驕子之路2016屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 9.3法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用課時強化作業(yè)

1、課時強化作業(yè)三十九法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用一、選擇題1矩形導(dǎo)線框abcd(如圖甲)放在勻強磁場中，磁感線方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強度B隨時間變化的圖象如圖乙所示t0時刻，磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里若規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流逆時針方向為正，則在04 s時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電流I以及線框的ab邊所受安培力F隨時間變化的圖象為(安培力取向上為正方向)()解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律知，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I，在01 s內(nèi)，由題圖乙知不變，故I的大小也不變，由楞次定律知，感應(yīng)電流方向由ab，同理分析，在1 s2 s內(nèi)，I的大小仍不變，方向仍由ab，故A、B錯；由左手定則知，01 s內(nèi)線框ab邊所受

2、安培力F向上，且由FBIlab知，I、lab不變，B均勻減小，因此F也均勻減小，D錯，C項正確答案：C2(2013年新課標(biāo)全國卷)如圖，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a點接觸，構(gòu)成“V”字形導(dǎo)軌空間存在垂直于紙面的均勻磁場用力使MN向右勻速運動，從圖示位置開始計時，運動中MN始終與bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸下列關(guān)于回路中電流i與時間t的關(guān)系圖線，可能正確的是()解析：設(shè)金屬棒MN向右勻速運動的速度為v，金屬棒MN距a的距離為l0，金屬棒的電阻率為，金屬棒的橫截面積為S，bac2，在t時刻MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2Bv(vtl0)tan，回路

3、的總電阻R，由I可得I，由此式可知電流I不隨時間變化，故選項A正確答案：A3如圖，光滑斜面的傾角為，斜面上放置一矩形導(dǎo)體線框abcd，ab邊的邊長為l1，bc邊的邊長為l2，線框的質(zhì)量為m，電阻為R，線框通過絕緣細(xì)線繞過光滑的滑輪與重物相連，重物質(zhì)量為M，斜面上ef線(ef平行底邊)的右方有垂直斜面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，如果線框從靜止開始運動，進(jìn)入磁場的最初一段時間是做勻速運動的，且線框的ab邊始終平行底邊，則下列說法正確的是()A線框進(jìn)入磁場前運動的加速度為B線框進(jìn)入磁場時勻速運動的速度為C線框做勻速運動的總時間為D該勻速運動過程產(chǎn)生的焦耳熱為(Mgmgsin)l2解析：以整體為研

4、究對象，線框進(jìn)入磁場前運動的加速度為a，A錯誤；線框進(jìn)入磁場時由平衡條件得：MgmgsinBIl1.I，v，B錯誤；t，C錯誤；由能量守恒可知D正確答案：D4如圖所示的兩條平行虛線之間存在勻強磁場，虛線的距離為l，磁場方向垂直紙面向里，abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ab與dc間的距離也為l，t0時刻，dc邊與磁場區(qū)域邊界重合，如圖所示現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域取沿adcba的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線可能是()解析：進(jìn)入磁場的過程，穿過閉合線圈的磁通量增加，產(chǎn)生逆時針方向(負(fù)方向)的感應(yīng)電流，切割磁感線的有效長度

5、減小，感應(yīng)電流減小；出磁場過程，穿過閉合線圈的磁通量減小，產(chǎn)生順時針方向(正方向)的感應(yīng)電流，切割磁感線的有效長度減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流減小答案：A5.如圖所示，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于豎直平面內(nèi)的形框，水平導(dǎo)體棒MN可沿兩側(cè)足夠長的光滑導(dǎo)軌下滑而不分離，除R外，裝置的其余部分電阻都可忽略不計，將導(dǎo)體棒MN無初速度釋放，要使電流穩(wěn)定后R的熱功率變?yōu)樵瓉淼膬杀?，其他條件不變的情況下，可以采用的辦法有()A導(dǎo)體棒MN質(zhì)量不變，形框?qū)挾葴p為原來的B電阻R變?yōu)樵瓉淼囊话隒磁感應(yīng)強度B變?yōu)樵瓉淼谋禗導(dǎo)體棒MN質(zhì)量增加為原來的2倍解析：導(dǎo)體棒下滑，穩(wěn)定后熱功率等于機械功率，安培力和重力為一對平衡力，則

6、有mgBILP機mgv當(dāng)形框?qū)挾茸優(yōu)樵瓉淼臅r，則有穩(wěn)定后的速度v2v則功率P2P機，故選項A正確；當(dāng)電阻R變?yōu)樵瓉淼臅r，速度變?yōu)樵瓉淼模β首優(yōu)樵瓉淼?，故選項B錯誤；磁感應(yīng)強度變?yōu)樵瓉淼谋?，速度變?yōu)樵瓉淼?，功率變?yōu)樵瓉淼?，選項C錯誤；導(dǎo)體棒的質(zhì)量增加為原來的2倍，速度變?yōu)樵瓉淼?倍，功率變?yōu)樵瓉淼?倍，故選項D錯誤答案：A6(2013年山東卷)將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi)回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強磁場中回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場，以向里為磁場的正方向，其磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的圖象如圖乙所示用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確

7、反映F隨時間t變化的圖象是()解析：根據(jù)B t圖象可知穿過線圈的磁通量在前時間內(nèi)先向里減小再向外增加，根據(jù)楞次定律可知，該段時間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向沿順時針，由法拉第電磁感應(yīng)定律EnSkS，根據(jù)B t圖象知，該總時間內(nèi)圖線的斜率不變，因線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小恒定，由閉合電路歐姆定律得通過ab邊的電流大小恒定，根據(jù)左手定則知，ab邊所受的安培力方向向左，為負(fù)值，由FBIL知，導(dǎo)線受到的安培力大小不變，穿過線圈的磁通量在后時間內(nèi)先向外減小再向里增加，根據(jù)楞次定律知線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向沿逆時針，同理可得電流大小恒定，根據(jù)左手定則知ab邊受到的安培力方向向右，為正值，由FBIL得導(dǎo)線受到的

8、安培力大小不變，故選項B正確答案：B7.如圖所示，在水平桌面上放置兩條相距l(xiāng)、電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌ab、cd，阻值為R的電阻與導(dǎo)軌的a、c端相連質(zhì)量為m、電阻不計的滑桿MN垂直于導(dǎo)軌并可在導(dǎo)軌上滑動整個裝置放置于豎直方向的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度的大小為B.滑桿的中點系一不可伸長的輕繩，繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與另一質(zhì)量也為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)現(xiàn)從靜止開始釋放物塊，若當(dāng)物塊下落高度h時恰好達(dá)到最大速度，用g表示重力加速度，則()A物塊最大速度為B物塊最大速度為C在此過程中電阻R放出的熱量為D物塊達(dá)到最大速度時刻，電阻R消耗的功率為解析：當(dāng)繩上的拉力與物塊的重力相等時，物塊的

9、速度最大，此時MN桿受到的安培力等于物塊的重力，即mg，所以vm，此時R消耗的功率PF安vmmgvm，選項B、D正確；根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律得mghQ2mv，則Q，選項C也正確答案：BCD8(2014年四川卷)如圖所示，不計電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很小質(zhì)量為0.2 kg的細(xì)金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為1 m的正方形，其有效電阻為0.1 .此時在整個空間加方向與水平面成30角且與金屬桿垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律是B(0.40.2t)T，圖示磁場方向為正方向框、擋板和桿不計形變則()At1 s

10、時，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DBt3 s時，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CCt1 s時，金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1 NDt3 s時，金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2 N解析：由于磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律B(0.40.2t) T可知，在t1 s時穿過金屬桿與金屬框圍成的平面的磁通量向下且在減小，由楞次定律可知金屬桿CD中的感應(yīng)電流的方向從C到D，故選項A正確；t3 s時穿過金屬桿與金屬框圍成平面的磁通量向上且增大，根據(jù)楞次定律可知，金屬桿CD中感應(yīng)電流的方向從C到D，故選項B錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，在t1 s時回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小ELsin300.1 V根據(jù)閉合電路歐姆定

11、律和電路串并聯(lián)知識可得，流經(jīng)金屬桿CD的電流大小I1 A，根據(jù)平衡條件可知，在t1 s時擋板P對金屬桿CD產(chǎn)生的彈力為FBItsin300.211 N0.1 N又根據(jù)牛頓第三定律可得，在t1 s時，金屬桿對擋板P產(chǎn)生的壓力為0.1 N，故選項C正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，在t3 s時，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小EL2sin300.1 V，由閉合電路歐姆定律和電路串并聯(lián)電路知識可得，流經(jīng)CD桿的電流大小為I1 A，由平衡條件可知，在t3 s時擋板H對金屬桿CD產(chǎn)生的彈力大小FBILsin300.1 N，由牛頓第三定律可知，在t3 s時，金屬桿CD對擋板H產(chǎn)生的壓力大小為0.1 N，故選項D

12、錯誤答案：AC9如圖所示，勻強磁場方向豎直向下，磁感應(yīng)強度大小為B，在磁場中水平固定一個V字形金屬框架CAD，已知A，導(dǎo)體棒MN在框架上從A點開始在外力F作用下，沿垂直MN方向以速度v勻速向右平移，平移過程中導(dǎo)體棒和框架始終接觸良好，且構(gòu)成等腰三角形回路已知導(dǎo)體棒與框架的材料和橫截面積均相同，其單位長度的電阻均為R，導(dǎo)體棒和框架均足夠長，導(dǎo)體棒運動中始終與磁場方向垂直關(guān)于回路中的電流I、電功率P、通過導(dǎo)體棒橫截面的電荷量q和外力F這四個物理量隨時間t的變化圖象，下列圖象中正確的是()解析：t時刻，導(dǎo)體棒MN向右移動的距離為vt，其接入電路的長度為2vttan，框架接入電路的長度為，此時的感應(yīng)電

13、動勢為E2Bv2ttan，總電阻為R總R，電流I，為一常數(shù)，選項A正確；功率PI2R總，代入可得P與t成正比，選項B錯誤；電荷量qIt，與時間t成正比，選項C錯誤；外力F等于安培力為BI，與時間t成正比，選項D正確答案：AD10如圖a所示，在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為m的單匝均勻正方形銅線框，邊長為a，在1位置以速度v0進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場并開始計時t0，若磁場的寬度為b(b3a)，在3t0時刻線框到達(dá)2位置速度又為v0并開始離開勻強磁場此過程中vt圖象如圖b所示，則()At0時，線框右側(cè)邊MN的兩端電壓為Bav0B在t0時刻線框的速度為v0C線框完全離開磁場的瞬間(位置3)的速度一

14、定比t0時刻線框的速度大D線框從進(jìn)入磁場(位置1)到完全離開磁場(位置3)的過程中產(chǎn)生的電熱為2Fb解析：在t0時，MN邊切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為EBav0，由閉合電路歐姆定律，可知MN兩端電壓UMNEBav0，故選項A錯誤；線框從t0到tt0時間內(nèi)線框做加速度減小的減速運動，由vt圖象可知，在0t0時間內(nèi)其平均加速度大小：a，在t03t0時間內(nèi)其加速度大小：a，故a，在0t0時間內(nèi)：vv0vt，得vv0t，故選項B錯誤；由vt圖象可知線框在位置2時的速度等于位置1時的速度，由對稱性可知線框到達(dá)位置3時的速度等于t0時刻的速度，選項C錯誤；線框由1位置到完全進(jìn)入磁場過程，由功能關(guān)系FaW安

15、mv2mv，從t0時刻到3t0時刻，由功能關(guān)系有：F(ba)mvmv2.整個過程產(chǎn)生的焦耳熱Q2W安2Fb，故選項D正確答案：D二、非選擇題11如圖所示，固定在勻強磁場中的水平導(dǎo)軌ab、cd的間距L10.5 m，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離為L20.8 m，整個閉合回路的電阻為R0.2 ，磁感應(yīng)強度為B01 T的勻強磁場豎直向下穿過整個回路ad桿通過滑輪和輕繩連接著一個質(zhì)量為m0.04 kg的物體，不計一切摩擦，現(xiàn)使磁場以0.2 T/s的變化率均勻地增大求：(1)金屬棒上電流的方向；(2)感應(yīng)電動勢的大??；(3)物體剛好離開地面的時間(g10 m/s2)解析：(1)由楞次定律可以判斷，金屬棒

16、上的電流由a到d.(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得：ES0.08 V.(3)物體剛要離開地面時，其受到的拉力Fmg而拉力F又等于棒所受的安培力即mgF安BIL1其中BB0tI解得t5 s.答案：(1)由a到d(2)0.08 V(3)5 s12(2013年新課標(biāo)全國卷)如圖，兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為，間距為L.導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器，電容為C.導(dǎo)軌處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒，棒可沿導(dǎo)軌下滑，且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g.忽略所有電阻讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下

17、滑，求：(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系；(2)金屬棒的速度大小隨時間變化的關(guān)系解析：(1)設(shè)金屬棒下滑的速度大小為v，則感應(yīng)電動勢為EBLv平行板電容器兩極板之間的電勢差為UE設(shè)此時電容器極板上積累的電荷量為Q，按定義有C聯(lián)立式得QCBLv.(2)設(shè)金屬棒的速度大小為v時經(jīng)歷的時間為t，通過金屬棒的電流為i，金屬棒受到的磁場的作用力方向沿導(dǎo)軌向上，大小為f1BLi設(shè)在時間間隔(t，tt)內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為Q，按定義有iQ也是平行板電容器兩極板在時間間隔(t，tt)內(nèi)增加的電荷量由式得QCBLv式中，v為金屬棒的速度變化量按定義有a金屬棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小為

18、f2N式中，N是金屬棒對于導(dǎo)軌的正壓力的大小，有Nmgcos金屬棒在時刻t的加速度方向沿斜面向下，設(shè)其大小為a，根據(jù)牛頓第二定律有mgsinf1f2ma聯(lián)立至式得ag由式及題設(shè)可知，金屬棒做初速度為零的勻加速運動t時刻金屬棒的速度大小為vgt.答案：(1)CBLv(2)gt13(2014年天津卷)如圖所示，兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角30的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計，間距L0.4 m導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN，中的勻強磁場方向垂直斜面向下，中的勻強磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B0.5 T在區(qū)域中，將質(zhì)量m10.1 kg，電阻R10.1 的金屬條ab放在導(dǎo)軌上，ab剛好不下滑然后，在區(qū)域中將質(zhì)量m20.4 kg，電阻R20.1 的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上，由靜止開始下滑cd在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，取g10 m/s2.問：(1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向；(2)ab剛要向上滑動時，cd的速度v多大？(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中，cd滑動的距離x3.8 m，此過程中