過電阻R的電流強(qiáng)度，并在圖(b)中畫出(a)(b)第11題圖第12題圖12如圖所示，匝數(shù)n100匝、截面積S0.2 m2、電阻r0.5 的圓形線圈MN處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按B0.60.02t(T)的規(guī)律變化處于磁場外的電阻R13.5 ，R26 ，電容C30 F，開關(guān)S開始時(shí)未閉合，求： (1)閉合S后，線圈兩端M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN和電阻R2消耗的電功率；(2)閉合S一段時(shí)間后又打開S，則S斷開后通過R2的電荷量為多少課時(shí)作業(yè)(三十八)電磁感應(yīng)的綜合性問題1.D【解析】 設(shè)導(dǎo)軌夾角為，單位長度的導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌材料的阻值均為R，則在導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中，有效長度lvttank1t，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌組成的閉合回路的總電阻R總Rvt(1tansec)k2t，所以，EBlvBvk1tk3t，IE/R總k3t/k2tk4，F(xiàn)BIlBk4k1tk5t，PI2Rkk2tk5t，其中k1、 k2、k3、k4、k5、k6均是常數(shù)，可見，只有選項(xiàng)D正確本題答案為D.2.BD【解析】 金屬棒在磁場中向下運(yùn)動時(shí)，由楞次定律，流過電阻R的電流方向?yàn)閎a，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；金屬棒的速度為v時(shí)，金屬棒中感應(yīng)電動勢EBLv，感應(yīng)電流IE/(Rr)所受的安培力大小為FBIL，選項(xiàng)B正確；當(dāng)安培力Fmg時(shí)，金屬棒下落速度最大，金屬棒的最大速度為v，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；金屬棒以穩(wěn)定的速度下滑時(shí)，電阻R和r的熱功率為Pmgv(Rr)，電阻R的熱功率為R，選項(xiàng)D正確3.A【解析】 線框在滑進(jìn)與滑出磁場的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量相等，設(shè)為，設(shè)滑進(jìn)時(shí)用時(shí)t1，滑出時(shí)用時(shí)t2，線框電阻為R，則Q1I1t1t1t1n.同理Q2n， Q1Q2.所以選項(xiàng)A正確4.BD【解析】 在線圈A、B中都存在著磁通量的變化，因此兩線圈中都有感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確由于A的匝數(shù)為B的一半，兩個(gè)線圈中磁通量及其變化完全相同，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，兩個(gè)線圈中感應(yīng)電動勢之比為12，選項(xiàng)C錯(cuò)誤由于兩個(gè)線圈用同樣導(dǎo)線繞成且總長度相同，所以兩個(gè)線圈的電阻是相同的，因此A、B中感應(yīng)電流之比也是12，選項(xiàng)D正確5.BCD【解析】 桿上滑時(shí)受力如圖所示，由牛頓第二定律mgsinfF安ma，桿做減速運(yùn)動，因此開始時(shí)速度最大，受到的安培力最大，F(xiàn)Bl第5題圖，A錯(cuò)；由動能定理WGWfWF安mv2，B對；上滑過程中電流做功產(chǎn)生的熱量等于安培力做的功，即WF安mv2WGWfmv2mgssinmgscos，C對；損失的機(jī)械能為克服摩擦力和安培力做功之和，D對6.A【解析】 本題可以采用逆推法，即從結(jié)論逐步向前推導(dǎo)，找出能夠滿足要求的條件要想使導(dǎo)體圓環(huán)對桌面的壓力減小，就是要使導(dǎo)體圓環(huán)具有豎直向上靠近螺線管的運(yùn)動趨勢，根據(jù)楞次定律“來拒去留”原則，穿過導(dǎo)體圓環(huán)的磁通量具有減小的趨勢，即是要使通電螺線管產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度逐漸減小，也就是流過螺線管的感應(yīng)電流減小，即要使連接螺線管的閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢減小，閉合回路的面積不變，所以只要逐漸減小即可，顯然，只有選項(xiàng)A符合題意本題答案為A.7.AB【解析】 根據(jù)楞次定律“增縮減擴(kuò)”的原則，穿過線圈A的磁通量肯定在增加，這說明線圈D中的感應(yīng)電流在逐漸增大，感應(yīng)電動勢也增大，因?yàn)楦袘?yīng)電動勢的大小EBLv，可見，在B和L不變的情況下，只要金屬棒MV切割磁感線的速度v增大即可本題答案為AB.8.CD【解析】 當(dāng)線框的ab邊進(jìn)入GH后勻速運(yùn)動到進(jìn)入JP為止，ab進(jìn)入JP后回路感應(yīng)電動勢增大，感應(yīng)電流增大，因此所受安培力增大，安培力阻礙線框下滑，因此ab進(jìn)入JP后開始做減速運(yùn)動，使感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流均減小，安培力又減小，當(dāng)安培力減小到與重力沿斜面向下的分力mgsin相等時(shí)，以速度v2做勻速運(yùn)動，因此v2v1，A錯(cuò)；由于有安培力做功，機(jī)械能不守恒，B錯(cuò)；線框克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，克服安培力做了多少功，就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由動能定理得W1W2EK，W2W1EK，故CD正確9.(1)4m/s2(2)10m/s【解析】 (1)開始下滑時(shí)，速度為零，安培力為零由受力分析知：ag(sincos)4m/s2(2)金屬棒下滑達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，合力為零，設(shè)速度為vm：方法一：據(jù)功能關(guān)系，電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力做的功(即電功率等于安培力做功的功率)：PFvm由平衡條件知：Fmgsinmgcos由得：vmmg10m/s方法二：據(jù)焦耳定律，QI2Rt，則有：PI2R由電路分析知：IFBIl由得：PvmFvm.vm10m/s.方法三：據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒，金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)，重力勢能的減少轉(zhuǎn)化為摩擦內(nèi)能及電熱內(nèi)能它們相應(yīng)的功率轉(zhuǎn)化關(guān)系為PGPFfPmgvmsinmgcosvmPvm10m/s.10.(1)1V(2)0.8V，0.04N【解析】 (1)01s棒只受拉力，由牛頓第二定律Fma，可得金屬棒進(jìn)入磁場前的加速度am/s210 m/s2，設(shè)其剛要進(jìn)入磁場時(shí)速度為v，由vat10m/s.金屬棒進(jìn)入磁場時(shí)切割磁感線，感應(yīng)電動勢EBlv0.20.510V1V.(2)小燈泡與電阻R并聯(lián)，R并2， 通過金屬棒的電流大小IA0.4 A，小燈泡兩端的電壓UEIr10.40.5V0.8V，金屬棒受到的安培力大小FABIl0.20.40.5N0.04N，由左手定則可判斷安培力方向水平向左11. 00.2s時(shí)0.12A0.20.4s時(shí)00.40.6s時(shí)0.12AIt圖象如圖(c)【解析】 A1從進(jìn)入磁場到離開磁場的時(shí)間t10.2s在0t1時(shí)間內(nèi)，A1上的感應(yīng)電動勢EBLv0.18V由圖(a)知，電路的總電阻(a)(b)R0r0.5總電流I0.36A通過R的電流IR0.12AA1離開磁場t10.2s至A2未進(jìn)入磁場t20.4s的時(shí)間內(nèi)，回路中無電流IR0(c)第11題圖從A2進(jìn)入磁場t20.4s至離開磁場t30.6s的時(shí)間內(nèi)，A2上的感應(yīng)電動勢E0.18V由圖(b)知，電路總電阻R00.5總電流I0.36A流過R的電流IR0.12A綜合上述計(jì)算結(jié)果，繪制通過R的電流與時(shí)間的關(guān)系圖線，如圖(c)所示12.(1)9.6103 W(2)7.2106 C【解析】 (1) 線圈中感應(yīng)電動勢EnnS1000.020.2 V0.4 V通過電源的電流強(qiáng)度IA0.04 A線圈兩端M、N兩點(diǎn)間的電壓UMNEIr(0.40.040.5)V0.38 V電阻R2消耗的電功率P2I2R20.040.046 W9.6103 W(2)閉合S一段時(shí)間后，電路穩(wěn)定，電容器C相當(dāng)于開路，其兩端電壓UC就等于R2兩端的電壓，即UcIR20.046 V0.24 V，電容器充電后所帶電荷量為QCUc301060.24 C7.2106 C當(dāng)S再斷開后，電容器通過電阻R2放電，通過R2的電荷量為7.2106 C.