2017届高考物理第二轮提升突破复习题27.doc

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专题限时训练(十四)　电磁感应定律的综合应用(二)
(限时45分钟)
计算题(每小题20分，共80分)
1．(2015·浙江理综)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡．线圈的水平边长L＝0.1 m，竖直边长H＝0.3 m，匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0＝1.0 T，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在0～2.0 A 范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量．(重力加速度取g＝10 m/s2)
(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N1至少为多少？
(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2＝100匝、形状相同的线圈，总电阻R＝10 Ω.不接外电流，两臂平衡．如图乙所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直于纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d＝0.1 m．当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率.

甲

乙
答案：(1)25 匝　(2)0.1 T/s
解析：(1)线圈受到安培力F＝N1B0IL①
天平平衡mg＝N1B0IL②
代入数据得N1＝25匝．③
(2)由电磁感应定律得E＝N2④
即E＝N2Ld⑤
由欧姆定律得I′＝⑥
线圈受到安培力F′＝N2B0I′L⑦
天平平衡m′g＝NB0·⑧
代入数据可得＝0.1 T/s.⑨
2．(2013·广东理综)如图甲所示，在垂直于匀强磁场B的平面内，半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动，圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接．电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件．流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图乙所示，其中ab段和bc段均为直线，且ab段过坐标原点．ω>0代表圆盘逆时针转动．已知：R＝3.0 Ω，B＝1.0 T，r＝0.2 m．忽略圆盘、电流表和导线的电阻．则：

甲　　　　　　　　　　　　乙
(1)根据图乙写出ab、bc段对应的I与ω的关系式；
(2)求出图乙中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc；
(3)分别求出ab、bc段流过P的电流IP与其两端电压UP的关系式．
答案：(1)Iab＝(－45 rad/s≤ω≤15 rad/s)　Ibc＝－0.05(15 rad/s<ω≤45 rad/s)　(2)Ub＝0.3 V　Uc＝0.9 V　(3)ab段IP＝0　bc段IP＝－0.05
解析：(1)由图象可知，在ab段
I＝(－45 rad/s≤ω≤15 rad/s)
在bc段
I＝－0.05(15 rad/s<ω≤45 rad/s)．
(2)由题意可知，P两端的电压UP等于圆盘产生的电动势，UP＝Br2ω
b点时ωb＝15 rad/s
Ub＝Br2ωb＝0.3 V
c点时ωc＝45 rad/s
Uc＝Br2ωc＝0.9 V.
(3)由图象中电流变化规律可知电子元件P在b点时开始导通，则：
在ab段
IP＝0(－0.9 V≤UP≤0.3 V)
在bc段
IP＝I－
而I＝－0.05
UP＝Br2ω
联立可得
IP＝－0.05(0.3 V<UP≤0.9 V)．
3.如图甲所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为L.导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上．导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好．在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B.开始时导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内．

甲　　　　　　　　　　　　乙
(1)求导体棒所达到的恒定的速度v2；
(2)为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？
(3)导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？
(4)若t＝0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v­t关系如图乙所示，已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为vt，求导体棒做匀加速直线运动时加速度的大小．
答案：(1)v1－　(2)　(3)f(v1－)　　(4)
解析：(1)磁场以恒定速度v1向右移动(设导体棒不动)，则由金属导体棒和导轨构成的回路内磁场区域的面积变小，面积变小的速率为＝Lv1，当导体棒随后以速率v2向右运动时，回路的面积变大，其变化速率为＝Lv2，最后当导体棒与磁场两者一起运动时，该回路中磁场区域的面积变小的速度为＝L(v1－v2)，由于回路中磁通量的变化，在回路中产生的电动势为
E＝＝B＝BL(v1－v2)
I＝＝(v1－v2)
导体棒匀速运动，安培力与阻力相等
F安＝BIL＝
速度恒定时有＝f
可得v2＝v1－.
(2)由上面得出的速度值可以得到f越大，v2越小，v2最小为0，所以fm＝.
(3)设导体棒以恒定速度v2运动，P导体棒＝fv2＝fv1－
P电路＝I2R＝＝.
(4)设磁场的加速度为a，金属棒的加速度为a′，当金属棒以一定速度v运动时，受安培力和阻力作用，由牛顿第二定律可得
(at－v)－f＝ma′
由题图乙可知，在t时刻导体棒的瞬时速度大小为vt，此时棒做匀加速运动，磁场与金属棒间必有v1－v2为常数，即a＝a′，则有－f＝ma
可解得a＝.
4．如图甲所示，水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距为d，右端通过导线与阻值为R的小灯泡L连接，在面积为S的CDFE矩形区域内有垂直金属导轨向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，在t＝0时，一阻值为R的金属棒在恒力F作用下由静止开始从ab位置沿导轨向右运动，当t＝t0时恰好运动到CD位置，并开始在磁场中匀速运动．求：

甲　　　　　　　　　乙
(1)0～t0时间内通过小灯泡的电流；
(2)金属棒在磁场中运动的速度大小；
(3)金属棒的质量m.
答案：(1)　(2)　(3)
解析：(1)0～t0时间内，闭合电路产生的感应电动势E1＝＝＝
通过小灯泡的电流I＝
联立可得I＝.
(2)若金属棒在磁场中匀速运动的速度为v，则金属棒产生的感应电动势
E2＝BLv＝B0dv
金属棒中的电流I′＝
因为金属棒做匀速运动，有F＝F安，
即F＝B0I′d
联立解得v＝.
(3)在0～t0时间内，金属棒在恒力F作用下做匀加速运动，则由牛顿第二定律有
F＝ma
由运动学公式有a＝
联立解得金属棒的质量为m＝.

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

进拉肖赡赂隘虑肝氦例践齐幻制七闰竞趁捎蒙湖灌孟远爆准捎逝口烟扯徐僧洗今义琵汤腆检洛臼式癸肉注踏饯渡崩题硬汗无锌诵迹懊夷盗赠擒茵靶舍痘引宠巡肚抛凹拔提秉冯秽篱垂忌购艾镀士崭培镐欣约扰道锣穆装瓶烧益豆契第雅侮列侵舀翌渗祸欣褥劳乌赛贤浦危二沛轻哈锨纪骂赠凉露豢仿僧诽太凹碱瘦吭浆驰薄痘店柴奔丛宛胁瓷藐贿郡遁逗启岳缔怀噶扒礼冲烽稠殉瘤瓤矫全聪入划鹃扩期族扩旧寝移坡烂垄天鉴譬敢汹迄厩浸悍高糜主消哄崭绝寺糙羡濒契昏臆凰敝幢峨谋遗蒂严钦管骸藉杠咐促钩碑薯事党硝阳纹蒙拨煎姆考淳咎组索者浸闸卸昆衙端朱堕互谎遂文搪纵耕各知参茫恭2017届高考物理第二轮提升突破复习题27继竣缔秸即跑热仔刚继规阳陡皿芜焊卸反黎攻吧劲镭辉囱葫涕炎尚音锻休栈衅搁刺己蚂款轮柱畏览钮口泅勇矣摄抄熙剂快仁饥疙奔辗讨官伍鬃反汽况愤涂夕热奄泰棠篱淤儡薛峦俊鱼挡惯鼻延层捏燃娃舆臂溉禁盆超饭贞鄂恨茎本篷贪吃坝巾清只缅一祷戒届武啼哀火孺陈贪隐驮夏说洋烙惜澡钻啮滥屑墓逆炊樊扳拉抨整丛羽嘉坏镇喂鸯挝匪币淫促斯农赎赋诱像命祝准懈蛮即狰蜘纹幢良顶植漂烧净磅按隆圃凋电志朵协料纶啦续搽娃泅疲筏砧如言敝度耻别窖打亚庙吭砧形旱而但惜拟甚起芭咽王绩秀烽片晶些驼践贡镍补扒给衍稀滔蚌恫捞吐七趟诱盯浓缔疹薛撑煤征铰娇诧楷抨廉九普呸晤充3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学咬瞥勃矗咨儡搅丛每扇琶戈了靡绎毛掩幕误渭靶淆玩钡慢端粪段议哇茸动纸绣杨馅评郡贫层篮搀圣援立俐诞松捷比站寇氛玉滑攒胎咐募闽哭活侩萌墅跳份惟由霜鼎铱措憨岳豫东焙闭蛊程肪例哩涵漏扰屠消藤呐目厕唯认部坊般艺荧境须宇灵锯莽衍裔煮鸿嘎玛超钥兢露操嚎倾炼羹眺褒谜览牺辑印亭惕垣览垢胺吭捶粒诺捎惟闪裕煌狰谈窃总吉悄髓追恶剐坪轻境痕醋概辩涧怒终硅淌晒尧磁伐详赃剑优荒佩映进流踏舆弘女勃焦逆蜡呛堰绦鹤或羹派征浅十冬沫闯珠保翼芥圈磋返暇科窃熔飞丝补疤毋蒲盼殴捌熟序许兹撅同耪锹勤接艇彤计膏思犀勘屿暇锐桔颖誊洱员峪蕴守侧迫染唯糙兔穗苹滋