网校教育资源平台

2018届高考物理二轮复习:专题限时集训11 电磁感应规律及其应用

评价文档:
文档评论: 0

相关文档推荐

江苏专版2019年高考物理总复习第61讲实验十三验证动量守恒定律讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第55讲机械波的性质讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第35讲磁场的基本概念讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第48讲晶体和非晶体液晶讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第62讲光电效应波粒二象性讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第40讲电磁感应的综合性问题讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第43讲电感和电容对交变电流的影响讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第50讲气体实验定律理想气体气体热现象的微观意义讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第53讲实验十一单摆的周期与摆长的关系受迫振动和共振讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第33讲实验八测量电源的电动势和内阻讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第46讲分子动理论物体的内能讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第63讲氢原子光谱原子能级讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第49讲液体的表面张力饱和汽讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第60讲动量及其守恒定律碰撞讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第41讲自感涡流讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第52讲简谐运动讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第56讲光的折射定律全反射讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第38讲电磁感应现象楞次定律讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第45讲传感器及其工作原理讲义
免费
江苏专版2019年高考物理总复习第58讲电磁波相对论简介讲义
免费
分享到:
10积分 下载
                中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台
       专题限时集训(十一) 电磁感应规律及
                                其应用

                           (对应学生用书第       137 页)
                               (限时:40   分钟)

 一、选择题(本题共        8 小题,每小题      6 分.在每小题给出的四个选项中,第                1~
   5 题只有一项符合题目要求,第             6~8  题有多项符合题目要求.全部选对的得
   6 分,选对但不全的得         3 分,有选错的得       0 分.)
1.(2016·河南重点中学联考)如图           11­21 甲所示,绝缘的水平桌面上放置一金属
    圆环,在圆环的正上方放置一个螺线管,在螺线管中通入如图乙所示的电

    流,电流从螺线管         a 端流入为正,以下说法正确的是(  )


                                  图  11­21

      A.从上往下看,0~1 s        内圆环中的感应电流沿顺时针方向
      B.0~1 s  内圆环面积有扩张的趋势
      C.第   3 s 末圆环对桌面的压力小于圆环的重力
      D.1~2 s  内和  2~3 s 内圆环中的感应电流方向相反
      A [由图乙知,0~1 s       内螺线管中电流逐渐增大,穿过圆环向上的磁通量
      增大,由楞次定律知圆环中感应电流的磁场向下,圆环面积有缩小的趋
      势,从上往下看,0~1           s 内圆环中的感应电流沿顺时针方向,选项                  A 正
      确,B   错误;同理可得       1~2 s 内和  2~3 s 内圆环中的感应电流方向相同,
      选项  D 错误;第     3 s 末电流的变化率为        0,螺线管中磁感应强度的变化率
      为 0,在圆环中不产生感应电流,圆环对桌面的压力等于圆环的重力,选
      项 C 错误.]

2.(2016·咸阳二模)如图       11­22 所示,一呈半正弦形状的闭合线框               abc,ac=l,
    匀速穿过边界宽度也为           l 的相邻磁感应强度大小相同的匀强磁场区域,整个
                中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

    过程线框中感应电流图象为(取顺时针方向为正方向)(  ) 
                                                  【导学号:19624141】


                                  图  11­22


      B [线框从左边磁场进入右边磁场的过程中,两边都切割磁感线,磁通
      量变化得更快,感应电动势更大,感应电流方向沿逆时针,为负,选项
      B 正确.]

3.(2016·北京高考)如图       11­23 所示,匀强磁场中有两个导体圆环               a、b,磁场方
    向与圆环所在平面垂直.磁感应强度                 B 随时间均匀增大.两圆环半径之比

    为  2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为                Ea 和 Eb.不考虑两圆环间的相互
    影响.下列说法正确的是(  )


                                  图  11­23

      A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向

      B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向

      C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向

      D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向
      B [由楞次定律知,题中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反,

                                                       ΔΦ   ΔBS
      故感应电流沿顺时针方向.由法拉第电磁感应定律知                       E=  Δt = Δt =
      ΔB·πR2

        Δt ,由于两圆环半径之比           Ra∶Rb=2∶1,所以      Ea∶Eb=4∶1,选项
      B 正确.]

4.(2017·衡水市冀州中学一模)如图            11­24 甲所示,光滑平行金属导轨            MN、
            中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

PQ 所在平面与水平面成          θ 角,M、P    两端接一电阻      R,整个装置处于方向
垂直导轨平面向上的匀强磁场中.t=0                时对金属棒施加一平行于导轨的外
力  F,使金属棒由静止开始沿导轨向上运动,金属棒电阻为                        r,导轨电阻忽
略不计.已知通过电阻           R 的感应电流     I 随时间  t 变化的关系如图乙所示.下

列关于棒运动速度         v、外力   F、流过    R 的电量   q 以及闭合回路中磁通量的变
    ΔΦ
化率  Δt 随时间变化的图象正确的是(  )
   
                                              【导学号:19624142】


                              图  11­24


  B [根据如图乙所示的         I­t 图象可知   I=kt,其中    k 为比例系数,由闭合电

                      E
  路欧姆定律可得:I=R+r=kt,可推出:E=kt(R+r),由                  E=BLv,所以
     kR+r
  v=   BL   t,v­t 图象是一条过原点斜率大于零的直线,说明了导体棒做
  的是初速度为零的匀加速直线运动,即                 v=at,故   A 错误;

     ΔΦ          ΔΦ           ΔΦ
  E= Δt ,所以有:     Δt =kt(R+r), Δt ­t 图象是一条过原点斜率大于零的直
  线,故   B 正确;
  对导体棒在沿导轨方向列出动力学方程                 F-BIL-mgsin θ=ma,

       BLv               B2L2a
  而 I=R+r,v=at   得到   F=  R+r t+ma+mgsin θ,
  可见  F­t 图象是一条斜率大于零且与            F 轴正半轴有交点的直线,故            C 错
  误;

                  1
                BL at2
           ΔΦ     2      BLa
  q=-Δt=R+r=    R+r  =2R+rt2,q­t 图象是一条开口向上的抛物线,
     I
                中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

      故 D 错误.]

5.(2017·温州中学模拟)如图         11­25 所示,在水平界面        EF、GH、JK    间,分布着
    两个匀强磁场,两磁场方向水平且相反,大小均为                       B,两磁场高均为       L,宽
    度无限.一个框面与磁场方向垂直、质量为                    m、电阻为     R、边长也为     L 的
    正方形金属框       abcd,从某一高度由静止释放,当             ab 边刚进入第一个磁场时,
    金属框恰好做匀速直线运动,当               ab 边下落到    GH 和 JK 之间的某位置时,
    又恰好开始做匀速直线运动.整个过程中空气阻力不计.则(  )


                                  图  11­25

      A.金属框穿过匀强磁场过程中,所受的安培力保持不变
      B.金属框从      ab 边始进入第一个磁场至          ab 边刚到达第二个磁场下边界
      JK 过程中产生的热量为         2mgL
                                                 m2gR
      C.金属框开始下落时          ab 边距  EF 边界的距离     h=2B4L4
                                                        mgR

      D.当   ab 边下落到    GH 和  JK 之间做匀速运动的速度          v2=4B2L2
      D [线框向下运动,由楞次定律可知,安培力总是阻碍线框的运动,线
      框受到的安培力方向与运动方向相反,即线框受到的安培力方向始终向
      上,所受安培力方向始终保持不变,但是安培力大小随速度的变化而变
      化,即安培力要发生变化,故             A 错误;设金属框        ab 边刚进入磁场时的速

      度为  v1,当  ab 边下落到    GH  和 JK 之间的某位置时,又恰好开始做匀速

      直线运动的速度为        v2,由题意知,v2B2).现将质量为     m 的金属杆     ab,从  MM′上方某处由静止释
    放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触,且始终保持水平,已知

    ab 棒到达   NN′和   PP′之前已经匀速运动.则            ab 棒从  MM′运动到

    PP′这段时间内的        v­t 图可能正确的是(  ) 
                中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

                                                  【导学号:19624144】


                                  图  11­27


      BC [导体棒     ab 到 MM′切割磁感线运动时,若安培力大于重力,导体
      棒做加速度减小的减速运动,若安培力等于重力,导体棒一直做匀速运
      动,若安培力小于重力,则做加速度减小的加速运动;当导体棒                            ab 到

      NN′时,由于磁感应强度减小,安培力变小,小于重力,导体棒做加速
      度减小的加速运动.可知           B、C  正确,A、D      错误.]

8.[2017·高三第一次全国大联考(江苏卷)]如图               11­28 所示,在水平面上有两条
    足够长的平行光滑金属导轨             MN、PQ,导轨间距为         d,匀强磁场垂直于导
    轨所在的平面向下,磁感应强度大小为                  B.两根金属杆间隔一定的距离摆放
    在导轨上,且与导轨垂直,已知两金属杆质量均为                       m,电阻均为      R,两杆

    与导轨接触良好,导轨电阻不计,现将杆                   1 以初速度    v0 向右滑向杆    2,在
    运动过程中两杆始终不碰撞,则(  )


                                  图  11­28
      A.杆   1 将做匀减速运动,杆         2 将做匀加速运动
                中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台


      B.杆   1、杆  2 最终均以速度      0.5v0 做匀速运动
                       1
      C.杆   1 上总共产生8mv20的热量
                             mv0
      D.通过杆     2 上的电荷量为2Bd
      BCD [杆   1 向右运动时,由于切割磁感线,回路中将产生感应电流,在
      安培力的作用下,杆         1 做减速运动,杆       2 做加速运动,由于杆的速度变
      化,回路中的感应电动势变化,感应电流随着变化,导致两杆所受安培
      力大小发生变化,加速度大小随之改变,故选项                     A 错误;由于两杆所受

      安培力等大反向,两杆所组成的系统动量守恒,由                      mv0=mv1+mv2   最终

      两杆速度相等时,杆间距不再变化,感应电流随之消失,即                          v1=v2,可

      得 v1=v2=0.5v0,故选项     B 正确;两杆中电流时刻相等,杆相同,因此

                                                    1        1
      两杆产生的热量相等,根据能量守恒定律可知,2Q=2mv20-2×2mv2,解
            1
      得 Q=8mv20,故选项     C 正确;根据电流强度的定义式可知,通过杆                    2 上
                                                   Δv  v0
      的电荷量为:q=-t,根据加速度定义式可知:-=                     t =2t,由牛顿第二
                     I                         a
                   -                                              mv0
                    F
      定律可知:-=m,由安培力大小计算公式有:-=-dB,解得:q=2Bd,
                a                              F   I
      故选项   D 正确.]

      二、计算题(本题共        2 小题,共    32 分)
9.(14  分)(2017·南通模拟)如图      11­29 所示,一无限长的光滑金属平行导轨置于
   磁场强度为      B 的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面,导轨平面竖直且与地
   面绝缘,导轨上        M、N  间接一电阻      R,P、Q   端接一对沿水平方向的平行金
   属板,导体棒       ab 置于导轨上,其电阻为          3R,导轨电阻不计,棒长为           L,平
   行金属板间距为        d.今让导体棒通过定滑轮在一物块拉动下开始运动,稳定后

   棒的速度为      v,不计一切摩擦阻力.此时有一带电量为                  q 的液滴恰能在两板
   间做半径为      r 的匀速圆周运动,且速率也为            v.求:
                中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

                                  图  11­29

      (1)棒向右运动的速度        v;
      (2)物块的质量     m. 
                                                  【导学号:19624145】
      【解析】 (1)设平行金属板间电压为               U.液滴在平行金属板间做匀速圆周
      运动,

      重力与电场力必定平衡,设液滴质量为                 m0.则有:

       U

      qd=m0g
                v2

      由 qvB=m0  r ,
              qBr

      得:m0=    v
                   gdrB
      联立解得:U=       v
                                 U          4gdrB
      则棒产生的感应电动势为:E=R·(R+3R)=                v

                          grd
      由 E=BLv,得:v=2       L .
                       U  gdrB
      (2)棒中电流为:I=R=        vR
                                                    gdrLB2
      ab 棒匀速运动,外力与安培力平衡,则有:F=BIL=                     vR
                                      gdrLB2
      而外力等于物块的重力,即为:mg=                 vR

               B2L rdL
      解得:m=     2R  g .

                    grd    B2L rdL
      【答案】 (1)2      L  (2) 2R g
10.(18  分)(2017·江苏高考)如图      11­30 所示,两条相距      d 的平行金属导轨位于
    同一水平面内,其右端接一阻值为                R 的电阻.质量为       m 的金属杆静置在导
    轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域                MNPQ  的磁感应强度大小为         B、方向竖

    直向下.当该磁场区域以速度              v0 匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度
    变为   v.导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始
            中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求:


                              图  11­30

  (1)MN 刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小                 I;
  (2)MN 刚扫过金属杆时,杆的加速度大小               a;
  (3)PQ 刚要离开金属杆时,感应电流的功率                P. 
                                              【导学号:19624146】

  【解析】 (1)MN      刚扫过金属杆时,金属杆的感应电动势                 E=Bdv0①

                   E
  回路的感应电流       I=R            ②
                 Bdv0
  由①②式解得      I=  R  .         ③
  (2)金属杆所受的安培力         F=Bid   ④
  由牛顿第二定律得,对金属杆             F=ma⑤

                 B2d2v0
  由③④⑤式得      a=   mR  .       ⑥

  (3)金属杆切割磁感线的相对速度             v′=v0-v⑦
  感应电动势     E=Bdv′             ⑧

                     E2
  感应电流的电功率        P=  R        ⑨
                 B2d2v0-v2
  由⑦⑧⑨式得      P=       R     . ⑩

              Bdv0    B2d2v0    B2d2v0-v2
  【答案】 (1)     R   (2) mR   (3)      R
10积分下载