(新課標(biāo))2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題九 電磁感應(yīng) 課時跟蹤訓(xùn)練44.doc
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課時跟蹤訓(xùn)練(四十四) 增分提能 一、選擇題 1.(2017泰州一模)在豎直方向的勻強磁場中,水平放置一個面積不變的單匝金屬圓線圈,規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖甲所示,取線圈中磁場B的方向向上為正,當(dāng)磁場中的磁感應(yīng)強度B隨時間t如圖乙變化時,下列圖中能正確表示線圈中感應(yīng)電流變化圖象的是( ) [解析] 在0~內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=n=.根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電動勢的方向與圖示箭頭方向相反,為負(fù)值;在~T內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=n==2E,所以感應(yīng)電流是之前的2倍,再根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電動勢的方向與圖示方向相反,為負(fù)值.故選項A正確,B、C、D錯誤. [答案] A 2.有一個勻強磁場邊界是EF,在EF右側(cè)無磁場,左側(cè)是勻強磁場區(qū)域,如圖甲所示.現(xiàn)有一個閉合的金屬線框以恒定速度從EF右側(cè)水平進(jìn)入勻強磁場區(qū)域.線框中的電流隨時間變化的i-t圖象如圖乙所示,則可能的線框是下列四個選項中的( ) [解析] 由題圖乙可知,電流先是均勻增加,后均勻減小,又i==∝l,所以金屬線框切割磁感線的有效長度應(yīng)先是均勻增加,后均勻減小,A項符合;B項線框中間部分進(jìn)入磁場后切割磁感線的有效長度不變;C項切割磁感線的有效長度不變,D項切割磁感線的有效長度不是均勻地增加和減?。? [答案] A 3.(多選)(2017唐山摸底)如圖甲所示,水平放置的平行金屬導(dǎo)軌連接一個平行板電容器C和電阻R,導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上且接觸良好,整個裝置放于垂直導(dǎo)軌平面的磁場中,磁感應(yīng)強度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應(yīng)強度方向為正),MN始終保持靜止,則0~t2時間內(nèi)( ) A.電容器C的電荷量大小始終不變 B.電容器C的a板先帶正電后帶負(fù)電 C.MN所受安培力的大小始終不變 D.MN所受安培力的方向先向右后向左 [解析] 磁感應(yīng)強度均勻變化,產(chǎn)生恒定電動勢,電容器C的電荷量大小始終沒變,選項A正確,B錯誤;由于磁感應(yīng)強度變化,根據(jù)楞次定律和左手定則可知,MN所受安培力的方向先向右后向左,選項C錯誤,D正確. [答案] AD 4.(多選)(2017南京二模)如圖所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角,M、P兩端接一阻值為R的定值電阻,阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,其他部分電阻不計.整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下.t=0時對金屬棒施一平行于導(dǎo)軌的外力F,金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上做勻加速直線運動.下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量變化量ΔΦ、磁通量的瞬時變化率、通過金屬棒的電荷量q以及a、b兩端的電勢差U隨時間t變化的圖象中,正確的是( ) [解析] 設(shè)加速度為a,運動的位移x=at2,磁通量變化量ΔΦ=BLx=BLat2,ΔΦ∝t2,選項A錯誤;感應(yīng)電動勢E==BLat,故∝t,選項B正確;U==t,U∝t,選項D正確;電荷量q=,因為ΔΦ∝t2,所以q∝t2,選項C錯誤. [答案] BD 5.(2017浙江寧波期末)在范圍足夠大、方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小為B=0.2 T的勻強磁場中,有一水平放置的光滑金屬框架,寬度L=0.4 m,如圖所示,框架上放置一質(zhì)量為m=0.05 kg、長度為L、電阻為r=1 Ω的金屬桿MN,且金屬桿MN始終與金屬框架接觸良好,金屬框架電阻不計,左側(cè)a、b端連一阻值為R=3 Ω的電阻,且b端接地.若金屬桿MN在水平外力F的作用下以恒定的加速度a=2 m/s2由靜止開始做勻加速運動,則下列說法正確的是( ) A.在5 s內(nèi)流過電阻R的電荷量為0.1 C B.5 s末回路中的電流為0.8 A C.5 s末a端處的電勢為0.6 V D.如果5 s末外力消失,最后金屬桿將停止運動,5 s后電阻R產(chǎn)生的熱量為2.5 J [解析] 在t=5 s內(nèi)金屬桿的位移x=at2=25 m,5 s內(nèi)的平均速度==5 m/s,故平均感應(yīng)電動勢=BL=0.4 V,在5 s內(nèi)流過電阻R的電荷量為q=t=0.5 C,A錯誤;5 s末金屬桿的速度v=at=10 m/s,此時感應(yīng)電動勢E=BLv,則回路中的電流為I==0.2 A,B錯誤;5 s末a點的電勢φa=Uab=IR=0.6 V,C正確;如果5 s末外力消失,最后金屬桿將停止運動,5 s末金屬桿的動能將轉(zhuǎn)化為整個回路中產(chǎn)生的熱量,所以電阻R產(chǎn)生的熱量為mv2=1.875 J,D錯誤. [答案] C 6.(多選)如圖所示,水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距為L,一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接.導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿,金屬桿、導(dǎo)軌的電阻均忽略不計,勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向下.用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上,桿最終將做勻速運動.當(dāng)改變拉力的大小時,金屬桿做勻速運動時的速度v也會變化,v和F的關(guān)系如圖乙所示.下列說法正確的是( ) A.金屬桿在勻速運動之前做勻加速直線運動 B.流過電阻R的電流方向為a→R→b C.由圖象可以得出B、L、R三者的關(guān)系式為= D.當(dāng)恒力F=3 N時,電阻R消耗的最大電功率為8 W [解析] 金屬桿在勻速運動之前,隨著運動速度的增大,由F安=可知金屬桿所受的安培力增大,由牛頓第二定律可知金屬桿的加速度減小,故金屬桿做加速度減小的加速運動,選項A錯誤;由楞次定律可知,流過電阻R的電流方向為a→R→b,選項B正確;因為圖象與橫軸交點等于金屬桿所受摩擦力的大小,故由圖象可知金屬桿所受的摩擦力為Ff=1 N,金屬桿勻速運動時有F-Ff=F安=,則可得==,選項C錯誤;當(dāng)恒力F=3 N時,金屬桿受到的安培力大小為F安=F-Ff=2 N,金屬桿勻速運動的速度為4 m/s,所以金屬桿克服安培力做功的功率P=8 W,轉(zhuǎn)化為電能的功率為8 W,故電阻R消耗的最大電功率為8 W,選項D正確. [答案] BD 7.(2018江西聯(lián)考)如圖所示,一個水平放置的θ=45的“∠”形光滑導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,ab是粗細(xì)、材料與導(dǎo)軌完全相同的均勻?qū)w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,以導(dǎo)體棒在圖中所示位置時作為計時起點,則回路中感應(yīng)電動勢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隨時間變化的圖象中正確的是( ) [解析] 導(dǎo)體棒從圖示位置開始運動后,經(jīng)時間t,向右運動的距離為x=vt,因θ=45,故此時導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度為l=x=vt,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=Blv=Bv2t,所以E-t圖象應(yīng)為過坐標(biāo)原點的直線,故選項A錯誤;t時刻回路導(dǎo)體的總長度為(2+)vt,設(shè)單位長度的電阻為R0,則此時回路的總電阻為R=(2+)R0vt,根據(jù)閉合電路歐姆定律,感應(yīng)電流I==,可知電流與時間無關(guān),故選項B錯誤;維持導(dǎo)體棒運動的外力與導(dǎo)體棒所受的安培力大小相等,故導(dǎo)體棒所受外力的功率P=F安v=BIlv=,可知P與t成正比,故選項C正確;回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt=,可知Q與t2成正比,故選項D錯誤. [答案] C 8.如圖所示,在虛線MN、PQ的左、右兩側(cè)分別有垂直紙面向里和垂直紙面向外的勻強磁場,一閉合直角三角形金屬線框abc從圖示位置(此時三角形線框的頂點剛好位于虛線MN上)開始水平向右勻速運動,已知兩虛線MN、PQ間的距離與三角形閉合線框的bc邊長相等,兩磁場的磁感應(yīng)強度大小關(guān)系為B2=2B1,則在線框從圖示位置到剛好完全進(jìn)入右邊磁場的過程中,下列描述線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流(以順時針方向為正)隨時間的變化圖象中正確的是( ) [解析] 設(shè)三角形線框水平向右勻速運動的速度為v,∠c為θ,則在線框離開左邊磁場的過程中,切割磁感線的有效長度為l=vttanθ,故其產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=B1lv=B1v2tanθt,設(shè)線框的電阻為R,故線框中的感應(yīng)電流大小為i=t,所以i∝t,由楞次定律可知,在線框離開左邊磁場的過程中,感應(yīng)電流的方向為順時針方向;同理,在線框進(jìn)入右邊磁場的過程中,可知i∝t,但由于右邊磁感應(yīng)強度大小為左邊磁感應(yīng)強度大小的兩倍,故線框中感應(yīng)電流的最大值也變?yōu)樵瓉淼膬杀?,由楞次定律同樣可判斷線框中感應(yīng)電流方向為順時針方向,故選項D正確,A、B、C錯誤. [答案] D 9.(2017湖北武漢模擬)如右圖所示,垂直紙面向里的勻強磁場的區(qū)域?qū)挾葹?a,磁感應(yīng)強度的大小為B.一邊長為a、電阻為4R的正方形均勻?qū)Ь€框ABCD從圖示位置開始沿水平向右方向以速度v勻速穿過磁場區(qū)域,在圖中線框A、B兩端電壓UAB與線框移動距離x的關(guān)系圖象正確的是( ) [解析] 進(jìn)入磁場時,注意UAB是路端電壓,大小應(yīng)該是電動勢的四分之三,此時E=Bav,所以UAB=3Bav/4;完全進(jìn)入后,沒有感應(yīng)電流,但有感應(yīng)電動勢,大小為Bav,穿出磁場時電壓大小應(yīng)該是電動勢的四分之一,UAB=Bav/4,方向始終是相同,即φA>φB. [答案] D 10.(多選)(2017陜西聯(lián)考)空間中有磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場區(qū)域,磁場方向如圖所示,有一邊長為L、電阻為R、粗細(xì)均勻的正方形金屬線框abcd置于勻強磁場區(qū)域中,ab邊與磁場右邊界平行.若拉著金屬線框以速度v向右勻速運動,則( ) A.當(dāng)cd邊即將出磁場區(qū)域時,a、b兩點間的電壓為 B.從把ab邊拉到磁場右邊界到把金屬線框從磁場區(qū)域完全拉出的過程中,拉力做功為 C.從把ab邊拉到磁場右邊界到把金屬線框從磁場區(qū)域完全拉出的過程中,拉力做功的功率為 D.從把ab邊拉到磁場右邊界到把金屬線框從磁場區(qū)域完全拉出的過程中,通過金屬線框的電荷量為 [解析] 當(dāng)cd邊即將出磁場區(qū)域時,cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,a、b兩點間的電壓等于E=,選項A錯誤.當(dāng)ab邊剛出磁場區(qū)域時,cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,線框中電流I=,所受安培力F安=BIL=,由于金屬線框做勻速運動,拉力等于安培力,從把ab邊拉到磁場右邊界到把金屬線框從磁場區(qū)域完全拉出來,拉力做的功W=FL=F安L=,選項B錯誤.由以上B選項分析可知拉力做功功率P=,選項C正確.由E=,=,q=Δt,聯(lián)立解得q=,磁通量變化量ΔΦ=BL2,通過金屬線框的電荷量q==,選項D正確. [答案] CD 二、非選擇題 11.(2017江蘇鹽城模擬)如圖甲所示,勻強磁場中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與磁場方向垂直.已知線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=1.0 m、bc=0.5 m,電阻r=2 Ω.磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,取垂直紙面向里為磁場的正方向.求: (1)3 s時線圈內(nèi)感應(yīng)電動勢的大小和感應(yīng)電流的方向; (2)在1~5 s內(nèi)通過線圈的電荷量q; (3)在0~5 s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q. [解析] (1)3 s時感應(yīng)電動勢E1=N 磁通量的變化量ΔΦ1=ΔB1S 得E1=NS,由題圖可知=0.1 T/s,代入數(shù)據(jù)解得E1=5 V 由楞次定律知感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a (2)在1~5 s內(nèi)線圈中的感應(yīng)電動勢E2=N=NS 感應(yīng)電流I2=,電荷量q=I2Δt2 解得q=NS,代入數(shù)據(jù)解得q=10 C (3)0~1 s內(nèi)線圈中的感應(yīng)電動勢 E3=N=NS=10 V 0~1 s內(nèi)線圈中的感應(yīng)電流I3==5 A 0~1 s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q1=IrΔt3=50 J 1~5 s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q2=IrΔt2=50 J Q=Q1+Q2=100 J. [答案] (1)5 V,方向為a→b→c→d→a (2)10 C (3)100 J 12.(2017安徽蕪湖模擬)如圖所示,在高度差為L的平行虛線區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強度為B、方向水平向里的勻強磁場.正方形線框abcd的質(zhì)量為m,邊長也為L,電阻為R,線框平面與豎直平面平行,靜止于位置“Ⅰ”時,cd邊與磁場下邊緣的距離為H(未知).現(xiàn)用一豎直向上的恒力F拉線框,線框由位置“Ⅰ”無初速度向上運動,穿過磁場區(qū)域最后到達(dá)位置“Ⅱ”(ab邊恰好出磁場),線框平面在運動中始終保持在豎直平面內(nèi),且ab邊保持水平.當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時,線框恰好開始勻速運動.不計空氣阻力,重力加速度為g.求: (1)線框進(jìn)入磁場前與磁場下邊界的距離H; (2)線框由位置“Ⅰ”到位置“Ⅱ”的過程中,恒力F做的 功和線框產(chǎn)生的熱量. [解析] (1)線框剛進(jìn)入磁場時做勻速運動,設(shè)速度為v1,有 E=BLv1,I=,F(xiàn)安=BIL 根據(jù)線框在磁場中的受力,有F=mg+F安 在恒力作用下,線框從位置“Ⅰ”由靜止開始向上做勻加速直線運動到cd邊剛進(jìn)入磁場的過程中 有F-mg=ma,且H=,由以上各式解得 H=(F-mg) (2)線框由位置“Ⅰ”到位置“Ⅱ”的過程中,恒力F做的功為 W=F(H+L+L) 只有線框在穿越磁場的過程中才會產(chǎn)生熱量,因此從cd邊進(jìn)入磁場到ab邊離開磁場的過程中有F(L+L)=mg(L+L)+Q,所以 Q=2(F-mg)L [答案] (1)(F-mg) (2)F(H+L+L) 2(F-mg)L- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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