2022高三总复习物理教案-巩固练习 电磁感应中的力电综合问题（提高）.doc

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1、【巩固练习】一、选择题1、如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置.设环经过磁铁上端附近时细线的张力分别为T1和T2,重力加速度大小为g，则（ ）A. T1mg，T2mg B. T1mg，T2mg，T2mg D. T1mg2、如图所示，电阻为R的金属棒ab，从图示位置分别以速度v1、v2沿电阻不计的光滑轨道匀速滑到虚线处。若v1v212，则两次移动棒的过程中( )A回路中感应电流之比I1I212 B回路中产生热量之比Q1Q212C外力做功的功率之比P1P212 D回路中通过截面的总电荷量之比q1q2123、一质量为m的金属

2、杆ab，以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成300角，两导轨上端用一电阻R相连，如图所示，磁场垂直斜面向上，导轨与杆的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端，则在此全过程中（ ）A向上滑行的时间大于向下滑行的时间B电阻R上产生的热量向上滑行时大于向下滑行时C通过电阻R的电量向上滑行时大于向下滑行时D杆ab受到的磁场力的冲量向上滑行时大于向下滑行时4、如图所示，闭合矩形导体线框abcd从高处自由下落，在ab边开始进入匀强磁场到cd边刚进入磁场这段时间内，线框的速度v随时间t变化的图象可能是图中的 5、甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO旋转，当给以

3、相同的初速度开始转动后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的初速度开始转动后，则下列判断正确的是（ ）A甲环先停 B乙环先停 C两环同时停下 D无法判断两环停止的先后6、如图所示，闭合金属环从高h的曲面右端自由滚下，又滚上曲面的左端，环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场，环在运动过程中摩擦阻力不计，则( )A环滚上的高度小于hB环滚上的高度等于hC运动过程中环内无感应电流D运动过程中环内有感应电流7、如图所示，两粗细相同的铜、铁导线，围成半径相同的线圈，放在同一变化的磁场

4、中，以下判断正确的是（ ）A两线圈内产生的感应电动势大小相等 B两线圈内产生的感应电流大小相等C在相同时间内，铜导线产生的电热较多 D在相同时间内，通过铜导线某一截面的电量较多8、如图所示，有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高H处自由下落，其下边ab进入匀强磁场区后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，线框在穿越匀强磁场过程中发出的焦耳热为（ ）A2mgL B2mgL+mgH CD 9、如图所示，金属杆ab以恒定的速度在光滑的平行导轨上向下滑行。设整个电路中总电阻为R(恒定不变)。整个装置置于垂直于导轨平面的匀强磁

5、场中。杆ab下滑的过程中，下列说法正确的是( )A杆ab的重力势能不断减少 B杆ab的动能不断增加C电阻R上产生的热量不断增加 D电阻R上消耗的电功率保持不变10、如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角（090),其中MN平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，棒接入电路的电阻为R，当流过棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为，则金属棒在这一过程中A.棒运动的平均速度大小为 B.平滑位移大小为C.产生的焦耳热为D.受到的最大安培力大小为二、填空题1、如图，把线圈从匀强磁场中匀速拉出来，第一次以

6、速率v拉出，第二次以2v的速率拉出.如果其它条件都相同。设前后两次外力大小之比F1：F2 = _；产生的热量之比Q1：Q2 = _；通过线框导线截面的电量之比q1：q2 =_。2、如图所示，矩形导线框竖直边边长为L，质量为m，从某一高度竖直落入磁感应强度为B的水平匀强磁场中，磁场高度为d，且dL。线框ab边进入磁场时恰好匀速，线框cd边刚要离开磁场时又恰好匀速，则线框全过程中产生的电能为_。3、正方形导线框处于匀强磁场中，磁场方向垂直框平面，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为k。导体框质量为m、边长为l，总电阻为R，在恒定外力F作用下由静止开始运动。导体框在磁场中的加速度大小为_，导体框中感应

7、电流做功的功率为_。三、计算题1、如图所示，abcd是由粗裸铜导线连接两个定值电阻组成的闭合矩形导体框，水平放置，金属棒ef与ab及cd边垂直，并接触良好，空间存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下，已知电阻，其它部分的电阻都可忽略不计，ab及cd边相距为L，给ef棒施加一个与棒垂直的恒力F，求（1）ef棒做匀速运动时的速度多大？（2）当ef棒做匀速运动时，电阻消耗的电功率多大？2、质量为m、边长为L的正方形线框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落，如图所示。线框电阻为R，匀强磁场的宽度为H(H L)，磁感应强度为B。线框在下落过程中ab边与磁场边界平行，且沿水平方向，已知ab边进入

8、磁场和穿出磁场时线框都做减速运动，加速度大小都是g/3。试求：（1）ab边刚进入磁场时与ab边刚穿出磁场时的速度大小（2）cd边刚进入磁场时线框速度大小（3）线框进入磁场过程中产生的热量3、两金属杆ab和cd长均为l，电阻均为R，质量分别为M和m，Mm，用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧，两金属杆都处在水平位置，如图所示，整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。若金属杆ab正好匀速向下运动，求ab运动的速度。4、如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为，并

9、处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。（1）调节Rx=R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v。（2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。【答案与解析】一、选择题1、【答案】A【解析】由楞次定律中“阻碍”的理解阻碍-相对运动（来拒去留），I位置，圆环受安培力向上，磁铁受安培力向下，细线张力大于重力；II位置，圆环受力向上，磁铁受安培力向下，细线张力同样大于重力，故正确选项为A

10、。2、【答案】AB【解析】根据，则I1I212，A对；安培力 两次位移相等，安培力做的功与速度成正比，回路中产生热量之比等于安培力做的功之比，即Q1Q212，B对；外力做功的功率与速度的平方成正比，则P1P214，C错；通过截面的总电荷量，磁通量的变化相等，所以q1q211，D错。故选AB。3、【答案】B 【解析】导体上行做变减速运动，下行做变加速运动，如果下行运动是上行运动的逆过程，则上下时间相等，但下行的合力比上行的合力小，所以，上行的时间短。A错。在金属棒运动中任意时刻受到的安培力，做功功率，在上行和下行到同一位置时相比，上行的速度比下行的速度大，故安培力瞬时功率是上行的大，可以得出，上

11、行过程安培力的功比下行过程做功多，所以上行产生的热量也多，B正确。闭合回路的磁通量发生变化时则，电流，所以通过导体截面的电量，即上行下行两过程通过的电量相等。C错。无论上行还是下行，安培力都是变力，安培力的冲量可以任意取很小一段时间来研究（微元法）。在这段时间内可以把安培力看成恒力处理，则由动量定理：再运用微积分的思想，全程安培力的冲量，其中为整个过程中通过导体的电量。因上行和下行过程通过的电量相等，所以，安培力的冲量也大小相等，D错。4、【答案】ACD【解析】根据牛顿第二定律 安培力，代入上式，由此分析，可以做匀速运动，不可能做匀加速运动，可以做加速度减小的加速运动最后匀速，可以做加速度减小

12、的减速运动最后匀速。5、【答案】B【解析】甲环转动过程中，磁通量为零没有变化，回路中没有感应电流产生。乙环转动过程中穿过它的磁通量发生变化，回路中有感应电流产生。也就是说，乙环转动的动能不断转化为回路的电能，而先停止，故B正确。6、【答案】AD【解析】闭合金属环在穿过磁场的运动过程中，环内有感应电流，感应电流产生的热量转化为内能，环的机械能不断减少，高度下降，所以AD正确。7、【答案】ACD【解析】由法拉第电磁感应定律知，此两环中产生的感应电动势相等；因为铜环的电阻小于铁环的电阻，所以铜环中电流大于铁环中的电流；相同时间内铜环中产生的热量大于铁环中产生的热量；通过铜环的电量q=It较铁环多，故

13、选项ACD正确。8、【答案】C【解析】线圈在穿过匀强磁场过程中，减少的机械能转变成焦耳热。线圈减少重力势能2mgL，减少动能，其中v为线圈开始减速运动时的速度。所以线圈减少的机械能为，选项C正确。9、【答案】ACD【解析】金属杆ab以恒定的速度在光滑的平行导轨上向下滑行，重力势能不断减少，A对；动能不变，B错；，R上产生的热量不断增加，消耗的电功率保持不变，C对D错；故选ACD。10、【答案】B【解析】由于金属棒ab下滑做加速度越来越小的加速运动，ab运动的平均速度大小一定大于选项A错误，由，平行导轨的位移大小为，选项B正确，产生焦耳热为，由于I随时间不断增大，选项C错误，当金属棒速度大小为v

14、时，金属棒的感应电流最大，受到的安培力最大，大小为，选项D错误。故正确选项为B。二、填空题1、【答案】1:2、1:2、1:1；【解析】由 可知 F1：F2 =1:2产生的热量之比等于安培力做功之比，位移相等，所以 Q1：Q2 =1:2通过线框导线截面的电量 ，两次相等，R相等，所以 q1：q2 =1:12、【答案】【解析】根据能量守恒定律，重力势能的减少量等于线框在全过程中产生的电能。3、【答案】 【解析】导体框在磁场中受到的合外力等于F，根据牛顿第二定律可知导体框的加速度为。由于导体框运动不产生感应电流，仅是磁感应强度增加产生感应电流，因而磁场变化产生的感应电动势为，故导体框中的感应电流做功

15、的功率为三、计算题1、【答案】（1）（2）.【解析】（1）感应电动势 感应电流，匀速运动时拉力等于安培力匀速运动时的速度.（2）与并联，消耗的电功率.2、【答案】（1），（2），（3）mgH。【解析】（1）ab边进入磁场和穿出磁场时线框都做减速运动，安培力大于重力，安培力根据牛顿第二定律，解得.（2）设cd边刚进入磁场时速度为，由cd边进入磁场到ab边刚出磁场应用动能定理：解得（3）根据能量守恒定律解得。3、【答案】； 【解析】设磁场方向垂直纸面向里,ab中的感应电动势，电流方向由ab。cd中的感应电动势 ，电流方向由dc。回路中电流方向由abdc，大小为 ab受到的安培力向上，cd受到的安培力向下，大小均为 当ab匀速下滑时，对ab有 对cd有 式中T为杆所受到的导线的拉力解得 ，所以 。4、【答案】（1） （2）【解析】（1）当Rx=R棒沿导轨匀速下滑时，由平衡条件安培力，解得感应电动势， 电流，解得 （2）微粒水平射入金属板间，能匀速通过，由平衡条件棒沿导轨匀速，由平衡条件金属板间电压，解得。