驕子之路2016屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 9.3法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用課時(shí)強(qiáng)化作業(yè)

1、課時(shí)強(qiáng)化作業(yè)三十九法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用一、選擇題1矩形導(dǎo)線框abcd(如圖甲)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示t0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里若規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，則在04 s時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電流I以及線框的ab邊所受安培力F隨時(shí)間變化的圖象為(安培力取向上為正方向)()解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律知，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I，在01 s內(nèi)，由題圖乙知不變，故I的大小也不變，由楞次定律知，感應(yīng)電流方向由ab，同理分析，在1 s2 s內(nèi)，I的大小仍不變，方向仍由ab，故A、B錯(cuò)；由左手定則知，01 s內(nèi)線框ab邊所受

2、安培力F向上，且由FBIlab知，I、lab不變，B均勻減小，因此F也均勻減小，D錯(cuò)，C項(xiàng)正確答案：C2(2013年新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a點(diǎn)接觸，構(gòu)成“V”字形導(dǎo)軌空間存在垂直于紙面的均勻磁場(chǎng)用力使MN向右勻速運(yùn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，運(yùn)動(dòng)中MN始終與bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸下列關(guān)于回路中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線，可能正確的是()解析：設(shè)金屬棒MN向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，金屬棒MN距a的距離為l0，金屬棒的電阻率為，金屬棒的橫截面積為S，bac2，在t時(shí)刻MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2Bv(vtl0)tan，回路

3、的總電阻R，由I可得I，由此式可知電流I不隨時(shí)間變化，故選項(xiàng)A正確答案：A3如圖，光滑斜面的傾角為，斜面上放置一矩形導(dǎo)體線框abcd，ab邊的邊長(zhǎng)為l1，bc邊的邊長(zhǎng)為l2，線框的質(zhì)量為m，電阻為R，線框通過(guò)絕緣細(xì)線繞過(guò)光滑的滑輪與重物相連，重物質(zhì)量為M，斜面上ef線(ef平行底邊)的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如果線框從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間是做勻速運(yùn)動(dòng)的，且線框的ab邊始終平行底邊，則下列說(shuō)法正確的是()A線框進(jìn)入磁場(chǎng)前運(yùn)動(dòng)的加速度為B線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度為C線框做勻速運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為D該勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱為(Mgmgsin)l2解析：以整體為研

4、究對(duì)象，線框進(jìn)入磁場(chǎng)前運(yùn)動(dòng)的加速度為a，A錯(cuò)誤；線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)由平衡條件得：MgmgsinBIl1.I，v，B錯(cuò)誤；t，C錯(cuò)誤；由能量守恒可知D正確答案：D4如圖所示的兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線的距離為l，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ab與dc間的距離也為l，t0時(shí)刻，dc邊與磁場(chǎng)區(qū)域邊界重合，如圖所示現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域取沿adcba的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是()解析：進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程，穿過(guò)閉合線圈的磁通量增加，產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较?負(fù)方向)的感應(yīng)電流，切割磁感線的有效長(zhǎng)度

5、減小，感應(yīng)電流減小；出磁場(chǎng)過(guò)程，穿過(guò)閉合線圈的磁通量減小，產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较?正方向)的感應(yīng)電流，切割磁感線的有效長(zhǎng)度減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流減小答案：A5.如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于豎直平面內(nèi)的形框，水平導(dǎo)體棒MN可沿兩側(cè)足夠長(zhǎng)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(wú)初速度釋放，要使電流穩(wěn)定后R的熱功率變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，其他條件不變的情況下，可以采用的辦法有()A導(dǎo)體棒MN質(zhì)量不變，形框?qū)挾葴p為原來(lái)的B電阻R變?yōu)樵瓉?lái)的一半C磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉?lái)的倍D導(dǎo)體棒MN質(zhì)量增加為原來(lái)的2倍解析：導(dǎo)體棒下滑，穩(wěn)定后熱功率等于機(jī)械功率，安培力和重力為一對(duì)平衡力，則

6、有mgBILP機(jī)mgv當(dāng)形框?qū)挾茸優(yōu)樵瓉?lái)的時(shí)，則有穩(wěn)定后的速度v2v則功率P2P機(jī)，故選項(xiàng)A正確；當(dāng)電阻R變?yōu)樵瓉?lái)的時(shí)，速度變?yōu)樵瓉?lái)的，功率變?yōu)樵瓉?lái)的，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的倍，速度變?yōu)樵瓉?lái)的，功率變?yōu)樵瓉?lái)的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒的質(zhì)量增加為原來(lái)的2倍，速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：A6(2013年山東卷)將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi)回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)，以向里為磁場(chǎng)的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確

7、反映F隨時(shí)間t變化的圖象是()解析：根據(jù)B t圖象可知穿過(guò)線圈的磁通量在前時(shí)間內(nèi)先向里減小再向外增加，根據(jù)楞次定律可知，該段時(shí)間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針，由法拉第電磁感應(yīng)定律EnSkS，根據(jù)B t圖象知，該總時(shí)間內(nèi)圖線的斜率不變，因線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小恒定，由閉合電路歐姆定律得通過(guò)ab邊的電流大小恒定，根據(jù)左手定則知，ab邊所受的安培力方向向左，為負(fù)值，由FBIL知，導(dǎo)線受到的安培力大小不變，穿過(guò)線圈的磁通量在后時(shí)間內(nèi)先向外減小再向里增加，根據(jù)楞次定律知線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針，同理可得電流大小恒定，根據(jù)左手定則知ab邊受到的安培力方向向右，為正值，由FBIL得導(dǎo)線受到的

8、安培力大小不變，故選項(xiàng)B正確答案：B7.如圖所示，在水平桌面上放置兩條相距l(xiāng)、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌ab、cd，阻值為R的電阻與導(dǎo)軌的a、c端相連質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的滑桿MN垂直于導(dǎo)軌并可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)整個(gè)裝置放置于豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.滑桿的中點(diǎn)系一不可伸長(zhǎng)的輕繩，繩繞過(guò)固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與另一質(zhì)量也為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)現(xiàn)從靜止開(kāi)始釋放物塊，若當(dāng)物塊下落高度h時(shí)恰好達(dá)到最大速度，用g表示重力加速度，則()A物塊最大速度為B物塊最大速度為C在此過(guò)程中電阻R放出的熱量為D物塊達(dá)到最大速度時(shí)刻，電阻R消耗的功率為解析：當(dāng)繩上的拉力與物塊的重力相等時(shí)，物塊的

9、速度最大，此時(shí)MN桿受到的安培力等于物塊的重力，即mg，所以vm，此時(shí)R消耗的功率PF安vmmgvm，選項(xiàng)B、D正確；根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律得mghQ2mv，則Q，選項(xiàng)C也正確答案：BCD8(2014年四川卷)如圖所示，不計(jì)電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很小質(zhì)量為0.2 kg的細(xì)金屬桿CD恰好無(wú)擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長(zhǎng)為1 m的正方形，其有效電阻為0.1 .此時(shí)在整個(gè)空間加方向與水平面成30角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B(0.40.2t)T，圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎较蚩?、擋板和桿不計(jì)形變則()At1 s

10、時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DBt3 s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CCt1 s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板P的壓力大小為0.1 NDt3 s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板H的壓力大小為0.2 N解析：由于磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律B(0.40.2t) T可知，在t1 s時(shí)穿過(guò)金屬桿與金屬框圍成的平面的磁通量向下且在減小，由楞次定律可知金屬桿CD中的感應(yīng)電流的方向從C到D，故選項(xiàng)A正確；t3 s時(shí)穿過(guò)金屬桿與金屬框圍成平面的磁通量向上且增大，根據(jù)楞次定律可知，金屬桿CD中感應(yīng)電流的方向從C到D，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，在t1 s時(shí)回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小ELsin300.1 V根據(jù)閉合電路歐姆定

11、律和電路串并聯(lián)知識(shí)可得，流經(jīng)金屬桿CD的電流大小I1 A，根據(jù)平衡條件可知，在t1 s時(shí)擋板P對(duì)金屬桿CD產(chǎn)生的彈力為FBItsin300.211 N0.1 N又根據(jù)牛頓第三定律可得，在t1 s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板P產(chǎn)生的壓力為0.1 N，故選項(xiàng)C正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，在t3 s時(shí)，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小EL2sin300.1 V，由閉合電路歐姆定律和電路串并聯(lián)電路知識(shí)可得，流經(jīng)CD桿的電流大小為I1 A，由平衡條件可知，在t3 s時(shí)擋板H對(duì)金屬桿CD產(chǎn)生的彈力大小FBILsin300.1 N，由牛頓第三定律可知，在t3 s時(shí)，金屬桿CD對(duì)擋板H產(chǎn)生的壓力大小為0.1 N，故選項(xiàng)D

12、錯(cuò)誤答案：AC9如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在磁場(chǎng)中水平固定一個(gè)V字形金屬框架CAD，已知A，導(dǎo)體棒MN在框架上從A點(diǎn)開(kāi)始在外力F作用下，沿垂直MN方向以速度v勻速向右平移，平移過(guò)程中導(dǎo)體棒和框架始終接觸良好，且構(gòu)成等腰三角形回路已知導(dǎo)體棒與框架的材料和橫截面積均相同，其單位長(zhǎng)度的電阻均為R，導(dǎo)體棒和框架均足夠長(zhǎng)，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)中始終與磁場(chǎng)方向垂直關(guān)于回路中的電流I、電功率P、通過(guò)導(dǎo)體棒橫截面的電荷量q和外力F這四個(gè)物理量隨時(shí)間t的變化圖象，下列圖象中正確的是()解析：t時(shí)刻，導(dǎo)體棒MN向右移動(dòng)的距離為vt，其接入電路的長(zhǎng)度為2vttan，框架接入電路的長(zhǎng)度為，此時(shí)的感應(yīng)電

13、動(dòng)勢(shì)為E2Bv2ttan，總電阻為R總R，電流I，為一常數(shù)，選項(xiàng)A正確；功率PI2R總，代入可得P與t成正比，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電荷量qIt，與時(shí)間t成正比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；外力F等于安培力為BI，與時(shí)間t成正比，選項(xiàng)D正確答案：AD10如圖a所示，在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為m的單匝均勻正方形銅線框，邊長(zhǎng)為a，在1位置以速度v0進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)并開(kāi)始計(jì)時(shí)t0，若磁場(chǎng)的寬度為b(b3a)，在3t0時(shí)刻線框到達(dá)2位置速度又為v0并開(kāi)始離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)此過(guò)程中vt圖象如圖b所示，則()At0時(shí)，線框右側(cè)邊MN的兩端電壓為Bav0B在t0時(shí)刻線框的速度為v0C線框完全離開(kāi)磁場(chǎng)的瞬間(位置3)的速度一

14、定比t0時(shí)刻線框的速度大D線框從進(jìn)入磁場(chǎng)(位置1)到完全離開(kāi)磁場(chǎng)(位置3)的過(guò)程中產(chǎn)生的電熱為2Fb解析：在t0時(shí)，MN邊切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBav0，由閉合電路歐姆定律，可知MN兩端電壓UMNEBav0，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；線框從t0到tt0時(shí)間內(nèi)線框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，由vt圖象可知，在0t0時(shí)間內(nèi)其平均加速度大小：a，在t03t0時(shí)間內(nèi)其加速度大?。篴，故a，在0t0時(shí)間內(nèi)：vv0vt，得vv0t，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由vt圖象可知線框在位置2時(shí)的速度等于位置1時(shí)的速度，由對(duì)稱(chēng)性可知線框到達(dá)位置3時(shí)的速度等于t0時(shí)刻的速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線框由1位置到完全進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程，由功能關(guān)系FaW安

15、mv2mv，從t0時(shí)刻到3t0時(shí)刻，由功能關(guān)系有：F(ba)mvmv2.整個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱Q2W安2Fb，故選項(xiàng)D正確答案：D二、非選擇題11如圖所示，固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的水平導(dǎo)軌ab、cd的間距L10.5 m，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離為L(zhǎng)20.8 m，整個(gè)閉合回路的電阻為R0.2 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B01 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過(guò)整個(gè)回路ad桿通過(guò)滑輪和輕繩連接著一個(gè)質(zhì)量為m0.04 kg的物體，不計(jì)一切摩擦，現(xiàn)使磁場(chǎng)以0.2 T/s的變化率均勻地增大求：(1)金屬棒上電流的方向；(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小；(3)物體剛好離開(kāi)地面的時(shí)間(g10 m/s2)解析：(1)由楞次定律可以判斷，金屬棒

16、上的電流由a到d.(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得：ES0.08 V.(3)物體剛要離開(kāi)地面時(shí)，其受到的拉力Fmg而拉力F又等于棒所受的安培力即mgF安BIL1其中BB0tI解得t5 s.答案：(1)由a到d(2)0.08 V(3)5 s12(2013年新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖，兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為，間距為L(zhǎng).導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器，電容為C.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒，棒可沿導(dǎo)軌下滑，且在下滑過(guò)程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g.忽略所有電阻讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開(kāi)始下

17、滑，求：(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系；(2)金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系解析：(1)設(shè)金屬棒下滑的速度大小為v，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBLv平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差為UE設(shè)此時(shí)電容器極板上積累的電荷量為Q，按定義有C聯(lián)立式得QCBLv.(2)設(shè)金屬棒的速度大小為v時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間為t，通過(guò)金屬棒的電流為i，金屬棒受到的磁場(chǎng)的作用力方向沿導(dǎo)軌向上，大小為f1BLi設(shè)在時(shí)間間隔(t，tt)內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為Q，按定義有iQ也是平行板電容器兩極板在時(shí)間間隔(t，tt)內(nèi)增加的電荷量由式得QCBLv式中，v為金屬棒的速度變化量按定義有a金屬棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小為

18、f2N式中，N是金屬棒對(duì)于導(dǎo)軌的正壓力的大小，有Nmgcos金屬棒在時(shí)刻t的加速度方向沿斜面向下，設(shè)其大小為a，根據(jù)牛頓第二定律有mgsinf1f2ma聯(lián)立至式得ag由式及題設(shè)可知，金屬棒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)t時(shí)刻金屬棒的速度大小為vgt.答案：(1)CBLv(2)gt13(2014年天津卷)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角30的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，間距L0.4 m導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN，中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0.5 T在區(qū)域中，將質(zhì)量m10.1 kg，電阻R10.1 的金屬條ab放在導(dǎo)軌上，ab剛好不下滑然后，在區(qū)域中將質(zhì)量m20.4 kg，電阻R20.1 的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上，由靜止開(kāi)始下滑cd在滑動(dòng)過(guò)程中始終處于區(qū)域的磁場(chǎng)中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，取g10 m/s2.問(wèn)：(1)cd下滑的過(guò)程中，ab中的電流方向；(2)ab剛要向上滑動(dòng)時(shí)，cd的速度v多大？(3)從cd開(kāi)始下滑到ab剛要向上滑動(dòng)的過(guò)程中，cd滑動(dòng)的距離x3.8 m，此過(guò)程中