高三物理一輪復(fù)習(xí)9.3電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用精品練習(xí)新人教版

1、第三講電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用1.高級(jí)轎車(chē)都安裝了防抱死系統(tǒng)(abs系統(tǒng))，其作用是緊急剎車(chē)時(shí)車(chē)輪處在一種將要停止?jié)L動(dòng)又仍在滾動(dòng)的臨界狀態(tài)，但剎車(chē)距離(以相同速度開(kāi)始剎車(chē)到完全停下來(lái)行駛的距離)卻比車(chē)輪抱死更小，如圖所示是這種防抱死裝置的示意簡(jiǎn)圖，鐵齒輪p與車(chē)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，右端有一個(gè)線圈的磁鐵q，m是一個(gè)電流檢測(cè)器剎車(chē)時(shí)，磁鐵與齒輪相互靠近而產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個(gè)電流經(jīng)放大后控制制動(dòng)器由于a齒輪在經(jīng)過(guò)磁鐵的過(guò)程中被磁化，引起m中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其方向()a一直向左b一直向右c先向右后向左 d先向左后向右解析當(dāng)a齒輪在經(jīng)過(guò)磁鐵時(shí)被磁化，引起線圈內(nèi)磁通量增加，當(dāng)齒輪遠(yuǎn)離時(shí)，線圈內(nèi)磁通量又減少，由楞次定律和安培

2、定則可知選項(xiàng)d正確答案d2如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為r(指拉直時(shí)兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面，在環(huán)的最高點(diǎn)a用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒ab，ab由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，b點(diǎn)的線速度為v，則這時(shí)ab兩端的電壓大小為()a. b.c. dbav解析由題意可知eb×2a×v，uab×r，選項(xiàng)a正確答案a3半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接 ，兩板間距為d，如圖所示有一變化的磁場(chǎng)垂直于紙面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化規(guī)律

3、如圖所示在t0時(shí)刻平板之間中心有一重力不計(jì)，電荷量為q的靜止微粒則以下說(shuō)法正確的是()a第2秒內(nèi)上極板為正極b第3秒內(nèi)上極板為負(fù)極c第2秒末微?；氐搅嗽瓉?lái)位置d第2秒末兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為0.2r2/d解析根據(jù)楞次定律，結(jié)合圖像可以判斷：在01s內(nèi)，下極板為正極，上極板為負(fù)極；第2秒內(nèi)上極板為正極，下極板為負(fù)極；第3秒內(nèi)上極板為正極，下極板為負(fù)極；第4秒內(nèi)上極板為負(fù)極，下極板為正極，故a選項(xiàng)正確，b選項(xiàng)錯(cuò)誤由于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小是恒定的，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小es0.1r2，第2秒末兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為，d選項(xiàng)錯(cuò)誤在第1秒內(nèi)微粒從靜止沿向上或向下的方向開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，第

4、2秒內(nèi)電場(chǎng)反向，微粒沿該方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，第2秒末速度為0，第3秒內(nèi)微粒做反向勻加速運(yùn)動(dòng)，第4秒內(nèi)微粒沿反向做勻減速運(yùn)動(dòng)，第4秒末回到原來(lái)位置，故c選項(xiàng)錯(cuò)誤答案a4.如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)邊長(zhǎng)相等的單匝閉合正方形線圈和，分別用相同材料、不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制(為細(xì)導(dǎo)線)兩線圈在距磁場(chǎng)上界面h高處由靜止開(kāi)始自由下落，再進(jìn)入磁場(chǎng)，最后落到地面運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場(chǎng)上邊界設(shè)線圈、落地時(shí)的速度大小分別為v1、v2，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量分別為q1、q2，不計(jì)空氣阻力，則()av1<v2，q1<q2bv1v2，q1q

5、2cv1<v2，q1>q2dv1v2，q1<q2解析兩線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度一樣，切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)一樣，但產(chǎn)生的安培力會(huì)改變其速度，取微小時(shí)間段，viv0，即·tviv0，而mr0s·4l·160l2，為常數(shù)，所以兩線圈落地速度相等，由能量的轉(zhuǎn)化及守恒定律知，兩線圈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量q1<q2.答案d5.如圖所示，一個(gè)水平放置的45°的“”形光滑導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ab是粗細(xì)、材料與導(dǎo)軌完全相同的均勻的導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好在外力作用下，導(dǎo)體棒以恒定速度v向右平動(dòng)，以導(dǎo)體棒在圖中所示位置的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)

6、起點(diǎn)，則回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e、感應(yīng)電流i、導(dǎo)體棒所受外力的功率p和回路中產(chǎn)生的焦耳熱q隨時(shí)間變化的圖像中正確的是()解析導(dǎo)體棒從圖示位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，經(jīng)時(shí)間t，向右運(yùn)動(dòng)的距離為xvt，因45°，故此時(shí)導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度lxvt，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eblvbv2t，所以et圖像應(yīng)為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，a錯(cuò)誤；t時(shí)刻回路導(dǎo)體的總長(zhǎng)度為(2)vt，設(shè)單位長(zhǎng)度的電阻為r0，則此時(shí)回路的總電阻r(2)r0vt，根據(jù)閉合電路歐姆定律，感應(yīng)電流i，電流與時(shí)間無(wú)關(guān)，b錯(cuò)誤；維持導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的外力與導(dǎo)體棒所受的安培力等值，受外力的功率pfvbilv，p與t成正比，c正確；回路中產(chǎn)生的焦耳熱qi2rt，q

7、與t2成正比，d錯(cuò)誤答案c二、多項(xiàng)選擇題62010廣州亞運(yùn)會(huì)上100m賽跑跑道兩側(cè)設(shè)有跟蹤儀，其原理如圖所示，水平面上兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為l0.5m，一端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為r0.5的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m0.5kg的金屬桿如圖，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)；均勻磁場(chǎng)豎直向下用與導(dǎo)軌平行的拉力f作用在金屬桿上，使桿運(yùn)動(dòng)當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的速度v也會(huì)變化，從而使跟蹤儀始終與運(yùn)動(dòng)員保持一致已知v和f的關(guān)系如圖(取重力加速度g10m/s2)，則()a金屬桿受到的拉力與速度成正比b該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為1tc圖線在橫軸的截距表示金屬桿與導(dǎo)軌間的阻力大小d導(dǎo)軌與金屬棒之間的動(dòng)摩擦

8、因數(shù)為0.4解析由圖像可知選項(xiàng)a錯(cuò)誤、c正確；由fbilmg0及i可得fmg0，從圖像上分別讀出兩組f、v數(shù)據(jù)代入上式即可求得b1 t，0.4，所以選項(xiàng)b、d正確答案bcd7.如圖所示，電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金屬導(dǎo)體棒a、b垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力f作用在a的中點(diǎn)，使其向上運(yùn)動(dòng)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f d先增大再減小解析對(duì)b，由平衡條件可得，未施加恒力f時(shí)，有mgsinffb.當(dāng)施加恒力f后，因b所受的安培力向上，故有f安ffbmgsin.對(duì)a，在恒力f的拉動(dòng)

9、后，先加速最后勻速運(yùn)動(dòng)，故b所受的安培力先增大，然后不變，b所受的摩擦力先減小后不變，b正確；若f安mgsin，則ffb0，a正確；若ffbf，則對(duì)導(dǎo)體棒a、b系統(tǒng)，所受的合外力將沿斜面向下，與題意中兩棒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不符，c錯(cuò)誤答案ab8.如圖，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為b，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度均為l，邊長(zhǎng)為l的正方形線框abcd和bc邊緊靠磁場(chǎng)邊緣置于桌面上，使線框從靜止開(kāi)始沿x軸正方向勻加速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，若以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍芊从尘€框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的圖是()解析線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則有vat，v；由歐姆定律可得電流i，據(jù)此可知a

10、、c兩項(xiàng)正確，b、d兩項(xiàng)錯(cuò)誤答案ac9質(zhì)量為m、電阻為r的矩形線圈abcd邊長(zhǎng)分別為l和2l，線圈一半在有界磁場(chǎng)內(nèi)，一半在磁場(chǎng)外，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，如圖所示t0時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0，此后磁場(chǎng)開(kāi)始按圖所示變化，線圈中便開(kāi)始產(chǎn)生感應(yīng)電流在磁場(chǎng)力作用下線圈開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，其vt圖像如圖所示，圖中斜向上的虛線為過(guò)o點(diǎn)速度圖像的切線圖中數(shù)據(jù)僅t0未知，但t0大于t2，不考慮重力影響，則()a磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為bt2時(shí)刻回路的電功率為ct2時(shí)刻回路的電功率為0d時(shí)間t2內(nèi)流過(guò)線圈橫截面的電荷量為解析由vt圖像可知，t0時(shí)刻線圈的加速度為a，此刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e·l2，感應(yīng)電流i，線圈所受磁場(chǎng)力為

11、fb0ilma，所以有，故a正確；t2時(shí)刻線圈開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)沒(méi)有消失，線圈完全進(jìn)入磁場(chǎng)，盡管有感應(yīng)電流，但所受合力為零，此時(shí)電功率p，故b正確、c錯(cuò)誤；對(duì)線圈由牛頓第二定律有b0ilm，根據(jù)電流的定義可得電荷量qi·t，故d正確答案abd10.如圖所示，電動(dòng)機(jī)牽引一根原來(lái)靜止的、長(zhǎng)l為1m、質(zhì)量m為0.1kg的導(dǎo)體棒mn上升，導(dǎo)體棒的電阻r為1，架在豎直放置的框架上，它們處于磁感應(yīng)強(qiáng)度b為1t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與框架平面垂直當(dāng)導(dǎo)體棒上升h3.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為2j，電動(dòng)機(jī)牽引導(dǎo)體棒時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7v、1a，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r為1，不計(jì)框架

12、電阻及一切摩擦，則以下判斷正確的是()a導(dǎo)體棒向上做勻減速運(yùn)動(dòng)b電動(dòng)機(jī)的輸出功率為7wc導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度為v2m/sd導(dǎo)體棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間為1s解析由于電動(dòng)機(jī)的輸出功率恒定，由p出fv及fmgma可知導(dǎo)體棒的加速度逐漸減小，故選項(xiàng)a錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的輸出功率p出iui2r6w，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的輸出功率就是電動(dòng)機(jī)牽引導(dǎo)體棒的拉力的功率，p出fv，當(dāng)導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)fmgbil，感應(yīng)電流i，解得導(dǎo)體棒達(dá)到的穩(wěn)定速度為v2m/s，選項(xiàng)c正確；由能量守恒定律得p出tmghmv2q，解得t1s，選項(xiàng)d正確答案cd11.如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)

13、軌相距1m，導(dǎo)軌平面與水平面成37°角，下端連接阻值為r的電阻勻強(qiáng)磁場(chǎng)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，金屬棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，求：(1)金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑時(shí)的加速度大?。?2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻r消耗的功率為8 w，求該速度的大小；(3)在上問(wèn)中，若r2，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向(g10m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8)解析(1)金屬棒開(kāi)始下滑的初速度為零，則根據(jù)牛頓第二定律得mgsinmgcosma 由式解得a10×

14、;(0.60.25×0.8) m/s24m/s2. (2)設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，速度為v，所受安培力為f，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡mgsinmgcosf0 此時(shí)金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻r消耗的電功率fvp 由兩式解得vm/s10m/s.(3)設(shè)電路中電流為i，兩導(dǎo)軌間金屬棒的長(zhǎng)為l，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為bi pi2r 由兩式解得b t0.4 t磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上答案(1)4m/s2(2)10m/s(3)0.4t方向垂直導(dǎo)軌平面向上12.磁流體動(dòng)力發(fā)電機(jī)的原理圖如圖所示一個(gè)水平放置的上下前后均封閉的橫截面為矩形的塑料管，寬度為l，高度為h，管內(nèi)充滿電阻率為的某種導(dǎo)電流體(如電解質(zhì))矩形塑料管的兩端接有渦輪機(jī)，由渦輪機(jī)提供動(dòng)力使流體通過(guò)管道時(shí)具有恒定的水平向右的流速v0.管道的前后兩個(gè)側(cè)面上各有長(zhǎng)為d的相互平行且正對(duì)的銅板m和n.實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)作如下假設(shè)：在垂直于流動(dòng)方向的橫截面上各處流體的速度相同；流體不可壓縮(1)若在兩個(gè)銅板m、n之間的區(qū)域內(nèi)加有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則當(dāng)流體以穩(wěn)定的速度v0流過(guò)時(shí)，兩銅板m、n之間將產(chǎn)生電勢(shì)差求此電勢(shì)差的大小，并判斷m、n兩板中哪個(gè)板的電勢(shì)較高；(2)用電阻不