2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計劃 課練31 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用(含解析).doc
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電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用 小題狂練 小題是基礎(chǔ) 練小題 提分快 1. [名師原創(chuàng)](多選)如圖所示是世界上早期制造的發(fā)電機(jī)及電動機(jī)的實(shí)驗(yàn)裝置,有一個可繞固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的銅盤,銅盤的一部分處在蹄形磁鐵當(dāng)中.實(shí)驗(yàn)時用導(dǎo)線A連接銅盤的中心,用導(dǎo)線B連接銅盤的邊緣,則下列說法中正確的是( ) A.若導(dǎo)線A、B連接,用外力搖手柄使銅盤轉(zhuǎn)動,閉合電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.若導(dǎo)線A、B連接,用外力搖手柄使銅盤轉(zhuǎn)動,則B 端電勢高于A端 C.若導(dǎo)線A、B與外電源連接,當(dāng)A接電源正極時,從上向下看銅盤會逆時針轉(zhuǎn)動 D.若導(dǎo)線A、B連接一用電器,當(dāng)用外力搖手柄使銅盤勻速轉(zhuǎn)動時,則有交變電流流過用電器 答案:AC 解析:若逆時針搖手柄(從上向下看),由右手定則可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電流從導(dǎo)線A流出,導(dǎo)線A相當(dāng)于連接電源正極,電勢高,A正確,B錯誤;若將導(dǎo)線A、B連接外電源,A接正極時,則由左手定則可知,銅盤會逆時針轉(zhuǎn)動,C正確;若導(dǎo)線A、B連接一用電器,當(dāng)用外力搖手柄使銅盤勻速轉(zhuǎn)動起來時,產(chǎn)生的是直流電,D錯誤. 2. [名師原創(chuàng)]一匝由粗細(xì)均勻的同種導(dǎo)線繞成的矩形導(dǎo)線框abcd固定不動,其中矩形區(qū)域efcd存在磁場(未畫出),磁場方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t均勻變化,且=k(k>0),已知ab=fc=4L,bc=5L,已知L長度的電阻為r,則導(dǎo)線框abcd中的電流為( ) A. B. C. D. 答案:A 解析:電路中的總電阻為R=18r,電路中的感應(yīng)電動勢為E=S=16kL2,導(dǎo)線框abcd中的電流為I==,選項A正確. 3. [母題改編]在范圍足夠大、方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.2 T的勻強(qiáng)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由靜止開始向右做勻加速運(yùn)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(yùn)動,5 s后電阻R產(chǎn)生的熱量為2.5 J 答案:C 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(diǎn)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(yùn)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. 4.[名師原創(chuàng)]如圖甲所示,單匝矩形線圈abcd垂直固定在勻強(qiáng)磁場中.規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示.以逆時針方向?yàn)殡娏髡较?,以向右方向?yàn)榘才嗔φ较?,下列關(guān)于bc段導(dǎo)線中的感應(yīng)電流i和受到的安培力F隨時間變化的圖象正確的是( ) 答案:B 解析:0~0.5T時間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度減小,方向垂直紙面向里,由楞次定律可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時針方向,為負(fù),同理可知,0.5T~T時間內(nèi),電流為正,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,0~0.5T時間內(nèi)通過bc段導(dǎo)線的電流是0.5T~T時間內(nèi)通過bc段導(dǎo)線的,A錯,B對;由安培力公式F=BIL,I=,E==S可知,t=T時bc段導(dǎo)線受到的安培力大小是t=0時bc段導(dǎo)線受到的安培力大小的4倍,C、D均錯. 5. [新情景題](多選)如圖所示為粗細(xì)均勻的銅導(dǎo)線制成的半徑為r的圓環(huán),PQ為圓環(huán)的直徑,其左右兩側(cè)存在垂直圓環(huán)所在平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,但方向相反,圓環(huán)的電阻為2R.一根長度為2r、電阻為R的金屬棒MN繞著圓環(huán)的圓心O點(diǎn)緊貼著圓環(huán)以角速度ω沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動過程中金屬棒與圓環(huán)始終接觸良好,則金屬棒旋轉(zhuǎn)一周的過程中( ) A.金屬棒中電流方向始終由N到M B.金屬棒中電流的大小始終為 C.金屬棒兩端的電壓大小始終為Bωr2 D.電路中產(chǎn)生的熱量為 答案:BCD 解析:根據(jù)右手定則可知,金屬棒在題圖所示位置時,電流方向由M到N,當(dāng)金屬棒經(jīng)過直徑PQ后,電流方向由N到M,A錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=2Bωr2=Bωr2,等效電路如圖所示,兩半圓環(huán)并聯(lián)的總電阻為R總==,所以金屬棒中的電流為I===,B正確;金屬棒兩端的電壓大小為U=R=Bωr2,C正確;金屬棒旋轉(zhuǎn)一周的過程中,電路中產(chǎn)生的熱量為Q=I2(+R)=,D正確. 6. [母題改編]如圖所示,A和B是兩個完全相同的燈泡,C和D都是理想二極管,兩二極管的正向電阻為零,反向電阻無窮大,L是帶鐵芯的線圈,其自感系數(shù)很大,直流電阻忽略不計.下列說法正確的是( ) A.開關(guān)S閉合,A先亮 B.開關(guān)S閉合,A、B同時亮 C.開關(guān)S斷開,B逐漸熄滅 D.開關(guān)S斷開,A閃亮一下,然后逐漸熄滅 答案:D 解析:開關(guān)S閉合瞬間,線圈中電流逐漸增大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢會阻礙電流的增加,故B逐漸變亮,二極管D反向不導(dǎo)通,故A不亮,選項A、B錯誤;開關(guān)S斷開瞬間,B立刻熄滅,由于二極管正向?qū)?,故線圈與A形成回路,A閃亮一下,然后逐漸熄滅,故選項C錯誤,D正確. 7. [預(yù)測新題](多選)如圖所示,在地面上方空間存在有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場.在磁場中有一長為L、內(nèi)壁光滑且絕緣的細(xì)筒MN豎直(紙面)放置,筒的底部有一質(zhì)量為m,帶電荷量為+q的小球,現(xiàn)使細(xì)筒MN沿垂直磁場方向水平向右以v0的速度勻速運(yùn)動,重力加速度大小為g,設(shè)小球所帶電荷量不變.下列說法正確的是 ( ) A.若v0=,則小球能沿筒壁上升 B.若v0=,則經(jīng)過時間t=小球從M端離開細(xì)筒 C.若v0=,則小球離開細(xì)筒M端時對地的速度大小為 D.若v0=,則小球?qū)ν驳椎膲毫Υ笮閙g 答案:BD 解析:由題意可知,細(xì)筒內(nèi)帶正電的小球?qū)㈦S筒一起向右運(yùn)動,它在磁場中將受到向上的洛倫茲力作用,F(xiàn)y=Bqv0,若v0=,有Fy=mg,小球不能沿筒壁上升,A錯誤;若v0=,在豎直方向有Bqv0-mg=ma,根據(jù)L=at2,則小球經(jīng)過時間t=從M端離開細(xì)筒,B正確;若v0=,小球離開M端時的速度水平分量vx=v0=,豎直分量vy=at=,所以小球離開M端時對地的速度大小v=,C錯誤;若v0=,則筒底對小球的支持力大小N=mg-Bqv0=mg,由牛頓第三定律可知D正確. 8.[2019內(nèi)蒙古包頭一中檢測](多選)如圖甲所示,很長的粗糙的導(dǎo)軌MN和PQ水平平行放置,MP之間有一定值電阻R,金屬棒ab的電阻為r,不計導(dǎo)軌電阻,整個裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,t=0時刻,ab棒從靜止開始,在外力F作用下沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動,金屬棒ab中的電流隨時間變化如圖乙所示,則下列關(guān)于ab棒的加速度a隨時間t變化的圖象,R上通過的電荷量qR隨時間的平方t2變化的圖象,正確的是( ) 答案:BC 解析:設(shè)金屬棒長L,I=kt,則由歐姆定律可知:I==kt,所以v=t,即有a==常數(shù),故A錯誤,B正確;由電路原理可知:通過R的電流等于通過金屬棒ab的電流,所以qR=It=kt2,故C正確,D錯誤;故選B、C. 9.[2019湖北省黃岡中學(xué)質(zhì)檢]如圖甲所示,絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán),在圓環(huán)的正上方放置一個螺線管,在螺線管中通入如圖乙所示的電流,電流從螺線管a端流入為正,以下說法正確的是( ) A.從上往下看,0~1 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向 B.0~1 s內(nèi)圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢 C.3 s末圓環(huán)對桌面的壓力小于圓環(huán)的重力 D.1~2 s內(nèi)和2~3 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反 答案:A 解析:由題圖乙知,0~1 s內(nèi)螺線管中電流逐漸增大,穿過圓環(huán)向上的磁通量增大,由楞次定律知,從上往下看,0~1 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向,圓環(huán)中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場向下,圓環(huán)有縮小的趨勢,選項A正確、B錯誤;同理可得1~2 s內(nèi)和2~3 s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相同,選項D錯誤;3 s末電流的變化率為0,螺線管中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為0,在圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)的重力,選項C錯誤. 10. [2019河北省定州中學(xué)檢測](多選)如圖所示,間距為L、電阻不計的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接,導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)使金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動,若在整個運(yùn)動過程中通過金屬棒的電荷量為q.下列說法正確的是( ) A.金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動 B.整個過程中金屬棒克服安培力做的功為mv C.整個過程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為 D.整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mv 答案:BC 解析:金屬棒向右運(yùn)動,切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I==,金屬棒受到的安培力水平向左,大小為F=BIL=,金屬棒在安培力作用下做減速運(yùn)動,速度變小,安培力變小,加速度變小,選項A錯.直到速度減小到0,安培力變?yōu)?,金屬棒停止運(yùn)動,此過程根據(jù)動能定理,金屬棒克服安培力做的功等于減少的動能,即mv,選項B對.通過金屬棒的電荷量q=Δt=Δt=Δt==B,可得位移x=,選項C對.整個電路即金屬棒和電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于克服安培力做的功,即mv,所以電阻R上產(chǎn)生的熱量小于mv,選項D錯. 11.(多選)在水平放置的兩條平行光滑直導(dǎo)軌上有一垂直其放置的金屬棒ab,勻強(qiáng)磁場與軌道平面垂直,磁場方向如圖所示,導(dǎo)軌接有兩定值電阻及電阻箱R,R1=5 Ω,R2=6 Ω,其余電阻不計.電路中的電壓表量程為0~10 V,電流表的量程為0~3 A,現(xiàn)將R調(diào)至30 Ω,用F=40 N的水平向右的力使ab垂直導(dǎo)軌向右平移,當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,兩電表中有一表正好達(dá)到滿偏,而另一表未達(dá)到滿偏.則下列說法正確的是( ) A.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,電流表滿偏 B.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,電壓表滿偏 C.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,棒ab的速度是1 m/s D.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,棒ab的速度是2 m/s 答案:BC 解析:假設(shè)電壓表滿偏,則通過電流表的電流為I==2 A<3 A.所以電壓表可以滿偏,此時電流表的示數(shù)為2 A,故A錯誤,B正確;棒ab勻速運(yùn)動時,水平拉力F與安培力大小相等,則有FA=F=BIL,得BL==20 N/A,感應(yīng)電動勢E=U+I(xiàn)R1=(10+25) V=20 V,又E=BLv,則得v== m/s=1 m/s,故C正確,D錯誤. 12.(多選)如圖甲所示,發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具,它在飛起時能夠持續(xù)發(fā)光.某同學(xué)對竹蜻蜓的電路作如下簡化:如圖乙所示,半徑為L的導(dǎo)電圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動(俯視).圓環(huán)上接有電阻均為r的三根金屬輻條OP、OQ、OR,輻條互成120角.在圓環(huán)左半部分張角也為120角的范圍內(nèi)(兩條虛線之間)分布著垂直圓環(huán)平面向下磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,在轉(zhuǎn)軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過電刷M、N與一個LED燈相連.假設(shè)LED燈電阻為r,其他電阻不計,從輻條OP進(jìn)入磁場開始計時.下列說法中正確的是( ) A.在輻條OP轉(zhuǎn)過120的過程中,O、P兩端電壓U=BL2ω B.OP轉(zhuǎn)過120的過程中通過LED燈的電流I= C.整個裝置消耗的電能Q= D.增加導(dǎo)電圓環(huán)的直徑可以使LED燈發(fā)光時更亮 答案:BCD 解析:輻條OP進(jìn)入磁場勻速轉(zhuǎn)動時有E=BL,在電路中OP相當(dāng)于內(nèi)阻為r的電源,另外兩根金屬輻條和LED燈并聯(lián),故而電路的總電阻R=,OP兩端的電壓為電源的路端電壓U==,流過LED燈的電流是I==,A錯誤,B正確;整個裝置消耗的電能Q=t==,C正確;由LED燈中電流為I=知,增大角速度、增大磁惑應(yīng)強(qiáng)度、增加導(dǎo)電圓環(huán)的直徑、減小輻條的電阻和LED燈的電阻均可以使LED燈變得更亮,故D正確. 13. (多選)如圖所示,兩半徑為r的圓弧形光滑金屬導(dǎo)軌置于沿圓弧徑向的磁場中,磁場方向與軌道平面垂直.導(dǎo)軌間距為L,一端接有電阻R,導(dǎo)軌所在位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,將一質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒PQ從圖示位置(導(dǎo)軌的半徑與豎直方向的夾角為θ)由靜止釋放,導(dǎo)軌及金屬棒電阻均不計,下列判斷正確的是( ) A.導(dǎo)體棒PQ有可能回到初始位置 B.導(dǎo)體棒PQ第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)時速度最大 C.導(dǎo)體棒PQ從靜止到最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mgr(1-cosθ) D.導(dǎo)體棒PQ由靜止釋放到第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程中,通過R的電荷量 答案:CD 解析:導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中不斷克服安培力做功,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,因此導(dǎo)體棒不可能回到初始位置,故A錯誤;導(dǎo)體棒PQ第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)時在水平方向上所受合力與速度反向,速度不可能最大,故B錯誤;導(dǎo)體棒最后一定靜止在最低點(diǎn),根據(jù)能量守恒定律得電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱等于重力勢能的減少量,即QR=EP=mgr(1-cosθ),故C正確;導(dǎo)體棒PQ從靜止釋放到第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程中,通過R的電荷量為q==,故D正確. 課時測評 綜合提能力 課時練 贏高分 一、選擇題 1.如圖所示,用一條橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一個邊長為L的正方形,把正方形的一半固定在均勻增大的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間的變化率=k(k>0),虛線ab與正方形的一條對角線重合,導(dǎo)線的電阻率為ρ.則下列說法正確的是( ) A.線框中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 B.線框具有擴(kuò)張的趨勢 C.若某時刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則線框受到的安培力為 D.線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢差大小為 答案:C 解析:根據(jù)楞次定律,線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向沿逆時針方向,故A錯誤;B增大,穿過線框的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場為了阻礙磁通量的增加,線框有收縮的趨勢,故B錯誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E==S=L2=kL2, 因線框電阻R=ρ,那么感應(yīng)電流大小為I==,則線框受到的安培力為:F=BIL=,故C正確;由上分析,可知,ab兩點(diǎn)間的電勢差大小U=E=kL2,故D錯誤. 2. 如圖所示的直流電路中,當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時,三個燈泡L1、L2、L3的亮度關(guān)系是L1>L2>L3.電感L的電阻可忽略,D為理想二極管.現(xiàn)斷開開關(guān)S2,電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,再斷開開關(guān)S1,則斷開開關(guān)S1的瞬間,下列判斷正確的是( ) A.L1逐漸變暗,L2、L3均先變亮然后逐漸變暗 B.L2立即熄滅,L1、L3均逐漸變暗 C.L1、L2、L3均先變亮然后逐漸變暗 D.L1逐漸變暗,L2立即熄滅,L3先變亮然后逐漸變暗 答案:D 解析:當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時,三個燈泡L1、L2、L3的亮度關(guān)系是L1>L2>L3,對應(yīng)的實(shí)際功率的關(guān)系有P1>P2>P3,根據(jù)P=有R1- 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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