高考物理一轮复习第十章电磁感应章末滚动练.pdf

精品教案可编辑第十章电磁感应一、单项选择题1关于物理科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是()A奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象B库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷e的数值C牛顿发现了万有引力定律，并通过实验测出了引力常量D法拉第发现了电磁感应现象，并制作了世界上第一台发电机2M和N是绕在一个环形铁芯上的两个线圈，绕法和线路如图1 所示，现将变阻器R1的滑片从a端逐渐向b端移动的过程中，对通过电阻R2的电流分析正确的是()图 1AR2中有电流，方向由c流向dBR2中有电流，方向由d流向cCR2中无电流，原因是R2回路没有接外电源DR2中无电流，原因是N线圈没有切割磁感线3如图 2，一正方形闭合线框，从静止开始下落一定高度后，穿越一个有界的匀强磁场区域，精品教案可编辑线框上、下边始终与磁场边界平行自线框开始下落到完全穿越磁场区域的过程中，线框中的感应电流I、受到的安培力F及速度v随时间t变化的关系图，可能正确的是()图 2精品教案可编辑4如图 3 所示，在坐标系xOy中，有边长为l的闭合正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处在y轴的右侧的、象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界(长为l)与线框的ab边刚好重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行且经过b点t0 时刻，线框以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域取沿abcda的感应电流方向为正，则线框穿过磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是()图 3精品教案可编辑5如图4 所示，平行导轨之间有一个矩形磁场区，在相等面积的两部分区域内存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场细金属棒AB沿导轨从PQ处匀速运动到PQ的过程中，棒上AB两端的电势差UAB随时间t的变化图像正确的是()精品教案可编辑图 4精品教案可编辑二、多项选择题6如图 5 所示，足够长的金属导轨水平固定放置在匀强磁场中，金属棒ab与导轨垂直且接触良好，用水平向右的力F使棒ab从静止开始沿导轨运动已知导轨宽度L1 m，磁感应强度的大小B1 T，金属棒质量m0.2 kg、电阻R 1.0，棒ab与导轨间的动摩擦因数0.5，若拉力F的功率为P6 W，金属棒ab从开始运动到速度稳定过程中共有q2.8 C 的电荷量通过金属棒，同时产生焦耳热Q5.8 J 导轨电阻不计，g取 10 m/s2.则()图 5A棒ab达到的稳定速度是2 m/sB棒ab达到的稳定速度是4 m/sC棒ab从静止至达到稳定速度经历的时间为1.5 sD棒ab从静止至达到稳定速度经历的时间为3 s7如图 6 所示，在倾角为的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN，相距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下有两根质量均为m的金属棒a、b，先将a棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接，连接a棒的细线平行于导轨，由静止释放c，此后某时刻，将b也垂直导轨放置，a、c此刻起精品教案可编辑做匀速运动，b棒刚好能静止在导轨上a棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，则()图 6A物块c的质量是2msin Bb棒放上导轨后，a棒中电流大小是mgsin BLCb棒放上导轨前，物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能Db棒放上导轨后，物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能8如图 7 所示，竖直平面内有两条水平的平行虚线ab、cd，间距为d，其间(虚线边界上无磁场)有磁感应强度为B的匀强磁场，一个正方形线框边长为L，质量为m，电阻为R.线框位于位置1 时，其下边缘到ab的距离为h.现将线框从位置1 由静止释放，依次经过2、3、4 三个位置，其下边缘刚进入磁场和刚要穿出磁场时的速度相等，重力加速度为g.下列说法正确的是()精品教案可编辑图 7A线框在经过2、3、4 三个位置时，位置3 时线框速度一定最小B线框进入磁场过程中产生的热量QmgdC线框从位置2 下落到位置4 的过程中加速度一直减小D线框在经过位置3 时克服安培力做功的瞬时功率为2B2L2ghdLR三、非选择题9如图 8 所示，两根足够长的固定的平行粗糙金属导轨位于倾角 30 的斜面上，导轨上、下端所接的电阻R1R2 10，导轨自身电阻忽略不计，导轨宽度l2 m 垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，质量为m0.1 kg、电阻r 5 的金属棒ab在高处由静止释放，金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，当金属棒ab下滑高度h3 m 时，速度恰好达到最大值v2 m/s.(g取 10 m/s2)求：精品教案可编辑图 8(1)金属棒ab速度达到最大时，电阻R1消耗的功率；(2)金属棒ab从静止释放到速度最大的过程中，电阻R2上产生的焦耳热10如图 9 所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L1 m，导轨平面与水平面夹角 30，导轨电阻不计，磁感应强度为B12 T 的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L1 m 的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m1 2 kg、电阻为R1 1，两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长均为d0.5 m，定值电阻为R2 3，现闭合开关S 并将金属棒由静止释放，取g10 m/s2，求：精品教案可编辑图 9(1)金属棒下滑的最大速度为多大？(2)当金属棒下滑达到稳定状态时，整个电路消耗的电功率P为多少？(3)当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B23 T，在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为m2 3 104 kg、所带电荷量为q1 10 4C 的液滴以初速度v水平向左射入两板间，该液滴可视为质点，要使带电粒子能从金属板间射出，初速度v应满足什么条件？精品教案可编辑答案解析1D 奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象并制作了世界上第一台发电机，选项 A 错误，D 正确；库仑提出了库仑定律，密立根最早用实验测得元电荷e的数值，选项 B 错误；牛顿发现万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了引力常量，选项C 错误 2A 根据右手螺旋定则可知，线圈M左端是 S 极，右端是N 极现将变阻器R1的滑片从a端逐渐向b端移动的过程中，电阻减小，电流增大，磁场增强，导致向左穿过线圈N的磁通量增大，则由楞次定律可得：R2中有电流，方向由c流向d.故 A 正确，B、C、D 错误 3A 若线框进入磁场后安培力与重力平衡而做匀速直线运动，感应电流保持不变，完全进入磁场后，磁通量不变，没有感应电流产生，穿出磁场的过程中，由于速度大于进入时的速度，线框所受的安培力大于重力，线框将做减速运动，速度减小，安培力也减小，线框的加速度也减小，电流减小变慢，斜率变小而且穿出与进入磁场两个过程磁通量变化情况，产生的感应电流方向相反，所以A 是可能的故A 正确；线框下落过程中，受到的安培力总是阻力，与线框的运动方向相反，则进入和穿出磁场过程安培力方向相同，符号相同故B错误；线框进入磁场过程，若重力大于安培力，线框将做加速运动，随着速度的增大，安培力增大，加速度将减小，速度图像的斜率将减小故C、D 均错误 4A 0lv时间内，ab边切割磁感线运动，根据右手定则，知感应电流的方向为abcda，为正，切割的有效长度在均匀减小，所以感应电流的大小在均匀减小在lv2lv时间内，cd边切割磁感线运动，根据右手定则感应电流的方向为adcba，为负，切割的有效长度在均匀减小，所以感应电流的大小在均匀减小故A 正确，B、C、D 错误 5C 金属棒AB在到达磁场左边前及离开右边界后没有感应电动势设导体棒切割磁感线的总长度为L，在两个磁场中切割长度分别为L1和L2，精品教案可编辑则：L1L2LAB两端的电势差UAB等于感应电动势，为：UABB(L1L2)v由式得：UAB2BL1vBLv，在运动过程中，L1均匀减小，UAB先正后负，故C 正确 6AC 金属棒运动时切割产生的电动势EBLv电路中电流IER金属棒所受的安培力F安BILB2L2vR由牛顿第二定律得：FF安 mgma又PFv联立整理得：PvB2L2vR mgma当a0 时速度最大，解得最大速度为：v2 m/s，故 A 正确，B 错误；设从开始运动到速度最大金属棒运动的距离为x.由qRBLxR得：xqRBL2.8 111m2.8 m由动能定理得：PtQ mgx12mv2代入得：6t5.8 0.5 0.2 10 2.8 12 0.2 22解得：t1.5 s，故 C 正确，D 错误 7AB b棒静止说明b棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，a棒匀速向上运动，说明a棒受绳的拉力和重力沿斜面向下的分力及沿斜面向下的安培力三个力平衡，c匀速下降则c所受重力和绳的拉力大小平衡由b平衡可知，安培力大小F安mgsin，由a平衡可知F绳F安mgsin 2mgsin，由c平衡可知F绳mcg.因为绳中拉力大小精品教案可编辑相等，故2mgsin mcg，即物块c的质量为2msin，故 A 正确；根据b棒平衡可知F安mgsin 又因为F安BIL得Imgsin BL，故 B 正确；b放上导轨之前，根据能量守恒知a增加的重力势能也是由c减小的重力势能转化的，故C 错误；a匀速上升重力势能在增加，故根据能量守恒知D 错误 8ABD 由于下边缘刚进入磁场和刚要穿出磁场时的速度相等，位置3 到位置 4 匀加速运动，A 正确，C 错误；根据能量守恒知，线框进入磁场过程中产生的热量Qmgd，B 正确；线框进入磁场的过程做加速度减小的减速运动，完全进入磁场后做加速度为g的匀加速运动，则知 3 位置时线框速度最小，则有v20v22g(dL)，根据机械能守恒得mgh12mv20，得v02gh得v2ghLd线框在经过位置3 时克服安培力做功的瞬时功率PFvB2L2v2R2B2L2ghdLR9(1)0.1 W(2)0.1 J解析(1)速度最大时，金属棒ab产生的电动势为：EBlv 0.5 2 2 V 2 V通过R1的电流为：I112ER12r 0.1 AP1I21R10.12 10 W 0.1 W(2)达到最大速度时，金属棒受到的安培力为：F安BI1l此时，金属棒的加速度为0，有：mgsin 30F安f金属棒下滑h的过程，根据能量守恒，有：精品教案可编辑mghfhsin 12mv2Q总，此过程R2中产生的焦耳热为：Q214Q总，代入数据可得：Q2 0.1 J10(1)10 m/s(2)100 W(3)v0.5 m/s解析(1)当金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度为vm，则有m1gsin F安，F安ILB1IB1LvmR1R2所以m1gsin B21L2vmR1R2，解得最大速度vm10 m/s(2)金属棒匀速下滑时，动能不变，重力势能减少，此过程中重力势能转化为电能重力做功的功率等于整个电路消耗的电功率Pm1gsin vm100 W(或PI2(R1R2)100 W)(3)金属棒下滑稳定时，两板间电压UIR2 15 V因为液滴在两板间有m2gqUd所以该液滴在两平行金属板间做匀速圆周运动当液滴恰从上板左端边缘射出时：r1dm2v1B2q所以v10.5 m/s当液滴恰从上板右侧边缘射出时：r2d2m2v2B2q所以v20.25 m/s初速度v应满足的条件是：v0.5 m/s