【全程复习方略】高考物理二轮复习 课时冲关练 5.10电磁感应规律及其应用（A卷）.doc

电磁感应规律及其应用(a卷)(45分钟，100分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分。每小题只有一个选项正确)1.直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片p向右移动时，电源的()a.总功率一定减小b.效率一定减小c.内部损耗功率一定增大d.输出功率一定先增大后减小【解析】选a。滑片p向右移动时外电路电阻r外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由p总=ei可得p总减小，故选项a正确；根据=r外r外+r=11+rr外可知选项b错误；由p内=i2r可知，选项c错误；由p输-r外图像，因不知道r外的初始值与r的关系，所以无法判断p输的变化情况，选项d错误。【加固训练】小灯泡通电后其电流i随所加电压u变化的图线如图所示，p为图线上一点，pn为图线过p点的切线，pq为u轴的垂线，pm为i轴的垂线。则下列说法中不正确的是()a.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大b.对应p点，小灯泡的电阻为r=u1i2c.对应p点，小灯泡的电阻为r=u1i2-i1d.对应p点，小灯泡的功率为图中矩形pqom所围的面积【解析】选c。随着所加电压的增大，灯丝温度升高，小灯泡的电阻增大，选项a正确；对应p点，由欧姆定律，小灯泡的电阻为r=u1i2，选项b正确、c错误；根据电功率定义式p=ui，对应p点，小灯泡的功率为图中矩形pqom所围的面积，选项d正确。故本题选c。2.(2014杭州模拟)如图所示，电源电动势为e，内阻为r。电路中的r2、r3分别为总阻值一定的滑动变阻器，r0为定值电阻，r1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。当开关s闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是()a.只逐渐增大r1的光照强度，电阻r0消耗的电功率变大，电阻r3中有向上的电流b.只调节电阻r3的滑动端p2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻r3中有向上的电流c.只调节电阻r2的滑动端p1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动d.若断开开关s，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动【解析】选a。只逐渐增大r1的光照强度，电阻r1减小，总阻值减小，由i=er+r可知总电流i变大，所以电阻r0消耗的电功率变大，电容器两端的电压变大，处于充电状态，又因为电容器下极板带正电，所以通过电阻r3的电流向上，故选项a正确；只调节电阻r3的滑动端p2向上端移动时，由于其与电容器连接，相当于导线，故电流没有变化，故选项b错误；只调节电阻r2的滑动端p1向下端移动时，电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，由e=ud可知，微粒受到的电场力变大，即向上运动，故选项c错误；若断开开关s，电源与电路断开，电容器相当于电源，通过电路放电，电容器所带电荷量变小，微粒所受电场力变小，微粒向下运动，故选项d错误。3.如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为21。用一沿导轨方向的恒力f水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后()a.金属棒ab、cd都做匀速运动b.金属棒ab上的电流方向是由a向bc.金属棒cd所受安培力的大小等于2f3d.两金属棒间距离保持不变【解析】选c。对两金属棒ab、cd进行受力和运动分析可知，两金属棒最终将做加速度相同的匀加速直线运动，且金属棒ab速度小于金属棒cd速度，所以两金属棒间距离是变大的，由楞次定律判断金属棒ab上的电流方向是由b到a，a、b、d错误；以两金属棒整体为研究对象有：f=3ma，隔离金属棒cd分析：f-f安=ma，可求得金属棒cd所受安培力的大小f安=23f，c正确。【总结提升】导体棒切割问题的处理思路(1)基本方法：用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。求回路中的电流。分析研究导体受力情况。列动力学方程或平衡方程求解。(2)受力情况、运动情况的动态分析：4.(2014温州二模)如图所示为三个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为b，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为l，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为l的正方形导体线框，总电阻为r，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力f使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势e为正，磁感线垂直纸面向里时的磁通量为正值，外力f向右为正。则以下能反映线框中的磁通量、感应电动势e、外力f和电功率p随时间变化规律图像的是()【解析】选d。在0lv时间内，磁通量=blvt，为负值逐渐增大；当t=3l2v时磁通量为零，当t=2lv时，磁通量=bl2为最大正值，由此可知选项a错误；在0lv时间内，由法拉第电磁感应定律可知e=blv，为负值，在lv2lv时间内，感应电动势e=2blv，为正值，故选项b错误；在0lv时间内，由法拉第电磁感应定律可知e=blv，所以外力f=f安=b2l2vr，其功率为p=fv=b2l2v2r，在lv2lv时间内，感应电动势e=2blv，外力f=f安=4b2l2vr，其功率为p=fv=4b2l2v2r，故选项c错误，d正确。二、不定项选择题(本题共3小题，每小题7分，共21分。每小题至少一个选项正确)5.如图所示，c1=6f，c2=3f，r1=3，r2=6，电源电动势e=18v，内阻不计。下列说法正确的是()a.开关s断开时，a、b两点电势相等b.开关s闭合后，a、b两点间的电流是2ac.开关s断开时c1带的电荷量比开关s闭合后c1带的电荷量大d.不论开关s断开还是闭合，c1带的电荷量总比c2带的电荷量大【解析】选b、c。s断开时外电路处于断路状态，两电阻中无电流通过，电阻两端电势相等，由图知a点电势与电源负极电势相等，而b点电势与电源正极电势相等，a错误；s断开时两电容器两端电压都等于电源电动势，而c1c2，由q=cu知此时q1q2，当s闭合时，稳定状态下c1与r1并联，c2与r2并联，电路中电流i=er1+r2=2a，此时两电阻两端电压分别为u1=ir1=6v，u2=ir2=12v，则此时两电容器所带电荷量分别为q1=c1u1=3.610-5c，q2=c2u2=3.610-5c，对电容器c1来说，s闭合后其两端电压减小，所带电荷量也减小，故b、c正确，d错误。6.(2014衢州二模)如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d，极板面积为s，这两个电极与定值电阻r相连。在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为b。发电导管内有电阻率为的高温电离气体，气体以速度v向右流动，并通过专用管道导出。由于运动的电离气体受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势。下列说法中正确的是()a.发电导管的内阻r=dsb.流过电阻r的电流方向为bac.发电导管产生的电动势为bdvd.电阻r消耗的电功率为b2d2v2r【解析】选a、c。由电阻的决定式可知选项a正确；由左手定则可知电离气体中的正离子向上侧面聚集，上侧面相当于电源的正极，故流过电阻r的电流方向为ab，选项b错误；对于某个气体离子受力分析，由电场力等于洛伦兹力可知，qud=bqv，解得发电导管产生的电动势为bdv，选项c正确；由于发电导管有内阻，故电阻r消耗的电功率一定小于b2d2v2r，选项d错误。7.如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为r，在金属线框的下方有一匀强磁场区域，mn和pq是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向垂直于线框平面向里。现使金属线框从mn上方某一高度处由静止开始下落，图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v-t图像，图像内数据均为已知量。重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是()a.金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcba方向b.金属线框的边长为v1(t2-t1)c.磁场的磁感应强度为1v1(t2-t1)mgrv1d.金属线框在0t4的时间内所产生的热量为mgv1(t2-t1)+12m(v32-v22)【解析】选b、c。由楞次定律可知金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿abcda方向，a错误；由图乙可知，金属线框进入磁场过程中是做匀速直线运动，速度为v1，运动时间为t2-t1，所以金属线框的边长：l=v1(t2-t1)，b正确；在金属线框进入磁场的过程中，金属线框所受安培力等于重力：mg=bil，i=，解得：b=1v1(t2-t1)mgrv1，c正确；金属线框只在进入和穿出磁场时产生焦耳热，即在t1t2、t3t4两个时间段内产生的热量：q=2mgl+12m(v32-v22)=2mgv1(t2-t1)+ 12m(v32-v22)，故d错误。【加固训练】(多选)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为l，底端接阻值为r的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻r外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则()a.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gb.金属棒向下运动时，流过电阻r的电流方向为abc.金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为f=b2l2vrd.电阻r上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量【解析】选a、c。在释放的瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力，故加速度等于重力加速度g，a正确；由右手定则可得，电流的方向从b到a，b错误；当速度为v时，产生的电动势为e=blv，受到的安培力为f=bil，计算可得f=b2l2vr，c正确；在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、重力势能和内能的相互转化，d错误。三、计算题(本题共3小题，共51分。需写出规范的解题步骤)8.(16分)(2013重庆高考)小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为g1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计。直铜条ab的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为r。若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为g2，铜条在磁场中的长度为l。(1)判断铜条所受安培力的方向，g1和g2哪个大？(2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小。【解题指南】解答本题可按以下思路进行分析：(1)右手定则判感应电流方向，左手定则判安培力方向。(2)根据法拉第电磁感应定律求感应电动势。(3)结合闭合电路的欧姆定律及安培力公式求解。【解析】(1)铜条竖直向下运动，由右手定则可知铜条中感应电流方向由ba，由左手定则，可知铜条所受f安的方向竖直向上。(3分)对磁铁受力分析，开始时：g1=mg(2分)铜条向下运动时：g2=mg+f安(2分)故g2g1(1分)(2)由(1)可得f安=g2-g1(2分)又f安=bil(2分)由闭合电路的欧姆定律i=er(1分)由法拉第电磁感应定律e=blv(1分)联立以上各式，解得b=1l(g2-g1)rv(2分)答案：(1)竖直向上g2g1(2)g2-g11l(g2-g1)rv9.(16分)(2014宁波二模)足够长的平行金属导轨ab、cd放置在水平面上，处在磁感应强度b=1.00t的竖直方向的匀强磁场中，导轨间连接阻值为r=0.30的电阻，质量m=0.5kg的金属棒ef与bc紧贴在导轨上，处于两导轨间的长度l=0.40m、电阻r=0.10，如图所示。在水平恒力f作用下金属棒ef由静止开始向右运动，其运动距离与时间的关系如下表所示。导轨与金属棒ef间的动摩擦因数为0.3，导轨电阻不计，g=10m/s2。求：时间t/s0.01.02.03.04.05.06.07.0运动距离x/m0.00.62.04.36.89.311.814.3(1)在4.0s时间内，通过金属棒截面的电荷量q。(2)水平恒力f。(3)庆丰同学在计算7.0s时间内，整个回路产生的焦耳热q时，是这样计算的：先算7.0s内的电荷量，再算电流i=qt，再用公式i2rt计算出焦耳热。请你简要分析这样做是否正确？认为正确的，请算出结果；认为错误的，请用自己的方法算出7.0s时间内，整个回路产生的焦耳热q。【解析】(1)金属棒产生的平均感应电动势e=t=blxt(1分)平均电流i=er+r(1分)电荷量q=it=6.8c(2分)(2)由表中数据可知3.0s以后棒ef做匀速直线运动v=xt=2.5m/s(1分)对棒由平衡条件得：f-f-bil=0(2分)由i=er+r，e=blv(2分)解得f=bil+f=2.5n(2分)(3)庆丰同学用电流的平均值计算焦耳热是错误的，(2分)根据能量转化和守恒定律有fx-mgx-q=12mv2(2分)解得q=12.7j(1分)答案：(1)6.8c(2)2.5 n(3)见解析10.(19分)(2014台州二模)如图所示，线圈焊接车间的传送带不停地传送边长为l(l为未知量)，质量为4kg，电阻为5的正方形单匝金属线圈，线圈与传送带之间的动摩擦系数=32。传送带总长8l，与水平面的夹角为=30，始终以速度2m/s匀速运动。在传送带的左端虚线位置将线圈无初速度地放到传送带上，经过一段时间后，线圈达到与传送带相同的速度，线圈运动到传送带右端掉入材料筐中(图中材料筐未画出)，已知当一个线圈刚好开始匀速运动时，一个线圈恰好放到传送带上。线圈匀速运动时，相邻两个线圈的间隔也为l。线圈运动到传送带中点开始通过一固定的匀强磁场，磁感应强度为5t、磁场方向垂直传送带向上，匀强磁场区域宽度与传送带相同，沿传送带运动方向的长度为3l。重力加速度g=10m/s2。求：(1)正方形线圈的边长l。(2)每个线圈通过磁场区域产生的热量q。(3)在一个线圈通过磁场的过程，电动机对传送带做功的功率p。【解析】(1)每个线圈从投放到相对传送带静止，运动的距离是一样的。设投放的时间间隔为t，则v -t图像如图所示。在t时间内，传送带的位移为x传=vt(1分)线圈加速过程的位移x线=v2t(1分)可得2l=vtv=at(1分)线圈加速过程：由f-mgsin=ma(1分)f=mgcos(1分)可得：a=2.5m/s2，t=0.8s，l=0.8m(1分)线圈匀速运动时，相邻两个线圈的间隔为l与线圈的边长相等，由图可以看出线圈的边长与线圈加速过程走过的距离相同，所以线