高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 1_4 電磁感應(yīng)的案例分析學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版選修3-2

《高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 1_4 電磁感應(yīng)的案例分析學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版選修3-2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 1_4 電磁感應(yīng)的案例分析學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版選修3-2（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1.4 電磁感應(yīng)的案例分析 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測(cè)線圈.當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其Et關(guān)系如圖147所示.如果只將刷卡速度改為，線圈中的Et關(guān)系圖可能是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000032】 圖147 【解析】　由公式E＝Blv可知，當(dāng)刷卡速度減半時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值減半，且刷卡所用時(shí)間加倍，故本題正確選項(xiàng)為D. 【答案】　D 2.如圖148所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌的兩端接有電阻R，導(dǎo)線ab能在框架上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)框架平面，當(dāng)ab勻速向右移動(dòng)時(shí)，以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 (　　) 圖148 A.導(dǎo)線ab除受拉力作用外，還受磁場(chǎng)力的作用 B.導(dǎo)線ab移動(dòng)速度越大，所需拉力越大 C.導(dǎo)線ab移動(dòng)速度一定，若將電阻阻值R增大，則拉動(dòng)導(dǎo)線ab的力可調(diào)小一些 D.只要使導(dǎo)線ab運(yùn)動(dòng)達(dá)到某一速度后，撤去外力，導(dǎo)線ab也能在框架上維持勻速運(yùn)動(dòng) 【解析】　當(dāng)ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力等于安培力，即F＝F安＝BIL＝BL＝.故A、B、C正確；當(dāng)撤去外力后，導(dǎo)線框在安培力作用下做減速運(yùn)動(dòng)，直至停止，故D錯(cuò)誤. 【答案】　D 3.(多選)如圖149所示，阻值為R的金屬棒從圖示ab位置分別以v1、v2的速度沿光滑導(dǎo)軌(電阻不計(jì))勻速滑到a′b′位置，若v1∶v2＝1∶2，則在這兩次過(guò)程中(　　) 圖149 A.回路電流I1∶I2＝1∶2 B.產(chǎn)生的熱量Q1∶Q2＝1∶2 C.通過(guò)任一截面的電荷量q1∶q2＝1∶2 D.外力的功率P1∶P2＝1∶2 【解析】　感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BLv，感應(yīng)電流I＝＝，大小與速度成正比，產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝＝v，B、L、L′、R是一樣的，兩次產(chǎn)生的熱量比等于運(yùn)動(dòng)速度比；通過(guò)任一截面的電荷量q＝It＝＝，與速度無(wú)關(guān)，所以這兩個(gè)過(guò)程中，通過(guò)任一截面的電荷量之比應(yīng)為1∶1；金屬棒運(yùn)動(dòng)中受磁場(chǎng)力的作用，為使棒勻速運(yùn)動(dòng)，外力大小要與磁場(chǎng)力相等，則外力的功率P＝Fv＝BILv＝，其中B、L、R大小相等，外力的功率與速率的平方成正比，所以外力的功率之比應(yīng)為1∶4. 【答案】　AB 4.(多選)如圖1410所示，金屬桿ab以恒定的速率v在光滑平行導(dǎo)軌上向右滑行，設(shè)整個(gè)電路中總電阻為R(恒定不變)，整個(gè)裝置置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列敘述正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000033】 圖1410 A.ab桿中的電流與速率v成正比 B.磁場(chǎng)作用于ab桿的安培力與速率v成正比 C.電阻R上產(chǎn)生的熱功率與速率v的平方成正比 D.外力對(duì)ab桿做功的功率與速率v的平方成正比 【解析】　由E＝Blv和I＝得，I＝，所以安培力F＝BIl＝，電阻上產(chǎn)生的熱功率P＝I2R＝，外力對(duì)ab做功的功率就等于回路產(chǎn)生的熱功率. 【答案】　ABCD 5.(多選)如圖1411所示，位于同一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面，導(dǎo)軌的一端與一電阻相連；具有一定質(zhì)量的金屬桿ab放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直.現(xiàn)有一平行于導(dǎo)軌的恒力F作用于桿ab，使它由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng).桿和導(dǎo)軌的電阻、感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)均可不計(jì)，用E表示回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，I表示回路中的感應(yīng)電流，在I隨時(shí)間增大的過(guò)程中，電阻消耗的功率等于(　　) 圖1411 A.F的功率 B.安培力的功率的絕對(duì)值 C.F與安培力的合力的功率 D.IE 【解析】　ab棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，從而使ab棒在磁場(chǎng)中受到安培力作用，電路中所產(chǎn)生的電能是通過(guò)克服安培力做功實(shí)現(xiàn)的，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量，電能轉(zhuǎn)化為熱能，遵循能量守恒，所以電阻消耗的功率就是ab棒上的電功率，P熱＝P電＝IE，也就是安培力的功率，由于安培力做負(fù)功，所以應(yīng)為安培力的功率的絕對(duì)值，所以B、D選項(xiàng)正確；F做的功一部分轉(zhuǎn)化為電能，另一部分轉(zhuǎn)化為棒的動(dòng)能，故A、C選項(xiàng)錯(cuò)誤. 【答案】　BD 6.如圖1412所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)和導(dǎo)軌平面垂直，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好可沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，當(dāng)ab桿由靜止下滑一段時(shí)間后閉合S，則從S閉合開(kāi)始計(jì)時(shí)，ab桿的速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖像一定錯(cuò)誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000034】 圖1412 A　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　D 【解析】　閉合S時(shí)，ab桿受的安培力F＝BIl＝，若F＝G，則桿做勻速運(yùn)動(dòng)，vt圖如選項(xiàng)A所示；若F＞G，則桿的加速度a＝＝－g，桿做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)a＝0時(shí)，桿做勻速運(yùn)動(dòng)，vt圖如選項(xiàng)D所示；若F＜G，則桿的加速度a＝＝g－，桿做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)a＝0時(shí)，桿做勻速運(yùn)動(dòng)，vt圖如選項(xiàng)C所示. 【答案】　B 7.(2015安徽高考)如圖1413所示，abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為l，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，已知金屬桿MN傾斜放置，與導(dǎo)軌成θ角，單位長(zhǎng)度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(dòng)(金屬桿滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌接觸良好).則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000035】 圖1413 A.電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為 B.電路中感應(yīng)電流的大小為 C.金屬桿所受安培力的大小為 D.金屬桿的熱功率為 【解析】　金屬桿的運(yùn)動(dòng)方向與金屬桿不垂直，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E＝Blv(l為切割磁感線的有效長(zhǎng)度)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電路中感應(yīng)電流的大小為I＝＝＝，選項(xiàng)B正確；金屬桿所受安培力的大小為F＝BIl′＝B＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；金屬桿的熱功率為P＝I2R＝＝，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 【答案】　B 8.如圖1414所示，一個(gè)水平放置的“∠”形光滑導(dǎo)軌AOC固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，MN是粗細(xì)、材料與導(dǎo)軌完全相同的導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好.在外力作用下，導(dǎo)體棒以恒定速度v向右平動(dòng)，以導(dǎo)體棒在圖中所示位置的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E、感應(yīng)電流I、導(dǎo)體棒所受外力的功率P和回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q隨時(shí)間t變化的圖象正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000036】 圖1414 A　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　D 【解析】　若導(dǎo)軌夾角為θ，則切割磁感線的有效長(zhǎng)度為l＝vttan θ，故E＝Blv＝Bv2ttan θ，E∝t，A項(xiàng)正確；如果單位長(zhǎng)度的導(dǎo)體電阻為r，則時(shí)刻t時(shí)，總電阻R＝r＝vtr，故I＝E/R為定值，B錯(cuò)誤；外力的功率P＝F安v＝BlIv＝BIv2t，P∝t，C錯(cuò)誤；回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2Rt，Q∝t2，D錯(cuò)誤. 【答案】　A [能力提升] 9.如圖1415所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m，由距磁場(chǎng)H高處自由下落，其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，線圈開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)，直到其上邊dc剛剛穿出磁場(chǎng)時(shí)，速度減為ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的一半，磁場(chǎng)的寬度也為L(zhǎng)，則線框穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為(　　) 圖1415 A.2mgL　　 B.2mgL＋mgH C.2mgL＋mgH D.2mgL＋mgH 【解析】　設(shè)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v1，則穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度v2＝① 線框自開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)共下落高度為2L.由題意得mv＝mgH ② mv＋mg2L＝mv＋Q ③ 由①②③得Q＝2mgL＋mgH.C選項(xiàng)正確. 【答案】　C 10.如圖1416所示，MN和PQ是電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，其間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑連接.右端接一個(gè)阻值為R的定值電阻.平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從高度為h處?kù)o止釋放，到達(dá)磁場(chǎng)右邊界處恰好停止.已知金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好.則金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000037】 圖1416 A.流過(guò)金屬棒的最大電流為 B.通過(guò)金屬棒的電荷量為 C.克服安培力所做的功為mgh D.金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為(mgh－μmgd) 【解析】　金屬棒下滑到底端時(shí)的速度為v＝，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，所以流過(guò)金屬棒的最大電流為I＝，通過(guò)金屬棒的電荷量為q＝＝；克服安培力所做的功為W＝mgh－μmgd；電路中產(chǎn)生焦耳熱等于克服安培力做的功，所以金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為(mgh－μmgd).選項(xiàng)D正確. 【答案】　D 11.(2015江蘇高考)做磁共振(MRI)檢查時(shí)，對(duì)人體施加的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)會(huì)在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流.某同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對(duì)肌肉組織的影響，將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈，線圈的半徑r＝5.0 cm，線圈導(dǎo)線的截面積A＝0.80 cm2，電阻率ρ＝1.5 Ωm.如圖1417所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0.3 s內(nèi)從1.5 T均勻地減為零，求： 圖1417 (計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) (1)該圈肌肉組織的電阻R； (2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E； (3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q. 【解析】　(1)由電阻定律得R＝ρ，代入數(shù)據(jù)得R≈6103 Ω. (2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝，代入數(shù)據(jù)得E≈410－2 V. (3)由焦耳定律得Q＝Δt，代入數(shù)據(jù)得Q＝810－8 J. 【答案】　(1)6103 Ω　(2)410－2 V　(3)810－8 J 12.(2016武漢檢測(cè))如圖1418所示，用質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)Ь€做成邊長(zhǎng)為l的單匝正方形線框MNPQ，線框每一邊的電阻都相等.將線框置于光滑絕緣的水平面上.在線框的右側(cè)存在豎直方向的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)邊界間的距離為2l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在垂直MN邊的水平拉力作用下，線框以垂直磁場(chǎng)邊界的速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng).在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線框平面水平，且MN邊與磁場(chǎng)的邊界平行.求： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000038】 圖1418 (1)線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框中感應(yīng)電流的大??； (2)線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN； (3)在線框從MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到PQ邊剛穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中，水平拉力對(duì)線框所做的功W. 【解析】　(1)線框MN邊在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv 線框中的感應(yīng)電流I＝＝ (2)M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN＝E＝Blv. (3)只有MN邊在磁場(chǎng)中時(shí)，線框運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝ 此過(guò)程線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q1＝I2Rt＝ 只有PQ邊在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q2＝ 根據(jù)能量守恒定律得水平外力做的功W＝Q1＋Q2＝. 【答案】　(1)　(2)Blv　(3)