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1、2022年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 第3講 電磁感應(yīng)的綜合問題練習(xí) 一、選擇題(每題5分,共15分) 1.(xx河南六市二聯(lián),5)如圖所示,有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的半徑為r,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線環(huán)所在平面垂直,導(dǎo)線環(huán)半徑也為r,沿兩圓的圓心連線方向從左側(cè)開始勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)域,在此過程中。關(guān)于導(dǎo)線環(huán)中的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系,下列圖像中(以逆時(shí)針方向的電流為正)最符合實(shí)際的是(　　) 2.(xx北京海淀期末,9)如圖所示,固定在水平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌,間距為L(zhǎng),右端接有阻值為R的電阻,空間存在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab與固定彈簧相連,放在導(dǎo)軌上。

2、初始時(shí)刻,彈簧恰處于自然長(zhǎng)度。給導(dǎo)體棒水平向右的初速度v0,導(dǎo)體棒開始沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng),在此過程中,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。已知導(dǎo)體棒的電阻r與定值電阻R的阻值相等,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,則下列說法中正確的是(　　) A.導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)的初始時(shí)刻受到的安培力向左 B.導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)的初始時(shí)刻導(dǎo)體棒兩端的電壓U=BLv0 C.導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)后速度第一次為零時(shí),系統(tǒng)的彈性勢(shì)能Ep=m D.金屬棒最終會(huì)停在初始位置,在金屬棒整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q=m 3.(xx浙江提優(yōu)卷一,17)如圖甲所示,MN左側(cè)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)將一邊長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m、電阻為R的正方

3、形金屬線框置于該磁場(chǎng)中,使線框平面與磁場(chǎng)垂直,且bc邊與磁場(chǎng)邊界MN重合。當(dāng)t=0時(shí),對(duì)線框施加一水平拉力F,使線框由靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)t=t0時(shí),線框的ad邊與磁場(chǎng)邊界MN重合。圖乙為拉力F隨時(shí)間變化的圖線。由以上條件可知,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(　　) A. B. C. D. 二、非選擇題(15分) 4.(xx浙江課程改革協(xié)作校期中,17)如圖甲所示,空間存在一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的左邊界如虛線所示,虛線右側(cè)足夠大區(qū)域存在磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向豎直向下。在光滑絕緣水平面內(nèi)有一長(zhǎng)方形金屬線框,ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.2 m,線框質(zhì)量m=0.1 kg、電阻

4、R=0.1 Ω,在水平向右的外力F作用下,以初速度v0=1 m/s勻加速進(jìn)入磁場(chǎng),外力F大小隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示,以線框右邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí),求: (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B; (2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,通過線框截面的電荷量q; (3)若線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中F做功為WF=0.27 J,求在此過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱Q。 B組　xx模擬·提升題組 時(shí)間:20分鐘　　分值:30分 一、選擇題(每題6分,共12分) 1.(xx浙江稽陽聯(lián)考,17)如圖甲,abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框,金屬線框的質(zhì)量為m,電阻為R,在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)

5、磁場(chǎng)區(qū)域,MN和PQ是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界,并與線框的bc邊平行,磁場(chǎng)方向垂直于線框平面向里?，F(xiàn)使金屬線框從MN上方某一高度處由靜止開始下落,如圖乙是金屬線框由開始下落到bc邊剛到達(dá)勻強(qiáng)磁場(chǎng)下邊界PQ瞬間的v-t圖像,圖中字母均為已知量。重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是(　　) A.金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向沿adcba方向 B.ad邊離開磁場(chǎng)前金屬線框可能做速度大小為的勻速運(yùn)動(dòng) C.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 D.金屬線框在0~t3時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為mgv1(t2-t1)+m(-) 2.(xx浙江杭州二模,19)如圖,在豎直平面內(nèi)有一下邊水平,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R

6、的正方形導(dǎo)線框;在導(dǎo)線框下方有一上下邊界水平、寬度為d(d>L)的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。將導(dǎo)線框由靜止釋放,隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過磁場(chǎng)區(qū)域。已知下落過程中線框平面始終與磁場(chǎng)方向垂直,不計(jì)空氣阻力,則在導(dǎo)線框由靜止開始下落到完全離開磁場(chǎng)的過程中,下列v-t圖像可能正確的是(　　) 二、非選擇題(18分) 3.(xx浙江溫州十校期初,24)如圖所示,兩條互相平行且足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距為l=0.2 m,在導(dǎo)軌的一端接有阻值為R=3 Ω的電阻,在x≥0區(qū)域有一垂直水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T。一質(zhì)量m=0.1 kg,有效電阻r=2

7、 Ω的金屬棒垂直擱在導(dǎo)軌上,并以v0=20 m/s的初速度進(jìn)入磁場(chǎng),在水平拉力F的作用下做持續(xù)的勻變速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小a=2 m/s2、方向與速度方向相反。棒與導(dǎo)軌接觸良好,其余電阻均不計(jì)。求: (1)第一次電流為零時(shí)金屬棒所處的位置; (2)電流第一次減小為最大值的一半時(shí)拉力F的大小及其功率大小; (3)金屬棒開始進(jìn)入磁場(chǎng)到速度減小為零的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為1.6 J,求該過程中拉力F所做的功。 A組　xx模擬·基礎(chǔ)題組 一、選擇題 1.A　導(dǎo)線環(huán)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)回路中磁通量增加,由楞次定律可判定回路中感應(yīng)電流為逆

8、時(shí)針方向,即正方向,當(dāng)導(dǎo)線環(huán)開始出磁場(chǎng)時(shí),回路中磁通量減小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時(shí)針方向,即負(fù)方向,因此B、C錯(cuò)誤;導(dǎo)線環(huán)開始進(jìn)入磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)2r的過程中,切割的有效長(zhǎng)度逐漸增大,當(dāng)導(dǎo)線環(huán)與磁場(chǎng)圓剛要重合時(shí),切割的有效長(zhǎng)度達(dá)到最大,由E=Blv可知,回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律知電流逐漸增大,當(dāng)導(dǎo)線環(huán)與磁場(chǎng)圓剛要重合時(shí)電流達(dá)到最大,當(dāng)導(dǎo)線環(huán)開始出磁場(chǎng)時(shí),切割的有效長(zhǎng)度逐漸變小,由E=Blv可知,回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸減小,根據(jù)閉合電路的歐姆定律知電流逐漸變小,故A正確,D錯(cuò)誤。 2.AD　根據(jù)楞次定律,開始運(yùn)動(dòng)時(shí), 安培力方向向左,A項(xiàng)正確;此時(shí)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BL

9、v,而ab棒兩端電壓應(yīng)為U=·R=BLv0,B項(xiàng)錯(cuò)誤。導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng),到第一次速度為零的過程,初動(dòng)能Ek0=m,轉(zhuǎn)化成彈性勢(shì)能與電路中產(chǎn)生的焦耳熱之和,故速度第一次為零時(shí)Ep

10、1=0.2 N,線框的加速度a==2 m/s2 t=0時(shí)刻線框所受的安培力F安=BIL=,且F=0.3 N 由牛頓第二定律得:F-F安=ma 解得:B=0.5 T (2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程通過線框截面的電荷量q=t 由法拉第電磁感應(yīng)定律得:= 由閉合電路歐姆定律得:= 解得電荷量q== 由勻變速直線運(yùn)動(dòng)得:x=v0t+at2=0.75 m 解得q=0.75 C (3)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程,由能量守恒定律:WF=Q+mv2-m,v=v0+at 解得:Q=0.12 J B組　xx模擬·提升題組 一、選擇題 1.C　由右手定則或楞次定律可判斷,金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向沿

11、abcda方向,A錯(cuò);由圖乙知,金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)以速度v1勻速運(yùn)動(dòng),從bc離開磁場(chǎng)到ad離開磁場(chǎng),線框的運(yùn)動(dòng)情況可能是先減速后勻速運(yùn)動(dòng),如最后做勻速運(yùn)動(dòng),速度必為v1,B錯(cuò);正方形閉合金屬線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=v1(t2-t1),t1~t2時(shí)間內(nèi)線框做勻速運(yùn)動(dòng),由mg=得B=,C對(duì);金屬線框在0~t3時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為mgv1(t2-t1),D錯(cuò)。 2.BC　線框進(jìn)入磁場(chǎng)前,做自由落體運(yùn)動(dòng),其v-t圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線,若進(jìn)入磁場(chǎng)后恰能做勻速運(yùn)動(dòng),則從線框下邊進(jìn)入到完全進(jìn)入,v-t圖像為平行于t軸的直線,從線框完全進(jìn)入到線框下邊出磁場(chǎng)前,線框做加速度等于g的勻加速直線運(yùn)動(dòng),其v-t圖像為與

12、第一階段平行的直線,從下邊離開磁場(chǎng)到上邊離開磁場(chǎng),線框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若線框下邊進(jìn)入磁場(chǎng)后做減速運(yùn)動(dòng),則是做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),完全進(jìn)入后做加速度等于g的勻加速直線運(yùn)動(dòng),離開磁場(chǎng)時(shí)做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤;若線框下邊進(jìn)入磁場(chǎng)過程做加速運(yùn)動(dòng),則是做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),完全進(jìn)入后做加速度等于g的勻加速直線運(yùn)動(dòng),離開磁場(chǎng)時(shí)可能做勻速運(yùn)動(dòng),也可能做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),還可能做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B、C正確。 二、非選擇題 3.答案　見解析 解析　(1)由E=Blv,I==可知 若I=0,則v=0 故x==100 m (2)電流最大值Im= 若I=,則速度v==10 m/s 安培力F安=BIl==0.02 N 電流第一次減小為最大值的一半時(shí),棒仍向右運(yùn)動(dòng),有 F+F安=ma 故F=0.18 N 則P=Fv=1.8 W (3)由動(dòng)能定理可知 WF-W克安=0-m 其中W克安=Q總 Q總=QR= J 故WF=- J