物理一輪復(fù)習(xí)精練精析《金學(xué)案》（粵教）：電磁感應(yīng)與力學(xué)的綜合

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第4課電磁感應(yīng)與力學(xué)的綜合題號12345678910答案一、單項選擇題1．如圖所示，在一勻強磁場中有一U型導(dǎo)線框bacd，線框處于水平面內(nèi),磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿,它可以在ab、cd上無摩擦地滑動,桿ef及線框中導(dǎo)體的電阻都可不計．開始時，給ef一個向右的初速度,則（）A．ef將減速向右運動，但不是勻減速B．ef將勻速向右運動，最后靜止C．ef將勻速向右運動D．ef將做往復(fù)運動解析:桿ef向右運動，所受安培力F＝BIl＝Bleq\f(Blv,R)＝eq\f（B2l2v，R），方向向左，故桿做減速運動;v減小，F(xiàn)減小,桿做加速度逐漸減小的減速運動，A項正確．答案：A2．如圖所示,電阻為R,導(dǎo)線電阻均可忽略，ef是一電阻可不計的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸,又能沿足夠長的框架無摩擦下滑,整個裝置放在與框架垂直的勻強磁場中，當導(dǎo)體棒ef從靜止下滑一段時間后閉合開關(guān)S，則S閉合后()A．導(dǎo)體棒ef的加速度一定大于gB．導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于gC．導(dǎo)體棒ef最終速度隨S閉合時刻的不同而不同D．導(dǎo)體棒ef的機械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒解析：開關(guān)閉合前，導(dǎo)體棒只受重力而加速下滑,閉合開關(guān)時有一定的初速度v0，若此時F安>mg,則F安－mg＝ma。若F安<mg，則mg－F安＝ma，因為F安的大小不確定,所以導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于g、小于g、等于g，故A、B兩項錯誤．無論閉合開關(guān)時初速度多大，導(dǎo)體棒最終的安培力應(yīng)和重力平衡,故C項錯誤．根據(jù)能量守恒定律知,D項正確．答案：D3．如圖所示，水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌,左端接有電阻R，勻強磁場B豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi)，質(zhì)量一定的金屬棒PQ垂直導(dǎo)軌放置．今使棒以一定的初速度v0向右運動，當其通過位置a、b時,速率分別為va、vb,到位置c時棒剛好靜止，設(shè)導(dǎo)軌與棒的電阻均不計，a到b與b到c的間距相等，則金屬棒在由a到b和由b到c的兩個過程中（）A．回路中產(chǎn)生的內(nèi)能相等B．棒運動的加速度相等C．安培力做功相等D．通過棒橫截面積的電荷量相等解析：棒由a到b再到c的過程中，速度逐漸減小．根據(jù)E＝Blv，E減小,故I減小．再根據(jù)F＝IlB，安培力減小，根據(jù)F＝ma，加速度減小，B項錯誤．由于a與b、b與c間距相等，故從a到b安培力做的功大于從b到c安培力做的功，故A、C兩項錯誤．再根據(jù)平均感應(yīng)電動勢＝eq\f（ΔΦ，Δt)＝eq\f（BΔS,Δt）,＝，q＝Δt得q＝eq\f（BΔS，R），故D項正確．答案:D4．一個剛性矩形銅制線圈從高處自由下落,進入一水平的勻強磁場區(qū)域，然后穿出磁場區(qū)域繼續(xù)下落，如圖所示，則（)A．若線圈進入磁場過程是勻速運動，則離開磁場過程也是勻速運動B．若線圈進入磁場過程是加速運動，則離開磁場過程也是加速運動C．若線圈進入磁場過程是減速運動，則離開磁場過程也是減速運動D．若線圈進入磁場過程是減速運動，則離開磁場過程是加速運動解析:線圈從完全進入磁場到線圈開始離開磁場的過程中,安培力為零，線圈做加速度為g的加速運動,速度增大．如果進入磁場時是勻速運動，說明安培力等于重力,出磁場時速度增大，安培力大于重力，則離開磁場過程中,線圈做減速運動，A項錯誤；如果進入磁場時，線圈做加速運動，則線圈所受的安培力小于重力，加速后,安培力增大可能大于重力、等于重力，也可能小于重力，故線圈也可能做減速運動或勻速運動,B項錯誤；如果線圈進入磁場時做減速運動，說明安培力大于重力，出磁場時安培力仍然大于重力,故仍然做減速運動,C項正確、D項錯誤．答案：C二、雙項選擇題5．如圖所示，豎直平面內(nèi)的虛線上方是一勻強磁場B，從虛線下方豎直上拋一正方形線圈，線圈越過虛線進入磁場，最后又落回原處，運動過程中線圈平面保持在豎直平面內(nèi)，不計空氣阻力，則（）A．上升過程克服磁場力做的功大于下降過程克服磁場力做的功B．上升過程克服磁場力做的功等于下降過程克服磁場力做的功C．上升過程克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力的平均功率D．上升過程克服重力做功的平均功率等于下降過程中重力的平均功率解析：線圈上升過程中，加速度增大且在減速，下降過程中，運動情況比較復(fù)雜,有加速、減速或勻速等，把上升過程看作反向的加速，可以比較當運動到同一位置時,線圈速度都比下降過程中相應(yīng)的速度要大，可以得到結(jié)論：上升過程中克服安培力做功多；上升過程時間短，故正確選項為A、C。答案：AC6．在倫敦奧運會上，100m賽跑跑道兩側(cè)設(shè)有跟蹤儀，其原理如圖甲所示，水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距為L＝0.5m，一端通過導(dǎo)線與阻值為R＝0。5Ω的電阻連接;導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝0。5kg的金屬桿，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計；勻強磁場方向豎直向下．用與導(dǎo)軌平行的拉力F作用在金屬桿上，使桿運動．當改變拉力的大小時，相對應(yīng)的速度v也會變化，從而使跟蹤儀始終與運動員保持一致．已知v和F的關(guān)系如圖乙．（取重力加速度g＝10m/s2)則（）A．金屬桿受到的拉力與速度成正比B．該磁場磁感應(yīng)強度為1TC．圖線在橫軸的截距表示金屬桿所受安培力的大小D．導(dǎo)軌與金屬桿之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0。4解析：由圖象可知拉力與速度是一次函數(shù)，但不成正比，故A項錯誤；圖線在橫軸的截距是速度為零時的F，此時金屬桿將要運動，此時阻力—-最大靜摩擦力等于F，也等于運動時的滑動摩擦力,C項錯誤；由F－BIL－μmg＝0及I＝eq\f（BLv，R)可得：F－eq\f(B2L2v,R）－μmg＝0，從圖象上分別讀出兩組F、v數(shù)據(jù)代入上式即可求得B＝1T，μ＝0。4，所以選項B、D正確．答案：BD7．(2013·揭陽模擬）如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑,但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度，兩個相同的磁性小球,同時從A、B管上端的管口無初速度釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面，下面對于兩管的描述中可能正確的是(）A．A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的B．A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的C．A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的解析：磁性小球通過金屬圓管的過程中，將圓管看作由許多金屬圓環(huán)組成，小球的磁場使每個圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律，該電流的磁場阻礙小球的下落，小球向下運動的加速度小于重力加速度．小球在塑料、膠木等非金屬材料制成的圓管中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，仍做自由落體運動,穿過塑料、膠木圓管的時間比穿過金屬圓管的時間短,故可能正確的為選項A、D。答案：AD8．如圖甲所示，豎直向上的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0＝0.5T，并且以eq\f（ΔB，Δt)＝0。1T/s的變化率均勻增加．圖象如圖乙所示,水平放置的導(dǎo)軌不計電阻，不計摩擦阻力，寬度L＝0。5m,在導(dǎo)軌上放著一金屬棒MN，電阻R0＝0。1Ω，并且水平細線通過定滑輪懸吊著質(zhì)量M＝0.2kg的重物．導(dǎo)軌上的定值電阻R＝0。4Ω,與P、Q端點相連組成回路．又知PN長d＝0.8m．在重物被拉起的過程中，下列說法中正確的是（g取10N/kg)（)A．電流的方向由P到QB．電流的大小為0。1AC．從磁感應(yīng)強度為B0開始計時,經(jīng)過495s的時間，金屬棒MN恰能將重物拉起D．電阻R上產(chǎn)生的熱量約為16J解析：根據(jù)楞次定律可知電流方向從M→N→P→Q→M，故A項正確;電流大小I＝eq\f(ΔB·S，Δt（R0＋R)）＝eq\f（0。1×0。8×0.5，0。1＋0.4）A＝eq\x(0。08A)，故B項錯誤；要恰好把質(zhì)量M＝0.2kg的重物拉起,則F安＝T＝Mg＝2N，B′＝eq\f（Mg，IL）＝eq\f(2，0.08×0.5)T＝50T．B′＝B0＋eq\f（ΔB，Δt）·t＝0。5＋0.1t，解得t＝495s，故C項正確；電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt，故Q＝（0。08)2×0.4×495J＝1.27J，故D項錯誤．答案：AC9．一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab以一定的初速度v0從一光滑的平行金屬導(dǎo)軌底端向上滑行，導(dǎo)軌平面與水平面成30°角，兩導(dǎo)軌上端用一電阻R相連，如圖所示,磁場垂直斜面向上，導(dǎo)軌的電阻不計，金屬桿向上滑行到某一高度之后又返回到底端時的速度大小為v，則（)A．向上滑行的時間大于向下滑行的時間B．向上滑行時電阻R上產(chǎn)生的熱量大于向下滑行時電阻R上產(chǎn)生的熱量C．向上滑行時與向下滑行時通過電阻R的電量相等D．金屬桿從開始上滑至返回出發(fā)點，電阻R上產(chǎn)生的熱量為eq\f(1,2）m（veq\o\al(2，0）－v2)解析：金屬桿沿斜面向上運動時安培力沿斜面向下，沿斜面向下運動時安培力沿斜面向上，所以上升過程的加速度大于下滑過程的加速度，因此向上滑行的時間小于向下滑行的時間，A項錯誤；向上滑行過程的平均速度大，感應(yīng)電流大，安培力做的功多，R上產(chǎn)生的熱量多，B項正確;由q＝eq\f（ΔΦ，R＋r）知C項正確；由能量守恒定律知回路中產(chǎn)生的總熱量為eq\f(1,2)m(veq\o\al(2，0)－v2)，D項錯誤．答案：BC10．如圖所示，水平放置的兩根平行長直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在方向豎直向上磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中．一質(zhì)量為m（質(zhì)量分布均勻）的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運動距離L時,速度恰好達到最大（運動過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直）．設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度大小為g。則在此過程中()A．桿運動速度的最大值為eq\f((F－μmg)R,B2d2）B．流過電阻R的電荷量為eq\f(BdL,R＋r)C．恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量D．恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動能的變化量解析：當桿達到最大速度vm時，F(xiàn)－μmg－eq\f（B2d2vm，R＋r)＝0,解得vm＝eq\f(（F－μmg）（R＋r），B2d2)，A項錯誤；由公式q＝eq\f（ΔΦ,R＋r)＝eq\f(BΔS，R＋r）＝eq\f（BdL，R＋r），B項正確；在桿從開始運動到達到最大速度的過程中，由動能定理有:WF＋Wf＋W安＝ΔEk，其中Wf＝－μmgL，W安＝－Q,恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量與回路產(chǎn)生的焦耳熱之和,C項錯誤；恒力F做的功與安培力做的功之和等于桿動能的變化量與克服摩擦力做的功之和，D項正確．答案：BD三、非選擇題11．（2013·臺州模擬）如圖所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長直導(dǎo)軌，間距為L1,處在豎直向下、磁感應(yīng)強度大小為B1的勻強磁場中．一導(dǎo)體桿ef垂直P、Q放在導(dǎo)軌上，在外力作用下向左做勻速直線運動．質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長為L2的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩頂點a、b通過細導(dǎo)線(重力不計)與導(dǎo)軌相連，磁感應(yīng)強度大小為B2的勻強磁場垂直金屬框向里，金屬框恰好處于靜止狀態(tài)．不計其余電阻和細導(dǎo)線對a、b點的作用力．(1)判斷流過dc邊電流的方向；(2)通過ab邊的電流Iab是多大？(3)導(dǎo)體桿ef的運動速度v是多大?解析：(1）由右手定則可以判斷流過dc邊電流的方向是d到c。（2）設(shè)通過正方形金屬框的總電流為I，ab邊的電流為Iab,dc邊的電流為Idc，則：Iab＝eq\f（3,4）I①Idc＝eq\f（1，4)I②金屬框受重力和安培力作用處于靜止狀態(tài)，由平衡條件得：mg＝Fab＋Fdc＝B2IabL2＋B2IdcL2③聯(lián)立①②③解得：Iab＝eq\f（3mg,4B2L2).（3）由(2)可得I＝eq\f（mg，B2L2）④導(dǎo)體桿在切割磁感線運動時有E＝B1L1v金屬框在回路中的總電阻為R＝eq\f（3r·r，3r＋r）＝eq\f（3，4）r⑥由閉合電路歐姆定律得:I＝eq\f（E,R）⑦聯(lián)立④~⑦式解得：v＝eq\f（3mgr，4B1B2L1L2）.答案:（1)d到c(2)eq\f(3mg,4B2L2)(3)eq\f（3mgr，4B1B2L1L2)12．如圖甲所示，水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d＝0.5m,電阻不計，左端通過導(dǎo)線與阻值R＝2Ω的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值RL＝4Ω的小燈泡L連接．在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，CE長l＝2m，有一阻值r＝2Ω的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處．CDFE區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間變化規(guī)律如圖乙所示．在t＝0至t＝4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止，在t＝4s時使金屬棒PQ以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動．已知從t＝0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化．求：（1)通過小燈泡的電流；(2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小．解析:（1)0