第十二章 课时作业(33) 电磁感应的综合应用（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

课时作业(33)　电磁感应的综合应用 [基础应用] 1．(多选)如图所示，M、N为同一水平面内的两条平行长直导轨，左端串联电阻R，金属杆ab垂直导轨放置，金属杆和导轨的电阻不计，杆与导轨间接触良好且无摩擦，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中．现对金属杆ab施加一个与其垂直的水平方向的恒力F，使金属杆从静止开始运动．在运动过程中，设金属杆的速度大小为v、R上消耗的总能量为E，则下列关于v、E随时间变化的图像可能正确的是(　　) AD　解析：对金属杆ab施加一个与其垂直的水平方向的恒力F，使金属杆从静止开始运动；由于金属杆切割磁感线产生感应电动势和感应电流，受到随速度的增大而增大的安培力作用，所以金属杆做加速度逐渐减小的加速运动；当安培力增大到等于水平方向的恒力F时，金属杆做匀速直线运动，因此A正确，B错误．由功能关系知，开始一段时间内水平方向的恒力F做的功一部分使金属杆动能增大，另一部分转化为电能，被电阻R消耗掉；当金属杆匀速运动后，水平方向的恒力F所做的功等于R上消耗的总能量E，因此D正确，C错误． 2．(多选)如图所示，由某种粗细均匀的金属条制成的矩形线框abcd固定在纸面内，匀强磁场垂直纸面向里．一导体棒PQ放在线框上，在水平拉力F作用下沿平行ab的方向匀速滑动，滑动过程中PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(　　) A．通过PQ的电流先增大后减小 B．PQ两端电压先增大后减小 C．拉力F的功率先减小后增大 D．通过ad的电流先增大后减小 BC　解析：PQ由靠近ad边向bc边匀速滑动的过程中，产生的感应电动势E＝BLv保持不变，外电路总电阻先增大后减小(在ab中点时外电阻最大)，由欧姆定律分析可知PQ中的电流I＝先减小后增大，A错误；PQ中电流先减小后增大，PQ两端电压为路端电压，由U＝E－IR可知PQ两端的电压先增大后减小，B正确；PQ匀速运动，PQ上拉力的功率等于回路的电功率，而回路的总电阻R总先增大后减小，由P＝分析得知，PQ上拉力的功率先减小后增大，C正确；导体棒向右运动到ab中点的过程中，电路的总电流在减小，分析bc可知bc中电流在增大，因此ad部分分得的电流一直在减小，由ab中点向右运动的过程中，ad部分的电压一直在减小，且ad部分的电阻在增加，因此电流继续减小，因此通过ad的电流一直减小，D错误． 3.如图所示，一足够长的竖直放置的圆柱形磁铁，产生一个中心辐射的磁场(磁场水平向外)，一个与磁铁同轴的圆形金属环，环的质量m＝0.2 kg，环单位长度的电阻为0.1π Ω/m，半径r＝0.1 m(稍大于圆柱形磁铁的半径).金属环由静止开始下落，环面始终水平，金属环切割处的磁感应强度大小均为B＝0.5 T，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.则(　　) A．环下落过程的最大速度为0.4 m/s B．环下落过程中，电流始终为逆时针(从上往下看) C．若下落时间为2 s时环已经达到最大速度，则这个过程通过环截面的电荷量是32 C D．若下落高度为3 m时环已经达到最大速度，则这个过程环产生的热量为4.4 J D　解析：A.金属环达到最大速度时，加速度为0，受力平衡mg＝BIL 设金属环的最大速度为vm，则E＝BLvm I＝ L＝2πr R＝2πr·0.1π＝0.2π2r 解得vm＝4 m/s 故A错误；B.由右手定则可知，环下落过程中，电流始终为顺时针(从上往下看)，选项B错误；C.若下落时间为2 s时环已经达到最大速度，根据动量定理则有 mgt－ΣBiLΔt＝mvm 其中q＝ΣiΔt 联立可得q＝＝ C 故C错误； D．若下落高度为3 m时环已经达到最大速度，则 mgh＝mv＋Q 得Q＝4.4 J 故D正确． 4．(多选)(2020·全国卷Ⅰ)如图，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直．ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略．一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好的接触，且与bc边保持平行．经过一段时间后(　　) A．金属框的速度大小趋于恒定值 B．金属框的加速度大小趋于恒定值 C．导体棒所受安培力的大小趋于恒定值 D．导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值 BC　解析：当金属框在恒力F的作用下向右加速时，bc边产生从c向b的感应电流i，金属框的加速度为a1，有F－Bil＝Ma1，MN中感应电流从M向N，在安培力作用下向右加速，加速度为a2，有Bil＝ma2，当金属框和MN都运动后，金属框速度为v1，MN速度为v2，感应电流为i＝，感应电流从零开始增大，则a2从零开始增加，a1从开始减小，加速度差值减小．当a1＝a2时，得F＝(M＋