【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測35 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用（一）

課時(shí)跟蹤檢測(三十五)電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(一)高考?？碱}型：選擇題計(jì)算題1.如圖1所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)。MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R。整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))?，F(xiàn)對(duì)MN 圖1施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)。令U表示MN兩端電壓的大小，則() AUvBlBUvBlCUvBl DU2vBl2. (2012·蘇州聯(lián)考)如圖2所示，兩個(gè)完全相同的矩形導(dǎo)線框A、B在靠得很近的豎直平面內(nèi)，線框的對(duì)應(yīng)邊相互平行。線框A固定且通有電流I，線框B從圖示位置由靜止釋放，在運(yùn)動(dòng)到A下方的過程中()A穿過線框B的磁通量先變小后變大B線框B中感應(yīng)電流的方向先順時(shí)針后逆時(shí)針 圖2C線框B所受安培力的合力為零D線框B的機(jī)械能一直減小3(2013·濟(jì)寧模擬)水平放置的金屬框架cdef處于如圖3所示的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且接觸良好，從某時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，金屬棒ab始終保持靜止，則()圖3Aab中電流增大，ab棒所受摩擦力增大Bab中電流不變，ab棒所受摩擦力不變Cab中電流不變，ab棒所受摩擦力增大Dab中電流增大，ab棒所受摩擦力不變4. (2013·濟(jì)南檢測)如圖4所示，水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌上有一質(zhì)量為m的金屬棒ab。導(dǎo)軌的一端連接電阻R，其它電阻均不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向下，金屬棒ab在一水平恒力F作用下由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。則()A隨著ab運(yùn)動(dòng)速度的增大，其加速度也增大 圖4B外力F對(duì)ab做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C當(dāng)ab做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力F做功的功率等于電路中的電功率D無論ab做何種運(yùn)動(dòng)，它克服安培力做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能5在圖6所示的四個(gè)情景中，虛線上方空間都存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。A、B中的導(dǎo)線框?yàn)檎叫?，C、D中的導(dǎo)線框?yàn)橹苯巧刃?。各?dǎo)線框均繞軸O在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如箭頭所示，轉(zhuǎn)動(dòng)周期均為T。從線框處于圖示位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，以在OP邊上從P點(diǎn)指向O點(diǎn)的方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向。則在圖6所示的四個(gè)情景中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖5所示的是()圖5圖66(2012·江西省六校聯(lián)考)粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框原先整個(gè)置于有界勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行，現(xiàn)使線框沿四個(gè)不同方向以相同速率v勻速平移出磁場，如圖7所示，線框移出磁場的整個(gè)過程()圖7A四種情況下a、b兩端的電勢差都相同B圖中流過線框的電量與v的大小無關(guān)C圖中線框的電功率與v的大小成正比D圖中磁場力對(duì)線框做的功與v2成正比7兩磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)、，方向如圖8所示，兩區(qū)域中間為寬為s的無磁場區(qū)，有一邊長為L(L>s)、電阻為R的均勻正方形金屬線框abcd置于區(qū)域，ab邊與磁場邊界平行，現(xiàn)拉著金屬線框以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，則()圖8A當(dāng)ab邊剛進(jìn)入中間無磁場區(qū)域時(shí)，ab兩點(diǎn)間的電壓為B當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)，通過ab邊的電流大小為，方向由abC把金屬線框從ab邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域到完全拉入?yún)^(qū)域過程中，拉力所做功為(2Ls)D從cd邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域到剛進(jìn)入?yún)^(qū)域的過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為(Ls)8(2012·四川模擬)如圖9甲所示，MN左側(cè)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)將一邊長為l、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形金屬線框置于該磁場中，使線框平面與磁場垂直，且bc邊與磁場邊界MN重合。當(dāng)t0時(shí)，對(duì)線框施加一水平拉力F，使線框由靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)tt0時(shí)，線框的ad邊與磁場邊界MN重合。圖乙為拉力F隨時(shí)間變化的圖線。由以上條件可知，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為()圖9AB BB CB DB 9. (2013·紹興模擬)兩根足夠長的平行光滑導(dǎo)軌豎直固定放置，頂端接一電阻R，導(dǎo)軌所在平面與勻強(qiáng)磁場垂直。將一金屬棒與下端固定的輕彈簧的上端拴接，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，重力加速度為g，如圖10所示。現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則()A金屬棒在最低點(diǎn)的加速度小于gB回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量 圖10C當(dāng)彈簧彈力等于金屬棒的重力時(shí)，金屬棒下落速度最大D金屬棒在以后運(yùn)動(dòng)過程中的最大高度一定低于靜止釋放時(shí)的高度10.如圖11所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于豎直平面內(nèi)的導(dǎo)體框，水平導(dǎo)體棒MN可沿兩側(cè)足夠長的光滑導(dǎo)軌下滑而不分離，除R外，裝置的其余部分電阻都可忽略不計(jì)，將導(dǎo)體棒MN無初速度釋放，要使電流穩(wěn)定后R的熱功率變?yōu)樵瓉淼膬杀叮谄渌麠l件不變的情況下，可以采用的辦法有()A導(dǎo)體棒MN質(zhì)量不變，導(dǎo)體框?qū)挾葴p為原來的 圖11B電阻R變?yōu)樵瓉淼囊话隒磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉淼谋禗導(dǎo)體棒MN質(zhì)量增加為原來的2倍11. (2012·常州水平檢測)如圖12所示，水平的平行虛線間距為d，其間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。一個(gè)長方形線圈的邊長分別為L1、L2，且L2<d，線圈質(zhì)量m，電阻為R。現(xiàn)將線圈由其下邊緣離磁場的距離為h處靜止釋放，其下邊緣剛進(jìn)入磁場和下邊緣剛穿出磁場時(shí)的速度恰好相等。求：(1)線圈剛進(jìn)入磁場時(shí)的感應(yīng)電流的大??；(2)線圈從下邊緣剛進(jìn)磁場到下邊緣剛出磁場(圖中兩虛線框所示位置)的過程做何種運(yùn)動(dòng)，求出該過程最小速度v； 圖12(3)線圈進(jìn)出磁場的全過程中產(chǎn)生的總焦耳熱Q總。12.如圖13所示，足夠長的光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ傾斜放置，兩導(dǎo)軌間距離為L1.0 m，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為30°，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，導(dǎo)軌的M、P兩端連接阻值為R3.0 的電阻，金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置并用細(xì)線通過光滑定滑輪與重物相連，金屬棒ab的質(zhì)量m0.20 kg，電阻r0.50 ，重物的質(zhì)量M0.60 kg，如果將金屬棒和重物由靜止釋放，金屬棒沿斜面上滑的距 圖13離與時(shí)間的關(guān)系如表所示，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，g取10 m/s2。求：時(shí)間t(s)00.10.20.30.40.50.6上滑距離(m)00.050.150.350.701.051.40(1)ab棒的最終速度是多少？(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是多少？(3)當(dāng)金屬棒ab的速度v2 m/s時(shí)，金屬棒ab上滑的加速度大小是多少？答 案課時(shí)跟蹤檢測(三十五) 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(一)1選A電路中電動(dòng)勢為EBlv，則MN兩端電壓大小U·RBlv。2選D在運(yùn)動(dòng)到A下方的過程中，穿過線框B的磁通量先向外的增大，后減小，然后再向里的增大，后減小，最后又向外的增大，后減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)安培定則可知，線框B中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針逆時(shí)針逆時(shí)針順時(shí)針順時(shí)針逆時(shí)針，B項(xiàng)錯(cuò)誤；安培力對(duì)線框有阻礙作用，安培力的合力不為零，且做負(fù)功，線框的機(jī)械能減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。3選C由法拉第電磁感應(yīng)定律E·S知，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，則ab中感應(yīng)電動(dòng)勢和電流不變，由FfF安BIL知摩擦力增大，選項(xiàng)C正確。4選CD金屬棒ab在一水平恒力F作用下由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，隨著ab運(yùn)動(dòng)速度的增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大，所受與F方向相反的安培力增大，其加速度減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；外力F對(duì)ab做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和導(dǎo)體棒增加的動(dòng)能之和，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由能量守恒定律可知，當(dāng)ab做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力F做功的功率等于電路中的電功率，選項(xiàng)C正確；無論ab做何種運(yùn)動(dòng)，它克服安培力做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能，選項(xiàng)D正確。5選C由題圖可知，在時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流的大小不變，導(dǎo)體切割磁感線的有效長度不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)；再根據(jù)楞次定律可以判斷出感應(yīng)電流的方向，所以C對(duì)，D錯(cuò)。6選B由法拉第電磁感應(yīng)定律E/t，閉合電路歐姆定律IE/R，電流定義式Iq/t?？傻胵/R，線框沿四個(gè)不同方向移出磁場，流過線框的電量與v的大小無關(guān)，選項(xiàng)B正確。四種情況下ab兩端的電勢差不相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。圖中線框的電功率PE2/R，EBLv，P與v的二次方大小成正比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖中磁場力FBIL，IE/R，EBLv，磁場力對(duì)線框做功WFL，磁場力對(duì)線框做的功與v成正比，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7選BC當(dāng)ab邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)，cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為EBLv，所以ab兩點(diǎn)間的電壓為，A錯(cuò)；當(dāng)ab邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)，ab、cd邊均切割磁感線，由右手定則可知方向由ab，大小為，B對(duì)；當(dāng)把金屬線框從區(qū)域完全拉入?yún)^(qū)域過程中，拉力所做功為WW1W2W3，而W1W3，W2(Ls)，所以W(2Ls)，C對(duì)；從cd邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域到剛進(jìn)入?yún)^(qū)域的過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為QI2Rt·，D錯(cuò)。8選B由題述和題圖，利用牛頓第二定律可知，F(xiàn)0ma,3F0BIlma，IBlv/R，vat0，聯(lián)立解得B，選項(xiàng)B正確。9選AD如果不受安培力，桿和彈簧組成了一個(gè)彈簧振子，由簡諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知其在最低點(diǎn)的加速度大小為g，但由于金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到與速度方向相反的安培力作用，金屬棒在最低點(diǎn)時(shí)的彈性勢能一定比沒有安培力做功時(shí)小，彈性形變量一定變小，故加速度小于g，選項(xiàng)A正確；回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒機(jī)械能的減少量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)彈簧彈力與安培力之和等于金屬棒的重力時(shí)，金屬棒下落速度最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生電能，金屬棒在以后運(yùn)動(dòng)過程中的最大高度一定低于靜止釋放時(shí)的高度，選項(xiàng)D正確。10選A導(dǎo)體棒下滑，電流穩(wěn)定后R的熱功率為P，mg，導(dǎo)體框?qū)挾葴p為原來的，則速度變?yōu)樵瓉淼?倍，功率變?yōu)樵瓉淼?倍；電阻R變?yōu)樵瓉淼囊话?，速度變?yōu)樵瓉淼囊话耄β首優(yōu)樵瓉淼?/2；磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉淼谋?，速度變?yōu)樵瓉淼?/2，功率變?yōu)樵瓉淼?/2；導(dǎo)體棒MN質(zhì)量增加為原來的2倍，速度變?yōu)樵瓉淼?倍，功率變?yōu)樵瓉淼?倍。11解析：(1)mghmv02，v0，EBL1v0，I(2)先做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，后做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)，3位置時(shí)線圈速度最小，而3位置到4位置線圈是自由落體運(yùn)動(dòng)，因此有v02v22g(dL2)，得v(3)由于線圈完全處于磁場中時(shí)不產(chǎn)生電熱，線圈進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的電熱Q就是線圈從圖中2位置到4位置產(chǎn)生的電熱，而2、4位置動(dòng)能相同。由能量守恒Qmgd由對(duì)稱性可知：Q總2Q2mgd答案：(1)(2)先做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，后做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)(3)2mgd12解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可以看出最終ab棒將勻速運(yùn)動(dòng)vm3.5 m/s(2)棒受力如圖所示，由平衡條件可得FTFmgsin 30°FTMgFBL聯(lián)立解得：B T。(3)當(dāng)速度為2 m/s時(shí)，安培力F對(duì)金屬棒ab有：FTFmgsin 30°ma對(duì)重物有MgFTMa聯(lián)立上述各式，代入數(shù)據(jù)得a2.68 m/s2答案：(1)3.5 m/s(2) T(3)2.68 m/s27